我国客车上部结构强度公告和出口认证试验的异同

李 弢，王 欣，覃祯员

（重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心，重庆 400067）

根据美国公路交通安全局的统计数据，客车侧翻事故死亡率是前后碰撞事故死亡率的6倍。因此，世界上许多国家都已把客车侧翻试验作为强制性的认证项目，要求客车上部结构有足够的强度和刚度，在倾翻试验后，其变形不会太大，以保证乘客的生存空间。随着社会的进步，我国对客车被动安全性的重视程度日益提高。从2011年6月开始国家工信部要求汽车新产品强制实施客车上部结构强度检测，适用范围为II级和III级客车中的单层客车。如果此类客车未通过上部结构强度试验，则不能上公告。重庆车辆检测研究院国家客车检测中心已经开展了70余次客车上部结构强度的出口认证倾翻试验，公告试验也做了160余次，是目前国内做倾翻试验最多的检测机构。为了促进该项工作的开展，现结合国家客车检测中心丰富的试验经验，就客车上部结构强度的公告试验和出口认证试验的区别加以介绍。

1 公告试验

1.1 试验依据

强制性国家标准GB 13094-2007《客车结构安全要求》明确规定，2011年2月起，II级和III级客车中的单层客车必须开展客车上部结构强度的检测，检测方法标准为GB/T 17578-1998《客车上部结构强度》[1]。该方法等效采用欧洲经济委员会1997年9月3日发布的法规ECE R66《关于大客车上部结构强度认证的统一技术规定》的00系列中整车倾翻试验部分。

1.2 试验方法

1.2.1 样车准备工作

1）试验质量状态为整车整备质量，悬架不用锁止。

2）准备测试的车辆无需全部完工，但须处于“可运转”状态，同时整车整备质量、质心位置和质量分布应符合该车整备质量状态的技术要求。

3）对上部结构强度没有起到加强的贵重的部件，可由等质量材料或安装结构相似并具有相同质量分布的部件替换，如空调可采用旧空调或等质量的载荷替换。

4）燃料、电池及其他易燃、易爆或易腐蚀材料可由其它配重材料替代。

5）驾驶员和乘客的座椅靠背若为可调式，靠背应处于垂直的位置；如座椅高度可调，应处于最高位置。

6）客车的门、窗都应关闭、闩上，但不能锁死。7）轮胎气压应符合生产厂的规定。

1.2.2 变形规和高速摄像机

在试验车辆的乘员生存空间的前后区域里至少安装两个变形规，测量车内典型窗立柱的碰撞变形；在车辆前后各安置一台高速摄像机，拍摄倾翻过程中的车辆前后部的动态变形情况。作为试验后结果评价的主要依据，高速摄像非常重要，属于公告试验和出口认证试验都必须的试验设备。

1.2.3 试验步骤

1）客车停放在一个水平的满足法规要求的翻转平台上。

2）采取措施防止客车发生纵向滑移和车轮侧向滑移。

3）试验装置应确保客车各轴同步侧倾。

4）试验时，匀速抬起试验台，客车在没有摇晃和不受其他外力影响的情况下侧倾直至超过临界稳定状态后自由翻倒。侧倾角速度不应超过5°/s（0.087 rad／s）。客车倾翻示意图如图1所示。

1.3 技术要求

试验过程中和试验后测试车辆应该满足以下要求：

1）车身任何部分的位移都不允许侵入标准要求的生存空间内。

2）生存空间内的任何部分都不能突出至变形的车身结构外。

2 出口认证试验

2.1 试验依据

涉及到客车上部结构强度的国外法规有：欧洲法规ECE R66[2]，ECE R107[3]，2001/85/EC[4]；澳大利亚相关标准ADR 59/00[5]；南非标准SANS 1563[6]；印度标准AIS-031《客车结构强度》等。ECE R66现在有3个系列版本，00系列于1986年12月1日发布实施，现在使用得较少；01系列于2005年11月9日开始实施，占出口认证试验中的大多数；02系列2010年8月19号开始实施，现在用得较少。下面从试验方法对ECE R66的三个系列以及其他相关法规与ECE R66的关系进行阐述。

