汽车侧面碰撞安全防护措施分析

汽车侧面碰撞安全防护措施分析汽车侧面碰撞安全防护措施分析 引言引言 我据国外机构统计表明 在汽车碰撞发生的交通事故中 大约有 30 为侧面碰撞引发的交通事故 在公路交通发达的美 国 平均每年约 8 000 名驾驶员由于侧面碰撞致死 在 24 000 受重伤的人中 约有 67 的人是由于汽车对汽车的侧面碰撞 我国道路交通较为复杂 车型混杂 这更容易发生车辆的侧面 交叉碰撞 在世界范围内 汽车侧面碰撞的研究及相应安全性 法规的制定已成为当前研究的热点 侧面碰撞事故中伤害情况分析 据有关机构调查研究 交通事故类型中最多的就是碰撞事 故 在各种汽车碰撞事故形式中 侧面碰撞事故约占事故总数 的 30 仅次于正面碰撞 而在造成死亡和重伤的事故中 侧 碰事故约占 35 在中国 由于城市道路交通以平面交叉路口 为主 侧面碰撞事故发生概率最高 大约有 1 3 侧面碰撞交通 事故 在对 1998 年云南省内各种交通事故形态所引起的人员致 死及致伤率进行的统计中显示 交通事故中由侧面碰撞中所引 起的人员致死率高达 37 4 仅次于正面碰撞所引起的致死率 而侧面碰撞中所引起的人员致伤率则高于正面碰撞 达到 62 6 在对 1999 年云南省内各种交通事故形态所引起的人员致死及致 伤率进行的统计中显示 交通事故中由侧面碰撞中所引起的人 员致死率高达 33 仅次于正面碰撞所引起的致死率 而侧面 碰撞中所引起的人员致伤率则高于正面碰撞 达到 67 通过 对云南省 751 位因交通事故死亡者的抽样调查发现 有近 10 12 的 是由于侧面碰撞伤害致死 表明在侧面碰撞这一交通事故类型 中 车内乘员一旦受害 其致死率往往是很高的 交通事故形态的不同 造成的后果严重性也不同 在侧面 碰撞中导致致命或人体严重伤害的主要部位依次是头部 胸部 腹部 下肢 颈部 脊椎和骨盆 侧面碰撞对乘员的头部和胸 部的伤害程度最大 据统计 在我国由于侧面碰撞事故导致死 亡的案例中有 38 是因为乘员的头部撞到树或杆上而造成的 统计资料还表明 侧面碰撞对人体骨盆和下肢的伤害仍占有很 大比例 在侧面碰撞事故中 侧面柱碰撞是一种特殊形式的碰 撞 它对乘员的伤害程度要高于一般的侧面碰撞 对乘员头部 和胸部会造成很大的威胁 此外 它对乘员肋骨的伤害程度比 一般侧面碰撞要大 在碰撞过程中 四肢受害时如不发生过多 的流血 一般较少死亡 人体颈部和脊椎生理构造复杂 即使 是轻微冲击 也会造成严重的伤害 导致伤者死亡 所以对道 路交通事故中人员伤害的保护应以头部与胸部为重点保护对象 众所周知 交通事故中大部分的人身伤害都是因为人体受 到外力冲击所致 车辆的加速度或减速度是造成人体伤害的主 要原因 人体对外力的冲击有一定的承受限度 当外力超过限 度时 人体便受到伤害 车内乘员伤亡都是由于汽车碰撞导致 乘员与车内部件的碰撞造成的 与汽车正面碰撞相比 汽车侧 面吸能构件较少 乘员与门内板之间仅存在 20 30mm 的空间 一旦受到来自侧面的撞击 乘员将受到强烈贯入的冲击载荷作 用 严重时危及生命 研究表明 驾驶室 乘员舱 侧面的侵 入是乘员受到伤害的直接原因 汽车侧面碰撞时乘员严重死亡 和伤害与驾驶室 乘员舱 侧面侵入量有很大关系 据美国国 家车辆采样系统 nass 统计的侧面碰撞时驾驶室侧面侵入量与重 伤率的关系显示 驾驶室 乘员舱 侧面侵入量与伤害程度等 级 重伤率 基本上成线性关系 即侵入量增大时 即变形程 度越大 乘员死亡和伤害的比例也就增大 