碰撞试验中侧气囊对假人头胸部的保护效果

2014-06-22李晓明杨絮张向磊

汽车工程师 2014年4期

李晓明杨絮张向磊

（中国汽车技术研究中心）

2006年我国颁布了GB 20071—2006《汽车侧面碰撞的乘员保护》强制性标准。同一年开始实施的C-NCAP 评价试验也将侧面碰撞纳入评价范围，C-NCAP 评价试验将汽车的侧面安全气帘的配置纳入C-NCAP 加分项，以提高汽车的安全性[1]。侧面碰撞事故中，侧面气囊和气帘可以在10 ms 左右的时间内迅速充气，避免乘员与汽车部件发生二次碰撞，并在乘员和侧面气囊和气帘接触的过程中，通过排气孔将气囊中的气体排出，缓冲碰撞对乘员造成的冲击力。侧面气囊和气帘还可以在汽车发生翻滚等危险情况下对乘员的头颈部提供保护。

1 侧面气囊及相关碰撞试验

侧面气囊系统包括气囊模块、侧面碰撞传感器及ECU 控制器等。侧面气囊按照保护对象可分为侧面胸部气囊、头部气帘和侧面头胸部气囊等。不过现在大部分车型基本都采用侧面胸部气囊和头部气帘的形式，侧面头胸部气囊并不多见。一般来讲，在侧面碰撞试验中，当侧面碰撞速度超过20 km/h 时，汽车侧面气囊和侧气帘就会展开，但具体的碰撞速度目前还没有强制的规定，都是各汽车生产企业根据自身的安全设计自行决定。侧面安全气囊和气帘侧面碰撞试验的展开图，如图1～3 所示。目前侧面碰撞试验形式主要参考GB 20071—2006、美标FMVSS214、欧标ECE R95 以及各国的NCAP 侧面碰撞试验标准。

GB 20071—2006 中的侧面碰撞试验，按照图4 所示进行。试验时，汽车静止不动，由1 辆碰撞台车对汽车侧面，以49～51 km/h 的速度进行撞击[2]。在碰撞台车前端安装可变形蜂窝铝，碰撞台车的行驶方向与试验汽车垂直，碰撞台车中心线对准试验汽车R 点碰撞台车，与碰撞中心点的偏移量应在±25 mm 内。在驾驶员位置放置1 个ES-1 或ES-2 型假人，用来测量驾驶员受伤害情况。GB 20071—2006 对假人各部位的伤害指标，如表1 所示。

表1 GB 20071—2006 对假人伤害指标要求

2 侧面碰撞头胸部伤害分析

对国家轿车质量监督检验中心进行的近几百次侧面碰撞试验进行分析发现，企业生产的同一款车型在安全配置上都有高配和低配的车型，很少有同一款车型在全系都配备安全气囊和气帘。一般都是低配车型没有配备侧面安全气囊，而高配车型配备了侧面安全气囊和气帘。因此选取2013年国家轿车质量监督检验中心，依据GB 20071—2006 进行的10 个车型的侧面碰撞试验，将其试验数据进行分析。这10 个车型包括轿车和SUV，每个车型都有低配和高配，分别进行了没有侧面安全气囊以及有侧面安全气囊和气帘的侧面碰撞试验，每个车型中的2 辆车除了侧面安全气帘配置不同外，车身结构和其他安全配置都相同。试验速度都在49～51 km/h。碰撞台车与碰撞中心点的偏移量都在±25 mm 内。驾驶员位置放置各国普遍使用的ES-2 型假人，并记录这20 个试验的假人头部伤害指标HIC 值和胸部肋骨变形量。

假人头部伤害指标的测量结果，如图5 所示。侧面碰撞法规要求HIC≤1 000，在所有的样本车型中，HIC都满足法规要求，20 次试验中HIC 最大值为452，最小值为20。其中未配备侧面安全气帘车型的HIC 平均值为195；配备侧面安全气帘的车型的HIC 平均值为32。可见配备侧面安全气帘车型的HIC 的表现远远好于未配备侧面安全气帘的车型。

假人胸部肋骨变形量的测量结果，如图6～8所示。

侧面碰撞法规要求假人肋骨变形≤42 mm，这20 个试验车的假人肋骨变形均符合国标要求。1）从图6 可以看出，配备侧面气囊和气帘的车型对假人上部肋骨的保护效果比未配备侧面气囊的车型好。其中9 个车型的上部肋骨变形的试验结果都显示高配车型比低配车型能提供更好的保护。另外一个车型的试验结果比较接近，但数值都比较小；说明该车型的车身侧面碰撞性能比较好，可以对侧面碰撞提供比较好的保护效果。2）从图7 可以看出，配备侧面气囊和气帘的车型对假人中部肋骨的保护效果和未配备侧面气囊的保护效果差不多。可见侧面气囊和气帘对假人中部肋骨变形，没有提供更好的保护效果。3）从图8 可以看出，配备侧面气囊和气帘的车型对假人下部肋骨的保护效果，反而比未配备侧面气囊的车型更差。通过比较图6～8 可以看出，侧面碰撞试验中假人上肋骨变形总体比中肋骨和下肋骨的变形大；从假人伤害的角度讲，上部肋骨在侧面碰撞试验中更容易受到伤害，而侧面气囊和气帘也对上部肋骨提供了更好的保护。