中国汽车翻滚安全性测试研究及影响分析

王玮楠

（中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300，中国）

汽车翻滚事故是一种发生率低但是致死率非常高的道路交通事故形态。根据美国高速公路管理局统计，2015年翻滚事故虽然数量只占所有交通事故的1.4%，但是造成的人员死亡占所有交通事故形态死亡人数的32%。[1]

目前部分国家和地区已经出台了汽车翻滚安全相关的标准和评价规程，其中美国的标准和评价体系最为完善，韩国也建立了翻滚的安全评价和部分技术标准，中国、俄罗斯、加拿大只有部分的翻滚技术标准。

中国自2015年开展了“汽车翻滚安全性测试方法研究”，旨在通过一系列的研究工作，推动中国的翻滚评价体系和翻滚技术标准的完善。

1 中国开展翻滚研究的必要性

1.1 汽车翻滚事故发生率上升

美国高速公路安全管理局通过对覆盖100个车型的单车翻滚事故进行回归分析，证明了汽车参数SSF与汽车翻滚倾向性之间存在强相关性，并且SSF是汽车存在发生翻滚事故风险的有效预测参数[2][3]。

SSF（Static Stability Factor）指的是静态稳定性系数，用于衡量车辆的抗翻滚稳定性。计算公式如下所示：

其中T为汽车轮距，h为汽车重心高度。

不同类型车辆的SSF也不同，相对应地，其发生翻滚的倾向性也不同。

图 1 不同车型翻滚倾向性及SSF分布集中度[4][5][6]

从图1可以看出三种车型的SSF分布集中度近似于正态分布，其中SUV的SSF集中在1.1附近，轿车集中在1.4附近，交叉型乘用车集中在1.2附近，相对应地，SUV的翻滚倾向性最大，达到了32%，轿车的最小，只有12%。

近年来，中国汽车市场SUV车型销量逐年升高，其保有量比重也快速上升，如图2所示。

图 2 中国汽车市场各车型销量占比[7]

同时，汽车翻滚事故占总体道路交通事故的比重也开始逐步上升，如图3所示。

图 3 汽车翻滚事故比重根据时间变化曲线[8]

从图3可以看出，自2012年开始，汽车翻滚事故占总体道路交通事故的比重开始上升，并且在未来几年内可能会继续上升，这与图2所示的SUV车型销量变化曲线保持一致。

由上可知，中国汽车市场SUV等翻滚倾向性较大的车型的份额增加可能会导致中国汽车翻滚事故的发生率升高。

1.2 汽车翻滚事故死亡率偏高

中国的汽车翻滚事故中人员的伤害程度可以由“单起翻滚事故中平均死亡人数”来表征，该参数按照时间的变化曲线如图4所示[8]。

图 4 中国“单起翻滚事故中平均死亡人数”根据时间变化曲线

从图4可以看出，自2003年开始，“单起翻滚事故中平均死亡人数”开始不断上升，到2015年，中国平均每起翻滚事故就会造成0.71个人死亡，这说明中国汽车应对翻滚事故时，主动安全性和被动安全性能开发还需要继续完善。

综上所述，中国翻滚事故和造成的严重伤害上升的条件已经具备，可以推断翻滚安全性将是汽车安全领域在不远的将来重点关注的问题，因此开展翻滚安全性测试研究非常有必要。

1.3 世界各国汽车翻滚安全性标准法规对比

表 1 世界各国汽车翻滚安全性标准法规

2 中国汽车翻滚事故特征分析

2.1 翻滚事故环境特征

从图5中可以看出，绝大多数的汽车翻滚事故都是发生在正常直路上，占比超过50%；超过60%的翻滚事故发生在白天，这与其他交通事故发生时间特征一致；超过70%的翻滚事故发生在晴朗的天气；超过80%的翻滚事故发生在干燥的路面上。由此推断，受环境因素影响的汽车翻滚倾向性与其他事故形态的倾向性基本保持一致。

图 5 中国翻滚事故环境特征

2.2 翻滚事故车辆特征

图 6 中国翻滚事故车辆特征

图 7 单车翻滚形式定义[9]