侧面撞击时乘员 舱侵入量为 8cm 时 重伤率为 22 而乘员室侵入量达 61cm 时 重伤率为 100 在侧面柱碰撞中 由于刚性柱体相对车身 十分狭窄 所以通常会从侧面冲进车内 可以说高速碰撞的柱 体就如同一把锋利的钢刀 可以轻松的撕开整个车身 伤害的 主要形式包括 侧碰横梁上门内板及 b 柱中上部结构的溃塌变 形导致乘员头胸部的伤害 坚硬 突起的几何外形内饰件 如 车门内扶手 会导致乘员腹部的伤害 侧碰横梁下门内板会对 骨盆产生垂直的负载 导致骶骨剪切骨折 另外 当发生侧面 碰撞时 驾驶室内的仪表板同样会对乘员的头部 膝部以及下 肢造成不同程度的伤害 典型案例及侧面碰撞标准制定的重要性典型案例及侧面碰撞标准制定的重要性 1 制定汽车侧面碰撞法规的必要性 统计资料表明 在交通事故的各种汽车碰撞形式中 侧面 碰撞所占的比例仅次于正面碰撞 但在侧面碰撞中乘员所受的 伤害程度比正面碰撞还要高 尤其在我国 侧面碰撞导致死亡 的比例要高于国外的平均水平 我们从前面统计的结果已看出 在各种汽车碰撞事故形式中 侧面碰撞事故发生概率最高 其 致死率仅次于正面碰撞 而致伤率却居第一 下面是近年来发 生在国内的多起侧碰后由于车身中部断裂导致车毁人亡的交通 事故 2005 年 1 月发生于杭州的广本雅阁 婚礼门 事件 轿车撞 上在浙江杭州高架路中间的隔离墙 车身右侧受到撞击 雅阁 车从中断裂为两截 造成三死两伤 2005 年 2 月 一辆广州本田轿车 在京沈高速沈阳方向 445km 处撞到左侧护拦 巨大的冲击力使车身右侧着地侧翻 右侧车身外面的一层钢板完全消失 车身后部断裂 只剩下左 侧与车身相连 2005 年 1 月 11 日 一辆帕萨特在高速上与一辆卡车发生 轻微擦碰后 车体一侧被完全撕裂 车内乘客全部死亡 同年 1 月 31 日 珠海 一辆帕萨特被小货车以不到 50km h 的速度 侧面撞击 司机当场死亡 2006 年 4 月 30 日凌晨 在杭州某高架桥上发生一起严重 的交通事故 一辆载有 4 名乘客的东风日产天籁轿车撞击到高 架桥的挡墙上 车体从中间截断 车上一人当场死亡 多人受 伤 在短短的两年时间内 发生了这么多起血淋淋的惨剧 我 们不禁要问 这正常吗 针对这一残酷的现状 制定我国汽车 侧面碰撞乘员保护标准 进一步提高整车安全性能就显得尤为 重要 目前我国实行的车辆安全测试标准远远低于欧洲的标准 并且我国的安全标准都仅有达标和不达标之分 而一些诸如 陆 风碰撞门 以及频繁出现的达标车辆被撞成两截等事故的发生都 让消费者对汽车的安全性能格外关注 令我们欣慰的是 国家 有关部门已注意到这种现实问题并做了一些相应举措来加以应 对 2 汽车侧面碰撞法规的颁布 安全性是消费者购车时要考虑的重要因素 汽车碰撞标准 是检验或评价汽车碰撞安全性能的重要依据 同时对汽车制造 商具有法律上的约束性 从而作为各方必须共同遵守的技术依 据 以促进汽车安全性能的提高 国家强制性标准是政府部门 对汽车产品安全性能的最低要求 只有通过标准的汽车方可获 得上市资格 在发达国家 一项严格规范的行业标准 ncap 即 新车评估规程 成为汽车业界公认的权威评价体系 其对车型 的客观评价结果是消费者选车时的重要参考系数 同时也能促 进汽车厂商提高汽车安全性能设计 有一点非常值得注意 我 国部分在售的合资品牌乘用车提供的是该车型在其国内的 ncap 评测中的结果 但是车型引进以后 很多车辆会进行不同程度 的适应性改造 