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汽車撞固定物2010級交通運輸專業(yè)三班辛建廣學校 佳木斯大學專業(yè) 交通運輸班級 三班姓名 辛建廣學號 1008044318指導教師 鄔萬江汽車撞固定物摘要隨著中國經濟發(fā)展和人均生活水平提高，汽車的保有亮也越來越高，對道路造成的壓力也越來越大。隨之而來的是很多的交通事故。除了要遵守交通規(guī)則安全行駛外，對汽車的安全也應該有一定程度的了解。隨著汽車數量的增加和行駛速度的不斷提高，行車安全越來越重要。而在所有汽車事故當中，與碰撞有關的 。事故占90以上。汽車碰撞是不可避免的，那么如何減少碰撞時對人員的傷害？世界各國都在研究制定日趨嚴格的碰撞試驗方法和標準。相信大多數的讀者都沒有見過車輛的碰撞試驗，對國內目前乘用車所做的碰撞試驗種類以及試驗方法也缺乏了解，本文將作比較全面的解釋。第一章汽車碰撞綜述在實際發(fā)生的交通事故中，十字路口容易出現兩輛車的側面碰撞。單車事故側滑而撞擊大樹、電線桿、指示牌立桿等物體，則屬于側面柱碰撞，這些障礙物的剛度巨大但接觸面較小，對車輛側面局部侵入量要遠大于側面碰撞，因此對車內乘員造成的傷害非常嚴重。側面碰撞和側面柱碰撞雖然只有一個“柱”字之差，但是其碰撞模式、人體傷害機理等完全不同，不能簡單地歸為同一類碰撞形式，因此在汽車設計上不僅要重視側面碰撞，更要關注側面柱碰撞。側面碰撞是950kg的臺車撞擊車輛側面，撞擊中心位置是前排座椅的R點，其中有35%45%的能量被蜂窩壁障吸收，車輛吸收能量比例在60%左右；但是側面柱碰撞是29km/h撞擊剛性柱，其能量全部需要車輛來吸收。假設一款越野型SUV的重量是1900kg，則前者車輛吸收的能量只是后者的89%，并且前者是面接觸，而后者是線接觸，可見損傷程度后者更加嚴峻。歐洲的ECE-R95和中國的GB20071-2006汽車側面碰撞的乘員保護只考核R點小于700mm的車型，由于碰撞臺車最高位置只有800mm，對于R點高于700mm的車型基本上撞擊不到假人乘坐的位置，因此無法檢驗R點高于700mm車型側面碰撞安全性能。為了進一步考核車輛側面碰撞性能、提高側面氣簾的安裝率，從而在側面碰撞的基礎上引入了側面柱碰撞。目前中國的C-NCAP2012版和中國汽車強制性法規(guī)還沒有側面柱碰撞測試項目，因此國家相關部門正在討論制訂汽車側面柱碰撞的乘員保護國家標準，這個標準屬于GB/T推薦性標準，但是安裝有側氣囊的車輛需要做這項認證測試。第二章歐洲和北美兩大派系的側面柱碰撞研究在歐洲的ECE系列強制性認證法規(guī)中沒有側面柱碰撞的法規(guī)，但是EURO-NCAP首次提出了側面柱碰撞的要求，屬于側面碰撞的補充，加2分。其測試的前提條件：第一，本款車型必須匹配側面氣囊和安全氣簾；第二，在側面碰撞中頭部傷害必須是滿分(4分)，基于以上兩個條件才能做側面柱碰撞的試驗。EURO-NCAP的初衷是側面碰撞中假人頭部沒有直接發(fā)生直接撞擊，很多車型沒有匹配側面氣囊和側面氣簾，其頭部傷害依然可以得到高分甚至滿分(根據EURO-NCAP、ANCAP、C-NCAP，頭部傷害90%以上為滿分)，側面碰撞無法充分考核假人頭部傷害，因此EURO-NCAP引入側面柱碰撞直接考核頭部傷害，只要頭部傷害的HIC值小于1000，即可得2分。其試驗工況為車輛以29km/h的速度、90撞擊直徑為254mm的剛性柱，撞擊點為假人頭部中心位置。2009年EURO-NCAP章程進行了更改，將側面柱碰撞從加分項2分改變?yōu)閺娭祈?分，同時將側面碰撞的16分降低到8分，兩者此時已經平起平坐。因此在2009年之前如果車輛沒有匹配側面氣囊和側面氣簾，只損失2分，而2009年之后則是損失8分，其損失增大4倍。