頭盔標(biāo)準(zhǔn)ECE-R22/05和GB 811—2010的差異性和完善性研究*

付東明　陳振益　溫為才

(1.廣東江門出入境檢驗檢疫局，江門 529000； 2.廣東江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江門 529000；3.廣東五邑大學(xué)，江門 529000)

0　引言

中國擁有數(shù)量最多的摩托車及摩托車頭盔消費(fèi)者，也是摩托車頭盔制造和出口大國，每年大量摩托車頭盔遠(yuǎn)銷國外，同時也進(jìn)口一定數(shù)量的頭盔。ECE-R22/05(以下簡稱ECE-R22)是目前應(yīng)用范圍最廣的頭盔標(biāo)準(zhǔn)，而GB 811—2010(以下簡稱GB 811)是目前現(xiàn)行中國安全頭盔的通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由于頭盔質(zhì)量不合格而存在安全隱患，而國內(nèi)外頭盔標(biāo)準(zhǔn)的差異，也使許多出口的頭盔無法達(dá)到ECE-R22標(biāo)準(zhǔn)而銷售受限；國外頭盔進(jìn)入中國市場也要符合GB 811技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)檢測。因此分析對比兩個標(biāo)準(zhǔn)的差異，有助于完善標(biāo)準(zhǔn)的修訂，提高摩托車頭盔設(shè)計、生產(chǎn)、制造及檢測水平。

1　摩托車頭盔分類

1.1　GB 811和ECE-R22關(guān)于頭盔分類的規(guī)定

GB 811中規(guī)定頭盔按性能和使用對象可分為A類盔和B類盔；按結(jié)構(gòu)和形狀可分為全盔和半盔。A類盔的使用對象是總排氣量為0.125L以上(含0.125L)的摩托車乘員，形狀有全盔和半盔；B類盔的使用對象是總排氣量為0.125L 以下的摩托車乘員，形狀為半盔。GB 811還對頭盔的形狀進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定(圖1)，而在ECE-R22中并沒有對摩托車頭盔進(jìn)行嚴(yán)格分類。

圖1　GB 811頭盔形狀

1.2　兩大標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于頭盔分類的分析

GB 811將頭盔進(jìn)行分類，是基于佩戴者實(shí)際使用情況下進(jìn)行的。我國目前絕大部分摩托車都是小功率、小排量(0.125L以下)，以代步為目的，主要適用在城市道路、一般公路上行駛。隨著近年城市的發(fā)展，許多城市開始禁止摩托車在市區(qū)行駛，摩托車消費(fèi)群體逐步向下級城市及農(nóng)村地區(qū)轉(zhuǎn)移。與汽車消費(fèi)者相比，摩托車騎乘人員的收入普遍較低，安全意識也更為薄弱，不愿將更多的費(fèi)用花費(fèi)在摩托車頭盔的購買上。直接參考國外標(biāo)準(zhǔn)制定我國摩托車頭盔標(biāo)準(zhǔn)，會導(dǎo)致頭盔標(biāo)準(zhǔn)相對于實(shí)際要求更為嚴(yán)格，直接影響頭盔設(shè)計、生產(chǎn)制造的難度和成本，使許多消費(fèi)者不愿購買符合標(biāo)準(zhǔn)的安全頭盔，寧愿選擇價格更便宜、但安全性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不達(dá)標(biāo)的劣質(zhì)頭盔，從而給交通帶來極大的隱患。因此，GB 811將摩托車頭盔進(jìn)行分類，大排量摩托車(0.125L 以上)使用的頭盔要遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，小排量摩托車(0.125L以下)使用頭盔要遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)則相對降低，在保證安全及舒適的情況下，降低頭盔的成本，這符合國情，有利于標(biāo)準(zhǔn)的推廣和實(shí)施，提高安全頭盔的佩戴率，最終達(dá)到保障摩托車騎乘者交通安全的目的。

ECE-R22最初的適用國家主要分布在歐盟地區(qū)，機(jī)動化程度較高，摩托車許多是大排量、大功率，適用于在高速路上行駛。因此，相應(yīng)的頭盔技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及安全性也更高，頭盔設(shè)計、生產(chǎn)和制作成本相應(yīng)也高。與其他不發(fā)達(dá)國家相比，在歐洲，摩托車不僅僅是一種代步工具，更是代表一種時尚生活，經(jīng)過上百年的發(fā)展，已經(jīng)形成了較為成熟的摩托車文化。因此，摩托車消費(fèi)者也更愿意購買安全性更好、價格相對更高的頭盔。所以，ECE-R22并沒有對摩托車頭盔進(jìn)行分類。但是由于ECE-R22標(biāo)準(zhǔn)使用地區(qū)廣泛，也存在著部分小排量摩托車頭盔的使用者，因此也可對頭盔進(jìn)行適當(dāng)分類，根據(jù)頭盔種類調(diào)整技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)不同的使用者。