简化若干安全配置 比如在国外生产的乘用车 中安装了侧面安全气囊和侧面头部帘式安全气囊 气帘 而 这些车型在中国境内生产时为了降低成本 而将其取消 这样 做势必会对汽车的安全性能产生不利影响 所以建立我国自身 的汽车产品安全碰撞标准有利于提高在我国境内生产和销售汽 车的安全性能 切实保障国民的生命健康 这也符合国家提出 的任何工作都要本着 以人为本 的原则出发 汽车工业发达国 家在 20 世纪 80 年代初就开始了汽车侧面碰撞的试验研究 并 开始制定相应的法规 虽然我国在汽车侧面碰撞试验研究上才 刚刚起步 但起点较高 瞄准国外先进技术 相关工作开展迅 速 2006 年 1 月 国家标准化委员会发布了 汽车侧面碰撞的 乘员保护 标准 gb20071 2006 同年 7 月 1 日 汽车侧面 碰撞标准开始正式实施 侧碰标准中明确规定 所有 m1 类车 型 9 座以下客车 n1 总质量 3 5t 及以下货车 都必须满 足侧面碰撞的强制性规定 侧碰不达标的汽车将不能申报公告 侧面碰撞防护措施侧面碰撞防护措施 1 从侧碰法规看车身安全结构的改进 安全车身是所有被动安全设施的基础 也是车内乘员的最 后一道防线 与汽车正面碰撞相比 汽车侧面吸能构件较少 乘员与门内板之间仅存在 20 30mm 的空间 一旦受到来自侧 面的撞击 乘员将受到强烈贯入的冲击载荷作用 严重时危及 生命 我们从前面的叙述中已经知道 当乘员舱侧面侵入增大 乘员死亡与伤害比例也随之增大 所以汽车发生侧面碰撞时若 想保护乘员的安全 最重要的是尽可能地减少乘员舱空间的侵 入 也就是让车体变形和乘员保护系统 如安全带 气囊等 尽可能地吸收碰撞能量 并且我们还知道了侧面碰撞伤害的主 要形式包括 侧碰横梁上门内板及 b 柱中上部结构的溃塌变形 导致乘员头胸部的伤害 坚硬 突起的几何外形内饰件 如车 门内扶手 会导致乘员腹部的伤害 侧碰横梁下门内板会对骨 盆产生垂直的负载 导致骶骨剪切骨折等等 所以侧面碰撞法 规针对汽车侧门强度提出要求 目的是检查车侧立柱 顶 底支 柱连接和门连接等结构强度 以尽量降低在侧碰事故中乘员受 重伤和致命伤害的风险 保护和减轻乘员在侧面碰撞中所受伤害 最根本的方法就 是使作用在乘员身上的冲击力低于可以接受的生物力学极限 为此就必须把侧面碰撞中的变形效果和冲击力降到最低 研究 表明 要提高轿车抗侧面碰撞能力 不可能仅就某一局部的改 进就可以大大降低乘员在侧面碰撞时所受到的冲击 而需要从 多方面综合入手来提高汽车抗侧面碰撞能力 从交通事故数据 统计结果分析 在侧面碰撞事故中 90o 角碰撞占侧面碰撞总数 的 70 左右 车辆乘员所处空间相对较小 因此乘员更容易受 伤 车辆碰撞发生的部位在车身 b 柱和车门 实施侧撞标准后 汽车的车身结构需要进行相关调整 一般包括侧门内安装加强 装置 如在侧门上加装防撞杆以及 a 柱 b 柱加强等 具体讲 就是侧面设计主要针对车体的侧面梁系的设计 它要求车体要 一定刚度和强度 通常是在汽车两侧门夹层中间放置一两根非 常坚固的钢梁 当侧门受到撞击对 防撞钢梁把碰撞力传送到 a 柱 b 柱上 如果设计更好的话 a 柱和 b 柱应该再把这些力 传送到底盘的上顶 把这个撞击力化解到最小 因此坚固的防 撞杆能大大减轻侧门的变形程度 从而能减少汽车撞击对车内 乘员的伤害 volvo 是世界上最早开展侧面安全性能研究的公司 之一 其专利技术侧面碰撞保护系统 sips 堪称是最好的侧面保 护技术 它对 b 