例如2010年某自主品牌車型沒有匹配側面氣囊和側面氣簾，在EURO-NCAP測試中其側面柱碰撞試驗不做直接為0分。在北美的側面柱碰撞中，不僅有FMVSS214法規(guī)，而且還有US-NCAP，其最大的特點是工況比EURO-NCAP更惡劣，車輛以32km/h的速度、75撞擊直徑為254mm的剛性柱，撞擊點為假人頭部中心位置，考核范圍有所增大，不僅要測試50百分位男性假人，還要測試5百分位女性假人(座椅調到最前位置)。從汽車結構工程設計角度而言，北美的側面柱碰撞難度遠遠高于歐洲，首先其速度比前者增加3km/h換算到能量則增加了21%；碰撞角度為75，其首先撞擊的位置是前車門中心偏后位置,B柱在碰撞中發(fā)揮的作用降低，不利于結構耐撞的工程設計；測試兩個假人，則對車門剛度、內飾板造型、安全氣簾展開區(qū)域面積等都提出更高的要求。目前GTR(global technical regulation)側面柱碰撞標準也正在制訂當中，這個標準制訂工作由美國和澳大利亞的碰撞專家主持，其討論稿的碰撞工況采用美系標準，專家認為75%的碰撞角度更加符合實際交通事故的工況，因為車輛在側滑中不僅有側向速度還有前向速度，其撞擊時必然是一個有傾斜角度的碰撞，不可能為垂直碰撞，另外其使用的假人是全新開發(fā)的WorldSID假人，人體傷害測試更加科學。中國作為GTR的協議國，有義務接受這項標準，至于在強制標準、推薦標準、NCAP的某一個層次上應用還有待研究。第三章100重疊正面碰撞 美國和日本都比較注重100重疊剛性固定壁障的碰撞試驗，美國的碰撞速度是56km/h，日本的碰撞速度是55km/h，兩者相差不多，并且都采用了40的偏置碰撞作為補充。我國目前惟一施行的強制性檢驗項目便是100重疊剛性固定壁障的碰撞試驗，試驗速度為4850km/h。歐洲在碰撞試驗方面比較注重對事故形態(tài)的模擬，而完全發(fā)生正面100重疊的碰撞事故并不多見，所以歐洲并沒有強制實施100重疊的正面碰撞試驗，相反，對40重疊的偏置碰撞要求相當嚴格。 試驗方法看起來比較簡單，只要保證試驗車輛以一定的速度撞擊壁障便可以了（廠方可以要求以高于國標的速度撞擊，只要檢測指標滿足要求，同樣認為該車合格；廠方也可以要求以更低的速度撞擊，不過只能作為安全帶和安全氣囊的匹配試驗），不過對試驗場地和設施的要求非常嚴格，試驗車輛的準備工作也非常嚴謹復雜。首先，試驗場地應足夠大，以容納跑道、壁障等試驗設施，并且必須保證壁障前至少5m的跑道水平光滑。其次，作為主要試驗設施的剛性碰撞壁障，其實就是一個鋼筋混凝土制成的水泥墩子，其長、寬、高和總質量都有明確規(guī)定：前部寬度不小于3m，高度不小于1.5m，厚度應保證其質量不低于70噸。剛性壁障的前表面必須平整并且與地面垂直，就像一面墻一樣，并要覆以2cm厚的膠合板。其它設施如燈光、高速攝像機等也有相當嚴格的要求。車輛準備是一項非常細膩并且十分重要的工作，首先試驗車輛應能反映出該系列產品的特征，應包括正常安裝的所有裝備，并處于正常運行狀態(tài)，一些零部件可以被等質量代替，但不得對測量結果造成影響。其次，試驗車輛質量應是整備質量，燃油箱應注入90油箱容 積的水，所有其它系統（制動系、冷卻系等）應排空，排除液體的質量應予以補償。最后，對乘員艙進行相當嚴格的調整：轉向盤應處于中間位置，在加速過程結束時，轉向盤處于自由狀態(tài)，且處于制造廠規(guī)定的車輛直線行駛時的位置；車窗玻璃應處于關閉位置，為便于測量，經廠商同意，車窗玻璃也可以打開，但是必須保證操控手柄處于車窗關閉時的位置（手搖式車窗）；變速桿應處于空擋位置；踏板應處于正常的放松位置；車門應關閉但不鎖止；如果裝有活動車頂或可拆卸車頂，應處于關閉狀態(tài)，為方便測量，經制造廠同意可以打開；遮陽板應處于收起狀態(tài)；后視鏡應處于正常使用位置；前后扶手應處于放下的狀態(tài)；高度可調的頭枕應處于最高位置；座椅必須按照規(guī)定進行調節(jié)。 