本文很长，将耗费你15分钟来阅读，但很值得。
写在前面
安全，是汽车的设计首要任务之一，非常耗费汽车工程师的精力。如今一台汽车的安全配置，其实已经延伸到很多方面和细节，远不止我们能从网上查到的那几行。
（图：之家对安全配置的归纳条目，其实应该扩充了）
那么，遗漏的项目从何说起呢？一言难尽，先聊聊每天驾车都会接触的安全带吧。这根带子上萦绕了很多性命攸关的安全技术，今天诺诺就教你从安全带入手分析汽车的安全性。
OK，为了适应不同诺粉的口味，我把今天的文章划分为3个章节：
快速装B级
内容浅显，但很多人都不知道，看完即可冒充朋友圈懂车达人；
深入解析级
内容全面系统，用清晰易懂的方式盘点安全带的各种NB技术，看完即可达到当红车评人水平；
行业化石级
从力学上分析“为何碰撞中大胸妹更容易骨折”，内容深度达研发圈认知水平，但保证你读起来和看小说一样轻松，当别人在聊相关话题时，你一句话甩出去，就会被认为是行业老司机；
总之，请根据自己的需求阅读，想全面了解安全带上那点事儿，5年内不用再看别的文章。瓜子饮料准备好，第一章来了！
Part 1：不起眼的安全带卡扣
我曾是汽车工程师，现在是二手车贩，每天收回来的那些二手车里时常能见到用来消除安全带未系时提醒的“假卡扣”，见到这个该死玩意我绝对丢得远远的，这个害人不眨眼的东西，它可以葬送汽车工程师在被动安全系统上花费的所有心血！
（图：这玩意已经毒害到了西方国家，国外叫Belt Alarm Stopper。早期只是一个扣，后来竟然还推出了更高级的产品“可插可不插”，有的还印上各种车标，卖得红红火火）
言归正传哈，我们这一节要聊的就是这个卡扣，马上讲授一眼就能识别车企是否良心的装B本领。
上图这样的卡扣就是最普通的安全带卡扣，没啥多聊的，但不知你有没有遇到过很大一坨的那种卡扣，沉甸甸的，比如下图这样？
翻过来是这样的，你会发现上面多了一根金属轴：
这种卡扣叫做“动态锁舌卡扣”（Dynamic Locking Tongue，简称DLT），不算最新的技术，但是在车上见到的却不多。
这个转轴就叫动态锁舌，它其实是个“袖珍凸轮轴”，在正常情况下，卡扣可以在安全带上顺滑移动，一旦在发生碰撞，安全带上的张力增加（普遍是超过5kg时），这个锁舌就会发生翻转，把织带牢牢卡住，织带就再也无法通过卡扣滑动了。
用形象的比喻，原来的卡扣相当于一个定滑轮，织带可以通过它滑来滑去，碰撞的瞬间滑轮会立刻“卡死”，阻止织带运动。
（图：定滑轮瞬间卡死示意图）
干嘛要在安全带上增加这么个玩意呢？
诺诺用通俗的语言讲，目前广泛使用的三点式安全带，绑胸和绑肚子的安全带是同一根，安全带系好后，还是可以通过卡扣滑动的（虽然会有点费劲儿）。在猛烈的碰撞发生时，人会以自重40-50倍的力量往前冲，胸部会受到安全带的大力勒挤。
这时，如果腹部和下半身的前冲趋势更大，就会“抽用”本来属于胸部的安全带长度，造成胸部被勒得更紧，引起胸部受伤，严重的还可能导致乘员从安全带下面滑出，造成保护失效。
听上去难以置信，但在那个加速度下，一切皆有可能！一个可行的办法就是让卡扣迅速锁止，让安全带的“胸段”和“肚子段”互不相干，谁也不能抽用谁的，帮助乘员保持相对稳定的姿势迎接碰撞。
（图：TRW的DLT产品）
有了DLT，就不容易发生一边倒地勒爆肚子，或勒爆胸部，用装X一些的语言描述就是，它可以帮助优化碰撞能量的分布，减少安全带对胸部的作用力，在碰撞中也会因此获得更好的成绩。
