付逸群+張順

摘 要：就經(jīng)常發(fā)生的交通事故現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告分析，轎車側(cè)面碰撞是造成乘員重傷和死亡的主要交通事故之一。我國(guó)近幾年才開(kāi)始針對(duì)于這方面的研究，一般來(lái)說(shuō)轎車側(cè)面碰撞包括車對(duì)車和車對(duì)障礙物兩種碰撞形式，車與車的碰撞一直以來(lái)備受人們關(guān)注而成為研究的重點(diǎn)，車與障礙物之間的側(cè)碰研究卻幾乎為零。想要提高車輛側(cè)面碰撞的安全性就必須對(duì)這兩種情況同時(shí)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：車輛安全性；乘員損傷；防護(hù)措施

中圖分類號(hào)：U461.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）24-0161-02

我國(guó)規(guī)定，不管是直接碰撞還是間接的碰撞，在轎車側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，對(duì)于其撞擊器的選取大多采用移動(dòng)變形等類型的壁障，而在仿真研究轎車的側(cè)面碰撞中，多采用移動(dòng)變形壁障來(lái)代替撞擊的車輛，以便于能夠更好地進(jìn)行研究。

1 轎車側(cè)碰的碰撞性

碰撞力的傳遞性：

在轎車的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，重要的構(gòu)成部件對(duì)車輛的整體性、安全性與舒適性等問(wèn)題有著直接的影響。轎車的車身結(jié)構(gòu)從前往后依次為前柱、中柱、后柱。轎車結(jié)構(gòu)中的這些立柱有一定的支撐作用，也是轎車的門框。轎車側(cè)面受到外力的撞擊的時(shí)候，慣性會(huì)使車門產(chǎn)生向內(nèi)沖擊的力，車門框就會(huì)對(duì)這種力產(chǎn)生抑制，當(dāng)然車門框在抵御這種外力時(shí)也會(huì)受到由車門傳遞而來(lái)的側(cè)向作用力。

在轎車門內(nèi)配置防撞桿，其作用在于當(dāng)前門受到側(cè)向撞擊力時(shí)會(huì)將作用力直接傳遞或轉(zhuǎn)移到鉸鏈柱和中柱。轎車的鉸鏈柱和后柱在外界的側(cè)向力的作用下隨之產(chǎn)生一種向車內(nèi)運(yùn)動(dòng)的破壞力，鉸鏈柱上端的前風(fēng)窗下橫梁和儀表板安裝橫梁的軸向剛度提供了抵抗這種來(lái)自于外界的力，而鉸鏈柱下端的剛度是由車身底部橫向結(jié)構(gòu)來(lái)提供的。在轎車車門受到側(cè)向撞擊力的情況下，向車內(nèi)轉(zhuǎn)移、傳遞的破壞力將會(huì)使中柱受到向車內(nèi)彎曲彎矩力而變形，彎曲剛度和中柱上、下接頭的剛度形成了向車內(nèi)變形的抵抗。也就是說(shuō)在受到側(cè)向撞擊時(shí)，接頭就會(huì)起著傳遞作用，通過(guò)車頂邊梁、車頂橫梁和相關(guān)的接頭結(jié)構(gòu)致使作用在中柱上的一部分力就會(huì)向非撞擊側(cè)傳遞。車頂結(jié)構(gòu)提供了中柱上面的接頭來(lái)抵抗對(duì)中柱向車內(nèi)的運(yùn)動(dòng)力，其原理在于車頂邊梁的彎曲剛度、車頂橫梁的軸向剛度、接頭結(jié)構(gòu)相應(yīng)的剛度、前柱和后柱的彎曲剛度等剛好通過(guò)中柱下方的接頭，橫梁將會(huì)接受部分作用在中柱上的應(yīng)力。作用在門檻梁上的側(cè)向力，受到外部的直接撞擊與內(nèi)部中柱作用的影響，而其門檻梁上的側(cè)向力則是通過(guò)地板和地板橫梁來(lái)進(jìn)行分散和傳遞的活動(dòng)。

