随着我国汽车保有量的不断增长及车速的提高,汽车碰撞事故时有发生,近几年来呈上升趋势。公安部交通管理局发布的统计资料表明,1999年,全国共上报发生交通事故41.3万起,造成8.35万人死亡、28.6万人受伤,直接经济损失达21.24亿元。交通安全问题已成为我国突出的社会问题。随着高速公路的发展,对汽车碰撞中乘员的安全保护提出了更高的要求。
国外汽车工业发达国家为了提高汽车被动安全性,从60年代就开展了汽车碰撞试验研究,并相继形成法规,强制执行。目前我国政府有关部门已颁布汽车法规CMVDR294《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》,并将实车碰撞试验内容列入2000年4月1日实施的40项强制检验项目中。这对我国汽车碰撞安全性的提高有着重要意义。
国内外实车碰撞试验设备情况
国外各大汽车公司及检测机构均拥有汽车实车碰撞试验设备,这些碰撞试验设备用于牵引的跑道长度一般为70M-350M,其中室内的实车碰撞试验室跑道长度一般为70M-150M。
牵引方式主要有两种:直流电机牵引方式和液压马达牵引方式。
直流电机牵引方式比较普及,碰撞车辆是通过钢丝绳由电机牵引的,根据钢丝绳的固定方式不同又可分为闭环牵引和开环牵引两种。而液压马达牵引方式则是近几年建成的更加先进的驱动方式。
几种常用的牵引方式的优缺点如下:
电机闭环牵引方式:多采用摩擦传动,速度控制精度高;驱动转毂尺寸小,节省动力;牵引钢丝绳循环使用,使用方便;钢丝绳必须张紧;使用过程中振动较大。该种牵引方式在国外得到广泛的应用。
电机开环牵引方式:速度按制精度高;驱动转毂尺寸大,动力消耗大;在国外也得到较为广泛的应用,万其是较早期的碰撞试验设备多采用该种牵引方式。
液压马达牵引方式:在国外先进的碰撞试验室采用,如美国的VRC。与电机相比,更节省电力,且不受电压波动的影响。
发动机牵引方式:与电机牵引方式类似,但发动机性能不如电机,美国GM公司曾采用过,现已改用电机。
橡皮绳弹射方式:结构简单,系统建造成本低,但是碰撞速度控制困难,试验车辆起步时的牵引加速度大。
表一 国外有关实车碰撞试验室的基本情况
机构名称 |
JARA |
HONDA |
NISSAN |
VRC |
GM |
IDIADA |
国别 |
日本 |
日本 |
日本 |
美国 |
美国 |
西班牙 |
跑道长 |
350m
200m
110m×4 |
140m |
120m |
183m
183m
58m |
室内150m
室外200m |
室内160m
室外90m |
壁障重 |
250t |
|
|
145t可移动 |
70t |
可移动 |
牵引方式 |
电机开环牵引 |
电机开环牵引 |
电机闭环牵引 |
液压马达牵引(以N2动力) |
电机闭环牵引 |
电机闭环牵引 |
脱钩机构止动 |
磨擦止动块 |
蜂窝铝吸能块 |
|
|
|
|
碰撞广场室内或室外 |
32.5m×100m室外 |
40m×20m室外半封闭 |
40m×40m室内 |
36.5m×50m室内 |
30m×50m室内/室外 |
33m×33m室内/室外 |
牵引功率(额定) |
550kW |
375kW |
|
400kW×3 |
500kW×4 |
500kW |
国内从1992年开始进行汽车被动安全性研究工作,中国汽车技术研究中心、清华大学汽车研究所、国家汽车质量监督检验中心(襄樊)等单位都建成了滑车模似碰撞试验台,开始了我国汽车安全部件的试验工作。后来清华大学开始在橡皮绳弹射式汽车碰撞试验台上尝试实车碰撞试验的研究工作,而后国家汽车质量监督检验中心(长春)、国家汽车质量监督检验中心(襄樊)等单位也先后在橡皮绳弹射的试验台上进行实车碰撞试验。交通部通县试验场也建成直流电机牵引的实车碰撞试验装置。中国汽车技术研究中心也于1999年建成达到国际水平的实车碰撞试验系统。
表2 国内汽车实车碰撞试验室情况
单位名称 |
清华大学 |
通县试验场 |
国家汽车质量监督检验中心(襄樊) |
国家汽车质量监督检验中心(长春) |
中国汽车技术研究中心 |
跑(轨)道长 |
53m |
400m |
40m |
43m |
120m |
固定壁障 |
100t |
180t |
150t |
70t |
100t |
牵引方式 |
橡皮绳 |
直流电机开环索引 |
橡皮绳 |
橡皮绳 |
直流电机闭环索引 |
测量系统 |
拖线 |
拖线、车载 |
拖线 |
车载 |
拖线、车载 |
碰撞广场 |
无 |
有 |
无 |
无 |
有 |
摄影地坑 |
有 |
有 |
