专用校车隔板及座椅在动态试验中对后排成员保护的对比研究

丁冉冉,胡经国,胥峰,林章宇，周杭卫

(卡达克机动车质量检验中心(宁波)有限公司,浙江宁波 315336)

专用校车隔板及座椅在动态试验中对后排成员保护的对比研究

丁冉冉,胡经国,胥峰,林章宇，周杭卫

(卡达克机动车质量检验中心(宁波)有限公司,浙江宁波 315336)

为研究专用校车座椅动态试验中隔板和座椅对后排成员保护效果的差异，在按照GB 24406-2012《专用校车学生座椅系统及其车辆固定件的强度》法规进行座椅及隔板的抗前倾性能试验的基础上，通过对比隔板和座椅对后排假人的头部、胸部及腿部所产生的伤害值得出结论：在抗前倾性能动态试验过程中，当座椅前排由座椅更换为隔板时，对后排成员的头部保护作用变差，对胸部的保护作用影响不大，对于腿部保护作用加强。此研究为校车座椅用户提供了参考，也为座椅及隔板生产厂提供了隔板结构改进的依据。

专用校车座椅；隔板；动态试验；假人伤害值

0 引言

专用校车面向的是幼儿园阶段3周岁以上及九年义务教育阶段受教育的群体，校车的行驶安全受到社会的高度关注。在专用校车上学生座椅前部是学生座椅或隔板。专用校车幼儿及学生座椅及其车辆固定件的强度要求符合GB 24406-2012《专用校车学生座椅系统及其车辆固定件的强度》[1]，该要求体现在GB 24407-2012 《专用校车的安全技术条件要求》[2]中。

GB 24406-2012中规定了座椅及隔板的安装要求、抗前倾性能、抗后倾性能、坐垫要求及座椅固定件要求。其中抗前倾性能的考核采用了座椅动态性能试验，该试验相对于静态试验能够直观地反映车辆在受到冲击时乘员的伤害情况，也对座椅及隔板本身提出了更高的要求。

文中主要将动态试验后隔板和座椅对假人的头部、胸部及腿部所产生的伤害值进行对比分析，为专用校车整车厂、座椅厂及用户提供参考，也为今后法规的建设完善提供支撑。

1 试验方法

校车座椅抗前倾性能的动态实验基于GB 24406-2012进行，通过研究文献[6-9]、法规及实际试验经验保证试验的准确性。抗前倾性能动态试验要求，对于幼儿专用校车座椅，要求使用符合GB 27887-2011《机动车儿童乘员用约束系统》[3]中规定的6岁人体模型进行动态试验；对于小学生专用校车座椅、中小学生专用校车座椅，分别使用符合GB 27887-2011中规定的6 岁人体模型(P6)和国际通用的混合III型第5 百分位(Hybrid III 05th)人体模型进行动态试验。试验要求模拟滑车的碰撞速度应为30～32 km/h，平均减速度或加速度应为6.5g～8.5g，波形曲线如图1所示[1]。试验后对座椅或隔板提出了假人前向位移的要求、假人伤害指标的要求及座椅系统及其固定件的要求。

图1 试验要求波形曲线

2 数据研究方法

由于假人系安全带进行动态试验的情况跟实际车辆碰撞事故更为接近，且系安全带时假人前向位移及固定件较少出现不符合法规要求的情况，文中主要针对系安全带情况下假人的伤害指标进行分析。在GB 24406-2012法规中，假人伤害指标要求为：(1)头部允许指标(HIC)小于500；(2)胸部允许指标(ThAC)小于30g(总时间小于3 ms 者除外)(g=9.81 m/s2)；(3)在使用混合III型第5 百分位人体模型进行试验时，腿部允许指标(FAC)小于10 kN[4-5]。

常用校车座椅按照乘坐人数可以分为单人椅、双人椅和三人椅，隔板也可分为单人隔板、双人隔板和三人隔板，对于小学生专用校车及中小学生专用校车车型，每一种形式的座椅或隔板均应用P6假人和Hybrid III 05th假人分别进行试验。由于主要关注隔板和座椅对后排假人伤害情况的不同，排除车型、座椅形式、假人类型这3个因素，对试验数据进行了整理，令每一个假人对应一个座位数，根据前排是座椅或隔板将假人数据分为两类，在该两类数据中分别对头部、胸部、左腿及右腿的伤害值进行统计，并按从小到大的顺序排列。该排列不涉及数据累计，每一个都是单独的个体，按该顺序排列能够比较明显地看出数据的分布情况，也有利于数据的对比。

3 试验数据分析

在多次试验校车座椅试验的基础上，列出了头部、胸部、左腿、大腿部位隔板与座椅两种情况下的假人伤害值对比图。图中以横线的形式标出了假人伤害值的限值，未超过限制为满足法规要求，超过限值则不满足，伤害值越大表明前排座椅或隔板对后排假人的保护能力越差。途中横坐标均为座位数。