車輛準備工作做好后，便開始放置假人及相應的信號采集設備。一切準備就緒，便可以發(fā)車。對車輛的行駛狀態(tài)也有明確規(guī)定：車輛不得靠自身動力驅動，在碰撞瞬間，車輛不應再受到任何附加轉向或驅動裝置的作用，車輛到達壁障的路線在橫向任一方向偏離理論軌跡均不得超過15cm?，F在國內一般采用電機驅動，由鋼絲繩帶動車輛加速，在碰撞前脫鉤，車輛自由撞擊壁障，脫鉤時的速度即為撞擊速度，保證4850km/h。當然，如果廠家要求在更高的速度下撞擊，并且碰撞結果滿足要求，也認為試驗合格。撞擊結束后，便開始對前排座椅假人進行測量以及對車輛進行測量第四章側面碰撞目前國際上側面碰撞法規(guī)還沒有統一，主要有美國FMVSS 214和歐洲ECE R95兩種側面碰撞方式。美國是最早執(zhí)行汽車側面碰撞保護法規(guī)的國家，1990年10月FMVSS 214在美國頒布實施；之后在1995年10月，歐洲也制定了相應的汽車側面碰撞法規(guī)ECE R95，到1998年10月1日側面碰撞的歐洲指令96/27/EC強制執(zhí)行；日本的側面碰撞法規(guī)采用了與歐洲相同的碰撞方式，1998年將側面碰撞法規(guī)正式納入日本保安基準。目前美國、歐洲側面碰撞試驗方法存在較多的不同之處，表現在：碰撞形態(tài)不同；移動壁障的 臺車質量、尺寸以及吸能塊尺寸、形狀和性能不同；試驗用側碰假人不同；碰撞速度不同；碰撞基準點的位置不同；乘員傷害指標不同。目前側面碰撞法規(guī)統一的協調化工作的重點是先統一側面碰撞假人和傷害評價指標。歐洲ECE R95提出的02號修訂草案中建議采用EuroSID1的改進型ES2假人，ES2假人已經在歐洲、日本的NCAP安全性評價中被采用。另外一個側面碰撞假人WorldSID也已經通過評價，這是目前惟一一個側面碰撞生物保真性能滿足ISO標準要求的側面碰撞假人。將來全世界統一的側面碰撞假人應該是WorldSID側面碰撞的試驗形式如圖所示，試驗車輛靜止，移動變形壁障以一定的速度垂直撞擊車身側面，我國規(guī)定的速度為501km/h。其中對場地的要求以及試驗車輛的準備與100正面碰撞基本相同。移動變形壁障由碰撞塊和移動車組成，總質量為950kg，重心位置有非常嚴格的要求。碰撞塊由6個獨立的蜂窩狀鋁塊、兩個前鋁面板和一個后鋁面板組成，蜂窩狀鋁塊已經經過處理，隨著變形的增大，力的大小逐漸增加，能夠真實地模擬出車輛前端的平均剛度，使該試驗能夠形象反應出兩車相撞時的狀態(tài)。碰撞塊的形狀、尺寸以及重心位置等參數都有明確嚴格的要求。移動車的形狀和大小也有規(guī)定，盡量與真實車輛相當，其前后輪距為1500mm，軸距為3000mm。另外，還有一點比較重要：移動車必須要有自己的制動裝置，一旦發(fā)生碰撞，通過傳感器啟動該制動裝置，讓移動壁障盡快停止，避免與試驗車發(fā)生二次碰撞。該項試驗撞擊點的位置有明確嚴格的要求，撞擊偏差控制得也比較嚴格，一般應控制在25mm之內。撞擊速度為501km/h，并且該速度至少在碰撞前0.5m內保持穩(wěn)定。第五章尾部碰撞最近，美國出臺了一項新的FMVSS201法規(guī)，將后撞速度從目前的時速48公里逐漸提高到時速80公里。這個新規(guī)定在2005年起步，2009年全面實施，要求汽車廠商采用更結實的油箱，使汽車在高速下撞車時更好地避免滲漏，避免起火爆炸。而日本保安基準11414在采用ECE R34法規(guī)時，在后碰撞規(guī)定中將碰撞速度也提高到（502）km/h。從總的發(fā)展趨勢看，國外法規(guī)都在提高碰撞速度，以使車輛對車內乘員提供更有效的保護。