《商用車(chē)前下部防護(hù)要求》的法規(guī)解讀和設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1、東方汽車(chē)網(wǎng)2012-03-2615:53:25作者:撰文北汽福田汽車(chē)工程研究院唐波來(lái)源:文字大小:大中小商用車(chē)前下部防護(hù)要求法規(guī)的介紹在我國(guó)混合交通模式為主的交通環(huán)境中，許多二級(jí)公路和鄉(xiāng)村公路都沒(méi)有設(shè)置中央隔離帶，小型車(chē)輛逆行超車(chē)很容易造成小型車(chē)輛鉆入商用車(chē)前下部的惡性事故（圖1所示）。歐洲從1980年開(kāi)始商用車(chē)前下防護(hù)的研究（圖2所示），1994年實(shí)施了ECER93商用車(chē)前下防護(hù)的法規(guī)。中國(guó)借鑒了歐洲ECER93法規(guī)制訂了GB26511-2011商用車(chē)前下部防護(hù)要求的強(qiáng)制性法規(guī)，2011年5月12日發(fā)布，2012年1月1日實(shí)施，本標(biāo)準(zhǔn)2013年1月1日起新車(chē)型正式實(shí)施，在生產(chǎn)車(chē)型2015年1

2、月1日起實(shí)施。所以目前國(guó)內(nèi)各大商用車(chē)企業(yè)全新設(shè)計(jì)的N2、N3類卡車(chē)必須要充分考慮商用車(chē)前下部防護(hù)要求，在商用車(chē)前部設(shè)計(jì)安裝前下防護(hù)裝置。作者參與了本項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的討論工作，并且在全新開(kāi)發(fā)的重型卡車(chē)當(dāng)中設(shè)計(jì)了前下防護(hù)裝置，對(duì)現(xiàn)有中型卡車(chē)加裝了前下防護(hù)裝置。前下防護(hù)裝置設(shè)計(jì)原理和商用車(chē)前下部防護(hù)要求法規(guī)檢測(cè)目前國(guó)內(nèi)商用車(chē)前保險(xiǎn)杠出于造型和降低風(fēng)阻系數(shù)的需要，保險(xiǎn)杠流線型設(shè)計(jì)，保險(xiǎn)杠下延，材料采用塑料纖維，但在下部沒(méi)有剛度很大的橫梁，不能抵擋轎車(chē)的鉆入。商用車(chē)前下防護(hù)裝置的作用是在小型車(chē)輛與商用車(chē)發(fā)生正面碰撞（圖3所示）、側(cè)面碰撞（圖4所示）、后部追尾（卡車(chē)追尾小車(chē)），防止將小車(chē)卷入卡車(chē)的縱梁下部。作者選

3、擇道路行駛當(dāng)中兩款典型的乘用車(chē)作為保護(hù)車(chē)型，MPV和轎車(chē)的前縱梁、前保險(xiǎn)杠、后縱梁、后保險(xiǎn)杠、防側(cè)撞橫梁這些碰撞主要承力件的高度范圍在350550mm。因此商用車(chē)的前下防護(hù)裝置高度必須控制在400mm左右，在各種碰撞當(dāng)中才能把小型車(chē)“推”開(kāi)，防止其卷入到卡車(chē)縱梁下部。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，綜合考慮GB26511-2011商用車(chē)前下部防護(hù)要求和GB26512-2011商用車(chē)駕駛室乘員保護(hù)法規(guī)統(tǒng)一考慮，前下防護(hù)裝置和駕駛室懸置采用一體化設(shè)計(jì)，前下防護(hù)裝置的支架向上延伸，同時(shí)作為駕駛室前支撐鉸接，固定牽引鉤。前下防護(hù)裝置的橫梁增加整車(chē)抗扭剛度，兼顧安裝車(chē)燈、乘員上車(chē)第一踏板、固定前塑料保險(xiǎn)杠等作用。GB265