从图6（a）中可以看出，发生翻滚事故的车辆中，轿车占比超过了40%，SUV和交叉型乘用车占比都超过了20%，翻滚事故发生量受到了不同车型保有量和翻滚倾向性的共同影响；图6（b）显示中国翻滚事故最主要的类型是单车事故，达到了61.83%，最主要的翻滚形式是坠翻和绊翻，如图7（b）和（a）所示，占比分别是23.64%和21.82%；图6（c）显示单车事故中，翻滚最主要的触发物是与固定物相撞和沟渠，占比分别达到了30.91%和16.36%；图6（d）诱发翻滚的触发力的作用位置主要位于侧面以及前部或后部，占比分别达到了58.18%和23.64%；图6（e）显示中国翻滚事故主要是绕车辆纵轴翻滚，占比超过90%；图6（f）显示汽车发生翻滚事故且绕纵轴翻滚时，翻滚侧分别是驾驶员侧和副驾驶侧的几率相当，分别是43.64%和47.27%。

2.3 中国翻滚事故乘员损伤特征

图 8中国翻滚事故乘员损伤特征

从图8（a）中可以看出，中国翻滚事故中乘员受伤情况中死亡占比最高，达到了35%；图8（b）显示受伤最严重的部位主要是头部和胸部，累计占比超过了80%；该部位的AIS等级分布如图8（c）所示，9级占比最高，将近30%，1级次之，达到20%；从图8（d）可以看出，在翻滚事故过程中，有27.91%的乘员被甩出车外，这说明被甩出车外是中国翻滚事故中的一种重要的致伤方式。

3 汽车翻滚安全性测试研究

目前进行汽车翻滚安全性测试的几种比较成熟的动态试验方法主要有：FMVSS208、螺旋翻滚、边坡翻滚、沙地翻滚，各试验方法如表2所示：

表 2汽车翻滚动态试验方法

4 结论

1） 汽车翻滚事故主要是以单车事故的方式存在。坠翻、绊翻是其主要形式，可以采用边坡翻滚和FMVSS 208进行试验；

2）和固定物相撞是单车翻滚的主要触发方式，触发力作用位置集中于车辆的侧面。优化车辆侧面的安全性可以减少翻滚发生概率和乘员伤害程度；

3）翻滚的绕轴方式主要是绕纵轴，翻滚侧是驾驶员侧和副驾驶侧的几率相当，因此汽车翻滚试验应当绕纵轴进行，且驾驶员侧和副驾驶侧都应当作为翻滚侧进行试验；

4）翻滚事故中乘员的主要受伤部位是头部和胸部，因此头部和胸部的伤害指标应当是汽车翻滚试验中重点考核的内容；

5）汽车翻滚事故中乘员伤害等级普遍较高，目前汽车翻滚安全性还有待提升，且由于翻滚事故中乘员被甩出车外的频率较高，由此造成了严重伤害，所以汽车翻滚试验应当重点考核翻滚过程中的约束系统效用。

5 影响分析

1） 汽车翻滚安全性测试研究将进一步推动中国汽车翻滚安全性评价及相关标准法规的完善；

2） 翻滚作为一种比较特殊的交通事故形态，相关领域的研究和技术还不成熟，该研究将促进国内相关研究工作的开展和针对翻滚事故的主被动安全技术的发展进步；

3） 促进中国被动安全法规和评价体系的进一步完善和与国际法规和评价体系的接轨。

[1] NHTSA. Traffic Safety Facts 2015[R].Washington, DC: Department of Transportation of US,2015. 70-70

[2] Jang BC, Marimuthu RP. Sensitivity Analysis of SUV Parameters on Rollover Propensity[J].International Journal of Automotive Technology, 2006,7(6): 703-714

[3] John, A, Karousos. Comment Request for Rollover Rating[J]. Federal Register, 2000, 65(106):34998-35024

[4] Marie, C, Walz. Trends in the Static Stability Factor of Passenger Cars, Light Trucks, and Vans[R].USA: NHTSA, 2005. 1-4

[5] NHTSA. Consumer information Regulation on Rollover Resistance[R]. Washington DC:NHTSA,2000. 1-98

[6] NHTSA. 2001-2003 US-NCAP翻滚评价数据[DB/OL]. www.safercar.gov.

[7] 高和生，傅连学，陶志军等. 中国汽车工业年鉴[M]. 天津:中国汽车技术研究中心, 2005-2016.

[8] 公安部交通管理局. 中华人民共和国道路交通事故统计年报[M]. 无锡:公安部交通管理科学研究所,1998-2015

[9] NHTSA. NASS-CDS 2015 Coding and Editing Manual[Z]. Washington DC, USA: NHTSA, DOT,2015

[10] FMVSS 208, Occupant Crash Protection[S].

[11] O, Scherf, G, Scholpp, M, Linstromberg.Test and Simulation Tools in a Rollover Protection Development Process[J]. International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles, 2005,(1): 1-10