2.2 试验方法

2.2.1 主要区别

1）ECE R66-00系列的认证试验方法有：整车倾翻试验、车身段倾翻试验、车身段摆锤试验和整车计算机模拟侧翻试验共4种等效认证试验方法。在整车倾翻试验中，试验样车质量为可运行质量（整备质量+75 kg驾驶员质量），试验中样车不用锁止悬架，有安全带的座椅上不需要配重。

2）ECE R66-01系列认证试验方法有：整车倾翻试验、车身段侧翻试验、车身段进行的准静态负荷试验、根据测试部件进行的准静态计算和整车计算机模拟侧翻试验共5种等效认证试验方法。其中整车倾翻试验要求比00系列增加以下内容：试验前需要锁止悬架；如果座椅上有安全带，试验时需要在有安全带的座椅上放置34 kg·f或者 68 kg·f的人形配重物（任选）；试验前后要进行质心测量。01系列对客车上部结构强度的考核更加贴近实际情况，更加严格。目前一般出口认证采用整车倾翻试验居多。

3）ECE R66-02系列是在01系列的基础上，增加了16座以上的B级客车也必须满足客车上部结构强度的要求。其试验方法和01系列相同。

2.2.2 ECE R 66的关系

由于在欧洲最早实施客车上部结构强度法规，因此，目前国外现有的关于上部结构强度的内容均来源于欧洲法规ECE R66[7-8]。表1可以说明现在国外涉及到客车上部结构强度的法规中的试验方法与ECE R66的三个系列的关系。

表1 涉及到客车上部结构强度的国外法规与ECE R66关系

2.3 出口认证技术要求

试验过程中和试验后测试车辆应该满足以下要求：

1）车身任何部分的位移都不允许侵入标准要求的生存空间内。

2）生存空间内的任何部分都不能突出至变形的车身结构外。

3 公告试验与出口试验的差异

3.1 试验方法区别

两者的主要区别如下：

1）公告试验的试验车辆为整备质量状态，悬架不用锁止；出口试验中有两种选择：可加载和锁止悬架或不加载和不锁止悬架；但目前欧盟认证一般采用ECE R66-01版本，即试验车辆为总有效质量状态，澳洲认证一般采用ADR 59/00附录B，即试验质量为整备质量加上75 kg的驾驶员质量。

2）公告试验中只针对整车试验；出口认证中除了整车试验，还包含了车身段倾翻试验、车身段进行的准静态负荷试验、根据测试部件进行的准静态计算和在整车上进行的计算机模拟侧翻试验5种等效认证的方法，任选其一[9]。

3.2 试验结果差异分析

从试验结果统计数据来看，公告试验车辆（试验不加载）的通过率要高于依据ECE R66-01法规进行出口认证试验。

1）前者要求测试车辆为整备质量状态，座椅不用加载，悬架也不用锁止。车辆处于车辆空载的状态，倾翻的基准能量比加载状态要小得多；而悬架不用锁止，因翻转过程中质量向倾翻侧转移，倾翻侧的悬架和减振器会降低到最低状态，从而造成车辆质心在翻转过程中发生降低现象，以致车辆倾翻的基准能量进一步减小，从而翻倒后车辆侧立柱的侵入变形量减小。

2）后者按ECE R66-01进行认证试验时，测试车辆为总有效质量（整备质量与在有安全带座椅上的配重之和）状态，而且悬架要锁止，因此，翻倒后车身上部结构侵入变形量要大[10]。

某一型号的两辆客车开展公告试验和出口认证试验的试验数据如表2所示。

表2 同一型号的两辆客车的公告试验和R66-01试验的结果数据

我国正在修订的客车上部结构强度的新标准也将采用加载和锁止悬架进行试验。

3.3 常见问题

目前我国汽车公告刚刚要求进行客车上部结构强度试验，相当一部分厂家的客车产品未经过有针对性的设计验算（如结构强度CAE仿真分析）。客车产品本身存在一定问题，比如前围立柱强度较弱，变形过大，前后立柱吸能设计不合理，使得试验结果不能满足标准要求，需要从设计上加以改进。建议客车厂家在设计阶段，注意考虑以下方面问题：

