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1、邬老师论文 辛建广汽车撞固定物2010级交通运输专业三班辛建广学校 佳木斯大学专业 交通运输班级 三班姓名 辛建广学号 1008044318指导教师 邬万江汽车撞固定物摘要随着中国经济发展和人均生活水平提高，汽车的保有亮也越来越高，对道路造成的压力也越来越大。随之而来的是很多的交通事故。除了要遵守交通规则安全行驶外，对汽车的安全也应该有一定程度的了解。随着汽车数量的增加和行驶速度的不断提高，行车安全越来越重要。而在所有汽车事故当中，与碰撞有关的 。事故占90以上。汽车碰撞是不可避免的，那么如何减少碰撞时对人员的伤害？世界各国都在研究制定日趋严格的碰撞试验方法和标准。相信大多数的读者都没有见过车

2、辆的碰撞试验，对国内目前乘用车所做的碰撞试验种类以及试验方法也缺乏了解，本文将作比较全面的解释。第一章汽车碰撞综述在实际发生的交通事故中，十字路口容易出现两辆车的侧面碰撞。单车事故侧滑而撞击大树、电线杆、指示牌立杆等物体，则属于侧面柱碰撞，这些障碍物的刚度巨大但接触面较小，对车辆侧面局部侵入量要远大于侧面碰撞，因此对车内乘员造成的伤害非常严重。侧面碰撞和侧面柱碰撞虽然只有一个“柱”字之差，但是其碰撞模式、人体伤害机理等完全不同，不能简单地归为同一类碰撞形式，因此在汽车设计上不仅要重视侧面碰撞，更要关注侧面柱碰撞。侧面碰撞是950kg的台车撞击车辆侧面，撞击中心位置是前排座椅的R点，其中有35%

3、45%的能量被蜂窝壁障吸收，车辆吸收能量比例在60%左右；但是侧面柱碰撞是29km/h撞击刚性柱，其能量全部需要车辆来吸收。假设一款越野型SUV的重量是1900kg，则前者车辆吸收的能量只是后者的89%，并且前者是面接触，而后者是线接触，可见损伤程度后者更加严峻。欧洲的ECE-R95和中国的GB20071-2006汽车侧面碰撞的乘员保护只考核R点小于700mm的车型，由于碰撞台车最高位置只有800mm，对于R点高于700mm的车型基本上撞击不到假人乘坐的位置，因此无法检验R点高于700mm车型侧面碰撞安全性能。为了进一步考核车辆侧面碰撞性能、提高侧面气帘的安装率，从而在侧面碰撞的基础上引入了侧

4、面柱碰撞。目前中国的C-NCAP2012版和中国汽车强制性法规还没有侧面柱碰撞测试项目，因此国家相关部门正在讨论制订汽车侧面柱碰撞的乘员保护国家标准，这个标准属于GB/T推荐性标准，但是安装有侧气囊的车辆需要做这项认证测试。第二章欧洲和北美两大派系的侧面柱碰撞研究在欧洲的ECE系列强制性认证法规中没有侧面柱碰撞的法规，但是EURO-NCAP首次提出了侧面柱碰撞的要求，属于侧面碰撞的补充，加2分。其测试的前提条件：第一，本款车型必须匹配侧面气囊和安全气帘；第二，在侧面碰撞中头部伤害必须是满分(4分)，基于以上两个条件才能做侧面柱碰撞的试验。EURO-NCAP的初衷是侧面碰撞中假人头部没有直接发生

5、直接撞击，很多车型没有匹配侧面气囊和侧面气帘，其头部伤害依然可以得到高分甚至满分(根据EURO-NCAP、ANCAP、C-NCAP，头部伤害90%以上为满分)，侧面碰撞无法充分考核假人头部伤害，因此EURO-NCAP引入侧面柱碰撞直接考核头部伤害，只要头部伤害的HIC值小于1000，即可得2分。其试验工况为车辆以29km/h的速度、90撞击直径为254mm的刚性柱，撞击点为假人头部中心位置。2009年EURO-NCAP章程进行了更改，将侧面柱碰撞从加分项2分改变为强制项8分，同时将侧面碰撞的16分降低到8分，两者此时已经平起平坐。因此在2009年之前如果车辆没有匹配侧面气囊和侧面气帘，只损失2