柱作了专门的强化处理 具有优异的抗冲击性 能 b 柱彼此之间通过 5 个高强度的横板连接成一体 当任何 一个 b 柱受到碰撞的冲击时 它就会通过横板快速传到其他 b 柱上 使冲击力能向前 向后 向下快速扩散 车门在侧面碰 撞时也扮演着极为重要的角色 volvo 公司对车门采用角钢制成 碰撞时 可以防止车门侵入车舱内伤害到乘客 车门通过特殊 结构勾在 b 柱上 即使受到很大的碰撞力也不会脱落 这样 b 柱上的冲击力就可以有效地向前 向后 向下扩散开来 底座 采用激光焊接 具有很高的强度 与 b 柱一起可以提供最好的 侧面保护 总而言之 这些设计和结构特征能把侧面碰撞中挤 入深度和挤入率降到最低 从而最大限度地降低乘客受伤的危 险 对于前面所提到的多起侧碰后车身中部断裂的事故 有人 认为 这种车身断裂的情况非常少见 整车断裂与车身钢板厚 度不无关系 发生断裂的地方是在汽车前底板和中横梁的搭接 部分 这里包含大量拼缝焊接区 是一个受力集中区 虽然这 里是车身的薄弱点 但产品在出厂前就应该考虑到这个问题 发生这种断裂情况可能是由于汽车存在自身缺陷而产生的 从 技术角度讲 一般车身是由若干片冲压件组成 大多数厂家采 用点焊进行连接 但点焊存在不连续性 解决不了焊接处的平 整度及缝隙问题 点焊造成焊接点周围的钢材应力下降 因此 当车辆遭严重撞击时 断裂部位恰恰就是这些车身焊接部位 因此在汽车设计制造过程中 车身采用超高刚性笼型车体 能 有效提高车身防撞性能 尽可能避免因车身断裂伤及乘员 保 护乘员舱人员安全 焊接工艺建议采用激光焊接 因为激光焊 接具有连续性 可以实现钢材分子层面的结合 使两块钢板结 合成一整块钢板 从而增加了结合强度 激光焊接主要用于涉 及乘员舱的顶盖与侧围 底板与侧围 尾部以及门框等连接处 能够大大提高车身的刚性 2 安全气囊在侧面碰撞防护中的应用 安全气囊 也称辅助乘员保护系统 它是一种当汽车遭到 碰撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲气囊 可以保护车内乘员 不致撞到车厢内部 是一种被动安全装置 气囊做为车身被动 安全性的辅助配置 日渐受到人们的重视 当汽车碰撞后 乘 员与车内构件尚未发生 二次碰撞前 迅速在两者之间打开一个 充满气体的气垫 使乘员因惯性而移动时 扑在气垫上 从而 缓和乘员受到的冲击并吸收碰撞能量 减轻乘员的伤害程度 统计发现 侧面碰撞对车内乘员的身体和头部的伤害程度比正 面碰撞还要严重 在侧面碰撞死亡事故中 头部伤害占 59 27 胸部伤害占 21 98 而其他部位伤害占 18 75 对驾 驶员来说 侧面碰撞引起的脑部伤害占到所有因人身威胁而引 起脑部伤害的 50 随着消费者对安全的日益关注 将促使更 多的量产车装备头部保护装置 车辆在发生事故时 车内的气 囊和气帘可以有效保护车内成员的生命安全 现在的汽车都使 用了多气囊系统 换句话说气囊 气帘的个数越多越能有效的 保障驾乘人员在发生交通事故时的生命安全 当然前提是要针 对车辆在发生碰撞时来自各个不同方向的撞击力合理的安排安 全气囊气帘的位置及个数 随着越来越多的安全气囊系统增加 到量产车中 头部伤害将减少 80 90 可以说气囊系统的 广泛应用有效地减轻了乘员的碰撞伤害程度 安全气囊分布在车内前方 正副驾驶位 侧方 车内前 排和后排 和车外三个方向 对于侧面碰撞防护多是侧面安全 气囊和侧面安全气帘 侧面气囊系统是保护汽车遭侧面碰撞以 及车辆翻