机动车儿童乘员用约束系统发展趋势研究

文/于 峰

【机动车专栏】

机动车儿童乘员用约束系统发展趋势研究

文/于 峰

本文分析了《机动车儿童乘员用约束系统》国家标准GB 27887-2011和ECE R44存在的问题，并通过对国际上儿童身体数据统计结果和儿童假人的研究、儿童乘员用约束系统、车辆在尺寸与ISOFIX接口适用性等方面的最新进展，以及欧盟对儿童乘员用约束系统提出的新要求ECE R129进行了阐述，希望能为儿童座椅出口企业提供一些帮助。

机动车儿童乘员用约束系统 标准 更新

机动车儿童乘员用约束系统是指带有保护带扣的织带或者相应柔软的部件、调节装置、连接装置以及辅助装置，且能将其稳固放置在机动车上的装置。其设计是通过限制佩戴者身体的移动来减轻在车辆碰撞事故或者突然减速情况下对佩戴人员的伤害。作为重要的安全部件，我国有相应标准GB 27887-2011《机动车儿童乘员用约束系统》。该标准修改采用了ECE R44《关于批准动力驱动车辆上儿童乘客座椅约束装置的统一规定》（修订本2）（以下简称“ECE R44”）。它是欧盟1995年10月颁布并实施的儿童乘员用约束系统标准，除欧盟范围以外，世界多个国家和地区也在使用此标准。2013年7月欧盟颁布并开始实施针对儿童约束系统的新标准ECE R129《关于批准机动车上加强型儿童乘客座椅约束装置的统一规定》。在新标准中提出了i-Size的概念，这是儿童约束系统技术发展的新趋势。

一、ECE R44存在的问题

早在上世纪60年代即有人发明了儿童约束系统，经过技术的不断发展，儿童安全座椅已经成为当前确保儿童乘车安全的主要装置。根据世界卫生组织的报告，截至2013年，全球有96个国家强制要求在儿童乘车时必须使用儿童约束系统。由于儿童约束系统属于安全部件，欧盟技术委员会在1982年颁布了ECE R44技术标准，该标准是机动车儿童约束系统产品设计开发和生产过程中的重要依据。随着汽车技术和儿童约束系统技术的应用和发展，不少问题逐渐显露，该标准已不能满足当前的安全需求。

1. 按质量分组造成的使用问题

目前儿童约束系统分为5个“质量组”，它们分别是0组（用于体重小于10 kg的儿童）、0+组（用于体重小于13 kg的儿童）、I组（用于9 kg～18 kg的儿童）、II组（用于15 kg～25 kg的儿童）和III组（用于22 kg～36 kg的儿童）。图1所示的是瑞典儿童身高与年龄之间的关系以及体重与年龄之间的关系，其中虚线所示的是5百分位（5th）和95th的儿童身高和体重，实线所示为50th的儿童身高和体重。从此图可以看出，儿童随着年龄的增长，体重差异要明显大于身高差异。目前，儿童约束系统在说明书中的标注一般按质量组和年龄作为安装使用指导，容易引导消费者过早使用大龄儿童安装方式，如正向安装或成人安全带约束的方式。错误的安装会造成儿童约束系统无法在汽车碰撞事故中有效地保护儿童免于伤害。

图1 瑞典儿童身高与体重数据统计图

2. ISOFIX接口配置和抗翻转装置

GB 27887-2011中规定通用类ISOFIX（一种儿童约束系统与车辆连接的系统）儿童约束系统适用于0、0+和I组使用ISOFIX上固定点抗翻转装置。GB 14167-2013中规定所有M1类车辆应配置至少2个ISOFIX装置。也就是说2014年申请在我国上市的M1类新车需要配置ISOFIX装置和ISOFIX上固定点，而市场上的实际情况是，车辆配置ISOFIX的条件容易给消费者造成困扰（如图2）。

图2 某车型座椅后背固定点

3. P系列儿童假人的缺陷

GB 27887-2011和ECE R44.04中要求使用的儿童假人为P系列儿童假人，该系列假人是上世纪60年代荷兰TNO研制的。TNO研制了用于碰撞试验的Oliver成人和Pinocchio儿童假人，70年代研制了P3/4、P3、P6和P10系列儿童假人，1984年增加了P0（新生儿），后又在1993年增加了P1.5（用于覆盖0+组儿童约束系统测试)。由于P系列假人研发的年代比较早，其生物特性和数据采集能力已经无法满足当前试验的要求。

二、i-Size概念

基于以上问题，2007年12月在联合国欧洲经济委员会（ECE）被动安全工作组（WP29 GRSP） 42次会议上通过了成立标准研究工作组决议 ，参加成员包括欧洲汽车供应商协会、国际汽车制造商协会、儿童座椅企业、汽车整车企业以及测试机构。经过6年的工作，2013年12月WP29投票通过ECE R129的第一阶段内容，该标准主要变化有以下几点。