6、分，而2009年之后则是损失8分，其损失增大4倍。例如2010年某自主品牌车型没有匹配侧面气囊和侧面气帘，在EURO-NCAP测试中其侧面柱碰撞试验不做直接为0分。在北美的侧面柱碰撞中，不仅有FMVSS214法规，而且还有US-NCAP，其最大的特点是工况比EURO-NCAP更恶劣，车辆以32km/h的速度、75撞击直径为254mm的刚性柱，撞击点为假人头部中心位置，考核范围有所增大，不仅要测试50百分位男性假人，还要测试5百分位女性假人(座椅调到最前位置)。从汽车结构工程设计角度而言，北美的侧面柱碰撞难度远远高于欧洲，首先其速度比前者增加3km/h换算到能量则增加了21%；碰撞角度为75，其

7、首先撞击的位置是前车门中心偏后位置,B柱在碰撞中发挥的作用降低，不利于结构耐撞的工程设计；测试两个假人，则对车门刚度、内饰板造型、安全气帘展开区域面积等都提出更高的要求。目前GTR(global technical regulation)侧面柱碰撞标准也正在制订当中，这个标准制订工作由美国和澳大利亚的碰撞专家主持，其讨论稿的碰撞工况采用美系标准，专家认为75%的碰撞角度更加符合实际交通事故的工况，因为车辆在侧滑中不仅有侧向速度还有前向速度，其撞击时必然是一个有倾斜角度的碰撞，不可能为垂直碰撞，另外其使用的假人是全新开发的WorldSID假人，人体伤害测试更加科学。中国作为GTR的协议国，有义务

8、接受这项标准，至于在强制标准、推荐标准、NCAP的某一个层次上应用还有待研究。第三章100重叠正面碰撞 美国和日本都比较注重100重叠刚性固定壁障的碰撞试验，美国的碰撞速度是56km/h，日本的碰撞速度是55km/h，两者相差不多，并且都采用了40的偏置碰撞作为补充。我国目前惟一施行的强制性检验项目便是100重叠刚性固定壁障的碰撞试验，试验速度为4850km/h。欧洲在碰撞试验方面比较注重对事故形态的模拟，而完全发生正面100重叠的碰撞事故并不多见，所以欧洲并没有强制实施100重叠的正面碰撞试验，相反，对40重叠的偏置碰撞要求相当严格。 试验方法看起来比较简单，只要保证试验车辆以一定的速度撞击

9、壁障便可以了（厂方可以要求以高于国标的速度撞击，只要检测指标满足要求，同样认为该车合格；厂方也可以要求以更低的速度撞击，不过只能作为安全带和安全气囊的匹配试验），不过对试验场地和设施的要求非常严格，试验车辆的准备工作也非常严谨复杂。首先，试验场地应足够大，以容纳跑道、壁障等试验设施，并且必须保证壁障前至少5m的跑道水平光滑。其次，作为主要试验设施的刚性碰撞壁障，其实就是一个钢筋混凝土制成的水泥墩子，其长、宽、高和总质量都有明确规定：前部宽度不小于3m，高度不小于1.5m，厚度应保证其质量不低于70吨。刚性壁障的前表面必须平整并且与地面垂直，就像一面墙一样，并要覆以2cm厚的胶合板。其它设施如灯

10、光、高速摄像机等也有相当严格的要求。车辆准备是一项非常细腻并且十分重要的工作，首先试验车辆应能反映出该系列产品的特征，应包括正常安装的所有装备，并处于正常运行状态，一些零部件可以被等质量代替，但不得对测量结果造成影响。其次，试验车辆质量应是整备质量，燃油箱应注入90油箱容 积的水，所有其它系统（制动系、冷却系等）应排空，排除液体的质量应予以补偿。最后，对乘员舱进行相当严格的调整：转向盘应处于中间位置，在加速过程结束时，转向盘处于自由状态，且处于制造厂规定的车辆直线行驶时的位置；车窗玻璃应处于关闭位置，为便于测量，经厂商同意，车窗玻璃也可以打开，但是必须保证操控手柄处于车窗关闭时的位置（手摇式车