4、11-2011商用車(chē)前下部防護(hù)要求法規(guī)適用于安裝在N2和N3類車(chē)輛上的下部防護(hù)裝置。本法規(guī)規(guī)定了商用車(chē)前下防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)要求和碰撞試驗(yàn)方法，主要對(duì)于卡車(chē)前下防護(hù)裝置以下三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行碰撞測(cè)試。具體碰撞試驗(yàn)要求如下：第一，各P1點(diǎn)與切向前軸上的輪胎的最外側(cè)點(diǎn)的縱向平面的距離最大為200mm，但不包括靠近地面的輪胎的膨脹；各P2點(diǎn)與相互距離為7001200mm（包括）的車(chē)輛的中間縱向平面相對(duì)稱（圖5所示）。第二，各P1和P2點(diǎn)在地面之上的高度應(yīng)當(dāng)由車(chē)輛制造廠在限制車(chē)輛前表面的線內(nèi)予以規(guī)定。但是，在車(chē)輛處于無(wú)負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，高度不應(yīng)超過(guò)445mm。P3點(diǎn)位于車(chē)輛的垂直縱向中間平面上。如果與前下部防護(hù)相關(guān)的車(chē)

5、輛的結(jié)構(gòu)和部件位于完全與其縱向中間平面對(duì)稱的位置，則在各P1和P2點(diǎn)上的試驗(yàn)應(yīng)在一邊上進(jìn)行（圖6所示）。屯-團(tuán)9炕丘時(shí)衙S3科薛下腳影EMPViE冊(cè)td細(xì)曲卡車(chē)?yán)O下前舲It與柵斗徇鮮更廉Mil轎豐粘人韋車(chē)瑤肝降日下關(guān)滬蟄電扳1試三今點(diǎn)惶H示量田孫堆權(quán)劃試三平臣世宦頓面示妞報(bào)爭(zhēng)中豐卡琢刁下髀博P1JJ測(cè)試曲加重童擊車(chē)時(shí)秸下前護(hù)裝豐H7苯中甲卡車(chē)iff下ftm.lEMll第三，與車(chē)輛或要安裝的車(chē)型的最大重量的50%相等但不超過(guò)80X103N的水平力應(yīng)連續(xù)地施加在兩個(gè)P1點(diǎn)上；與車(chē)輛或要安裝的車(chē)型的最大重量的100%相等但不超過(guò)160X103N的水平力應(yīng)連續(xù)地施加在兩個(gè)P2點(diǎn)上。如果裝置不連續(xù)以及在

6、兩個(gè)P2點(diǎn)之間的截面面積過(guò)小，則試驗(yàn)應(yīng)繼續(xù)在P3點(diǎn)上施加與P1點(diǎn)上同樣的水平力。試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能快地施加試驗(yàn)力，并且裝置或車(chē)輛應(yīng)承受至少0.2sec的下述規(guī)定的力。商用車(chē)前下防護(hù)裝置設(shè)計(jì)難點(diǎn)和困惑因?yàn)榭ㄜ?chē)同一平臺(tái)下的車(chē)型型號(hào)非常多，前下防護(hù)裝置必須設(shè)計(jì)成模塊化，在不同車(chē)型型號(hào)上共用，否則將造成很大的生產(chǎn)資源和設(shè)計(jì)資源浪費(fèi)。前下防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)以匹配車(chē)型最大質(zhì)量為準(zhǔn)，建議重型卡車(chē)的P1點(diǎn)設(shè)定為8t,P2點(diǎn)設(shè)定為161,以滿足全系列車(chē)型的使用。商用車(chē)前下防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn)是總布置、結(jié)構(gòu)剛度與局部模態(tài)。對(duì)于現(xiàn)有車(chē)型加裝前下防護(hù)裝置，最大的困難就是總布置。由于卡車(chē)前部縱梁有發(fā)動(dòng)機(jī)、散熱器、前板

7、簧支架、板簧、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向拉桿、駕駛室懸置、拖車(chē)鉤等部件，前部的空間已經(jīng)非常狹小，相對(duì)于后下防護(hù)裝置而言總布置的設(shè)計(jì)難度非常大。作者對(duì)某中型卡車(chē)加裝前下防護(hù)裝置，其花費(fèi)的時(shí)間和精力大于全新開(kāi)發(fā)車(chē)型，因此建議正在開(kāi)發(fā)的車(chē)型（沒(méi)有開(kāi)模具之前）必須重新設(shè)計(jì)前下防護(hù)裝置。結(jié)構(gòu)剛度方面，可以通過(guò)LS-DYNA軟件進(jìn)行多輪CAE分析和優(yōu)化，P1點(diǎn)主要考慮橫梁的抗彎剛度，P2點(diǎn)主要考慮支架的抗彎剛度，從設(shè)計(jì)角度上來(lái)講力學(xué)計(jì)算沒(méi)有很大的技術(shù)難度。局部模態(tài)是必須重點(diǎn)考慮的因素，因?yàn)榍跋路雷o(hù)裝置是縱梁延伸出來(lái)的懸臂梁，局部模態(tài)必然低于整車(chē)模態(tài)，必須要考慮共振問(wèn)題，防止出現(xiàn)駕駛室抖動(dòng)。商用車(chē)前下防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與整