1）客车前后围最好是rolling bar结构，顶盖横梁、侧立柱和底架横梁做成封闭式，不要做成分段的。试验证明，整体立柱的要设计车辆在倾翻试验中有着更好表现。

2）立柱与腰梁的结合处要可靠牢固，很多车辆上部结构的直接变形就是从结合处发生断裂。

3）侧窗要粘接牢固，可以允许试验中玻璃碎裂，但不允许在试验中侧窗连同玻璃作为一个整体掉下来，这样会对乘员造成重大伤害。

4）座椅的横向强度要强，如果座椅由于横向强度不够而导致与车辆的连接部位断裂，甚至座椅直接砸向乘员，会对乘员造成重大伤害。由于现有的标准体系对座椅的要求只有纵向强度而无横向强度的要求。因此，该问题在试验前大多数厂家感觉无法验证或考核，而一旦在试验中出现问题、又苦于没有直接的验证参数来验证改进的效果。建议客车厂家委托有经验的检测机构在试验时，测量座椅连接部位的横向加速度作为验证的依据。

5）发动机盖锁要安装牢固并具有足够的强度，如果在试验中发生发动机盖掉下来侵入乘客的生存空间，也不满足标准的要求。

6）生存空间附近不要有刚性结构件，比如硬的窗帘杆等。这种刚性结构件很可能在倾翻试验中直接侵入乘客的生存空间，造成不符合标准要求的结果。

以上问题都是我中心在开展倾翻试验过程中遇到的问题，希望引起企业的重视。在客车设计中，重点关注上述问题，尤其应开展有针对性的CAE设计。

4 结束语

根据重庆车辆检测研究院国家客车检测中心最近几年进行的约170次不加载试验（含公告检测和欧标不加载试验）和约30次加载试验的结果来看，有以下几个特点：

1）25%左右的客车产品的车身上部结构强度处于临界状态或不符合标准要求，建议厂家对现有的客车产品需进行有针对性的CAE分析计算和改进。

2）40%左右的客车产品存在主要结构件方面的问题，建议厂家在试验前对以上所提到的几类主要结构件的问题进行分析，能够在试验前消除不合格的因素是最理想的。

3）加载试验的要求明显高于不加载试验的要求。这些要求不仅仅体现在对客车上部结构的要求上，也体现在对主要结构件的强度要求上。建议客车厂家在老标准实施阶段、新标准发布实施之前的这段时间，利用CAE（计算机仿真分析）等方法抓紧开展上部结构强度的分析研究，做好应对新标准强制实施的准备工作。

[1]GB/T 17578-1998，客车上部结构强度的规定[S].北京：中国标准出版社，1998.

[2]ECE R66.E/ECE/324 Rev.1/Add.65/Rev.1 Uniform Technical Prescriptions Concerning the Approval of Large Passenger Vehicles.

[3]ECE R107.E/ECE/324 Rev.2/Add.106/Rev.2 Uniform Provisions Concerning the Approval of Category M2 or M3.Vehicles with Regard to their General Construction.

[4]ECE R85.E/ECE/324 Rev.1/Add.65/Rev.1 Uniform Technical Prescriptions Concerning the Approval of Large Passenger Vehicles with Regard to the Strength oftheir Superstructure.

[5]Australian Design Rule 59/00.Omnibus Rollover Strength.

[6]Sans 1563∶2005.the Strength of Large Passenger Vehicle Superstructures(Rol l-over Protection).

[7]杨超.世界车辆法规协调论坛及其所管理的协定[J].客车技术与研究，2008，（6）：45-49.

[8]杨超.汽车e/E-mark出口认证分析[J].客车技术与研究，2009，（4）：38-41.

[9]王欣，丁良旭，唐京玫，等.客车倾翻试验研究[J].客车技术与研究，2008,（3）：49-51.

[10]王欣.客车上部结构强度-倾翻试验——出口认证介绍[C]//.2009年客车学术年会论文集.西安：陕西出版集团，陕西科学技术出版社，2009：197-200.