整车总布置设计对碰撞控制策略的影响

摘要：现代交通运输工具的发明和使用极大地便利了人们的日常生活，同时也促进了社会经济的快速发展，而且随着现代科学技术的不断发展创新，人们对交通运输工具的功能性和安全性的要求不断地提高。在汽车生产制造领域，车辆的安全性是制造商也是汽车购买者最为关注的汽车性能之一，尤其是汽车应对碰撞的安全系数即汽车碰撞控制策略是生产制造商和消费者的关注重点。在生产制造汽车的各个环节和过程中，整车总布置设计对汽车碰撞控制的安全系数具有重要的影响作用，所以本文旨在探讨整车总布置设计对汽车碰撞控制策略的影响以及在汽车的总布置过程中该如何设计才能提高汽车应对碰撞的安全系数，提高车辆的安全性，从而保障车辆使用者的生命和财产安全。

关键词：汽车总布置设计;碰撞控制策略;车辆安全指数;具体举措

0  引言

科学技术的发展给人类的生产生活和社会实践带来了巨大的变革，影响着人们的实践和日常生活方式。现在这个快节奏的社会已经离不开汽车这种交通工具，汽车行业已经蔚为大观，汽车的消费人群逐渐扩大，然而在汽车生产与使用不断扩大的同时交通事故也频频发生，尤其是中国因交通事故造成的死亡人数居世界首位，这当然与中国人口基数大有关，但为了保障公民的生命和财产安全，减少交通事故造的人员伤亡，我们也应该积极寻求有效措施，不断提高汽车安全性能和加强交通管制。

1  整车总布置设计

车辆的安全系数以及汽车应对碰撞的控制安全系数这些作为车辆生产制造商的重要考虑项目，在汽车生产的各个环节中，能够影响汽车应对碰撞的控制能力提高安全性的环节就是整个车辆的总体布置设计，通过对车辆不同部件的空间、位置的尺寸、高度、角度等调节和配置，使汽车能够最大程度地保护乘员的安全，减少碰撞造成的撞击伤害，所以车辆的整车总布置设计对车辆的碰撞控制安全能力具有重要作用。本章节笔者将对整车总布置设计的概念即内涵、整车总布置设计与车辆碰撞控制策略的关系以及车辆碰撞控制策略的重要性展开详细论述。

1.1 整车总布置设计的内涵

汽车整车总布置设计是指在汽车的总体方案确定后，对车辆的总成和部件进行空间布置，并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求，使其达到最佳组合，得到合理的车辆总布置方案。整车总布置设计的主要内容是在满足操作方便性、乘坐舒适性、使用安全性和国家法规要求的原则基础上确定车身内外尺寸，确定乘坐与操作空间，校核各项性能及法规要求的尺寸数据，从而完成整个车辆的设计和布置。

1.2 整车总布置设计与车辆碰撞控制策略的关系

整车总布置设计中关于车辆各个部件、空间的布局、位置、尺寸以及角度等的设计都会直接影响到车辆碰撞控制的效果，简而言之就是通过整车总布置设计可以设定以及优化改善车辆碰撞控制策略，有效降低车辆碰撞造成的危害和损失，提高车辆对撞击的安全防御能力。车辆的安全指数以及应对碰撞的安全防御系数的提升必需经纳入整车总布置设计的考虑范围中，而最终安全系数的提升也依赖于车辆的设计布置环节。

1.3 优化车辆碰撞策略的重要性

首先交通事故频繁发生以及造成的巨大的人员伤亡和财产损失让我们必需对交通运输的安全性重视起来，减少交通事故发生频率，降低人员伤亡和财产损失，从而保证人民的权益和幸福，维护和谐稳定的社会秩序。所以提高交通运输工具的安全指数和应对突发事故的安全防御能力是有效保障人员生命和财产安全的重要措施。

其次消费者在购买和使用汽车时，车辆的安全指数以及应对突发状况（如撞击）的安全防御机制是他们的重要考虑内容，作为车辆的使用者当然希望能够拥有一辆安全可靠值得信赖的汽车来保障出行交通安全，所以安全性能将会直接影响消费者是否购买车辆。以满足消费需求为导向的市场经济要求车辆生产制造商在设计制造汽车的过程中必需不断提高自身汽车品牌的安全性，在满足舒适、经济、适用的同时又能提供安全保障，满足消费者需求，以此提升品牌的市场竞争力，获得竞争优势和经济效益。

车辆撞击碰撞是造成人员伤亡和财产损失的主要和绝大部分因素，所以提升车辆的安全性能最重要的就是优化和改善车辆碰撞控制策略，提高车辆应对撞击碰撞的安全指数和防御能力，以此降低事故危害。所以在车辆总布置设计环节中，必需对车辆各个部件的位置、尺寸、安装角度以及空间比例进行合理规划和多次试验检验，从而提升车辆应对撞击的防御能力和安全指数。

2  优化车辆碰撞策略的具体方案

上文笔者已谈到整车总布置设计与车辆车辆碰撞控制策略的关系，即整车总布置设计中关于车辆各个部件、空间的布局、位置、尺寸以及角度等的设计会直接影响车辆应对碰撞控制的效果，车辆碰撞控制能力依赖于车辆的设计布置环节中通过不断地实验检验对车辆各部件及各部件的位置、尺寸、安装角度和比例等进行调整，从而在满足便利、舒适、经济、适用等原则的同时保证安全性能最大化。