8、車(chē)造型之間的沖突是設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一。目前商用車(chē)的造型設(shè)計(jì)特點(diǎn)是大圓角過(guò)渡，提高商用車(chē)的美觀度和降低整車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)。但是大圓角過(guò)渡導(dǎo)致（圖7所示）前向防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)非常困難，不能選用現(xiàn)有的型材加工，必須開(kāi)模進(jìn)行沖壓成型，3mm的鋼板沖壓成型對(duì)模具、沖壓機(jī)床要求非常高；并且在試驗(yàn)當(dāng)中P1點(diǎn)的加載受著曲率的影響（圖8所示），很容易出現(xiàn)壓頭平面打滑的現(xiàn)象，導(dǎo)致試驗(yàn)無(wú)法正常加載。商用車(chē)前下防護(hù)裝置給作者最大的困惑就是離地高度、價(jià)格、消費(fèi)者不認(rèn)可。某全新開(kāi)發(fā)的重型卡車(chē)投入市場(chǎng)之后，消費(fèi)者最大的反饋意見(jiàn)就是前下防護(hù)裝置離地高度太低，經(jīng)常出現(xiàn)刮蹭現(xiàn)象，接近角太小影響整車(chē)通過(guò)性。經(jīng)過(guò)作者實(shí)地調(diào)研，通常一輛卡車(chē)

9、在運(yùn)輸貨物的過(guò)程當(dāng)中需要走很多種路況，其中包括各種坑洼路面（圖9所示）。圖10為作者設(shè)計(jì)的重卡前下防護(hù)裝置，整車(chē)空載時(shí)離地高度為400mm，滿載之后為350mm左右，行駛在坑洼路面上必然造成前下防護(hù)刮蹭現(xiàn)象，并且前照燈、第一踏板、前塑料保險(xiǎn)杠等部件都安裝在前下防護(hù)裝置上，在猛烈碰撞的刮蹭當(dāng)中造成相關(guān)部件的損壞，維修成本非常高。通常滿足重卡要求的前下防護(hù)裝置重量在4560kg，滿足中型卡車(chē)（總質(zhì)量8噸t）要求的前下防護(hù)裝置重量3035kg，按照20元/kg成本計(jì)算，前下防護(hù)裝置需要增加6001000元的成本，消費(fèi)者很難接受。因此在本項(xiàng)工作當(dāng)中，技術(shù)其實(shí)已經(jīng)不是第一要素，通過(guò)性、成本、消費(fèi)者認(rèn)可度

10、才是真正的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。同時(shí)也反映出GB26511-2011商用車(chē)前下部防護(hù)要求在制訂的過(guò)程當(dāng)中沒(méi)有充分考慮中國(guó)和歐洲路面情況的差異，作者建議法規(guī)制訂部門(mén)根據(jù)中國(guó)國(guó)情，將前下防護(hù)裝置離地高度上調(diào)100mm，提高整車(chē)通過(guò)性?？偨Y(jié)用車(chē)前下部防護(hù)要求法規(guī)建議：GB26511-2011商用車(chē)前下部防護(hù)要求法規(guī)目前已經(jīng)正式發(fā)布。本法規(guī)的實(shí)施將減少小型車(chē)鉆入卡車(chē)前下部事故當(dāng)中的乘員傷亡率，同時(shí)也促進(jìn)我國(guó)卡車(chē)碰撞安全領(lǐng)域的發(fā)展。根據(jù)作者的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用研究，針對(duì)目前的GB26511-2011商1.從商用車(chē)前下防護(hù)裝置設(shè)計(jì)的技術(shù)角度而言，需要綜合考慮總布置、結(jié)構(gòu)剛度與局部模態(tài)，其設(shè)計(jì)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于商用車(chē)后下防護(hù)裝置。2.商用車(chē)前下防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)，必須要引入模塊化概念，做到全系列車(chē)型共用一套前下防護(hù)裝置，降低