2 側(cè)面碰撞導(dǎo)致的車身結(jié)構(gòu)安全性影響

目前我國(guó)生產(chǎn)制造的轎車，關(guān)于轎車的側(cè)面強(qiáng)度的設(shè)計(jì)存在一定的問(wèn)題，例如：汽車的側(cè)面一旦受到外測(cè)力，而此時(shí)轎車的本身結(jié)構(gòu)來(lái)看，非常小的變形空間（20cm～30cm左右）不能吸收撞擊能量，同一輛轎車在受到外力時(shí)，該轎車的正面的變形吸能空間將會(huì)是側(cè)碰的兩倍以上，這就表明了乘員在受到不同撞擊力時(shí)的損傷程度就會(huì)截然不同?；谶@種情況，研究抵御側(cè)面碰撞主要是改變緩沖吸能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，目前存在的問(wèn)題是因?yàn)檗I車的緩沖吸能的空間的制約即使使用最好的材料來(lái)制作緩沖吸能結(jié)構(gòu)也無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。具體存在下列問(wèn)題：一是轎車本身結(jié)構(gòu)中，中柱侵入現(xiàn)象非常嚴(yán)重，其腰線位置形成塑性鉸。而致使中柱的上下兩端的支撐力大大減弱，這樣就會(huì)使頂蓋邊梁和門檻在其與中柱交接位置附近侵入量偏大。

2.1 關(guān)于側(cè)面碰撞結(jié)構(gòu)的耐撞性研究

由于我國(guó)的大部分轎車車身側(cè)面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性不高，特別是在緩沖空間的設(shè)計(jì)等方面考慮不周全，因此側(cè)面碰撞時(shí)乘員傷亡嚴(yán)重，想要降低這種事故發(fā)生，就必須采用一系列的防護(hù)裝置來(lái)提高乘員的安全保障性能。例如，安全氣囊、側(cè)面安全氣簾和防護(hù)襯墊幾種方式，這些裝置起到了一定的防護(hù)作用，這樣來(lái)講，要想提高車輛側(cè)面碰撞安全性，首先要從根本上找，也就是首先要提高車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)用過(guò)程中的安全性。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以增加緩沖吸能區(qū)兩側(cè)的變形空間或增強(qiáng)側(cè)面結(jié)構(gòu)的剛度，以此能夠使碰撞力有效地傳遞到具有保護(hù)和吸能作用的柱、地板、梁、車頂及其他部件，從而達(dá)到分散、吸收撞擊力；最大限度地降低損害程度等作用。一般而言可以采用以下措施：（1）增加車門的強(qiáng)度或增加車身的橫向橫梁（車頂橫梁、地板橫梁等）強(qiáng)度；（2）增加A柱、B柱、C柱等側(cè)圍部物的強(qiáng)度或者增加門檻梁的強(qiáng)度；（3）合理的設(shè)計(jì)門鎖及鉸鏈，在防止汽車發(fā)生側(cè)面碰撞的時(shí)候，車門自動(dòng)打開(kāi)的同時(shí)促使碰撞后車門開(kāi)啟的容易度，以便于對(duì)乘員進(jìn)行及時(shí)的車外救護(hù)。

2.2 在轎車的內(nèi)部添加結(jié)構(gòu)加強(qiáng)部件

轎車原車型內(nèi)的側(cè)梁系結(jié)構(gòu)在剛度設(shè)計(jì)時(shí)存在許多問(wèn)題，會(huì)降低其車身側(cè)面整體的剛度，一旦發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)，車身就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重變形等情況，這樣就會(huì)導(dǎo)致成員受到極大的傷害。所以需要對(duì)原車型添加以下部分加強(qiáng)件：1、門檻梁內(nèi)部整體加強(qiáng)件，如在中柱的局部增加強(qiáng)板以及地板上方的座椅而在其背后安裝防護(hù)橫梁，轎車的頂蓋邊的內(nèi)部一些部位也需要安裝一些相應(yīng)方加強(qiáng)件，可以安裝厚度為1.6mm，屈服強(qiáng)度為400MPa類型的加強(qiáng)件。此外，還可以在前門內(nèi)板和外板之間，增加一根防撞桿，這樣就會(huì)形成雙防撞桿，材料和厚度與原防撞桿一樣，也從而形成更為有利的保護(hù)。

