汪 俊，李雪玲

（中國(guó)汽車工程研究院 汽車噪聲振動(dòng)和安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401122）

在眾多的交通事故類型中，正面碰撞是發(fā)生概率最高的事故類型，且在正面碰撞中車內(nèi)乘員傷亡率也很高。2012年， IIHS針對(duì)事故中出現(xiàn)較多的正面小重疊率碰撞的情況，發(fā)布了一項(xiàng)新的測(cè)試工況：正面25%偏置（又稱“小偏置”）碰撞試驗(yàn)，并規(guī)定了碰撞車速和試驗(yàn)方法，旨在進(jìn)一步促進(jìn)車輛正面碰撞保護(hù)性能的提升[1]。該試驗(yàn)可較好地模擬車頭一側(cè)與其它車輛、樹木或者電線桿發(fā)生碰撞的事故形態(tài)。這項(xiàng)測(cè)試的嚴(yán)苛性就體現(xiàn)在車輛原本吸能潰縮結(jié)構(gòu)難以發(fā)揮應(yīng)有的功效。

引用格式：

IIHS最初認(rèn)為，車輛在路上行駛時(shí)，乘客座位不一定有人，所以一開始僅推出駕駛員側(cè)的正面小偏置碰撞，也理解廠商努力改進(jìn)駕駛側(cè)安全結(jié)構(gòu)的行為。然而，在大部分測(cè)試車型完成車輛改進(jìn)且小偏置碰撞表現(xiàn)良好的2014年，美國(guó)仍有超過1 600人在乘客座位喪生，這也促使IIHS進(jìn)一步關(guān)注乘員側(cè)的安全情況。IIHS已于2016年修改小偏置測(cè)試規(guī)程，增加了乘員側(cè)小偏置碰撞內(nèi)容，并計(jì)劃于2018年把乘員側(cè)25%偏置碰撞測(cè)試加入到安全評(píng)級(jí)中。

1 IIHS正面小偏置碰撞試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法

下文將分別介紹駕駛員側(cè)（以下用左側(cè)表示）和乘員側(cè)（以下用右側(cè)表示）正面小偏置碰撞。

1.1 碰撞試驗(yàn)工況

左側(cè)小偏置碰撞：車輛以64.4 km/h 的速度、25%的重疊率（駕駛員側(cè)）正面撞擊固定剛性壁障，如圖1所示。試驗(yàn)車輛駕駛員位置放置一個(gè)Hybrid III 50%假人，用于測(cè)量碰撞過程中駕駛員的損傷情況[2]。

右側(cè)小偏置碰撞：車輛以64.4 km/h 的速度、25% 的重疊率（乘員側(cè)）正面撞擊固定剛性壁障，如圖2所示。試驗(yàn)車輛駕駛員及乘員位置各放置一個(gè)Hybrid III 50%假人，用于測(cè)量碰撞過程中駕駛員及乘員的損傷情況[3]。

圖1 左側(cè)小偏置碰撞

圖2 右側(cè)小偏置碰撞

試驗(yàn)壁障為剛性壁障，分為駕駛員側(cè)和乘員側(cè)兩種，結(jié)構(gòu)對(duì)稱。駕駛員側(cè)的結(jié)構(gòu)尺寸如圖3和圖4所示。根據(jù)車輛的撞擊側(cè)選擇剛性壁障，并固定于車輛牽引方向上。

圖3 壁障頂部和軸側(cè)視圖

圖4 壁障側(cè)面和正面視圖

在安裝好所有的測(cè)試設(shè)備后對(duì)車輛試驗(yàn)質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，車輛試驗(yàn)質(zhì)量包括所有的測(cè)試設(shè)備和駕駛員假人。

撞擊駕駛員側(cè)時(shí)，車輛試驗(yàn)質(zhì)量應(yīng)比所測(cè)得的整備質(zhì)量大125～175 kg。撞擊乘員側(cè)時(shí)，車輛試驗(yàn)質(zhì)量應(yīng)比所測(cè)得的整備質(zhì)量大200～250 kg。

1.2 正面小偏置碰撞評(píng)價(jià)方法

正面小偏置碰撞評(píng)價(jià)分為假人傷害、車輛結(jié)構(gòu)、約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)三個(gè)方面。假人傷害通過假人頭部和頸部、胸部、大腿和髖部、腿部和腳部的傷害測(cè)量值來評(píng)估。單項(xiàng)評(píng)價(jià)和整體評(píng)價(jià)均分為優(yōu)秀、良好、及格、差。

正面小偏置碰撞總體評(píng)價(jià)根據(jù)車輛結(jié)構(gòu)、假人頭部和頸部、胸部、大腿和髖部、腿部和腳部的傷害測(cè)量值以及約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)的等級(jí)計(jì)算得到，見表1。

