郭丁汉（齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

一、汽车座椅安全性法规

与国外相比，我国在汽车座椅安全性的研究起步较晚，于 20世纪 80年代中后期才开始对汽车被动安全性能进行研究。相继制定了 GB15083-1994《汽车座椅系统强度要求和实验方法》和GB11550-1995《汽车座椅头枕强度要求及实验方法》等强制性法规[29]，并不断地更新和完善，要求也更加严格，如原 GB15083-1994已经修改为 GB15083-2006 ， GB11550-1995 修 改 为 GB11550-2009 ， 2013年 又 增 加 了《GB14167-2013 汽车安全带安装固定点、ISOFIX 固定点系统及上拉带固定点》。但是与国外的汽车座椅法规相比，我国的法规仍然还需要不断的改进和完善。 2012年低速后碰撞颈部保护试验（鞭打试验）被引入中国新车评价规范，2015年对鞭打试验的评定标准进行了提升。中国新车评价规范中低速后碰撞颈部保护试验，是将试验车辆驾驶员侧座椅及约束系统仿照原车结构，固定安装在移动滑车上，滑车以速度变化量为 15.65± 0.8 km/h 的特定加速度波形发射，模拟后碰撞过程。座椅上放置BioRID II 型假人，通过测量后碰撞过程中颈部受到的伤害情况，用以评价车辆座椅头枕对乘员颈部的保护效果。其动态评价指标有颈部伤害准则（NIC）、上颈部载荷和扭矩以及下颈部载荷和扭矩。

二、汽车座椅安全性研究方法

我国的座椅设计以及安全性研究主要是沿袭国外的研究成果。现今国际上的座椅厂主要有江森、李尔和佛吉亚等。在国内，绝大部分的座椅厂商为合资企业，座椅的开发和设计主要依赖于国外的研发技术，缺乏自主的研发能力。目前，国内的汽车座椅设计开发更多地依靠经验丰富的工程技术人员，通过以往的成功产品作为基础开发新的产品，通过试验验证产品的可行性和安全性，保持设计——试制——试验——优化——再试验——再优化的开发流程。这种模式阻碍了汽车座椅的设计和开发，增加了模具的费用和试验的成本，具有不可重复性，大大加长产品开发的周期，严重影响座椅安全性的发展。近几年，各大座椅厂商已经将 CAE 技术引进产品的设计与开发中，利用有限元分析仿真方法在产品开发初期发现产品存在的潜在问题，节约成本和缩短周期，虽然取得了一些显著的成效，但是仍然难以发挥其全面的作用。

三、鞭打试验的研究

随着中国新车评价规范 C-NCAP 中汽车低速追尾碰撞挥鞭伤害台车试验法规的实施，国内许多大学对其开展研究，如清华大学、哈尔滨工业大学、湖南大学、重庆大学等。国内的许多单位也相继建成碰撞实验室，如天津国家汽车技术检测中心、清华大学汽车安全与节能国家重点实验室、湖南大学汽车碰撞实验室、长春国家汽车技术检测中心等。大多数的研究工作主要集中在学术研究和实车检验等方面，目前也开始逐步应用于实际的设计开发和应用中。其中，2003年湖南大学教授杨济匡、姚剑峰等人在 H3D50-Neck-Shell假人模型的基础上提出了更完善的 HBM-Neck-Solid颈部模型；清华大学碰撞实验室不仅做了大量的理论研究，还进行了多次实车碰撞检测分析研究，在汽车座椅的防挥鞭伤性能方面取得了一定的成果和经验。这些研究对于我们研究鞭打损伤和从事此研究领域有重要的借鉴和指导作用。近年来，国内的许多自主汽车品牌公司也开始重视鞭打试验的评价，投入更多的资金和人力用于座椅的防挥鞭伤性能研究和开发，座椅的防挥鞭伤性能研究已开始在国内汽车领域得到关注。

（一）汽车座椅安全性法则

汽车座椅作为乘员保护的直接接触部件，一直是汽车安全性研究的重要项目之一。从 20 世纪 50年代起，国外关于汽车座椅安全性的研究就没有停止过，至今已经形成许多规范的法规与标准。 1951年，日本根据《道路运输车辆法》制定了道路运输车辆安全标准，经过 40多次的修订，至今己相当完善。鞭打试验中的静态测量评价标准便包含其中。 联合国欧洲经济委员会汽车法规 ECE（Economic Commission of Europe）自 1958年制定以来，经过不断的修改和补充，至今已形成 89 项之多的完善体系，其中ECE-R14―关于汽车安全带固定点的规定‖、ECE-R17―关于汽车座椅、头枕和固定装置的规定‖以及 ECE-R25―关于汽车座椅头枕强度的规定‖对汽车座椅的安全性方面提出统一要求。 1966年 9月，美国颁布实施《国家交通及机动车安全法》，授权美国运输部对乘用车等及其装备和部件制定并实施联邦机动车安全标准FMVSS（Federal Motor Vehicle Safety Standards），如 FMVSS 202《头枕》、FMVSS 207《座椅系统》、FMVSS 210《座椅安全带总成固定点》、FMVSS 225《儿童约束系统固定点》均对汽车座椅的安全性做出规定。 美国高速公路保险协会 IIHS（Insurance Institute for Highway Safety）最先提出对汽车头枕静态评价，随后加入低速后碰撞颈部保护试验，用于提高汽车座椅在低速后碰中对乘员的保护性能。之后，欧洲 NCAP（New Car Assessment Program）鞭打工作室于 2002年成立。通过 6年的研究与努力，综合 IIWPC 和 SRA使用的性能参数对汽车座椅进行评价，将鞭打试验于 2008年引入欧洲 Euro-NCAP 评价体系。Euro-NCAP 评价体系的鞭打试验包括静态评价和动态评价两方面。2009年日本也将后碰撞颈部保护试验正式加入 J-NCAP 评价体系[17]。这些评价准则更加苛刻、更加细致，将汽车座椅的安全性研究带入一个更高的层次，进一步加大对乘员的保护。

（二）汽车座椅安全性研究办法

研究初期，汽车座椅的安全性研究主要停留在试验模拟研究上，其发展比较成熟，主要划分为静强度特性试验、台车试验以及整车碰撞试验三种[18]。通过专业的设备设施，应用不同的测量方法，确保特定的边界条件；模拟真实工况下座椅的实际情况，最大限度地贴近现实工况；根据试验的结果以及相对应的法规和评价准则对座椅的安全性做出评估。针对实验结果，通过结构优化、材料选择等对汽车座椅的设计进行改进。目前，各种各样的汽车座椅试验台已经在实际中得到广泛应用。 20 世纪 80年代，有限元仿真分析方法开始在汽车安全领域得到应用与推广，为汽车座椅的设计开发带来新的时代。汽车座椅的设计初期，使用有限元分析方法可以较全面真实地得到相关的结构碰撞吸能和变形响应关系，可以对产品的安全性能进行评估，可以降低装配和加工的误差。有限元分析方法具有良好的可重复性，大大缩短开发的周期和成本，具有真实试验模拟无法比拟的优势。