我國最近也制定了乘用車后碰撞燃油系統安全要求，將碰撞速度由（3538）km/h提高為（502）km/h，標準將從2006年7月1日開始實施。 尾部碰撞的試驗方法與側面碰撞差不多，我國要求的碰撞速度為(502)km/h，碰撞形式如圖所示。尾部碰撞對場地的要求以及試驗車輛的準備與側面碰撞基本一樣。兩項試驗最大的差別除了撞擊點的位置不同外，移動壁障的形態(tài)也完全不一樣：一個是剛性壁障，一個是塑性壁障。尾部碰撞采用的是鋼制結構的剛性壁障，表面裝有2cm厚的膠合板，撞擊表面寬度不小于2.5m，高度不小于0.8m。碰撞角度應垂直，由于壁障寬度超過試驗車的寬度，所以碰撞點的位置要求相對比較寬松。對移動車的要求兩項試驗完全相同，不過移動壁障的總質量尾部碰撞要高出側面碰撞150kg。試驗車輛應裝備計入車輛整備質量中的所有正常安裝的部件和設備，并且應裝備涉及防火性能的部件和設備。向燃油箱加注至少滿容量90%的燃料或其密度和粘度與正常使用燃油相近的非可燃液體，其他系統如制動液罐散熱器等可以排空。變速器可不處于空擋位置，駐車制動器可處于制動狀態(tài)尾部碰撞試驗的考核指標主要有： 1在碰撞過程中燃油裝置不應發(fā)生液體泄漏 2碰撞試驗后燃油裝置若有液體連續(xù)泄漏，則在碰撞后前5分鐘平均泄漏速率不應大于30g/min，如果從燃油裝置中泄漏的液體與從其它系統泄漏的液體混淆，且這幾種液體不容易分開和辨認，則應根據收集到的所有液體評價連續(xù)泄漏量 3不應引起燃料的燃燒 4在碰撞過程中和碰撞試驗后，蓄電池應由保護裝置保持自己的位置目前歐洲、澳大利亞的正面碰撞法規(guī)中采用的是56km/h的40ODB碰撞試驗方法。歐洲和澳大利亞的NCAP中的正面碰撞試驗，為64km/h的40偏置可吸能壁障碰撞試驗方法。日本的JNCAP中，從2000年起正面碰撞試驗采用55km/h的100剛性固定壁障碰撞和64km/h的40偏置可吸能壁障碰撞兩項試驗，綜合評價汽車的正面碰撞安全性。美國的保險公司為了全面了解汽車碰撞的安全性能，除了政府推行的56km/h的100剛性固定壁障碰撞試驗外，由IIHS（Insurance Institute for Highway Safety）開展64km/h的40偏置可吸能壁障碰撞試驗，碰撞試驗結果用于汽車保險中估損。100剛性固定壁障和40偏置可吸能壁障兩種碰撞試驗方式，乘員的傷害機理不同，對安全車身和乘員約束系統考核的側重面也不同，兩者無法互相代替，只有同時采用才能較全面的評價車輛的正面碰撞安全性能。目前，我國的科研機構已經將偏置可吸能壁障正面碰撞推薦至國家，作為推薦標準，相信很快便會成為我國惟一強制施行的4850km/h的100重疊率的剛性固定壁障碰撞試驗的補充。40偏置碰撞的試驗方法與100重疊正面碰撞基本相同，試驗場地的要求與車輛準備兩項試驗也基本一致，其具體試驗方式如圖所示。40和100兩項試驗最大的區(qū)別在于壁障的選擇，40偏置碰撞要求在固定壁障前裝設一塊變形吸能的蜂窩鋁塊，變形壁障的剛度是按照歐洲車輛的平均剛度設定的，代表“平均車型”的前端剛度。撞擊時試驗車輛只有車身一側的40面積與壁障撞擊，試驗車的跑偏量對試驗結果影響較大，要求控制在20mm范圍內。撞擊速度與歐洲標準一致,為56km/h。眾多試驗表明，由于采用剛性壁障，100重疊碰撞試驗的碰撞強度要大于40偏置碰撞試驗，車身加速度、乘員頭部傷害和胸部傷害，100%都要大于40%，也就是說，在這幾個方面100%重疊碰撞標準的要求要高于40%偏置碰撞的碰撞標準。而在車身變形方面，40%偏置碰撞試驗的駕駛室的絕對侵入量要大于100%重疊碰撞試驗，尤其對平頭車來說，由于前端車身的吸能變形區(qū)很小，其駕駛室局部變形很大，方向盤位移也容易超標，也容易造成駕駛員側車門試驗后難以打開，影響假人的取出。