刘 军，贾林夕，张学荣，秦书剑

(江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江 212013)

随着汽车工业和交通运输事业的不断发展，汽车交通事故已成为公认的威胁人类安全的“第一公害”。在正碰、侧碰、追尾、翻滚等碰撞形式中，汽车侧面碰撞事故约占事故总数的30%［1］，仅次于正面碰撞。而在造成伤亡的事故中，侧碰事故约占35%［2］。国际交通安全机构的统计数据表明，每10位死于交通事故的人中至少有1名是儿童。侧面碰撞可导致儿童乘员的头部、颈部、胸部严重损伤。同时，坐在靠近碰撞侧位置的儿童与远离碰撞侧位置的儿童相比，有更高的伤亡风险［3］。

目前很多发达国家都已颁布并实施了关于儿童约束系统方面的法律法规，例如欧洲的ECER44、美国的 FMVSS213、丹麦的 DS2190、日本的JISD0401、瑞典的 T-SB、加拿大的 CMVSS208、澳大利亚、新西兰的AS-3629和法国的 ARl985011A等。我国标准化协会于2005年4月20日制定了汽车用儿童约束系统标准——CAS102—2004。目前，我国对儿童乘员保护方面的研究还处于起步阶段。在现有的技术法规中，大多数只对正面碰撞和后面碰撞工况进行了说明，而针对儿童的侧面碰撞并没有统一的标准［4］。

1 欧美实车碰撞试验数据分析

为了分析儿童乘员侧面碰撞的试验条件，首先要分析被业界广泛认可的实车侧面碰撞试验条件。

1.1 美国侧面碰撞试验数据分析

NHTSA按照FMVSS No.214可变形移动壁障(MDB)试验方法对10辆小型车后排右侧位置的加速度和速度进行了测试［5］，取数据的平均值，获得了小型车的典型加速度，如图1所示。

图1 10MDB试验中右后排位置Y轴加速度的上、下限及平均值曲线

图1中的黑色虚线代表平均值;蓝色线是加速度的上限和下限;红色线代表在试验中获得的台车座椅的实际加速度。使用加速度计来计算滑动座椅速度并取其平均值，获得的速度大约为27～29 km/h(17～18 m/h)。

按照FMVSS No.214标准对4辆小型车进行试验以确定门板的速度。在门的上部中心线位置，Y轴方向的平均速度为31.4 kph，中部位置的平均速度为33.0 kph。

1.2 欧洲侧面碰撞试验数据分析

考虑到儿童约束系统主要安装在汽车的后排，图2是根据ECE R95试验方法所得的样品车后门的侵入量与时间的变化曲线。从图2看出:1995年以后生产的车型的后门侵入量比该年以前生产的车型要小;后门最大侵入量的变化范围在170 mm至280 mm之间。车门侵入速度由侵入量积分计算获取，后门的侵入速度在7 m/s到13 m/s之间，如图3所示。前门和后门侵入速度的平均差异达到 10%［6］。

图2 后门侵入量与时间的变化曲线

图3 后门侵入速度与时间的变化曲线

2 欧美侧面碰撞台车试验方法对比分析

2.1 NHTSA侧面碰撞试验方法

此方法来自美国高速公路安全管理局(NHTSA)对儿童侧面碰撞试验方法的早期研究。NHTSA使用的是Takata设计的侧面碰撞台车。该台车包括了安装在滑轨上的滑动座椅和固定在台车上的侧门结构。设计的原理是让滑行的座椅和CRS按照要求的速度碰撞侧门结构，通过蜂窝铝的压缩来模拟车辆碰撞的实际过程。图4为Takata侧面碰撞台车的构造示意图。实际被NHTSA使用的装置如图5所示。

图4 Takata侧面碰撞台车构造示意图

图5 NHTSA侧面碰撞台车装置

Takata台车和NHTSA台车装置的主要区别有:①Takata使用的是ECE R44法规规定的座椅坐垫泡沫，而NHTSA使用FMVSS NO.213中座椅的坐垫泡沫;②NHTSA装置中座椅到蜂窝铝的初始距离由250 mm增加到了260 mm，以获得所需要的碰撞速度。

NHTSA对台车试验参数的要求如表1所示。

评价要求包括假人头部不能与模拟门接触。具体测量指标包括HIC值、颈部拉力、脊柱Y向的加速度、骨盆Y向的加速度和胸部侧向位移等。

表1 NHTSA对台车试验参数及其范围要求

2.2 ISO29062侧面碰撞试验方法

ISO29062试验过程主要采用铰链门［7］的结构，将ECE R44试验椅以90°角固定在台车上。对于后向式安装的试验装置，为了避免侵入板和试验座椅靠背的相互作用，将靠背移位100 mm放置，如图6所示。ISO29062前向式儿童约束系统试验装置如图7所示。ISO29062对试验参数的具体要求如表2所示。

