汽车碰撞安全的影响因素分析

张铁国　刘旭辉　黑中垒　夏塑光

摘 要：汽车产业作为我国国民经济重要支柱产业之一，而汽车碰撞安全性直接影响着汽车产业在国际上的竞争力及其人民的生命财产安全，面对我国交通事故所造成的人员伤亡率居高不下的现状，本文从汽车安全法规、试验、新技术等层面对汽车碰撞安全性的影响因素展开分析，并提出对应的措施，为汽车碰撞安全性能的改进提供相应的参考。

关键词：汽车碰撞 汽车安全 法规

Analysis of Influencing Factors of Automobile Collision Safety

Zhang Tieguo Liu Xuhui Hei Zhonglei Xia Suguang

Abstract：Automobile industry is one of the important pillar industries of China's national economy， and automobile collision safety directly affects the international competitiveness of the automobile industry and the safety of people's lives and property. In the face of the high rate of casualties caused by traffic accidents in China， this paper analyzes the influencing factors of automobile collision safety from the aspects of automobile safety regulations， tests， new technologies， etc.， and proposes corresponding measures to provide corresponding reference for the improvement of automobile collision safety performance.

Key words：car collision， car safety， regulations

1 引言

随着我国经济的快速发展，道路基本设施及人民的生活节奏也发生了巨大的变化，汽车作为人民出行的重要交通工具肩负着重要的使命，随之而来的便是汽车的拥有量也以惊人的速度快速增长，与此同时触目惊心的交通事故也给世界各国带来恐慌。为此各国纷纷开展事故调查与分析，采取相应的试验方式验证汽车碰撞的安全性能，制定并实施法律法规、标准以及开展相应的技术研究等措施来降低交通事故的发生率及人员伤亡率。但影响汽车碰撞安全与技术的因素又因不同国家而有所不同，即使是同一国家在此方面的影响因素也是错综复杂，而我国作为世界各国中交通事故伤亡率最高的国家，为此针对我国的汽车碰撞安全的影响因素分析势在必行。

2 汽车安全法规对汽车碰撞安全的影响分析

在生产生活中的相关法律法规往往存在滞后性，汽车安全法规也不例外。纵观汽车发展历史，汽车安全法规往往是因车辆造成的事故引起人类重视之后逐步制定与完善的，而完善的法规在降低交通事故方面肩负着重要的角色，为此开展汽车碰撞安全性的汽车安全法规的影响因素分析有著重要的意义。

2.1 国外汽车安全法规对汽车碰撞安全的影响分析

为提高汽车的安全性，发达国家先后制定并实施相应的法律法规，如英国早期的车辆照明法、《汽车构造与使用》法规、以及后期的车型认证制度；德国早期的包含汽车及零部件法规的道路交通法；日本的道路运输车辆法；澳大利亚的汽车设计法规；美国的交通和汽车安全法以及后期较为完善的美国联邦机动车安全法规（FMVSS系列法规）等等。据统计，自美国FMVSS系列法规实施的一段时间内，交通事故死亡率明显下降，为此各国纷纷参照FMVSS系列法规修订自身的汽车法规[1]。由此可见FMVSS汽车安全法规对汽车碰撞安全性的提高产生积极的影响。

依据汽车安全性类型，汽车的安全性可以分为主动安全与被动安全，目前汽车安全性法规体系主要以美国的FMVSS及欧洲的ECE两大体系为主，其余国家的技术法规普遍是参考上述两大体系制定的[2]。在正面与侧面碰撞法规中，无论那一体系的法规均对交通事故进行了大量的统计分析，并经历几十年的发展形成了较为完善的法规体系，例如美国FMVSS侧面碰撞乘员保护法规中早期的车门静强度实验要求到后来的实车碰撞实验要求，法规的完善大大降低了单车事故与多车事故中司乘人员的伤害成度；目前美国的FMVSS208法规还增加了儿童约束、假人离位、试验，同时正面碰撞速度也由48.3提高到56Km/h，头部损伤限值也由1000降低到700，速度方面的提高以及损伤指标的深度研究为成员保护提出了更精准的要求。在正面偏置碰撞方面，美国公路安全保险协会提出了25%重叠率小偏置碰撞法规，因纵梁不能有效吸能，给汽车安全带来了新的挑战[3]，这些均促进了汽车碰撞安全性的提高。

国外有关汽车碰撞的法律法规在制定方面更加精细化，为追求车辆给司乘人员提供更高的安全性，对汽车安全规定提出更加苛刻的标准，那么更高的法规标准，意味着国外汽车碰撞安全技术往往达到了更高的水平，汽车碰撞安全技术与法律法规的共同作用下，使得国外每年因交通事故引起的伤亡率处于世界较低水平。但不能忽视的是，目前的碰撞试验工况较为单一，并不能完全覆盖所有的碰撞情形，如侧面碰撞中目前虽然不同系列的技术法规所规定的碰撞位置有所不同，但碰撞区域基本上均集中在A柱或者B柱附近，这些区域刚度相对较大，因此乘员舱的变形较小，而其余区域的刚度相对较小，变形量较为大，极不利于乘员舱内的乘员保护，为此制定薄弱区域的碰撞法规同样具有重要意义。