3.1 头部伤害数据对比分析

从图2可以看出：在样本数据中，前排为座椅的情况头部伤害值基本在限值要求以下，而前排为隔板时有较多数据超过了法规要求的限值，且根据两种情况的头数伤害值分布情况得出，前排由座椅更换为隔板时，对假人头部伤害指标的影响比较大，且前排为隔板时假人头部的伤害情况明显比前排为座椅时的头部伤害情况要严重。

图2 头部伤害数据对比

3.2 胸部伤害数据对比分析

从图3可以看出：假人胸部伤害值超限的比例基本一样，且前排是座椅和前排是隔板两种情况下胸部伤害值区别很小，即前排由座椅替换为隔板时，对假人胸部伤害值影响不大。

图3 胸部伤害数据对比

3.3 大腿伤害值对比分析

从图4—5可以看出：大腿伤害值在前排为隔板和座椅时均没有超过法规限值，从数值分布来看前排为隔板时左腿及右腿的伤害值数据均低于前排为座椅时的情况，即前排由座椅更换为隔板时，对假人腿部产生的伤害更小，保护效果更好。

图4 左腿伤害数据对比

图5 右腿伤害数据对比

4 结论

对于专用校车的学生座椅系统，在抗前倾性能动态试验过程中，当座椅前排由座椅更换为隔板时，对后排成员的头部保护作用变差，对胸部的保护作用影响不大，对于腿部保护作用加强。在今后的隔板结构设计上，可针对隔板对头部保护作用的考虑隔板结构的改进[10-12]。

【1】GB 24006-2012专用校车学生座椅系统及其车辆固定件的强度[S].

【2】GB 24407-2012专用校车安全技术条件[S].

【3】GB 27887-2011机动车儿童乘员用约束系统[S].

【4】Society of Automotive Engineers(SAE).J1733:Sign Convention for Vehicle Crash Testing[S].

【5】Society of Automotive Engineers(SAE).J1727:Injury Calculations Guidelines[S].

【6】杜长江,张洪涛,孙红杰,等.中美校车座椅安全标准及试验方法对比[J].汽车零部件,2013(6):47-52. DU C J,ZHANG H T,SUN H J,et al.Comparison on the School Bus Seat Safety Standards and Test Methods in China and USA[J].Automobile Parts,2013(6)：47-52.

【7】杨欣，许述财，张金换，等.中国和美国校车国家标准对比及校车座椅动态试验[J].汽车安全与节能学报,2013，4(2)：152-160. YANG X,XU S C,ZHANG J H,et al.National Regulation Comparison for Special School Bus between China and US and Dynamic Tests of School Bus Seats[J].Journal of Automotive Safety and Engergy,2013，4(2)：152-160.

【8】纪碧端.国内外校车安全标准对比研究[J].机电技术,2015(3):103-106. JI B D.Comparison of National and Foreign Special School Bus Regulations[J].Mechanical & Electrical Technology,2015(3)：103-106.

【9】彭芳，刘纯志，曹初，等.专用校车座椅动态试验与分析[J].公路与汽运，2013(4):22-25.

【10】张金换，杜汇良，马春生，等.汽车碰撞安全性设计[M].北京:清华大学出版社，2010.

【11】陈建设，郑红武.新法规校车座椅的设计开发[J].装备制造技术,2012(7):58-60. CHEN J S,ZHENG H W.School Bus Seat Design and Development Based on New Regulations[J].Equipment Manufacturing Technology,2012(7):58-60.

【12】彭芳.校车座椅结构安全性研究[D].重庆：重庆交通大学,2014.

Comparison Research of the Protection to Back Seat Occupants between the Front Student Seat and Restraining Barrier in the Special School Bus’s Dynamic Impact Test

DING Ranran, HU Jingguo, XU Feng, LIN Zhangyu, ZHOU Hangwei

(CATARC Automotive Quality Inspection Center(Ningbo) Co.,Ltd., Ningbo Zhejiang 315336,China )

To know the difference of the protection effect in the special school bus’s dynamic impact test, the indexes of the dummy when there was a seat in front of the passenger or there was a restraining barrier were compared on the base of seat impact tests according to GB 24406-2012TheStrengthofStudentSeatSystemsandTheirAnchoragesofSpecialSchoolBus. The indexes of the dummy included HIC,THAC and FAC. The conclusion is that when the seat is replaced by a restraining barrier,the HIC value is getting worse, the THAC value doesn’t change a lot, the FAC value is getting better. The result gives the users an reference,it also provides basis for manufacturers to get better restraining barrier products.

Special school bus’s student seat; Restraining barrier; Dynamic test;Indexes of the dummy

2017-01-11

丁冉冉(1988—)，女，硕士研究生，助理工程师，研究方向为座椅检测与法规研究。E-mail:dingranran@catarc.ac.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.05.018

U467.5+23

B

1674-1986(2017)05-082-03