11、窗）；变速杆应处于空挡位置；踏板应处于正常的放松位置；车门应关闭但不锁止；如果装有活动车顶或可拆卸车顶，应处于关闭状态，为方便测量，经制造厂同意可以打开；遮阳板应处于收起状态；后视镜应处于正常使用位置；前后扶手应处于放下的状态；高度可调的头枕应处于最高位置；座椅必须按照规定进行调节。 车辆准备工作做好后，便开始放置假人及相应的信号采集设备。一切准备就绪，便可以发车。对车辆的行驶状态也有明确规定：车辆不得靠自身动力驱动，在碰撞瞬间，车辆不应再受到任何附加转向或驱动装置的作用，车辆到达壁障的路线在横向任一方向偏离理论轨迹均不得超过15cm。现在国内一般采用电机驱动，由钢丝绳带动车辆加速，在碰撞前脱

12、钩，车辆自由撞击壁障，脱钩时的速度即为撞击速度，保证4850km/h。当然，如果厂家要求在更高的速度下撞击，并且碰撞结果满足要求，也认为试验合格。撞击结束后，便开始对前排座椅假人进行测量以及对车辆进行测量第四章侧面碰撞目前国际上侧面碰撞法规还没有统一，主要有美国FMVSS 214和欧洲ECE R95两种侧面碰撞方式。美国是最早执行汽车侧面碰撞保护法规的国家，1990年10月FMVSS 214在美国颁布实施；之后在1995年10月，欧洲也制定了相应的汽车侧面碰撞法规ECE R95，到1998年10月1日侧面碰撞的欧洲指令96/27/EC强制执行；日本的侧面碰撞法规采用了与欧洲相同的碰撞方式，19

13、98年将侧面碰撞法规正式纳入日本保安基准。目前美国、欧洲侧面碰撞试验方法存在较多的不同之处，表现在：碰撞形态不同；移动壁障的 台车质量、尺寸以及吸能块尺寸、形状和性能不同；试验用侧碰假人不同；碰撞速度不同；碰撞基准点的位置不同；乘员伤害指标不同。目前侧面碰撞法规统一的协调化工作的重点是先统一侧面碰撞假人和伤害评价指标。欧洲ECE R95提出的02号修订草案中建议采用EuroSID1的改进型ES2假人，ES2假人已经在欧洲、日本的NCAP安全性评价中被采用。另外一个侧面碰撞假人WorldSID也已经通过评价，这是目前惟一一个侧面碰撞生物保真性能满足ISO标准要求的侧面碰撞假人。将来全世界统一的侧

14、面碰撞假人应该是WorldSID侧面碰撞的试验形式如图所示，试验车辆静止，移动变形壁障以一定的速度垂直撞击车身侧面，我国规定的速度为501km/h。其中对场地的要求以及试验车辆的准备与100正面碰撞基本相同。移动变形壁障由碰撞块和移动车组成，总质量为950kg，重心位置有非常严格的要求。碰撞块由6个独立的蜂窝状铝块、两个前铝面板和一个后铝面板组成，蜂窝状铝块已经经过处理，随着变形的增大，力的大小逐渐增加，能够真实地模拟出车辆前端的平均刚度，使该试验能够形象反应出两车相撞时的状态。碰撞块的形状、尺寸以及重心位置等参数都有明确严格的要求。移动车的形状和大小也有规定，尽量与真实车辆相当，其前后轮距为