这个东西虽小，但足以让一个卡扣的成本增加好几倍，还得增加安全规范的认证，并不是每家车企都愿意用的。
OK，认识了DLT，你抓起安全带卡扣时，就可以像专家一样，对一台车的安全性“说点什么”了，赶紧看看你身边的车子有没有配备DLT吧。
（图：本田CR-V，很聪明的案例，因为全车只有驾驶员配了DLT）
（图：JEEP指南者后排安全带配DLT，全车配DLT，实属少见）
Part 2：安全带“龟缩术”全盘点
DLT的辨识还是比较表面的，接下来的内容在车里基本都是“藏起来的”，也是写给对技术有深度需求的诺粉看的。
被动安全工程师绞尽脑汁追求的目标，简单的说就是：“如何把人捆在座椅上，既可以平时捆得舒适，碰撞时捆得牢靠，撞完了还不会被捆出内伤。”对于三点式安全带更具挑战，就给工程师三个点，施展空间真的不多。
于是，一种叫做Pre-tensioner的装置被广泛研究和使用，中文叫“预紧器”。
安全带预紧器被各种轿车广泛使用，也有很多种类，介绍文章可以找到很多，有的没讲到位，有的分类混乱，有的讲的根本就不是预紧器，可能你会越看越晕，今天我尝试用三言两语把这堆技术说清楚。
先讲什么是“预紧”。我们上车后系好安全带，无论你感觉安全带把你勒得多紧，这时的张力相对于碰撞要求都是非常松垮的。你通常是穿着衣服开车的吧？
别笑，有穿衣服的话，安全带和你的肉身之间就有间隙，冬天衣服厚，就尤其“存在距离”。这些“距离”的存在会让你感觉勒得不那么难受，但会让你在碰撞初期“飞得更快”。这样你可能在气囊完全打开前就撞到车内的硬质物件，或者安全带松弛余量被你“飞完”之后，啪的一下突然勒紧而造成胸部或锁骨骨折。出于安全考虑，越松弛的安全带，在碰撞时带来的伤害就越大。这里就不说那些用夹子故意把安全带弄得松松垮垮的出租司机了，遇到碰撞就SB了。
（图：小东西的确不贵，撞车时就知道厉害了）
但是没人愿意坐车时被安全带勒得跟粽子似的，工程师们为了兼顾非事故时的使用舒适性，就设计了预紧装置，在碰撞初期，或者即将发生碰撞时，可以迅速把安全带抽紧，帮你以最好的状态迎接碰撞。
注：系好安全带后，有的安全带会自动抽紧一下，严格的说，这还不算下面要讲的Pretensioner。
常见的安全带有三个固定点，分别是卷收器（Retractor）、卡扣（Buckle）和锚点（Anchor），而在任何一个点上安装预紧器都可以起到抽紧安全带的作用，所以预紧器无外乎下面三种：
1） 卷收器预紧
2） 卡扣预紧
3） 锚点预紧
卷收器预紧（Retractor pretensioner）目前比较多见，早年国产的第一批Polo就用了“爆燃式安全带”，这个概念当时就让很多车迷惊讶，知道气囊能爆，安全带会怎么个爆法儿？
这种卷收器里有个雷管可以被引爆（上图的黄色部分），产生的气体会推动铝质珠链前进，驱动齿轮机构卷回一段安全带。
这里面用炸药而不用电动执行机构，就是因为炸药起作用非常快，而且结构简单，成本便宜，因此在碰撞安全领域，广泛采用炸药作为驱动手段。
（图：这种卷收器不难分辨，上面都会有个很明显的金属管状结构）
（图：这是翼虎后排的卷收器，没有这种装置，纯机械卷收机构）
当然，也有用电驱动的预紧器，设计要求巨高，但优势在于可控性好，有条件反复使用（只要不撞毁），比如奔驰的Pre-safe系统，就是用电动机构拉紧安全带的典范。
不过电动总归还是不如炸药快，所以电驱动的预紧系统得靠一些“碰撞预兆”提前触发（如检测到大力刹车或车辆失控），这样才来得及完成规定动作，如果最终有惊无险，电驱动系统是可以回到初始状态的，而换炸药的话，炸了就炸了。所以，炸药和电驱动有各自的优点，但是终究离不开炸药来做兜底。