表1 正面小偏置碰撞總體評(píng)價(jià)表

1.2.1 車輛結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)

1.2.1.1 車輛結(jié)構(gòu)（左側(cè)）

車輛結(jié)構(gòu)等級(jí)用侵入量測(cè)量值進(jìn)行評(píng)定（圖5），并根據(jù)乘員艙結(jié)構(gòu)完整性的定性觀察結(jié)果對(duì)等級(jí)進(jìn)行修正（降級(jí)），測(cè)量所得偏移量單位為cm。

圖5 乘員艙侵入量等級(jí)評(píng)定

所有測(cè)量點(diǎn)被劃分為兩個(gè)區(qū)域：乘員艙下部和乘員艙上部。乘員艙下部包括A柱下鉸鏈、左側(cè)擱腳板、左側(cè)足板、制動(dòng)踏板、駐車制動(dòng)踏板和門檻；乘員艙上部包括轉(zhuǎn)向管柱、A柱上鉸鏈、上儀表板和左下方儀表板，如圖6所示。

1.2.1.2 車輛結(jié)構(gòu)（右側(cè)）

所有測(cè)量點(diǎn)被劃分為兩個(gè)區(qū)域：乘員艙下部和乘員艙上部。乘員艙下部包括A柱下鉸鏈、擱腳板、左側(cè)足板、右側(cè)足板、足板中心和門檻；乘員艙上部包括A柱上鉸鏈、上儀表板中心、上儀表板、左下儀表板、右下方儀表板，如圖7所示。

圖6 乘員艙測(cè)量點(diǎn)（左側(cè)）

圖7 乘員艙測(cè)量點(diǎn)（右側(cè)）

1.2.2 假人傷害值評(píng)價(jià)

假人傷害等級(jí)分為頭部和頸部、胸部、大腿和髖部、腿部和腳部四個(gè)身體部位。

每個(gè)身體部位都以該部位評(píng)價(jià)指標(biāo)為基礎(chǔ)進(jìn)行傷害等級(jí)評(píng)定，結(jié)果分為優(yōu)秀、良好、及格和差。身體各部位評(píng)價(jià)指標(biāo)的最差結(jié)果作為該部位整體評(píng)價(jià)等級(jí)。若某部位所有評(píng)價(jià)指標(biāo)均為優(yōu)秀，則該部位整體評(píng)價(jià)為優(yōu)秀；若有一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)為良好，則該部位整體評(píng)價(jià)為良好；若有一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)為及格，則該部位整體評(píng)價(jià)為及格；若有一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)為差，則該部位整體評(píng)價(jià)為差。大腿/臀部、腿部/腳部以左肢或右肢判定的最低等級(jí)為基礎(chǔ)進(jìn)行等級(jí)評(píng)定。

1.2.3 約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)

約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)包括正面頭部保護(hù)、側(cè)面頭部保護(hù)、正面胸部保護(hù)、乘員防護(hù)和其它四個(gè)方面。具體評(píng)價(jià)方法見表2。

表2 約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)表

續(xù)表2

2 IIHS 試驗(yàn)結(jié)果分析

下面分別選取IIHS已開展左側(cè)和右側(cè)小偏置碰撞的車型，進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，并初步探討左側(cè)和右側(cè)小偏置碰撞的應(yīng)對(duì)措施。

表3 IIHS左側(cè)和右側(cè)小偏置碰撞評(píng)級(jí)對(duì)比

由表3可知，7款車型小偏置左側(cè)碰撞測(cè)試結(jié)果均為優(yōu)秀，右側(cè)碰撞測(cè)試評(píng)級(jí)普遍下降且差異很大。其中，現(xiàn)代途勝兩項(xiàng)測(cè)試均為優(yōu)秀，豐田RAV4的駕駛員側(cè)碰撞測(cè)試結(jié)果為優(yōu)秀，乘員側(cè)碰撞測(cè)試為差。

下面重點(diǎn)分析現(xiàn)代途勝和豐田RAV4這兩款車型的小偏置（駕駛員側(cè)和乘員側(cè)）碰撞試驗(yàn)結(jié)果。

兩款車型的小偏置碰撞試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比主要從車體結(jié)構(gòu)、假人傷害、約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)三個(gè)方面進(jìn)行分析，其中假人傷害評(píng)價(jià)從頭部和頸部、胸部、大腿和髖部、腿部和腳部四個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估，兩個(gè)車型的詳細(xì)評(píng)級(jí)結(jié)果見表4。

表4 途勝、RAV4左側(cè)和右側(cè)小偏置碰撞評(píng)級(jí)結(jié)果

2.1 車體結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代途勝和豐田RAV4的車體結(jié)構(gòu)評(píng)級(jí)情況見表5。

表5 途勝、RAV4左側(cè)和右側(cè)小偏置碰撞車體結(jié)構(gòu)評(píng)級(jí)

