周青

(清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院，北京100084)

消費(fèi)者選購(gòu)汽車時(shí)經(jīng)常存在一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為越重的車越安全。存在這個(gè)誤區(qū)并不奇怪，因?yàn)榇蠹铱赡苁紫认氲降氖?，大車和小車相撞，顯然是開(kāi)小車的人吃虧。但事實(shí)上發(fā)生碰撞事故時(shí)，重的車和輕的車哪個(gè)更安全并不能一概而論。從個(gè)案上看，是取決于具體的碰撞工況；從整體上來(lái)說(shuō)，反而是汽車輕量化有利于降低道路交通事故傷害。

圖1 兩臺(tái)重量差別較大的車的對(duì)撞試驗(yàn)(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))

我們先考慮圖1所示的兩車對(duì)撞工況，其中大一點(diǎn)的轎車是奔馳C300，小車是奔馳Smart車型，后者只有一排座位，重量大約是前者的一半。碰撞前兩車的動(dòng)能最終基本被兩車的變形和破壞消耗掉，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，車輛碰撞前后的速度變化與其質(zhì)量成反比也就是說(shuō)，小車、輕車?yán)锏某藛T承受的速度變化更大，就像在碰撞試驗(yàn)中小車(Smart)的反彈速度比較大，跳起較高，被“撞跑了”。這樣一個(gè)碰撞的時(shí)間歷程大概是100～200 ms，在這么短的時(shí)間里，小車的乘員要經(jīng)歷較大的速度變化，意味著要經(jīng)受更大的碰撞沖擊力，所以，小車或輕車?yán)锏某藛T確實(shí)處于不利的境地。但如果換一個(gè)工況，用小車的車頭去撞大車的車門區(qū)域，盡管大車比較重，那也是大車的乘員處于不利的境地。

兩車碰撞事故十分常見(jiàn)，很多情況下小車又處于不利的境地，這就不奇怪消費(fèi)者希望買重的車了。但人們沒(méi)有意識(shí)到的是，兩車碰撞事故主要以中低速碰撞為主，比如追尾或轉(zhuǎn)彎或換道時(shí)的刮擦。這類事故一般只有車輛結(jié)構(gòu)損壞，鮮有人員傷害。車與車發(fā)生高速碰撞的幾率并不那么高，其中小車與大車發(fā)生高速碰撞的比例就更低了，只是大家對(duì)高速碰撞事故和傷害的關(guān)注度比較高。即使在比較嚴(yán)重的兩車碰撞事故中，對(duì)于合格上市銷售的車，乘員艙都需要設(shè)計(jì)得很好，如Smart車的乘員艙在碰撞試驗(yàn)中未見(jiàn)明顯變形，這樣可以確保乘員約束系統(tǒng)，包括座椅、安全帶和氣囊等裝置，有充分的空間發(fā)揮其保護(hù)作用。而另一個(gè)容易被忽略的點(diǎn)是，單車事故中嚴(yán)重事故的比例，比兩車事故中嚴(yán)重事故的比例要高，經(jīng)常是路況越簡(jiǎn)單，車速越高，也越容易麻痹大意。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)或文獻(xiàn)中都可以查到。

發(fā)生碰撞事故時(shí)，我們最不喜歡的就是車輛所攜帶的動(dòng)能，動(dòng)能越大，造成的人體傷害就越嚴(yán)重。在兩車碰撞事故中，我們還可以責(zé)怪對(duì)方車輛的動(dòng)能給自身車輛帶來(lái)的破壞和傷害，而在單車碰撞事故中，自車的動(dòng)能就是唯一的“殺傷力”了。動(dòng)能的兩個(gè)參數(shù)是車的速度和重量，而速度是汽車的特質(zhì)之一，發(fā)生事故時(shí)，我們千方百計(jì)降低速度，這方面的技術(shù)已經(jīng)有不少了，比如碰撞前車輛的自動(dòng)緊急制動(dòng)技術(shù)和相應(yīng)的控制策略，但我們還沒(méi)有任何技術(shù)能在碰撞前降低車的重量，多一分重量就多一分對(duì)傷害的貢獻(xiàn)。

我們?cè)賮?lái)看單車碰撞事故(圖2)中車輛尺寸的影響。盡管大車可以通過(guò)更多的結(jié)構(gòu)變形和破壞來(lái)消耗動(dòng)能，但多出的可供變形的空間與多出的重量并不成比例。我們比較了一組重量為2000 kg左右的轎車和一組1000 kg左右的轎車[1]，估計(jì)了其可用于變形吸能的空間，發(fā)現(xiàn)重車比輕車只多了15%左右，而其重量和動(dòng)能卻是小車的兩倍！也就是說(shuō)，重車造成傷害的“能力”增加了一倍，而其可用于保護(hù)的“資源”只增加15%！這是因?yàn)?，大車的性能提升可能更多體現(xiàn)在其他方面了，比如車內(nèi)的伸腿空間更大，大車更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)也主要用于支撐更大更重的發(fā)動(dòng)機(jī)了。也就是說(shuō)，大車在尺寸方面的“優(yōu)勢(shì)”并未按比例用于提升其碰撞安全保護(hù)性能。此外，對(duì)車內(nèi)的司機(jī)而言，其內(nèi)部尺寸的增加其實(shí)也無(wú)法完全轉(zhuǎn)化成對(duì)其碰撞保護(hù)效果的改善，因?yàn)樗緳C(jī)到方向盤和腳踏板的距離跟車的大小關(guān)系不大，只與司機(jī)的身材尺寸有關(guān)(圖3)。