卡扣预紧（Buckle pretensioner），这是欧洲的OEM特别喜欢使用的预紧方法。以宝马为例，你从座椅和中央通道间的缝隙望下去，就能看到这根印着密密麻麻字母的炸药管。
同样的原理，在碰撞初期就会触发炸药引爆，驱动钢丝把安全带锁扣往座椅下方抽，起到拉紧安全带的作用，如果是配合第一部分里提到的DLT动态锁舌，这个预紧器就可以同时拉紧“肚皮段”和“胸段”的安全带，堪称完美。
锚点预紧（Anchor pretensioner），同样的预紧器作用原理，不过设计在安全带相对车身的固定点上，对于前排而言，这个固定点通常位于B柱根部。
我从网上找了一张图，很好地示意了这个装置是如何工作的，尽管都是英文，但是不影响大家理解工作原理哈。
锚点预紧器抽紧的是肚子这一段的安全带，所以最好配合卷收预紧器一起使用，一个管胸，一个管肚子，中间再配一个DTL动态锁舌，防止两段安全带在抽紧时互相串动，也是一套完美的组合。
我们选了市面上热销的三款紧凑型SUV对比一下，就可以知道谁在安全配置上更舍得花钱了。在这个级别的车型里，指南者的工程师厚道程度算是数一数二了，该上的都上了（用了卷收预紧和锚点预紧，自然就不用再配卡扣预紧了）。很难想象，在各大OEM都在想方设法降本保利的大氛围里，JEEP还能出此配置，不说别的，这对于麾下的工程师而言，技术方案不受阉割，无疑也是件幸事。至于什么是“自适应限载”，这个说来话长，也很有趣，咱们放到第三部分详聊吧！
★写给大波妹们的友情提示★
（敲黑板）“注意力集中，先看文字！”
这里要特别指出一下，目前几乎所有投入量产的Pretensioner工作都以位移为控制目标，也就是说引爆后会把安全带抽紧一个固定的长度。为了让预紧系统在关键时刻发挥既定作用，你上车后一定要把安全带系好、拉紧。如果系得松松垮垮，那这些人为制造的“松垮量”就会在碰撞时浪费Pretensioner的抽紧量，削弱或完全破坏预紧效果。尤其是大胸妹们，一定不要因为胸器大，就让安全带“走弯路”，或者不绷紧，都会变相地浪费pretensioner的抽紧量，让工程师的心血无济于事。
（图：典型错误示范，让安全带走弯路，浪费预紧量）
（图：经典错误示范，安全带根本没有按照规定路线走，上半身严重缺乏约束）
Part 3：限载器，安全带上的力学游戏
OK，请把注意力拉回来，我们接下来要进入专业篇了，理解这一部分这需要用到一些高中物理知识，来解释“碰撞中胸越大的妹子越容易骨折”的根本原因，如果你已经完全忘记什么是“动量”了，这一部分就可以无视了。
经常在严重撞击发生后，人还活着，但是肋骨却断了一大片，这就是为什么被动安全工程师十分关注碰撞过程中乘员胸部受力的原因，而且这个参数直接影响到碰撞成绩的星级评定。
要想降低乘员胸部的受力大小，尤其是峰值力，那就得把碰撞的过程切成段，逐段分析这个力是怎么来的。
还记得动量公式吧：
质量×速度＝力×时间
（mv = Ft）
如果你体重80kg，驾车以50km/h的速度撞墙（13.9m/s），那么你的动量就是1,111kgm/s（体重×速度），这构成了等式左边。而安全带和气囊的核心任务就是要在有限时间内，把你的动量减到零，所用时间就是t，对你肉体产生的作用力就是F，这就是等式右边的内容。
工程师无论怎么设计汽车，对等号左边都无能为力，只能在等号右边做文章，想办法降低作用力F的最大值，让你少断几根肋骨。