15、1500mm，轴距为3000mm。另外，还有一点比较重要：移动车必须要有自己的制动装置，一旦发生碰撞，通过传感器启动该制动装置，让移动壁障尽快停止，避免与试验车发生二次碰撞。该项试验撞击点的位置有明确严格的要求，撞击偏差控制得也比较严格，一般应控制在25mm之内。撞击速度为501km/h，并且该速度至少在碰撞前0.5m内保持稳定。第五章尾部碰撞最近，美国出台了一项新的FMVSS201法规，将后撞速度从目前的时速48公里逐渐提高到时速80公里。这个新规定在2005年起步，2009年全面实施，要求汽车厂商采用更结实的油箱，使汽车在高速下撞车时更好地避免渗漏，避免起火爆炸。而日本保安基准11414在

16、采用ECE R34法规时，在后碰撞规定中将碰撞速度也提高到（502）km/h。从总的发展趋势看，国外法规都在提高碰撞速度，以使车辆对车内乘员提供更有效的保护。我国最近也制定了乘用车后碰撞燃油系统安全要求，将碰撞速度由（3538）km/h提高为（502）km/h，标准将从2006年7月1日开始实施。 尾部碰撞的试验方法与侧面碰撞差不多，我国要求的碰撞速度为(502)km/h，碰撞形式如图所示。尾部碰撞对场地的要求以及试验车辆的准备与侧面碰撞基本一样。两项试验最大的差别除了撞击点的位置不同外，移动壁障的形态也完全不一样：一个是刚性壁障，一个是塑性壁障。尾部碰撞采用的是钢制结构的刚性壁障，表面装有2

17、cm厚的胶合板，撞击表面宽度不小于2.5m，高度不小于0.8m。碰撞角度应垂直，由于壁障宽度超过试验车的宽度，所以碰撞点的位置要求相对比较宽松。对移动车的要求两项试验完全相同，不过移动壁障的总质量尾部碰撞要高出侧面碰撞150kg。试验车辆应装备计入车辆整备质量中的所有正常安装的部件和设备，并且应装备涉及防火性能的部件和设备。向燃油箱加注至少满容量90%的燃料或其密度和粘度与正常使用燃油相近的非可燃液体，其他系统如制动液罐散热器等可以排空。变速器可不处于空挡位置，驻车制动器可处于制动状态尾部碰撞试验的考核指标主要有： 1在碰撞过程中燃油装置不应发生液体泄漏 2碰撞试验后燃油装置若有液体连续泄漏，

18、则在碰撞后前5分钟平均泄漏速率不应大于30g/min，如果从燃油装置中泄漏的液体与从其它系统泄漏的液体混淆，且这几种液体不容易分开和辨认，则应根据收集到的所有液体评价连续泄漏量 3不应引起燃料的燃烧 4在碰撞过程中和碰撞试验后，蓄电池应由保护装置保持自己的位置目前欧洲、澳大利亚的正面碰撞法规中采用的是56km/h的40ODB碰撞试验方法。欧洲和澳大利亚的NCAP中的正面碰撞试验，为64km/h的40偏置可吸能壁障碰撞试验方法。日本的JNCAP中，从2000年起正面碰撞试验采用55km/h的100刚性固定壁障碰撞和64km/h的40偏置可吸能壁障碰撞两项试验，综合评价汽车的正面碰撞安全性。美国的

19、保险公司为了全面了解汽车碰撞的安全性能，除了政府推行的56km/h的100刚性固定壁障碰撞试验外，由IIHS（Insurance Institute for Highway Safety）开展64km/h的40偏置可吸能壁障碰撞试验，碰撞试验结果用于汽车保险中估损。100刚性固定壁障和40偏置可吸能壁障两种碰撞试验方式，乘员的伤害机理不同，对安全车身和乘员约束系统考核的侧重面也不同，两者无法互相代替，只有同时采用才能较全面的评价车辆的正面碰撞安全性能。目前，我国的科研机构已经将偏置可吸能壁障正面碰撞推荐至国家，作为推荐标准，相信很快便会成为我国惟一强制施行的4850km/h的100重叠率的刚性