2.2 我国汽车安全法规对汽车碰撞安全的影响分析

相比于欧洲、美国而言，有关我国汽车碰撞安全方面的国家强制标准起步较晚，在制定方面主要参考欧洲ECE法规体系[4]以及美国的联邦机动车安全标准[5]，目前我国最新的有关汽车碰撞安全强制性标准如下：2006年发布的汽车侧面碰撞的乘员保护及乘用车后碰撞燃油系统安全要求、2011年发布的防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定、2014年发布的汽车正面碰撞的乘员保护、2019年发布的汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法。推荐性标准主要有2007年发布的乘用车正面偏置碰撞的乘员保护及2009年发布的汽车对行人的碰撞保护。根据国务院办公厅《新能源汽车发展规划2021-2035年》提出的要求，电动汽车产业将逐步成为我国的支柱产业，其保有量也迅速提高，同时电动汽车碰撞起火事故也逐年增多[6]，然而关于电动车并没有相应的碰撞强制性标准，查阅资料目前有关电动车的标准主要是推荐性标准：如2021年发布的电动车碰撞后安全要求、2019年发布的电动汽车火灾事故应急救援指南等，因此不利于新能源电动车健康有序的发展。为此需要政府有关部门及科研人员共同努力，根据我国的实际情况，制定出合理有效的强制性标准，约束新能源汽车碰撞安全性能所具备的基本要求。

目前我国正面碰撞强制性标准主要由100%重叠的正面碰撞和40%重叠的偏置碰撞构成，其中40%重叠的偏置碰撞的速度与欧洲ECE94中的速度一致均为56Km/h，而100%重疊的正面碰撞速度为50Km/h，为早期强制性标准的上限值，由此可见我国对汽车碰撞安全性的要求越来越高。我国的汽车侧面碰撞的乘员保护标准与ECER95基本一致，但与美国FMVSS214相比，除碰撞形式、速度、移动小车有较大的差别外，实验结果也将有所不同。在追尾碰撞方面美国的FMVSS301和中国标准在实验设备方面的主要差异是移动壁障中的碰撞装置的结构不同[7]，其碰撞速度也由48Km/h提升到80Km/h，障碍台车由原先的100%重叠刚性壁障的形式变为70%的重叠碰撞。从汽车碰撞安全性能方面来说，提出了更高的安全要求。在重卡领域，我国国家标准与欧洲标准也存在一定的差异，如ECE中所规定的的后围强度试验中，因欧洲有严格的货箱货物捆绑标准，后围强度试验仅作为选作项，而我国商用车碰撞事故率很高，后围强度试验为必作项[8]。目前ECER29-03已经删除了后围强度实验标准，而我国当前没有商用车货物捆绑标准，所以仍采用ECER29-02标准，如张昕在ECE R29-02和ECE R29-03 法规对商用车驾驶室结构要求的对比分析中后围强度的实验仍采用CE R29-02标准[9]，面对复杂的路况及其碰撞速度，后围强度实验标准应有所提高，以最大限度保护司乘人员的生存空间。

除世界各国所规定的汽车法律法规外，新车评价程序在汽车碰撞安全性方面提出更高的要求，为此引起各国车企的高度重视，甚至将其作为新车开发的评价依据，引领汽车碰撞安全性向更高的目标发展，如我国自2006年至2022年间，共推出6版C-CNAP，各个版本之间对被动安全的技术要求逐步递进，尽管如此，目前我国汽车碰撞安全及其技术的相关标准依旧是参考国外的标准为主，并在此基础上做适当的修订，自主标准的制定存在被动性，面对日新月异的技术改革，我国企业所面对的风险日益增高。那么，如何快速完善并提高我国汽车碰撞方面的标准，在很大程度上依赖于政府对企业的政策支持及高校科研团队与企业的强强联合，实现理论与实践真正意义上的统一，政策作为外在强制性因素推动企业改革，而高校科研团队的进入做为内因驱动着企业技术上的革命性改革，以此来促进领先于世界且切实可行的汽车碰撞安全标准的领头人。

3 试验对汽车碰撞安全的影响分析

汽车碰撞试验依据试验方法可以分为实车碰撞实验与虚拟仿真试验，其中实车碰撞实验根据评价主体的不同又可以分为汽车安全技术法规所确定的试验和星级评定标准试验，汽车安全技术法规具有强制性，是车辆所需满足的基本标准，而安全星级评定标准往往比汽车安全技术法规的标准高且对消费者具有引导性，虽能引起车企的重视，但缺乏法律法规的约束，不利于汽车碰撞安全性能持续稳定提升。

