正面碰撞试验中转向管柱运动与假人头部伤害指标研究

李晓明，李 红，张向磊

（中国汽车技术研究中心，天津 300300）

0 引言

1999年10月颁布实施的《关于汽车正面碰撞乘员保护的设计规则》（CMVDR294）是我国汽车行业第一部实车碰撞方面的法规，对汽车行业产生了很大影响。CMVDR294要求：（1）新开发的M1类汽车2000年4月1日前满足CMVDR294要求；（2）在生产的M1类汽车及其改进车型2002年7月1日前达标。2003年，全国汽车标准化委员会又在《关于汽车正面碰撞乘员保护的设计规则》（CMVDR294）的基础上发布了《乘用车正面碰撞成员保护》（GB 11551—2003），这是我国汽车被动安全领域的第一个国家标准。

2011年全国汽车标准化委员会颁布新的《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》（GB 11557—2011），较1998年的老版本标准增加了正面碰撞试验，对方向盘动态后移量提出了明确的限值。GB 11557—2011中的方向盘后移量规定为动态最大后移量，不同于其他标准中的静态后移量，使考核更为严格。

车辆进行正面碰撞时，转向机构会受到挤压，方向盘向后或向上移动的过程中，会挤压乘员的生存空间，并增加对乘员胸部和头部的伤害。中国汽车技术研究中心碰撞试验室作为国家授权进行车辆被动安全检测的权威检测机构，每年进行几百次碰撞试验，积累了大量的《乘用车正面碰撞成员保护》（GB 11551—2003）和《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》（GB 11557—2011）中两类正面碰撞的试验数据，通过这些数据，可以分析正面碰撞试验中方向盘的运动状态对假人头部伤害情况的规律。

1 试验条件

本文选取18个M1类车型，每一车型选择两辆试验车，所有18个车型均配备驾驶员安全气囊。这36辆试验车分别进行《乘用车正面碰撞成员保护》（GB 11551—2003）和《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》（GB 11557—2011）中正面碰撞试验，试验速度都控制在48.5~49.0km/h之间，以得出同一车型正面碰撞假人头部伤害指数和转管移动量的关系。

1.1 《乘用车正面碰撞成员保护》（GB 11551—2003）的试验条件

GB 11551—2003正面碰撞试验规定：试验车辆100%重叠正面冲击固定刚性壁障，壁障上附以20mm厚的胶合板。碰撞速度在48.5~49.0km/h之间。根据标准的规定调整座椅和方向盘的位置，并在驾驶员和乘员位置放置混合Ⅲ型50百分位假人，试验时该假人需佩戴安全带，用以测量前排人员受伤害情况。该型号假人目前已经成为国内外汽车进行正面碰撞试验的标准假人。试验中采集碰撞过程中假人头部伤害指标（HIC）。

1.2 《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》（GB 11557—2011）的试验条件

GB 11557—2011正面碰撞试验规定：试验车辆100%重叠正面冲击固定刚性壁障，壁障上附以20mm厚的胶合板。碰撞速度在48.5~49.0km/h之间。根据标准的规定调整方向盘的位置，该试验不放置假人，通过高速摄像图像分析软件跟踪方向盘的位移曲线，分别记录碰撞过程中转向管柱向上和向后的最大位移量，再根据标准中规定的修正方法进行修正，得到修正后的转向管柱向上和向后的最大位移量。

2 试验结果分析

18个车型车辆的两种正碰试验结果参见表1。这18个车型的车辆是由不同厂家生产的，都配备安全带和安全气囊。

表1 GB 11551—2003和GB 11557—2011正面碰撞试验结果

从试验结果可以看出，按照《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》（GB 11557—2011）进行的正面碰撞试验转向管柱位移量的试验结果比较分散，其中位移最大的车型是编号为12的试验车，最大位移为91mm，编号为12的试验车对应的《乘用车正面碰撞成员保护》（GB 11551—2003）正碰试验头部伤害指标是769，也是所有车型中最大的。说明该车在碰撞过程中未对驾驶员提供很好的保护。表1中位移最小的车型是编号为2的试验车，最大位移为0mm，编号为2的试验车对应的《乘用车正面碰撞成员保护》（GB 11551—2003）正面碰撞试验头部伤害指标是196，也是所有车型中最小的。说明该车在碰撞过程中对驾驶员提供了很好的保护。图1和图2直观的列出了18个车型车辆的管柱位移量与HIC分布。

图1 转向管柱上移量与HIC分布图

图2 转向管柱后移量与HIC分布图

通过图1可以看出，试验结果大部分分布在管柱位移量最小值和最大值对应点的连线附近，图1的连线之下有4个车型，这4个车型虽然转向管柱上移量偏大，但是假人头部伤害指标HIC却比较小，说明这4个车型在《乘用车正面碰撞成员保护》（GB 11551—2003）正面碰撞试验中转向管柱对碰撞能量的吸收优于其他车辆。

通过图2可以看出，假人头部伤害指标HIC和转向管柱后移量的试验结果比较分散，既有转向管柱后移量很大、头部伤害指标HIC却很小的情况，又有转向管柱位后移量很小、头部伤害指标HIC却很大的情况，试验结果的分布没有明显规律。

通过比较图1和图2可以得出以下结论：正面碰撞试验中转向管柱上移量对假人头部伤害指标HIC的影响比较大，转向管柱后移量对假人头部伤害指标HIC基本没有影响。

3 结论

（1）《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》（GB11557—2011）的实施对汽车被动安全性能提出了更高的要求。

（2）《乘用车正面碰撞成员保护》（GB 11551—2003）和《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》（GB 11557—2011）中的两类正面碰撞试验，可以综合验证正面碰撞试验中车辆的被动安全性能。

（3）正面碰撞试验中转向管柱上移量对假人头部伤害指标HIC的影响比较大，转向管柱后移量对假人头部伤害指标HIC基本没有影响。

[1]GB 11551—2003，乘用车正面碰撞成员保护[S].

[2]GB 11557—2011，防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定[S].