20、固定壁障碰撞试验的补充。40偏置碰撞的试验方法与100重叠正面碰撞基本相同，试验场地的要求与车辆准备两项试验也基本一致，其具体试验方式如图所示。40和100两项试验最大的区别在于壁障的选择，40偏置碰撞要求在固定壁障前装设一块变形吸能的蜂窝铝块，变形壁障的刚度是按照欧洲车辆的平均刚度设定的，代表“平均车型”的前端刚度。撞击时试验车辆只有车身一侧的40面积与壁障撞击，试验车的跑偏量对试验结果影响较大，要求控制在20mm范围内。撞击速度与欧洲标准一致,为56km/h。众多试验表明，由于采用刚性壁障，100重叠碰撞试验的碰撞强度要大于40偏置碰撞试验，车身加速度、乘员头部伤害和胸部伤害，100%都要

21、大于40%，也就是说，在这几个方面100%重叠碰撞标准的要求要高于40%偏置碰撞的碰撞标准。而在车身变形方面，40%偏置碰撞试验的驾驶室的绝对侵入量要大于100%重叠碰撞试验，尤其对平头车来说，由于前端车身的吸能变形区很小，其驾驶室局部变形很大，方向盘位移也容易超标，也容易造成驾驶员侧车门试验后难以打开，影响假人的取出。而且由于驾驶室变形较大，也造成了乘员大腿载荷远远大于100%重叠碰撞试验的情况。由此可以看出，40%偏置碰撞的碰撞标准相对来说更侧重于对车身结构方面的考核。第六章倾角碰撞对于倾角碰撞，美国和加拿大的要求比较严格，一直作为标准在施行；欧洲、日本和澳大利亚，包括我国在内，也一直在做

22、这方面试验，但都没有作为标准要求，一般都是厂家的行为。我国进行倾角碰撞试验的角度为30，一般为左倾，碰撞速度在3050km/h之间选择，碰撞形式如图所示。场地要求和车辆准备与100重叠正面碰撞的要求基本相同，碰撞壁障为刚性。倾角碰撞的考核指标没有具体要求，试验参数的采集和测量与100重叠正面碰撞基本一致。目前国内的倾角碰撞一般作为安全气囊和安全带的匹配试验，撞击时采集碰撞时的能量以及车身变形信号，厂方会据此编写安全气囊的电子控制系统ECU，作为气囊起爆的控制依据。对于正面柱碰试验，欧洲和美国最早施行。其他国家，包括我国在内也一直在做，主要还是厂家的委托试验，大多数都是为了匹配安全气囊和安全带，

23、从未做为执行标准。正面柱碰的场地要求和车辆准备与100重叠正面碰撞基本相同。碰撞物体由壁障改为柱子，柱子的直径为10英寸，碰撞速度为2850km/h，碰撞位置有严格要求，正面柱碰的考核指标没有具体要求，试验参数的采集和测量与100重叠正面碰撞基本一致。目前国内的正面柱碰一般是作为厂方开发新车型的研发试验，有时也会作为车辆安全气囊和安全带的匹配试验，撞击时采集碰撞时的能量以及车身变形信号，会对研发人员改善车身安全性能提供很好的帮助，厂方也会据此编写安全气囊的电子控制系统ECU，丰富安全气囊起爆的控制依据。第七章追尾碰撞在众多的交通事故中，追尾事故占据相当大的比例。欧洲在碰撞试验方面一直比较注重对

24、实际事故形态的模拟，所以追尾试验施行得也比较早，不过没有作为强制性标准。其它各个国家也都在做这项碰撞试验，不过要求各不相同。追尾碰撞试验的场地要求和车辆准备与100重叠正面碰撞基本相同。碰撞物体是固定在壁障上的模拟卡车尾部的支架，试验车以50km/h的速度撞击。追尾碰撞的考核指标各国都不相同，国外对撞击后乘员伤害和车身状况都进行考核，我国目前主要考核电液的泄漏情况。由于接触面积小，侧面柱碰的撞击强度比较大，对车辆的要求也相对严格。欧洲和澳大利亚的NCAP中将侧面柱碰列为一项非常重要的内容。美国、日本等其他国家对这项试验也都在做，不过都没有强制要求。我国侧面柱碰试验做得也比较多，不过都是厂家委托

