俞晶鑫

摘要：高速行驶和大载客量导致客车道路交通事故的致死和致伤率居高不下。本文针对这一现状，研究中国客车技术标准发展并解读行业标准《客车前部结构强度要求和试验方法》，基于该行业标准研究客车驾乘人员的损伤指标及其影响因素和客车前部结构强度试验方法。

关键词：客车;正面碰撞;前部结构强度;法规;方法研究

0  引言

为了提高客车的碰撞安全性，减少驾乘人员在碰撞事故发生后的损伤，世界各国纷纷制订了针对客车的安全法规以及相应的试验方法进一步提高客车车身结构安全性能。WP29/GRSG（一般安全性工作组）于2006年就提出联合国经济委员会法规（ECE法规）要针对客车正面碰撞制定法规[1]。中国客车协会委员在2009年中国客车学术论坛年会上也首次提出了将要制定《客车正碰撞规定》国家标准的设想并于2017年牵头制订了《客车前部结构强度要求及试验方法》[2]行业标准。本文将基于《客车前部结构强度要求及试验方法》研究大客车前部结构迁都的试验要求。

1  法规介绍与解读

1.1 中国客车安全技术标准发展简介

我国的客车技术标准逐渐与国际接轨，客车安全方面尤为明显，大部分等同或等效采用了国际标准，由于中国国情的特点，客车安全方面的技术标准仍存在很多不足。

2008～2009年，中国客车标准委员会计划制定和修订《客车上部结构强度》等客车相关的技术标准以完善客车安全相关法律法规并制定针对客车安全性能检测的实验方法。从而建立和完善中国营运型客车的技术安全法规体系和市场准入标准，形成完整的客车安全检测技术要求和评价标准。

2012年4月，在交通部公路交通试验场，某12米总质量为17200kg的全承载式客车以30km/h的试验车速进行正面100%刚性墙碰撞试验[3]。

2017年9月8日发布《关于征求行业标准<客车前部结构强度要求及试验方法（征求意见稿）>意见的通知》。标志着由中国公路学会牵头制定的行业标准《客车前部结构强度要求及试验方法》（计划编号：JT 2014-61）正式进入客车安全技术标准体系。

1.2 《客车前部结构强度要求及试验方法》标准解读

1.2.1 法规适用范围

标准适用范围是M2类、M3类中的B级和Ⅲ级公路客车（不含公交客车）。客车分类及尺寸等（部分参考GB 15089-2001、GB 15089-2004）。

1.2.2 碰撞试验技术指标

①试验碰撞设计速度为30-32km/h，正面重叠率为100%。

②客车碰撞安全性技术要求。

试验后，驾驶区和副驾驶区应保证驾驶员的生存空间。对于客车乘员的损伤要求如下：1）头部允许指标HIC应小于500;2）颈部允许指标NIC应小于限制曲线;3）颈部对Y轴弯矩在伸张方向应小于57Nm;4）胸部允许指标（ThAC）：胸部合成加速度小于30g;5）大腿允许指标FAC应小于或等于10kN;当力持续作用时间大于20ms时，应小于8kN。

2  损伤评价方法研究

2.1 客车正面碰撞中驾乘人员的损伤特点

2.1.1 驾驶员的损伤特点

由于客车前部结构特点以及方向盘布置，客车驾驶员坐姿与乘用车驾驶员坐姿存在加大差异。客车转向管柱与垂直方向的夹角远小于乘用车，因此客车驾驶员需要调高自己的坐姿并使上身前倾以方便控制方向盘。客车正面碰撞中如何保证驾驶员的生存空间是客车碰撞安全性的重要评价指标。

2.1.2 客车乘员的损伤特点

目前，客车上使用的乘员约束系统[4]，为两点式安全带。在客车发生正面碰撞时，乘员因惯性继续运动，因两点式安全带对腹部和髋部的约束作用，使乘员停止前向运动。但乘员上躯干会绕两点式安全带发生旋转，从而与前排座椅发生碰撞造成乘员的头部和颈部的伤害。乘员损伤的减少不仅与客车乘员约束系统有关，与客车前部结构强度也有关联。

2.2 客車车身结构安全性评价指标

客车车身结构[5][6]安全性评价指标主要是驾驶区的变形、乘员区的变形和其他尺寸的变形量，如车门对角线变化量、侧窗对角线变化量、地板骨架折弯变形量。车门对角线变化量反映碰撞后车门框的变形程度，该项指标的值用来判断碰撞后车门能否正常开启，侧窗对角线变化量和地板骨架折弯变形量分别反映侧窗和地板骨架被折弯变形程度。GB/T 13053-2008《客车车内尺寸》对客车驾驶区进行详细的定义。