人的身体有一定的弹性，可以想象，随着碰撞时间的推移，人会被安全带勒得越来越紧，如果工程师不在安全带上做任何改进，安全带对人的作用力也会越来越大，直到碰撞结束。我们索性画个示意图来描述安全带拉力的变化，（敲黑板）这个图很关键！
讲解一下：
1） A时刻车子撞上障碍物，乘员开始向前“飞出”；
2） AB段主要是消除衣物下的“间隙”，安全带系得越松弛，AB段耗时越长；
3） BC段主要是在“勒肉”，以及造成人体骨骼框架的一些自然变形，比如胸肌和胸廓的变形，这一段还不至于造成骨骼伤害；
4） CD段就是Hard core了，安全带勒挤到人体最硬的核心，再想发生变形会更加困难，但力值显著攀升，一部分变形可能已经超出骨骼弹性，也是极易引起骨折的区间；
5） D点达到最大作用力，也是伤害最大的时刻，而后随着碰撞的结束，安全带作用力迅速回归原点；
最大作用力Fmax越大，伤害就越大，工程师必须设法降低Fmax。而这根红色曲线和时间轴围成的面积，其实就是公式里的Ft乘积，其实也就是动量mv，所以这个面积几乎是个定值。也就是说无论你把安全带系得松还是紧，最终都得围出同样的面积，才能收场。
如果是下图这样系安全带，曲线会怎么样呢？
这妹子属于天灾人祸型。由于初始状态下，安全带受疏松组织阻挡，距离身体“硬核”太远，碰撞时就会在AB段上浪费更多的时间，就会导致力值曲线“抬头太晚”（到了B2才开始上翘），而最终曲线还得围出足够的面积，那么就必须在后半段逼出更高的Fmax来（如下图蓝色虚线），所以这个大波妹在碰撞时必然面临更大的伤害风险。
（图：蓝色虚线的顶端放缓，那是发生骨折的迹象，胸腔刚度突然减弱）
说到这里，还是请大家上车后不但要系安全带，还应该把安全带系紧，尽量勒住身体上的“扎实部位”，更不要采用外部装置去让安全带发生松弛或拐弯打折，否则都可能造成Fmax过高（你有没有在安全带上套一个可爱的毛绒玩具套？）。
以上是基本要求，接下来说说一直设法寻求突破的汽车工程师，他们要做的就是在这个区域内重新构建一根曲线，围出同样的面积，但最高力值必须更低！
上图的黄色曲线当然是工程师们梦寐以求的目标，面积不变的情况下，Fmax将被降到史上最低点，保住妹子的肋骨。但这并不符合物理现实，我们的肉体组织毕竟还是柔软的，没法在一开始就建立起足够的作用力。
因此有了Part 2里聊了那么多的“预紧器”，现在就明白了吧！目的都是为了让勒衣物和赘肉的这一段（AB段）缩短，甚至消失，让F曲线在碰撞初期尽早上扬，这样就可以尽早围出预定面积而回归原点，Fmax必然会更低；
为了进一步降低峰值拉力，聪明的工程师又设计了一种可以在极端情况下限制安全带拉力的装置，超过额定拉力后，这个装置就会让安全带释放长度，保持张力不再增加，这样Fmax自然就被限制下来了。不过这样的过程会让作用时间延长，因此下图黄色曲线的跨度会略微宽一点，这对保护乘员也是大有好处的。
这样的装置叫做限载器（Load limiter），一般是通过卷收机构上设计一根可以变形的金属轴心来实现的，拉力达到一定程度后，这根轴心发生塑性变形，对拉力进行“封顶”，这个变形同时还能多“吐出”一些安全带来延长作用时间。