2　GB 811和ECE-R22檢測項目的設(shè)置分析與完善

總體而言，ECE R22和GB 811的測試項目可以根據(jù)測試部件和性能進(jìn)行分類：按照測試部件分類可以分為頭盔帽殼測試項目、鏡片測試項目及配件測試項目；按照性能分類可以分為機(jī)械性能測試項目、光學(xué)性能測試項目及其他一般測試項目。

2.1　GB 811缺失檢測項目的分析與完善

與ECE R22相比，GB 811測試項目較少，缺失的測試項目主要包括大部分的光學(xué)性能測試和個別的機(jī)械性能測試(表1)。

除了鏡片透光率稍有涉及外，其他的鏡片光學(xué)性能試驗在GB 811中完全沒有涉及。這些光學(xué)性能對于佩戴者的視覺有著重要的影響，在實(shí)際使用中會直接影響佩戴者的安全，因此，GB 811有必要參考ECE R22的這些試驗進(jìn)行完善。反射配件比色試驗、反射配件光度試驗和反射配件外部媒介抵御試驗也是GB 811所缺失的。反射配件的性能直接關(guān)系到其他駕乘人員及行人對佩戴者的關(guān)注度，有助于在行駛中其他駕乘人員及行人及時規(guī)避，減少安全事故的發(fā)生。因此，對反射配件性能的試驗也是非常必要的。

表1　GB 811缺失測試項目

突出物和表面摩擦測試是檢測頭盔與物體發(fā)生碰撞時，由頭盔突出物引起的旋轉(zhuǎn)力和外表面與碰撞物產(chǎn)生的摩擦力，以此來評估在此過程中頭盔對頭部的保護(hù)作用。在凸出物和表面摩擦試驗方面， GB 811只是對殼體突出物尺寸提出了要求，但是對于凸出物和表面摩擦試驗過程和裝置，GB 811完全沒有涉及，使該檢測項目缺乏定性描述；而ECE R22中則不僅對殼體內(nèi)外表面突出物進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，還詳細(xì)描述了兩種凸出物和表面摩擦試驗的詳細(xì)測試方法(A方法和B方法)，使檢測項目具備可操作性。

帽帶微滑試驗、帽帶防摩擦試驗和使用快卸裝置的解系系統(tǒng)試驗是對帽帶及其配件的性能進(jìn)行測試。在實(shí)際交通路況中，摩托車頭盔經(jīng)常由于撞擊而脫落，進(jìn)而傷害佩戴者頭部，帽帶的相關(guān)試驗有助于檢驗頭盔佩戴的穩(wěn)固性和安全性，以及遇到危機(jī)情況時頭盔的易操縱性，值得GB 811借鑒和參考。

2.2　ECE-R22缺失檢測項目分析與完善

GB 811中所特有而ECE R22缺失的測試項目主要包括頭盔質(zhì)量檢測、頭盔耐穿透性能試驗。

GB 811根據(jù)摩托車排量將頭盔分為A、B兩類，其中A類應(yīng)不大于1.6kg，B類應(yīng)不大于1.0kg。對頭盔分類和質(zhì)量的規(guī)定對進(jìn)行頭盔的設(shè)計和生產(chǎn)制造提供了有利指導(dǎo)，企業(yè)能根據(jù)實(shí)際情況對頭盔的材料、工藝及成本進(jìn)行控制。

GB 811中詳細(xì)規(guī)定了頭盔耐穿透性能測試，而ECE R22中沒有。在真實(shí)的事故動態(tài)狀況中，乘員佩戴的頭盔很可能會與尖突物進(jìn)行正面的碰撞，由此引發(fā)尖突物穿透帽殼而損傷到頭部。因此，在頭盔檢測中設(shè)置頭盔帽殼防穿透試驗是非常必要的。