25、的试验，国家并未作强制要求。侧面柱碰试验的场地要求和车辆准备与100重叠正面碰撞基本相同。侧面柱碰的试验方法是将试验车辆放到台车上，台车以29km/h的速度将试验车辆的侧面撞向柱子，撞击点有严格的要求，柱子直径为10英寸，碰撞形式如图所示。侧面柱碰的考核指标与侧面碰撞的考核指标基本相同。每一项碰撞试验都有其测量的重点，对车型的改进与发展也都起到了推进的作用。特别是国家强制执行的试验标准，从一定程度上甚至能够决定车辆的形状与配置。我国在强制执行“乘用车正面碰撞的乘员保护”标准之前，平头的微面几乎遍地都是，而执行该标准之后，微面系列的车型几乎都不约而同地长出了一截“鼻子”，并且大部分都配置了驾驶员

26、安全气囊。明年7月1日以后，我国将强制实施“汽车侧面碰撞的乘员保护”和“乘用车后碰撞燃油系统安全要求”两项标准，相信那时很多车辆就不得不忙着加强自己的车门，甚至考虑安装侧面安全气囊了，至于油箱的结实程度，各个厂家也必须下一番苦功。车辆本身安全性能的提高并不能从根本上减少事故的发生，只能一定程度上减少事故的损失，要想确保行车安全，必须每个驾驶员认真遵守交通规则，文明驾驶。结论第一，汽车侧面柱碰撞的设计难度远远高于侧面碰撞，因此可以将侧面柱碰撞为第一设计目标，侧面碰撞第二设计目标。只要侧面柱碰撞能够通过并得到很好的成绩，侧面碰撞必然没有太大的问题，很容易得到满分；第二，目前EURO-NCAP、AN

27、CAP、US-NCAP都有侧面柱碰撞的测试项目，目前很多专家建议C-NCAP在下一轮改版中增加侧面柱碰撞。预计在2015年前C-NCAP管理中心将推出C-NCAP2015版增加侧面柱碰撞的测试项目，另外中国的汽车侧面柱碰撞的乘员保护已经立项，目前正在制定和讨论中，如果顺利将在2014年实施。因此现在正在开发的乘用车建议开发侧面气囊和侧面气帘，结构设计中必须充分考虑侧面柱碰撞；第三，我认为中国的汽车侧面柱碰撞的乘员保护应该先易后难，结合EURO-NCAP的发展历程，分为两个阶段实施，第一个阶段只考察头部伤害，只要HIC36值小于1000即满足标准；第二阶段，充分考虑头部伤害、胸部伤害、腹部伤害、

28、骨盆伤害，其评价指标与侧面碰撞相同。如果一次性进入第二阶段设计难度很大，不利于现有车型的性能改进。建议，第一阶段以三年作为技术缓冲区。第四、对于中国的侧面柱碰撞试验工况，建议借鉴欧系的29km/h、90角垂直撞击刚性柱。这项标准的设计难度相对容易，自主品牌汽车企业经过改进能够满足。欧洲市场是中国自主品牌汽车即将进入的主要市场，而美国市场的难度太大，并且存在很多政治影响，预计十年之内都很难进入，因此没有必要借鉴美系的工况。第五、不管汽车质量多好也要注意交通安全，遵守交通法规。参考文献1孙孝仁2l世纪汽车安全发展前景 中国能源，2001，(2)：19102廖翠萍等氢能源与有关技术对汽车安全的影响J新能源，2000，(2)：38413柏铭，严瑞生命周期评价方法在汽车安全中的应用.现代化工，1898，(7) ：12214胡志远，浦耿强，王成焘汽车碰撞生命周期评估汽车研究与开发，2002，(5) ：27345胡志远，浦耿强，王成焘车辆安全新技术的应用发展汽车科技，2012，(4) ：2527