下文笔者将对整车总布置设计中需要纳入考量和调整的因素进行论述，以此来阐述优化车辆碰撞策略的具体方案。

2.1 车身总体的区域设计布局

为提高车辆抵御碰撞的控制能力和安全系数，首先应该对车身总的空间、位置、尺寸进行合理的布局和规划。从安全性的角度考虑整个车辆可以分为三个区域：前撞区域;后撞区域和乘坐区域，由于这三个区域在发生撞击时承受的撞击力度不同，以及需要缓冲和分担撞击的功能不同，所以在进行整车总布置设计的过程中，应该根据不同区域的功能和安全系数要求进行空间、位置、尺寸、角度以及部件的设计和安装，从而最大程度地保障乘员的安全。乘坐区域是重点保护的区域，所以在车辆的整车总布置设计过程中必需对各个区域的空间、位置、尺寸进行科学的设计和合理布局，确定整车长度、宽度、高度。

在实际的车辆撞击事故中，前撞区域和后撞区域是遭受撞击最多的区域，且车辆碰撞控制策略的目的就是保障乘坐区域乘员的安全，所以在设计前撞和后撞区域时，这两个区域的长度、宽度以及硬度可以在符合车声整个设计美观、经济、舒适、适用的基础上尽可能的长、宽和“软”，从而达到有效承受、缓释撞击力度的效果，而乘坐区域相对而言就需要更加坚实和“硬”一些，能夠承受经前后撞区域缓释过后的撞击力度，并尽可能的不变形，所以车门、立柱、门槛梁等结构必需进行加固，采用硬度高的材料，从而最大程度保证乘坐区域乘员的安全。

2.2 悬置系统的结构及位置设计

车辆悬置系统的稳定性和结构位置同样对车辆碰撞控制防御能力具有重要的影响作用。车辆的悬置系统主要功能是无论在车辆处于静止或运动状态下都能够承载车辆发动机并保持其与车身其他部件的相对稳定。悬置系统的结构和位置将直接影响碰撞效果，所以在设置悬置系统时应当经过反复的模拟计算和实验，在弹性安装的基础上确保始终保证发动机等动力装置与车身的相对稳定，确保在所有状况下甚至遭受碰撞的情况下能够承受动静载荷，并使发动机总成在所有方向上的最大位移不与其他部件发生摩擦碰撞。

2.3 纵梁设计

车辆的纵梁主要包括前纵梁和上上纵梁，首先我们来谈前纵梁的设计需注意的地方。前纵梁是发动机舱内的主要承载件，也是能够有效抵御碰撞关键部件。在车辆发生碰撞时，碰撞产生的冲击和力度将会通过纵梁向整个车身传递，从而使得车身乘坐区域受到冲击力发生变形，由于压力即碰撞所产生的力度与纵梁的接触面积大小也有关系，所以在设计车辆的纵梁时，应当针对纵梁的长度、宽度和具体的区域进行合理设计，纵梁必需稳固牢靠，且受理强度上前部相对较弱而后部要强，从而起到缓释和有效化解冲撞力度的作用，以减少对乘坐区域的冲击力。

车辆的上纵梁与前纵梁和側围组成了车身的一个封闭结构，而且上纵梁的稳固也会直接影响车辆受到撞击时车身的稳定性和安全性，所以在整车总布置设计中，上纵梁的设计应该与前纵梁和侧围的设计相配合，形成一个固定稳固的结构，有效抵御撞击风险。

2.4 座椅设计

座椅承受是乘坐人员产生的压力的主要部件，也是发生碰撞时支撑和承受人身体关键部件，座椅的高度、坐垫深度、椅背的倾斜角度、座椅受力的强度和硬度等都对车辆在受到冲撞摇晃后的人的生命安全具有重要影响，所以结合整个车身、乘坐区域的空间必需反复模拟实验座椅的角度、高度、硬度和受力强度，使得车辆在遭受撞击后座椅能够有效的支撑人体并减少对人体的冲撞力度。

2.5 保险杠设计

保险杠能够在车辆发生偏位置碰撞时吸收和缓释掉一部分冲撞力度，平衡汽车冲撞造成局部区域受力过重的情况，从而有效提高汽车碰撞控制能力。所以保险杠使用的材料应该与前纵梁的强度匹配的基础上选取高强度钢或者合成的高强度材料，能够抵御撞击造成的弯曲变形。

2.6 其他相关设计

除了通过提升以上五个方面的设计外，还应注意车辆的转向系统设计和各种支架设计等，这些都对车身遭受碰撞后的稳定性具有影响作用。在设计转向系统时应该使转向盘的韧性好、刚度小，减少撞击时对驾驶员的冲撞力度;此外车内的其他支架尽量避免设置在前部纵梁的前部，减少碰撞时对前纵梁的撞击力度，从而保证前纵梁的吸能作用。

3  结语

汽车的安全性以及应对碰撞的控制防御能力是影响车辆购买者购买汽车的重要参考因素，同时为了生产更加安全、舒适、适用的汽车，有效保障车辆使用者的生命和财产安全，车辆的生产制造商在车辆的设计和制造过程中必需将车辆的安全系数纳入车辆设计的环节当中，在整车总布置设计中通过不断改善和提升车身总体的区域设计布局、悬置系统的结构及位置设计、纵梁设计、座椅设计、保险杠设计以及其他相关设计来优化车辆碰撞控制策略，从整车总布置设计中不断完善车辆碰撞控制策略，减少交通事故造成的人员伤亡和财产损失。

参考文献：

[1]中国汽车技术研究中心C-NCAP评价规程.

[2]赵继峰.整车总布置设计对碰撞控制策略的影响[J].汽车工程师，2010（3）.

[3]王现武.我国纯电动新能源汽车整车正向开发总布置设计[J].内燃机与配件，2018（17）：35-36.

作者简介：沈艳艳（1985-），女，河北衡水人，本科，中级工程师，研究方向为整车开发结构布置及性能分析。