2.3 乘員生存空間分析

我們?cè)谘芯總?cè)面碰撞安全性的問(wèn)題時(shí)，研究的第一個(gè)重要對(duì)象就是對(duì)于駕駛員的生存空間的考察，這也是首要考慮的。我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，在對(duì)其安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，中柱或前門內(nèi)板侵入量的多少是評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。改進(jìn)后，在與原車中的乘員空間來(lái)進(jìn)行對(duì)比，就不難看出，改善后的乘員空間比較適中，我們?cè)谧瞿M實(shí)驗(yàn)時(shí)就會(huì)看到假人胸部相對(duì)應(yīng)的車門內(nèi)板位置的侵入量發(fā)生了一些變動(dòng)，由最初的428mm到現(xiàn)在的188mm。改進(jìn)后的中柱內(nèi)板與座椅之間的縱向中心面的距離為66mm，達(dá)到“達(dá)標(biāo)”等級(jí)；在不斷的改進(jìn)后，我們發(fā)現(xiàn)中柱內(nèi)板距座椅縱向中心面的距離處于“優(yōu)”等級(jí)，這一數(shù)據(jù)就表明了改進(jìn)后在一定程度上具有良好的乘員生存空間。

3 側(cè)面碰撞乘員損傷的防護(hù)措施

3.1 安裝側(cè)面安全氣囊

安全氣囊的主要作用是盡量避免乘員在發(fā)生碰撞事故中與轎車內(nèi)飾件發(fā)生第二次碰撞。目前我國(guó)轎車的標(biāo)準(zhǔn)裝置必須設(shè)有正面安全氣囊。我們經(jīng)過(guò)了相關(guān)的測(cè)試以及多次的實(shí)踐表明，安全氣囊的設(shè)置可以減輕乘員在轎車碰撞事件中的傷害程度，其死亡率可降低至18%，當(dāng)然乘員與安全帶一起進(jìn)行配合使用那么死亡率銳減，由此可見(jiàn)安全氣囊的作用確實(shí)是功不可沒(méi)。就目前的交通事故調(diào)查顯示，轎車側(cè)面碰撞事故也頻頻發(fā)生，基于這種情況，可以在優(yōu)化車身的側(cè)面結(jié)構(gòu)和內(nèi)飾件的前提下在轎車內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)氣囊。這樣就提升了對(duì)乘員的保護(hù)性能。

3.2 轎車內(nèi)安裝防護(hù)襯墊

雖然側(cè)面安全氣囊的裝置可以保護(hù)車內(nèi)乘員減少危險(xiǎn)，但是目前側(cè)面氣囊的匹配技術(shù)是一個(gè)技術(shù)難題，同時(shí)會(huì)增加車輛的制造成本。因此，我國(guó)大部分的汽車車型在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有這種設(shè)置，而是采用了防護(hù)襯墊的安裝形式，這種方式的效果也是不錯(cuò)的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在側(cè)面碰撞中對(duì)乘員的保護(hù)措施可以采用泡沫襯墊來(lái)吸收撞擊能量，以降低碰撞接觸力?？茖W(xué)上來(lái)看，襯墊的防護(hù)效果與其剛度特性有一定的關(guān)系，它的剛度要適中，不能大于人體相應(yīng)部位的剛度，因?yàn)橐r墊可吸收一定的碰撞能量，也不能過(guò)軟，此外襯墊的厚度也影響著其防護(hù)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前在我國(guó)關(guān)于提高轎車抗側(cè)面碰撞能力在一定程度上來(lái)講是一個(gè)具有相當(dāng)大難度的抗碰撞技術(shù)。其改進(jìn)的重點(diǎn)部分應(yīng)首先考慮將碰撞能量進(jìn)行行之有效的轉(zhuǎn)移。可以轉(zhuǎn)移到具有保護(hù)作用的梁、柱、地板、車頂及轎車上其他部件，使撞擊力分散，這樣就會(huì)把因側(cè)面碰撞而造成的損害降到最小。

參考文獻(xiàn)：

[1]阮誠(chéng)心（NGUYEN THANH TAM）.基于側(cè)翻碰撞安全性的客車車身改進(jìn)設(shè)計(jì)及乘員損傷研究[D].湖南大學(xué)，2012.

[2]朱志軍.轎車側(cè)面碰撞結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)與乘員損傷防護(hù)研究[D].湖南大學(xué)，2011.endprint