3  客车前部结构强度试验方法研究

结合国内外客车碰撞安全试验方法研究，建立客车前部结构强度的试验方法， 《客车前部结构强度要求及试验方法》对客车正面碰撞的实验场地、实验用车辆以及试验用假人均有明确的规定。（图1）

3.1 试验场地

试验场地需包含符合客车试验用的跑道、正面碰撞壁障、试验牵引系统和其他试验必须的技术设施。壁障前的跑道长度需大于20m并且保持水平、平坦和光滑。壁障应为刚性壁障，壁障前部宽度不小4m，高度不小于4m且壁障前表面铅锤，其法线与客车行驶方向的夹角应为0°，壁障表面应覆盖19mm至21mm厚的胶合板。

3.2 试验用车辆准备

试验车辆可不处于“可运行”整备质量状态，但因保证测试车辆的质心位置、车辆的整备位置以及车辆各部分质量的分布情况与全部完工车辆的状态一致。

对车辆结构强度、约束隔板、座椅等没有影响的部件可用其他部件进行替代，需保证车辆的质心位置以及各部分质量的分布状况不变。

3.3 试验用假人要求

3.3.1 驾驶区试验用假人

客车正面碰撞中，为了检验驾驶员的生存空间，而普通使用的假人均是由铝合金和橡胶制作而成并且驾驶区使用的假人不需要考虑自身质量的影响，因此驾驶区使用的假人是身材尺寸与第50百分位男性假人相近的泡沫假人。泡沫假人使用的材料时聚苯乙烯，其密度为0.0169g/cm3，泡沫假人的质量为4.54kg。

泡沫假人的安放规则如下：①试验后，将人体模型无约束地放置在试验座椅上，使其对称平面与试验乘坐位置的对称平面相一致。②向后推人体模型膝盖，使得人体模型的臀部与座椅靠背之间没有间隙或者人体模型的小腿后部与座椅的前部产生接触，尽量使上躯干与座椅靠背相接触。③人体模型“H”点尽量与座椅实际“H”点重合。④固定人体模型与座椅的相对位置。⑤为了便于安装，可以将座椅调整到最后位置，将解体后的人体模型在座椅上重新安装，并按步骤（1）-（4）进行调整，然后将座椅前移至中间位置。⑥人体模型的手放在大腿两侧的座垫上，肘部与座椅靠背接触，两腿应尽量向前伸开，如可能应平行，脚跟接触地板。

3.3.2 乘员区试验用假人

为了研究客车前部结构强度对乘员[7]的损伤影响，须在乘员区放置Hybrid III 50%假人。假人在乘员区布置规则如下：①在车辆紧邻前部约束隔板的第一排乘客座椅的每个座位，第三排更靠前的一侧乘客座椅的每个座位上，各安放一个假人;②对于B级客车，左侧乘客座椅：如果驾驶员座椅与紧邻其后第一排乘客座椅之间有约束隔板，则在该第一排乘客座椅的每个座位上各安放一个假人，并同时还须在第二排乘客座椅靠窗位置安放一个假人;否则，则只在该第一排乘客座椅靠窗位置安放一个假人，并同时还须在第二排乘客座椅的每个座位各安放一个假人。

4  总结

本文分析了客车在公共交通中的重要性以及客车参与的道路交通事故的重要性;介绍了中国客车技术标准的发展并针对性的解读《客车前部结构强度要求及试验方法》这一行业标准;介绍研究了驾驶区驾驶员生存空间系数SP和乘员区乘员头部、颈部、胸部和腿部损伤评价指标及其影响因素;基于《客车前部结构强度要求及试验方法》研究客车前部结构强度试验用场地、试验用车辆和试验用假人。本文对客车前部结构强度的行业标准的解读和试验方法的研究有利于完善客车前部结构强度试验方法和與客车前部结构相关的其他客车安全性研究。

参考文献：

[1]代伟良.营运客车前部结构安全性评价技术研究[D].长安大学，2015.

[2]《客车前部结构强度要求及试验方法》标准制定进展[J].客车技术与研究，2016，38（04）：62.

[3]贺志瑛.大客车正面碰撞安全性技术研究[D].长安大学，2016.

[4]黎勇.基于乘员保护的某客车正面碰撞安全性分析[D].厦门理工学院，2016.

[5]左敏.微型客车正面碰撞结构耐撞性仿真与优化设计[D].湖南大学，2011.

[6]吴长风，那景新，杨佳宙，苏亮，卢琳兆.客车正面碰撞车身结构耐撞性分析与改进[J].客车技术与研究，2018，40（04）：4-7.

[7]夏秀岳.汽车正面碰撞结构耐撞性与乘员保护关系研究[D].重庆大学，2008.