而且由于駕駛室變形較大，也造成了乘員大腿載荷遠遠大于100%重疊碰撞試驗的情況。由此可以看出，40%偏置碰撞的碰撞標準相對來說更側重于對車身結構方面的考核。第六章傾角碰撞對于傾角碰撞，美國和加拿大的要求比較嚴格，一直作為標準在施行；歐洲、日本和澳大利亞，包括我國在內，也一直在做這方面試驗，但都沒有作為標準要求，一般都是廠家的行為。我國進行傾角碰撞試驗的角度為30，一般為左傾，碰撞速度在3050km/h之間選擇，碰撞形式如圖所示。場地要求和車輛準備與100重疊正面碰撞的要求基本相同，碰撞壁障為剛性。傾角碰撞的考核指標沒有具體要求，試驗參數的采集和測量與100重疊正面碰撞基本一致。目前國內的傾角碰撞一般作為安全氣囊和安全帶的匹配試驗，撞擊時采集碰撞時的能量以及車身變形信號，廠方會據此編寫安全氣囊的電子控制系統ECU，作為氣囊起爆的控制依據。對于正面柱碰試驗，歐洲和美國最早施行。其他國家，包括我國在內也一直在做，主要還是廠家的委托試驗，大多數都是為了匹配安全氣囊和安全帶，從未做為執(zhí)行標準。正面柱碰的場地要求和車輛準備與100重疊正面碰撞基本相同。碰撞物體由壁障改為柱子，柱子的直徑為10英寸，碰撞速度為2850km/h，碰撞位置有嚴格要求，正面柱碰的考核指標沒有具體要求，試驗參數的采集和測量與100重疊正面碰撞基本一致。目前國內的正面柱碰一般是作為廠方開發(fā)新車型的研發(fā)試驗，有時也會作為車輛安全氣囊和安全帶的匹配試驗，撞擊時采集碰撞時的能量以及車身變形信號，會對研發(fā)人員改善車身安全性能提供很好的幫助，廠方也會據此編寫安全氣囊的電子控制系統ECU，豐富安全氣囊起爆的控制依據。第七章追尾碰撞在眾多的交通事故中，追尾事故占據相當大的比例。歐洲在碰撞試驗方面一直比較注重對實際事故形態(tài)的模擬，所以追尾試驗施行得也比較早，不過沒有作為強制性標準。其它各個國家也都在做這項碰撞試驗，不過要求各不相同。追尾碰撞試驗的場地要求和車輛準備與100重疊正面碰撞基本相同。碰撞物體是固定在壁障上的模擬卡車尾部的支架，試驗車以50km/h的速度撞擊。追尾碰撞的考核指標各國都不相同，國外對撞擊后乘員傷害和車身狀況都進行考核，我國目前主要考核電液的泄漏情況。由于接觸面積小，側面柱碰的撞擊強度比較大，對車輛的要求也相對嚴格。歐洲和澳大利亞的NCAP中將側面柱碰列為一項非常重要的內容。美國、日本等其他國家對這項試驗也都在做，不過都沒有強制要求。我國側面柱碰試驗做得也比較多，不過都是廠家委托的試驗，國家并未作強制要求。側面柱碰試驗的場地要求和車輛準備與100重疊正面碰撞基本相同。側面柱碰的試驗方法是將試驗車輛放到臺車上，臺車以29km/h的速度將試驗車輛的側面撞向柱子，撞擊點有嚴格的要求，柱子直徑為10英寸，碰撞形式如圖所示。側面柱碰的考核指標與側面碰撞的考核指標基本相同。每一項碰撞試驗都有其測量的重點，對車型的改進與發(fā)展也都起到了推進的作用。特別是國家強制執(zhí)行的試驗標準，從一定程度上甚至能夠決定車輛的形狀與配置。我國在強制執(zhí)行“乘用車正面碰撞的乘員保護”標準之前，平頭的微面幾乎遍地都是，而執(zhí)行該標準之后，微面系列的車型幾乎都不約而同地長出了一截“鼻子”，并且大部分都配置了駕駛員安全氣囊。明年7月1日以后，我國將強制實施“汽車側面碰撞的乘員保護”和“乘用車后碰撞燃油系統安全要求”兩項標準，相信那時很多車輛就不得不忙著加強自己的車門，甚至考慮安裝側面安全氣囊了，至于油箱的結實程度，各個廠家也必須下一番苦功。車輛本身安全性能的提高并不能從根本上減少事故的發(fā)生，只能一定程度上減少事故的損失，要想確保行車安全，必須每個駕駛員認真遵守交通規(guī)則，文明駕駛。結論第一，汽車側