由表5可知，途勝和RAV4右側(cè)碰撞的車體結(jié)構(gòu)（含乘員艙上部和下部）變形均大于左側(cè)碰撞的車體結(jié)構(gòu)變形，且RAV4左右兩側(cè)碰撞產(chǎn)生的車體結(jié)構(gòu)變形差異很大。

下面進(jìn)一步分析途勝和RAV4的車體結(jié)構(gòu)變形情況。

途勝左側(cè)小偏置碰撞的車頂縱梁僅輕微變形，車輛門檻梁未明顯彎曲。途勝右側(cè)小偏置碰撞車頂縱梁下部向下彎曲扭曲，導(dǎo)致乘員腿部活動(dòng)空間受到明顯擠壓。途勝的右側(cè)碰撞與左側(cè)碰撞相比，其車輛門檻梁變形略嚴(yán)重，如圖8和圖9所示。

圖8 途勝左側(cè)碰撞車體變形情況

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，途勝左、右兩側(cè)車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不完全一致，右側(cè)儀表臺(tái)后移量更大，導(dǎo)致乘員腿部/腳部空間減少，受傷風(fēng)險(xiǎn)增加。

RAV4左側(cè)小偏置碰撞的車頂縱梁僅輕微變形，車輛門檻梁未明顯彎曲。RAV4右側(cè)小偏置碰撞車頂縱梁下部向下彎曲且?guī)缀跽蹟?，?dǎo)致乘員腿部活動(dòng)空間受到嚴(yán)重?cái)D壓。RAV4右側(cè)小偏置碰撞與左側(cè)碰撞相比，其車輛門檻梁變形更加嚴(yán)重，如圖10和圖11所示。

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，RAV4左、右兩側(cè)車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不一致，右側(cè)儀表臺(tái)后移量更大，導(dǎo)致乘員腿部/腳部空間明顯減少，受傷風(fēng)險(xiǎn)大大增加。

圖10 RAV4左側(cè)碰撞車體變形情況

2.2 假人傷害

現(xiàn)代途勝和豐田RAV4的假人傷害評(píng)級(jí)情況見表6。

表6 途勝、RAV4左側(cè)和右側(cè)小偏置碰撞假人傷害評(píng)級(jí)

途勝左側(cè)和右側(cè)小偏置碰撞時(shí)，假人頭部和頸部、胸部、大腿和髖部、小腿和腳部的傷害值均為優(yōu)秀。

RAV4左側(cè)小偏置碰撞時(shí)，假人頭部和頸部、胸部、大腿和髖部、腿部和腳部的傷害值均為優(yōu)秀。RAV4右側(cè)小偏置碰撞時(shí)，假人頭部和頸部、胸部、大腿和髖部的傷害值均為優(yōu)秀，小腿和腳部無膝部氣囊保護(hù)，其脛骨指標(biāo)（上部、下部）TI較大，導(dǎo)致其評(píng)級(jí)降為良好。

2.3 約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)

途勝和RAV4的約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)評(píng)級(jí)情況見表7。

表7 途勝、RAV4左側(cè)和右側(cè)小偏置碰撞約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)評(píng)級(jí)

途勝左側(cè)和右側(cè)小偏置碰撞時(shí)，正面氣囊、側(cè)氣囊、側(cè)氣簾均已起爆，假人正面頭部保護(hù)、側(cè)面頭部保護(hù)、正面胸部保護(hù)均為優(yōu)秀，如圖12和圖13所示。

圖12 途勝左側(cè)碰撞假人情況

圖13 途勝右側(cè)碰撞假人情況

RAV4左側(cè)和右側(cè)小偏置碰撞時(shí)，正面氣囊、側(cè)面氣囊、側(cè)氣簾均已起爆，假人正面頭部保護(hù)、側(cè)面頭部保護(hù)、正面胸部保護(hù)均為優(yōu)秀。碰撞過程中，車輛前排乘員側(cè)車門已打開，導(dǎo)致約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)自動(dòng)降級(jí)為差，如圖14和圖15所示。

圖14 RAV4左側(cè)碰撞約束系統(tǒng)情況

圖15 RAV4右側(cè)碰撞約束系統(tǒng)情況

2.4 小結(jié)

小偏置為正面碰撞典型工況，主要考察車輛在小重疊率下的碰撞吸能性。碰撞過程中避開了主要承力構(gòu)件縱梁的作用，車身將產(chǎn)生極大的侵入量，對(duì)車輛結(jié)構(gòu)和約束系統(tǒng)保護(hù)提出了更高的要求。下面分別從三個(gè)方面進(jìn)行小結(jié)。