3　同類檢測項目的完善性研究

3.1　減震試驗

減震試驗，在GB 811中也稱為吸收碰撞能量性能測試，主要檢測頭盔受到猛烈撞擊時所產(chǎn)生的加

速度峰值以及頭部損傷系數(shù)(HIC值)，這是頭盔標(biāo)準(zhǔn)中最為重要的檢測項目之一。ECE R22和GB 811在該檢測項目中的測試目的、測試過程、測試原理及合格性判定方面既有相似之處，又有所區(qū)別。所以對二者的對比研究能夠為各自標(biāo)準(zhǔn)的完善提供參考。

GB 811將頭盔分為A、B兩類，其中B類頭盔針對小排量摩托車，其優(yōu)缺點(diǎn)已在上文探討，并且B類頭盔與ECE R22中所主要針對的大排量摩托車頭盔沒有太多可比性，所以以下檢測項目主要針對ECE R22和GB 811中的A類頭盔進(jìn)行差異性對比分析。

3.1.1測試前對頭盔樣品的條件處理差異性對比

在條件處理項目數(shù)量上，ECE R22比GB 811多出了“溶劑處理”、“濕度處理”以及“紫外線處理”，并且要求對每一個樣品進(jìn)行其他處理前進(jìn)行溶劑處理，而GB 811只有高溫處理、低溫處理和水浸處理；在選擇樣品的數(shù)量上，ECE R22共5個，其中“溶劑加常溫和濕度測試處理”2個，其余各1個，而GB 811則只有3個(表2)。因此，總體而言，ECE R22標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。

表2　ECE R22減震測試前條件處理項目及樣品數(shù)量

3.1.2測試區(qū)域及沖擊點(diǎn)位置的對比分析

ECE R22直接定義了B、X、P、R、S5個測試點(diǎn)(圖2)。首先依次測試B、X、P、R4個點(diǎn)，然后對帶有防護(hù)性下鄂裝置的安全頭盔額外進(jìn)行S點(diǎn)的測試；而GB 811中A類頭盔只要求在測試區(qū)域中按要求任意定義4個沖擊點(diǎn)，并沒有要求S點(diǎn)的測試，而在實(shí)際的動態(tài)事故狀態(tài)中，S點(diǎn)位于下巴位置，是全盔中重要防護(hù)位置，所以ECE R22對沖擊點(diǎn)的定義更為合理(表3)。

表3　ECE R22和GB 811沖擊點(diǎn)位置對比

圖2　ECE R22測試沖擊點(diǎn)

3.1.3試驗頭型的對比分析

ECE R22和GB 811對測試頭型的材料、尺寸及質(zhì)量都進(jìn)行了規(guī)定。ECE R22提供了5種頭型，GB 811規(guī)定了大、中、小3種頭型，ECE R22適用范圍更為廣泛。 ECE R22選用頭型的最大外圍尺寸為62cm，適合歐洲人體頭型；GB 811選用頭型的最大外圍尺寸為60cm，適合中國人體頭型，二者都從本地區(qū)的人體尺寸出發(fā)設(shè)置測試頭型尺寸，較為合理，遺憾的是，兩個標(biāo)準(zhǔn)都沒有關(guān)于未成年人頭型的測試模型(參見表4)。

圖3　GB 811測試區(qū)

表4　ECE R22和GB 811選用測試頭型的對比

注：二者測試頭型材料均為金屬，GB 811中頭型的總質(zhì)量包括了含傳感器及連接件，其中，傳感器及連接件的質(zhì)量不大于墜落頭型總質(zhì)量的25%。

3.1.4測試設(shè)備對比

ECE R22和GB 811在測試設(shè)備方面的規(guī)定極其類似，都是由墜落引導(dǎo)裝置、頭型、頭型固定架、鋼砧、釋放系統(tǒng)、座基以及記錄儀等構(gòu)成。值得一提的是，GB 811對檢測設(shè)備的描述更為詳細(xì)，比如對鋼砧的定義，不僅提供了詳細(xì)的數(shù)據(jù)，而且提供了示意圖，而ECE R22缺乏示意圖；GB 811在設(shè)備示意圖中詳細(xì)標(biāo)識了頭盔和頭型的安裝結(jié)構(gòu)，其中包括記錄儀的安放位置，而ECE R22沒有，因此，GB 811在測試中更具可操作性。