1. 整体式通用类ISOFIX儿童约束系统（i-Size）

“i-Size”定义为整体式通用类ISOFIX儿童约束系统，这类儿童约束系统可以用于满足ECE R14《安全带安装固定点》和ECE R16《安全带及成人约束系统（修订到2010）》要求的所有i-Size位置。因此，i-Size的重点是整体式、通用类和ISOFIX。

ISOFIX系统包括2个ISOFIX下固定点和1个抗翻转装置（上拉带固定点或支撑腿）。

通用类要求包括儿童约束系统尺寸满足前向安装（F2X ISO fi xture）和反向安装（R2 ISO fi xture）的要求。抗翻转装置允许使用上拉带固定和支撑腿固定。

由于在新标准中规定15个月以下儿童必须使用反向安装的方式，因此增加了反向安装儿童约束系统的外部尺寸（如图3）。

图5 ECE R44认证标识和ECE R129认证标识

图3 ISO/R1与ISO/R2尺寸比较

整体式要求儿童仅允许使用儿童约束系统自身装置约束，不能使用成人安全带约束。

2. i-Size尺寸要求

① 外部尺寸要求

由于在i-Size儿童约束系统中“支撑腿”属于通用类抗翻转装置，ECE R129、ECE R14和ECE R16都增加了相应的要求，规定了支撑腿外部空间尺寸和支撑腿的调节范围（如图4）。

图4 ECE R129、ECE R44和ECE R16对于i-Size儿童约束系统的尺寸要求

② 内部尺寸要求

ECE R44是按照儿童体重进行分类的，在ECE R129中要求按照儿童的身高进行分组。在下图5中列举了新旧标准在E-mark标记上的变化，将以适用的儿童身高范围（图5-b）替换原有的体重分组（图5-a）。

使用内部测量装置测量儿童约束系统适用儿童的身高范围。与儿童约束系统相关的儿童身体指标包括身高、坐高、肩高、肩宽以及骨盆宽度。

③ 儿童假人升级

较之ECE R44，ECE R129最大的变化在于使用更加先进的Q系列儿童假人替代P 系列儿童假人。Q系列儿童假人的研发从1994年开始至2014年，其中经历了各种试验验证项目，如“CREST”和“CHILD”等模式试验500次以上，结果表明Q系列儿童假人比P系列具有更好的重复性、稳定性和生物特性。例如，图6中所示的Q系列儿童假人，在头部向前运动过程中躯干可以更好地保持垂直状态。

图6 Q系列儿童假人和P系列儿童假人台车比对试验

三、动态试验内容要求提高

儿童约束系统对儿童的动态保护性能是ECE R44和GB 27887-2011中最重要的部分。ECE R129标准针对ECE R44中存在的正面碰撞和追尾碰撞内容，根据Q假人的特性进行了整体的升级，增加了头部伤害指标的考核和侧面碰撞保护的要求。根据不同的安装形式需要对应不同碰撞类型（见表1）。

表1 碰撞类型汇总表

1. 正面碰撞和追尾碰撞

正面碰撞和追尾碰撞中对于假人的伤害考核指标详见表2。

表2 正面碰撞和追尾碰撞中假人评价指标汇总表

2. 侧面碰撞

侧面碰撞模拟试验是ECE R129新增加的考核内容（见图7），由于需要在台车上模拟实车的侧面碰撞性能，标准在制定过程中进行了充分的验证和分析。最终选择模拟车门相对于座椅的侵入速度来考核儿童约束系统在侧面碰撞中对儿童的保护性能。

图7 侧面碰撞模拟试验

侧面碰撞模拟中车门相对试验标准座椅位置要求（见图8）和速度（见图9），图8显示了模拟车门相对试验标准座椅的初始和最终位置，图9显示了车门相对试验标准座椅的速度随时间要求变化的区间。

图8 车门相对试验标准座椅的位置

图9 车门相对试验标准座椅速度要求

侧面碰撞保护性能考核内容包括：儿童约束系统对儿童假人头部的包容性和儿童假人的伤害指标要求。儿童假人头部保持性能要求：儿童头部与车门内板没有接触；儿童头部在碰撞过程中没有超过图8所示的头部包容平面。

儿童假人伤害指标要求详见下表3。

表3 侧面碰撞儿童假人伤害指标

四、结语

根据GRSP儿童约束系统标准工作组的工作计划，我们了解到ECE将逐步删除其在ISOFIX方面的要求，而被ECE R129替代。欧盟还将继续推出对于非整体式儿童约束系统的新标准，在2018年完全替代ECE R44。我国作为儿童约束系统的生产和出口大国，应及时了解和掌握欧洲对于儿童约束系统的标准变化情况，学习其测试方法，防止在出口认证过程中受到相关标准的制约。

This paper analyzes the problems in GB 27887-2011 and ECE R44 on child occupant restraint system in vehicle. Through studying international statistical data of children bodies, children's dummies, recent advances in applicability of children occupant restraint system in terms of vehicle size and ISOFIX interface, as well as the new requirements of the new EU standard ECE R129 on child occupant restraint system.

Vehicle child restraint system; Standard; Update

（作者单位：上海机动车检测中心）