圖2 單車碰撞事故(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))

圖3 司機(jī)與車內(nèi)“障礙物”的距離主要與其身材尺寸有關(guān)(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))

越野車或者輕型皮卡這類比較重的家用車輛，在與其他車輛發(fā)生碰撞時(shí)，給他車人員造成的傷害是普通轎車的兩三倍。美國(guó)2004年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)[2]：如果說(shuō)大號(hào)車對(duì)降低自身乘員的碰撞傷害或許還有一點(diǎn)正面貢獻(xiàn)的話，重車對(duì)增加其他車輛乘員傷害的負(fù)面貢獻(xiàn)則更大。也就是說(shuō)，對(duì)道路交通事故傷害整體而言，大車和重車是做了“凈貢獻(xiàn)”的。

我們團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究結(jié)果表明：為了提升未來(lái)高速公路上的通行效率和安全性，可以通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)給隊(duì)列車輛分組和排隊(duì)，一方面，保持隊(duì)列的均勻速度可以提升通行效率和行車安全性，另一方面，按車的重量和大小合理分組和排序，也使得萬(wàn)一發(fā)生碰撞事故時(shí)，相鄰車輛之間的動(dòng)能比較匹配，可降低車輛間的碰撞侵害或者降低車隊(duì)整體的傷害風(fēng)險(xiǎn)。這其中的道理也是因?yàn)榕鲎矀εc車輛的速度變化和重量都相關(guān)。

未來(lái)汽車的主動(dòng)安全技術(shù)會(huì)更多介入車輛的操控，重量輕的車更有利于實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全控制，比如緊急制動(dòng)或換道。當(dāng)然，小車在安全性方面也會(huì)有問(wèn)題，比如高速行駛的輕車，可能會(huì)有氣動(dòng)穩(wěn)定性的問(wèn)題。但我們想想，飛機(jī)也有大有小，小飛機(jī)的氣動(dòng)穩(wěn)定性能不見(jiàn)得就比大飛機(jī)差，應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)和電子控制等技術(shù)，未來(lái)應(yīng)可以提升小車在高速行駛下的氣動(dòng)穩(wěn)定性能。另一方面，盡管大車在氣動(dòng)穩(wěn)定性方面的問(wèn)題不大，但其實(shí)有底盤穩(wěn)定性的問(wèn)題，比如越野車的重心高，更容易發(fā)生翻車事故，這符合常識(shí)和觀察，也有事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)佐證。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織全球道路交通安全報(bào)告[3]，全世界的道路交通傷亡中有一半左右是車外人員的傷亡，這其中有兩輪車自身事故造成的，也有汽車與行人或騎車人發(fā)生碰撞事故所貢獻(xiàn)的份額。在后者中，重量大的車對(duì)車外人員的危害要大于重量輕的車。

發(fā)生道路交通事故的原因是多方面的，除了自身的因素以外，還有行車環(huán)境等因素。很難預(yù)測(cè)我們卷入的下一起事故是單車碰撞還是兩車碰撞，是高速碰撞還是低強(qiáng)度碰撞，是兩車對(duì)撞還是追尾，是正面碰撞還是側(cè)面碰撞，是城市道路工況還是高速公路工況，是與護(hù)欄碰撞還是滾翻，亦或是與行人或兩輪車發(fā)生碰撞。汽車對(duì)乘員的保護(hù)固然與車的重量有關(guān)，但人體碰撞損傷受碰撞工況的影響更大。即使僅考慮自身車內(nèi)乘員的安全保護(hù)，也無(wú)法簡(jiǎn)單斷定是重的車好還是輕的車好。

我們進(jìn)一步推斷，如果能在保持其他因素，比如駕駛行為、行駛里程、行駛速度、事故發(fā)生率等都不變的情況下，降低道路上所有車輛的重量，那么道路交通事故的整體傷亡就會(huì)凈減少。這其中的原理很簡(jiǎn)單，所有車輛總體上的重量下降使得碰撞中能造成人體傷害的動(dòng)能變小了，那從整體上來(lái)看，即使發(fā)生交通事故的幾率不變，事故中的人體傷害也一定會(huì)降低。這就好比，我們?nèi)ヒ患覔頂D的餐廳吃飯，如果每一桌的人都高聲喧嘩，那即使大家都提高嗓音，可能還是聽(tīng)不清楚；如果每一桌的人都輕聲細(xì)語(yǔ)，反而都能聽(tīng)得清楚。如果大家為了更好地保護(hù)自己，就都買大車、重車，那最終道路上的整體交通事故傷害一定是凈增加，也起不到更好地保護(hù)自己的效果；而如果大家都買小車、輕車，那道路交通事故傷害整體上一定是凈減少！

汽車輕量化不僅是節(jié)能環(huán)保的要求，也能降低道路交通事故傷亡，對(duì)行車安全整體而言是利大于弊。我們的愿景是：道路上的車都更輕、更小，既能降低行駛和停放時(shí)的占地面積，也會(huì)使交通出行整體上更加安全！

致謝

孟艷和王宸對(duì)本文的成稿亦有貢獻(xiàn)。