无 |
无 |
有 |
室内或室外 |
室内 |
室外 |
室外 |
室内 |
室内(待封闭) |
有关标准法规对实车碰撞试验装置的要求
国内外有关标准法规都对实车碰撞试验装置提出了要求,主要要求见表3。
表3 国内外有关标准法规对实车碰撞试验装置扩要要求
标准、法规或试验程序 |
FMVSS208 |
ECE R94.00 |
日本保安基准11-4-30 |
CMVDR294 |
固定壁障 |
45t以上 |
70t以上 |
|
70t以上 |
索引加速度 |
0.5g以下 |
没要求 |
0.5g以下 |
没要求 |
垂直加速度 |
0.29g以下 |
|
|
|
假人标定室温度 |
20.5℃-22.2℃ |
20.5℃-22.2℃ |
20.5℃-22.2℃ |
20.5℃-22.2℃ |
车辆标态温度 |
20.5℃-22.2℃ |
19℃-22℃ |
20℃-23℃ |
19℃-22℃ |
假人 |
HybridⅢ第50百分位男性,两个 |
HybridⅢ第50百分位男性,两个 |
HybridⅡ或HybridⅢ第50百分位男性,两个 |
HybridⅢ第50百分位男性,两个 |
伤害值(最大允许值) |
头部HIC:1000
胸部G:60g
胸部变形:76.2mm
大腿力:10kN |
头部HIC:1000
ThPC:75
大腿FPC:10kN
|
头部HIC:1000
胸部G:60g
大腿力:10kN |
头部HIC:1000
胸部变形:75mm
大腿力:10kN |
碰撞方式 |
0°-30° |
30° |
0° |
0° |
碰撞速度 |
48.3km/h |
48-50km/h |
48-50km/h |
48-50km/h |
碰撞位置精度 |
±150mm |
±150mm |
±300mm |
±150mm |
中国汽车技术研究中心实车碰撞试验系统的主要技术性能参数及能够完成的法规试验项目
图1为中国汽车技术研究中心实车碰撞试验系统示意图。该碰撞试验系统设有控制间、动力间、燃油泄检测室、假人标定室、车辆标态间、试验准备间、仓库等。为了满足实车碰撞试验法规中严格的环境温度要求,假人标定室、车辆标态间均采用了有独立空调房的集中空调;加速跑道长120米,与国外的实车碰撞试验系统相当;碰撞广场长42米、宽32米,可在碰撞广场上进行正面碰撞、角度碰撞、偏置碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞及动态翻滚试验等,为了保证试验的安全性,在碰撞广场四周建立了围栏,在固定壁障两边设置了防止车辆撞击的防护柱,以防止由于意外事故造成失控的车辆损坏建筑物。
该碰撞试验系统的主要技术性能参数如下:
最高碰撞车速:80km/h(2t车辆,牵引加速度小于0.5g时)
碰撞位置偏差:不超过5cm
车辆牵引过程中,其水平牵引加速度:小于0.25g(50km/h以下车速时)
正面碰撞水泥壁障质量:大于100t
牵引电机功率:450kW
牵引跑道长:120m
假人标定室温度:20.5℃-22.2℃
车辆标态室温度:19℃-22℃
动态滚翻试验停车壁障质量:6tT以上
燃油泄漏试验台能力:M1类汽车
碰撞广场尺寸:(42×32)m²
碰撞跑道不平度:2/1000
碰撞速度精度:±0.5km/h
利用本碰撞试验系统可执行的技术标准和法规见表4。
表4 本试验装置可执行的技术标准和法规
标准 国别 |
美国 |
欧洲 |
日本 |
中国 |
FMVSS208 |
√ |
|
|
|
FMVSS214 |
购买假人和吸能壁障后√ |
|
|
|
FMVSS204、219 |
√ |
|
|
|
FMVSS301212 |
√ |
|
|
|
ECE R94.00 |
|
√ |
|
|
ECE R94.01
(OFF SET碰撞) |
|
购买吸能壁障和部分假人传感器后√ |
|
|
ECE R95 |
|
购买假人和吸能壁障后√ |
|
|
ECE R32、R33、R34 |
|
√ |
|
|
TRAIS 11-4-30
(Att.No12) |
|
|
√ |
|
TRAIS Att.No11
(燃油) |
|
|
√ |
|
TRAIS Att.No13
(后碰) |
|
|
√ |
|
GB11557 |
|
|
|
√ |
CMVDR294 |
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√ |
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