客车与乘用车侧面碰撞试验相容性实例分析

胡经国,张晓龙，丁冉冉,朱晓勇，陈亚依,杜志豪,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)

0 引言

随着被动安全行业的发展，在法规方面更为完善，对车辆的安全性要求逐渐提高。目前发生碰撞时车辆对乘员的保护水平也已显著提高，但是在车辆与车辆发生碰撞时，两辆车的结构损坏情况及对两车内的乘员伤害程度往往不同，尤其是当质量相差较大的车辆发生碰撞时，这种现象更为明显。这种差异在很大程度上归因于碰撞双方车辆在质量、刚度和几何形状方面的差异，导致碰撞的不相容[1]。车辆之间碰撞的相容性是指不同类型的车辆发生碰撞时，双方车辆都能对彼此的车内乘员提供相同的安全保护级别[1]。

1 研究的必要性

由于道路车辆情况复杂，事故形式多样，发生碰撞不相容情况的事故较多，在城市道路上，由于客车与乘用车形成了较为明显的整备质量间的差异，最容易发生碰撞不相容的情况。从车辆在质量、刚度和几何形状三个方面的差异来看[1]，由于客车底盘高度与小型汽车相差不大，小型汽车不会发生钻入客车车底的情况，且客车车身整体均为平面，几何形状影响较小，而整备质量及前端刚度的差异对于碰撞的结果起着至关重要的作用[1]。

2 研究方法

因乘用车之间的质量差异不是很明显，对其碰撞相容性分析带来一定难度；而乘用车与客车之间的质量差异，在受到相同程度的撞击时，会比较明显的显示两者的优劣。

乘用车侧面碰撞试验所使用的移动壁障，其前端安装的蜂窝铝通过设计形状、尺寸、密度、材料等参数来模拟实际车辆的前端变形区域，移动壁障刚性区域模拟实车的乘员舱等非变形部分[2],侧面碰撞台车质量要求为(950±20) kg[3]。

GB 20071-2006《汽车侧面碰撞的乘员保护》[3]中的试验为侧面碰撞试验，通过移动壁障与车辆进行90°侧面碰撞的形式来模拟实车与车辆的90°侧面碰撞，评估被试验车辆结构及其内乘员的伤害情况来考核被试验车辆的侧面碰撞性能。

工信部装[2016]377号文《电动客车安全技术条件》[4]中,第C.3.2项要求移动变形壁障的特性应符合GB 20071-2006附录C规定的特性。第C.4项要求在碰撞瞬间，移动变形壁障的速度应为(50±1) km/h，该试验速度与GB 20071-2006中的相同。在移动壁障相同及碰撞速度相同的前提下，乘用车与电动客车侧面碰撞只有被撞车辆及考核内容不同。虽然该文件主要是用来考核电动客车的电安全要求，但对于研究乘用车与客车的碰撞相容性也有着重要的实际意义。

文中将通过整理多次乘用车侧面碰撞试验的车身非碰撞侧加速度值，并对试验结果进行整理分析。同时，还将测量多次电动客车侧面碰撞试验的台车质心的加速度值，与乘用车侧面碰撞试验结果进行对比分析，并结合侧面碰撞台车前端蜂窝铝的变形情况，研究乘用车与客车碰撞时的相容性。

3 试验数据分析

3.1 加速度峰值

对进行侧面碰撞试验的40辆乘用车的整备质量及非碰撞侧车身加速度值进行统计，整备质量在800～1 800 kg之间，所有试验样品的加速度值和乘用车整备质量分布情况如图1所示。

图1 车身加速度值和乘用车整备质量分布情况

为了使整备质量与峰值加速度能够较好地显示在同一个图片中，图中整备质量值是实际整备质量乘以0.005后的结果。图中拟合线由所有峰值加速度值趋势线通过快速傅里叶变换[5]的方法得出。从图中可以看出，随着整备质量的增加，车辆峰值加速度的整体呈现了下降的趋势，刚开始下降较为明显，中间部分整体呈下降趋势，但有较为明显的波动，后部下降趋势又较为明显。