2.4.1 車輛結(jié)構(gòu)耐撞性分析

對(duì)于車身結(jié)構(gòu)來說，左側(cè)和右側(cè)小偏置相比以往的碰撞測(cè)試更加苛刻。由于車輛與壁障接觸的面積更小，所以留給車輛緩沖和吸能的部位也就更小，而且這種碰撞的撞擊點(diǎn)會(huì)避開用來吸能潰縮的縱梁。圖16為某車型左側(cè)小偏置試驗(yàn)后車輛底部照片，碰撞過程中車輛縱梁未發(fā)生明顯擠壓變形。在此過程中，碰撞時(shí)的能量幾乎不受阻隔地直接傳向乘員艙，車輛的前懸架、前車輪以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也會(huì)向后發(fā)生位移，嚴(yán)重時(shí)還可能侵入乘員艙對(duì)乘客造成傷害。

目前，部分企業(yè)僅改進(jìn)駕駛員側(cè)車身結(jié)構(gòu)，而通過使用不同類型的材料或者增加駕駛員側(cè)材料厚度已無法滿足右側(cè)小偏置碰撞的要求。這些車型的左、右車體結(jié)構(gòu)看上去完全一樣，但在碰撞結(jié)果上往往有明顯的差異。

圖16 左側(cè)小偏置試驗(yàn)后車輛底部照片

與左側(cè)小偏置碰撞的座椅定位（座椅前后行程的中間靠后位置）相比，右側(cè)小偏置碰撞的座椅定位（座椅前后行程的中間位置）更靠前，導(dǎo)致乘員空間減少且更易受到擠壓，乘員受傷的風(fēng)險(xiǎn)增大。

綜上所述，右側(cè)小偏置碰撞對(duì)測(cè)試車輛的結(jié)構(gòu)耐撞性和乘員保護(hù)能力提出了新要求，企業(yè)在后續(xù)的車型開發(fā)過程中應(yīng)予以充分考慮。

2.4.2 約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)分析

在左側(cè)和右側(cè)正面小偏置碰撞中，車身旋轉(zhuǎn)十分劇烈，導(dǎo)致車輛產(chǎn)生較大縱向移動(dòng)。碰撞中的車輛橫向運(yùn)動(dòng)非常危險(xiǎn)，因?yàn)樗绊懠偃说倪\(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，使假人向車外運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，車內(nèi)的方向盤及正面氣囊向內(nèi)運(yùn)動(dòng)（與假人的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反），從而導(dǎo)致假人頭部保護(hù)不充分，且假人頭部易與車門框及車內(nèi)側(cè)面的硬體結(jié)構(gòu)接觸。

在上述碰撞形式下要求碰撞車輛須具備三個(gè)條件：（1）有穩(wěn)定的正面安全氣囊作用。（2）用于側(cè)面頭部保護(hù)的安全氣囊展開后前方覆蓋范圍應(yīng)充分。（3）安全帶提供正面胸部保護(hù)并防止假人前傾量過大。車輛的方向盤橫向和垂直位移不能過大，同時(shí)也要防止結(jié)構(gòu)件失效（座椅固定點(diǎn)失效、車門打開或分離）導(dǎo)致約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)等級(jí)自動(dòng)降級(jí)為差。

全面優(yōu)化約束系統(tǒng)（正面氣囊、側(cè)面氣囊、側(cè)氣簾、安全帶之間相互配合），促使其對(duì)假人的保護(hù)作用最大化。對(duì)于安全帶而言，要提前保證乘員的坐姿正確，以確保氣囊能對(duì)乘員起保護(hù)作用。側(cè)面氣簾的點(diǎn)爆要及時(shí)且展開充分，能夠提供足夠的保護(hù)區(qū)域，以確保乘員頭部不與車內(nèi)硬體結(jié)構(gòu)接觸。而RAV4右側(cè)小偏置碰撞時(shí)，其約束系統(tǒng)方面得到“差”評(píng)價(jià)等級(jí)的原因是車門打開，導(dǎo)致約束系統(tǒng)與假人運(yùn)動(dòng)評(píng)估自動(dòng)降級(jí)。

2.4.3 假人傷害分析

通過分析碰撞結(jié)果可知，在左側(cè)和右側(cè)正面小偏置碰撞中，假人頭頸部、胸部的傷害值通?？蓾M足“優(yōu)秀”等級(jí)要求，而假人腿部的傷害值則受到車身結(jié)構(gòu)侵入的影響較大，常常因傷害值增大而評(píng)級(jí)下降。

3 結(jié)論

由上述分析可知，在左側(cè)和右側(cè)正面小偏置碰撞中，需要正面氣囊、側(cè)面氣囊、側(cè)氣簾、膝部氣囊（如有）相互配合使用，才能對(duì)乘員起到更好的保護(hù)作用。而在車體結(jié)構(gòu)和假人傷害值方面，需進(jìn)一步提升車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保證其結(jié)構(gòu)完整性，同時(shí)有效控制侵入量。

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