就实车碰撞试验而言，尤其不足之处，如试验周期长，成本高，实验设备要求高，因此实车碰撞试验往往开展于样车安全性能验证的最后环节，不易提前发现样车设计缺陷，影响车辆的生命周期。此外随着汽车安全标准的不断提高，目前的碰撞试验并不能涵盖实际交通事故中的全部情形。如针对现有的试验设备，面对大型化及小偏置的碰撞试验，传统的试验室的局限性已经无法满足实际需求，而虚拟仿真试验则可以伴随整个汽车开发周期，可以实时依据国内外最新标准，开展相应的仿真分析，但虚拟仿真的结果需要进行实车碰撞的验证以及相应的参数，这也使得虚拟仿真试验也具有一定的应用局限性。为此需要对虚拟仿真试验理论进行深度的研究，并积累丰富的实车碰撞数据，方能为车辆改进提供相应的实践指导，有效地提高道路实车碰撞安全性能，

综上所述，为提高汽车碰撞的安全性，我们需要基于虚拟仿真技术，以汽车安全技术法规为基准，星级评定标准为导向，消费者更高的安全需求为目标，实施更加苛刻的汽车碰撞条件，推动汽车安全技术标准的提升，提高汽车碰撞安全性能。

4 新技术对汽车碰撞安全的影响分析

就汽车对成员的保护而言，乘员的安全性来自于汽车的主动安全与被动安全系统的共同作用，而传统的被动安全技术主要由安全带、安全气囊、座椅、转向系统、仪表板、车身缓冲吸能部件组成，由于汽车碰撞中绝大部分的动能是由车身缓冲吸能部件来吸收，因此针对碰撞安全性吸能方面的研究主要是集中与此领域，也可以说对汽车碰撞安全起到决定性作用。目前汽车主动安全技术主要有ABS、ASR、ESP、EPS、AFS、SBW、汽车主动避撞系统、TPMS等[10]。针对汽车主动安全方面，付寅寅在汽车碰撞法规的研究与解析一文中指出预防事故发生的汽车主动安全只能够避免5%的交通事故[2]，可见，如何提高汽车主动安全所带来的交通事故避免率有其重要的发展空间。现阶段被动安全所肩负的安全保护较主动安全所占比重更高，尽管如此，被动安全仍存在不足之处，为此吴华杰老师在汽车碰撞安全技术研究中提出被保护装置智能化的设计理念[11]。伴随着汽车的安全系统在技术上日益先进，装置上日益精密，其在低速碰撞中对司乘人员展现出极大的优势，但现有的汽车安全技术仍然难以有效地降低高速公路上交通事故的发生[12]。面对剧烈的碰撞过程，主动安全与被动安全的有效结合，将大大降低交通事故所引起的伤亡率，为此张霞老师在汽车碰撞安全新技术中将汽车前向碰撞预警技术与电磁发射技术融合研究，以期提高汽车碰撞吸能特性[13]。

值得我们注意的是，即使车辆采用了当前先进的智能驾驶技术，也仍离不開驾驶员的参与，特斯拉推出的自动驾驶功能接连遭遇数起交通事故[3]也足以说明了这一点。为此需要以多源信息融合及驾驶行为智能分析为基础，人机交互设计为辅助，加大人、车、环境三方面的研究，以提高汽车碰撞方面的安全性能。

5 结束语

本文围绕汽车碰撞法律法规、试验、新技术等方面，对汽车碰撞安全的影响因素进行分析，并提出相应的措施。然而目前有关汽车碰撞方面的法规、标准、试验主要针对的是单车碰撞，而多车碰撞的相容性或者弱势群体的保护方面的研究等仍需从事汽车碰撞安全性工作者的共同努力。

基金名称：汽车法律法规一流课程，基金编号HHJTXY-2022ylkc22。

参考文献：

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[5]胡芳芳，李伟，胡可钊.我国与欧美日的汽车标准法规体系分析[J].客车技术与研究，2009，33（03）：41-44.

[6]卜德军，张龙，车帅，韩杰.电动汽车碰撞起火原因鉴定方法研究[J].中国汽车，2021（12）：38-45.

[7]徐业平，陶绪强，张宏波，汪晓红，李付珩，曹琛曼.中美欧汽车碰撞安全法规解析[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2010，33（11）：1612-1617.

[8]马玉金，梁攀.重卡碰撞法规发展趋势研究[J].重型汽车，2022（03）：39-41.

[9]张昕，张君媛，刘丽亚，唐洪斌.ECE R29-02和ECE R29-03法规对商用车驾驶室结构要求的对比分析[J].汽车技术，2012（02）：43-47.

[10]胡爱军，王朝晖.汽车主动安全技术[J].机械设计与制造，2010（07）：97-99.

[11]吴华杰.汽车被动碰撞安全技术研究[J].企业科技与发展，2019（04）：81-82.

[12]项忠珂.汽车碰撞安全新技术的发展趋势——评《汽车碰撞安全新技术》[J].中国安全科学学报，2018，28（11）：191.

[13]张霞著. 汽车碰撞安全新技术[M]. 北京：北京理工大学出版社，2017.04.