为了对数据进一步分析，将所有样品按照整备质量分为六组，第一组试验样品1—3号质量为800 kg(700～900 kg)左右；第二组4—17号为1 000 kg(900～1 100 kg)左右；第三组18—33号为1 200 kg(1 100～1 300 kg)左右；第四组34—37号为1 400 kg(1 300～1 500 kg)左右；第五组38号为1 600 kg(1 500～1 700 kg)左右；第六组39—40号为1 800 kg(1 700～1 900 kg)左右。将每组的峰值加速度值取平均值。整备质量与峰值加速度值如图2所示。

图中整备质量值仍是实际整备质量乘以0.005后的结果。从图2可以看出，随着车辆整备质量的增加，车身非碰撞侧所承受的峰值加速度平均值是逐渐降低的。由于台车质量加上蜂窝铝质量后在1 000 kg左右[3]，与试验样品第2组质量近似，从图2中可以看出，整备质量从800 kg增加到1 000 kg，车身加速度降低值较为明显；而从1 000 kg增加到1 200 kg，车身承受的加速度峰值降低较少；而从第4组即整备质量为1 400 kg之后，车身承受的峰值加速度比1 000 kg左右有明显的降低。即在被撞车辆整备质量高于1 400 kg时，台车所承受的峰值加速度及需要吸收的碰撞能量[6]将明显增加。

图2 车身加速度值和乘用车整备质量对比情况

目前市场上的客车整备质量为12 000 kg左右，远高于文中提到的会使台车所承受的碰撞能量明显增加的1 400 kg。采集客车侧面碰撞试验的台车质心加速度值，并与乘用车非碰撞侧车身加速度值进行对比，如图3所示。

图3 乘用车与客车相关加速度值分布情况

图3为将所采集的9次台车质心加速度与图1中乘用车侧面碰撞试验中所承受的峰值加速度进行对比。发现当台车与客车进行侧面碰撞试验时，其质心处的峰值加速度也基本稳定在乘用车侧面碰撞时车辆产生的最大加速度值30g左右。

3.2 蜂窝铝变形

相同质量的台车以相同的速度分别与乘用车和客车进行侧面碰撞试验后，台车上的蜂窝铝变形情况如图4所示。

从图4中可以看出：乘用车移动壁障碰撞蜂窝铝表面并未发生完全变形，仍有变形吸能的空间，而客车移动壁障碰撞后蜂窝铝已发生完全变形，从两者对比看，撞击客车的台车吸收的能量更多，反映出撞击力度与持续时间更长。蜂窝铝的完全压溃对应于1 000 kg左右的实车来说，其前部发动机舱已经产生了严重的挤压变形，而前部压溃区域对于乘员舱的侵入量将产生重要的影响，从而对驾驶员的伤害将大大提高[7]。

图4 蜂窝铝变形情况对比

相同的一辆车在撞击不同质量的车时，撞击质量较大的车时自身需要吸收的能量要更大，对自己更加不利。

从以上分析得出：当台车所模拟的车辆与客车进行碰撞时，不仅其车身承受了较大的碰撞加速度，会对乘员产生更为严重的伤害(这种情况下为保护乘员安全，会对乘员的约束系统提出更高的要求[8])，而且其前部变形区域压溃严重，会造成乘员舱前围板及方向盘脚踏板等较大的侵入量[7]，这种碰撞形式对于乘用车来说非常不利。在市区道路上行驶时，乘用车应远离道路上的客车，避免发生碰撞。

4 结论

当乘用车与客车发生碰撞时，乘用车与客车的碰撞相容性较差，乘用车处于明显不利的地位。乘用车的前围板及方向盘脚踏板等将会产生较大的侵入量，车身将承受较高的碰撞加速度，要吸收更多的能量，会对驾驶员及乘员产生较为严重的伤害。在道路上行驶时，乘用车应避免与客车发生碰撞，以保证自身的生命财产安全。