图6 ISO29062后向式儿童约束系统试验装置

图7 ISO29062前向式儿童约束系统试验装置

表2 ISO 29062试验参数及其范围要求

评价要求包括假人头部不能与模拟门接触。具体测量指标包括头部 HIC值 、胸部压缩量、颈部拉力及力矩。

2.3 TUB侧面碰撞试验方法

该试验方法由柏林工业大学提出，同样也是基于铰链门的概念。与ISO29062对比，主要的区别是:①模拟门板的形状不同，TUB试验采用平板作为模拟门板;② 板的填充材料不同。与ISO试验相比，此方法中使用较厚的、柔软的材料覆盖平板。另外，在前向式CRS装置中，靠背和安全带上方的固定点要求在Y方向上可以移动，下方的ISOFIX固定装置［8］在Y方向也可以自由移动。

TUB方法中的铰链线与地面垂直，对于不同的测试装置允许使用同一铰链。侧面碰撞试验条件如表3所示。

表3 侧面碰撞试验条件

评价要求包括:假人头部在碰撞过程中不能与模拟门接触;CRS对假人头部具有保护作用。具体测量指标包括头部HIC值、胸部压缩量、颈部拉力与力矩。

2.4 ADAC侧面碰撞试验方法

ADAC试验在大众高尔夫白车身上进行。白车身以80°角固定在台车上并且装配有固定门［9］装置，如图8所示。80°角的侧向碰撞会引起头部向前的移动量增大，因此对于前向式CRS，对头部的控制保护是非常困难的。对于前向式和后向式CRS，白车身在台车上的固定方式相同。由于在ADAC流程中使用了固定门装置，所以没有对门的侵入量进行模拟。台车的速度变化为25 km/h，以15 g的减速度进行减速。该测试流程的主要优势是简单、快捷，具有很好的再现性。

图8 ADAC侧面碰撞台车装置

2.5 侧面碰撞试验方法总结分析

NHTSA所采用的Takata侧面碰撞台车将滑动座椅放置在台车上，这种试验方法具有很好的可重复性。通过一系列的实车碰撞试验所得到的试验参数范围具有一定的可信性。由于该方法采用的是加速台车装置，即有2个滑动的装置——侧门结构和试验台车，因此确定此系统输入参数的值具有一定的难度。ISO29062试验方法明确给出了由数据统计得出的加速度和速度变化范围，通过铰链门的概念引入侵入量和侵入速度，很好地模拟了实际碰撞中车门的侵入。同时，此方法在ISO/TRL的基础上对前向式儿童约束系统侧面碰撞试验台进行了设计，使其具有更广泛的应用范围;而TUB试验方法的主要问题在于其目前难以对前向安装CRS在最恶劣情况下的试验进行评测。ADAC试验方法中的头部合成加速度采用32 g和76 g进行考核，低于32 g即认为结果很好，高于76g即认为结果比较差。然而其他几种评价方法(采用铰链门)中的头部加速度却很少低于100 g，从而说明 ADAC试验方法的碰撞度过低。

3 结束语

本文重点分析了美国的 NHTSA、欧洲的ISO29062、TUB以及ADAC侧面碰撞试验方法的差异，并对各自的台车模型、试验条件、碰撞加速度、车门的侵入量和侵入速度、伤害指标、侧碰模拟门板形式等侧碰动态试验内容进行了对比研究。目前中国关于儿童约束系统方面的法规标准尚未正式颁布，且标准中未加入侧面碰撞动态试验的相关内容。对先进国家儿童约束系统侧面碰撞动态试验的研究分析将有助于完善我国的汽车安全标准体系，为我国相关法规的制订提供一定的参考。

［1］Langwieder K，Hummel T，Lowne R，et al.Side Impact to Children in Cars.Experience from Internetional Accident Analysis and Safety Tests［C］//15thESVConference.Melbourne，Australia:［s.n.］，1996.

［2］McNeill A，Holzner M，Schoeneburg R，et al.Current worldwide Side lmpact Activities—Divergence Vbrsus Harmonisation and the Possible Effect on Future Car Design［C］//19th International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles.Washington DC:［s.n.］，2005:5－77.

［3］Arbogast A B，Yoganandan G，Menon RA，et al.Field Investigation of Child Restraint Systems in Side Impact Crashes［J］.Traffic Injury Prevention，2005(6):351 －360.

［4］魏哲，强毅.汽车儿童约束系统技术法规和标准研究［J］.机械工业标准化与质量，2008(12):28 －31.

［5］FMVSS No.214D Test Procedure，TP －214D －08［Z］.

［6］International organization for standardization(ISO);Road vehicles-child restraint systems－“Side impact test method”;ISO/DIS 14646;SIS，Sweden，2004［Z］.

［7］Review of the Development of the ISO Side Impact Test Procedure for Child Restraint Systems ESV Conference，Lyon，2007b［Z］.

［8］葛如海，苗强.车用儿童约束装置综述［J］.中国安全科学学报，2006，16(4):42 －47.

［9］Andreas Ratzek，Hubert Paulus.Latest results of the ADAC CRS test.Presented at:Protection of Children in Cars，Munich-December 6/7，2007［Z］.