那么Part 2里JEEP指南者的自适应限载器又是啥呢？因为不同的乘员高矮胖瘦都不一样，如果45kg的妹子和90kg的汉子体重悬殊，承受力也不一样，如果都使用同样力值的限载器，还是会顾此失彼，大大影响设计预期。于是有了一种很NB的限载器，可以根据乘员的体重来调节限制力值，不再需要妹子向壮汉妥协。这就是Self-adaptive load limiter，自适应限载器，国内配备这种限载器的车型寥寥无几，你的车有这个的话，也可以留言在评论里。
JEEP指南者上的自适应限载器依然需要一些信号来计算需要多少力量限载，因此你会在这个卷收器总成上看到两个线束插头，黑色的管引爆炸药（预紧），浅绿色的就是限载器接入端子。行业内也根据一根安全带上的插座数量来识别档次高低，另外，越高级的安全带系统，总成也越重，“称斤卖钱”在汽车行业里并不是句空话。
虽然有了这么多安全带技术，但汽车工程师们从未止步于对人体和技术的探索。为了进一步减少安全带对人体的伤害，仔细研究人体的物理压力承受极限后，竟有惊人的发现：在碰撞初期，人体可以承受较大的峰值力而不会受伤，如果该力持续下去，才会导致骨折，那么就有疯狂的工程师开始尝试让限载器在初期允许出现一个合理的峰值力，并持续一小段时间，而后在容易受伤的区域减少作用力，这种两段式设计适合于应对更严苛的碰撞，大有“榨干每一滴油”的意思。
（图：传统的恒定限载器和构想的两段式限载器）
我们还曾对不同年龄的乘员骨骼强度做过研究，一个20出头的小伙，和一个80高龄的老夫，他们绝对不能使用同一个限载力值吧！目前几乎所有的限载系统的设计还是基于50%分位的男性标准人体参数，所以对这些边缘人群的考虑还是不足。
（图：我快40岁了，使用7kN的限载器话，胸部骨折的概率是50%）
有人提出了电控限载的概念，这个装置如果可以问世，那么结合人脸识别技术，就可以根据驾驶员和乘客的年龄来调整限载参数，你也可以对经常乘坐车子的人（如你的家人）预存年龄和身高、体重等信息，便于车辆精确为这些高频乘坐者选择最佳参数。
说到电动自适应限载，工程师也提出过两种方案，其中一种如下图所示，简单画了一下哈！电机通过变速器增加力矩，并通过离合器建立对卷收器的干预。这种设计的实现难点在于电机选型和成本的矛盾，要想电机动作快，力气还大，那就得选响应快，且功率够大的电机，这必然造成成本的增加，而且会占用很大的卷收器安装空间，会在量产中带来一定的矛盾。
被认为更可能量产的是下面这种“无电机”的限载方案，通过控制电磁离合器的结合力，就能调控打滑力矩，对限载力的调控就可以达到随心所欲的程度，而且响应可以很迅速，需要做的就是如何给这个系统提供输入信息，如乘员的体重、身高、年龄、身体素质等，以及基于这些信息的限载策略，这是需要多少人断多少骨头来换取的数据啊，想想都蛋疼。
当然还有顶尖的被动安全工程师团队在研究如何利用液压阻滞力来提供限载效果的装置，企图借助油液的天然特性实现更加温和的限载力过渡效果。
大家知道奥迪的电磁悬挂吧？油液中带有可极化颗粒物，在不同强度的电磁场作用下，油液通过小孔的阻尼也会不同，这些疯子工程师就是把这样的特性用在了限载装置上，实现用电信号控制阻尼的效果，要么怎么说我会这么深爱汽车呢？工程师脑洞有多大，你在车上就有多少发挥空间。
写在后面
OK，写了6千多字，总算比较泛泛地聊完了安全带上那些技术，其实都是简单的物理学，正儿八经的科学。借这个机会我们也可以看到，汽车厂家的良苦用心大多数还是埋在外表面之下的，想要真实地了解一款车，看配置单或去4S体验实车都是很有局限性的。
如果给我时间，应该还可以写深一些。如果你读到这里只记住了大波妹的安全带张力曲线，那我也算心满意足了，下次妹子乘车请手把手帮人家整理好安全带吧~！