3.1.5測試方法及合格對比

兩個標(biāo)準(zhǔn)的測試方法相似，要求將佩戴頭盔的頭型合理安置，之后從高處釋放，碰撞鋼砧，由安裝在頭型中的記錄儀記錄瞬間加速度。對比頭盔碰撞鋼砧的瞬間速度、速度偏差、沖擊點(diǎn)的沖擊次數(shù)(見表5)，ECE R22比GB 811(A類)更嚴(yán)格。

表5　ECE R22和GB 811測試方法中的技術(shù)參數(shù)對比

同時，在合格性判定上，GB 811使用速度峰值、加速度及作用時間來判定，而ECE R22最后將測試數(shù)據(jù)根據(jù)公式(1)轉(zhuǎn)化成頭部受傷系數(shù)HIC值，更能直觀反應(yīng)頭部受傷害程度，因此ECE R22的判定結(jié)果更有指導(dǎo)性

式中，t為時間，t2-t1為時間差；a為合成加速度。

3.1.6小結(jié)

ECE R22標(biāo)準(zhǔn)對樣品測試前的條件處理規(guī)定更加嚴(yán)格，在沖擊點(diǎn)數(shù)量以及位置的選取上比GB 811更合理，測試方法更為嚴(yán)格，最后的合格性判定使用HIC值，更能直觀地反應(yīng)對人體頭部的損傷?？傮w而言，試驗要求比GB 811(A類頭盔)嚴(yán)格。

3.2　解系系統(tǒng)強(qiáng)度性能測試

解系系統(tǒng)強(qiáng)度性能測試，GB 811對應(yīng)試驗為“頭盔佩戴裝置強(qiáng)度性能測試”。解系系統(tǒng)是指保證頭盔牢固地佩戴于頭部的部件，包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)的扣件或增加佩戴者舒適度的部分。解系系統(tǒng)的強(qiáng)度直接決定了頭盔在頭部位置的穩(wěn)固性。ECE R22和GB 811均對解系系統(tǒng)的強(qiáng)度性能測試進(jìn)行了規(guī)定，二者測試的目的相同，即檢驗解系系統(tǒng)扣件、系帶及其他配件的強(qiáng)度。但在實(shí)際測試時，ECE R22采用的是動態(tài)測試方法，即按照要求安裝好頭盔(頭型)及相關(guān)設(shè)備后，給予頭盔(頭型)一個初始負(fù)荷(147±4.9N)，記錄初始位置，之后再給予頭盔(頭型)一個突然的下落重力(高度750±5mm，重量98±1N)，記錄新的位置，根據(jù)施重點(diǎn)的位移來判定解系系統(tǒng)的強(qiáng)度(圖4)；而GB 811則采用靜態(tài)測試方法，即給予模擬下顎裝置(圖5)一個初始負(fù)荷(A類225.4±4.9N)后，在規(guī)定時間內(nèi)逐漸加大負(fù)荷(A類1332.8±9.8N)，記錄初始位置和終止位置的位移，來確定解系系統(tǒng)的強(qiáng)度。

圖4　ECE R22解系系統(tǒng)機(jī)械強(qiáng)度設(shè)備圖

圖5　GB 811模擬下顎裝置

可以看出，ECE R22和GB 811對解系系統(tǒng)的強(qiáng)度測試的目的相同，但是方法各異。相比較下ECE R22中對設(shè)備規(guī)定更為清晰，可操作性更強(qiáng)，同時ECE R22的測試方法更加符合實(shí)際事故狀態(tài)，更為合理。

3.3　測試方法和合格性判定一致的項目

試驗?zāi)康?、方法、設(shè)備及合格性判定一致的檢測項目主要包括剛性測試、鏡片機(jī)械性能(GB 811對應(yīng)試驗項目為“護(hù)目鏡沖擊強(qiáng)度測試”)和解系系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗(GB 811對應(yīng)試驗項目為“固定裝置穩(wěn)定性測試”)。GB 811標(biāo)準(zhǔn)在編寫時候參考了ECE R22標(biāo)準(zhǔn)，除了測試前的樣品處理有差異外，二者在這三個檢測項目上的測試目的、測試方法、測試設(shè)備、合格性判定方面基本一致，在此不作比較。

4　結(jié)束語

GB 811根據(jù)摩托車排量和速度將頭盔分成A類頭盔和B類頭盔。將頭盔分類之后，B類頭盔可以根據(jù)實(shí)際速度和佩戴者所處路況適當(dāng)降低標(biāo)準(zhǔn)，可以有效降低成本，在安全性和價格方面達(dá)到平衡，提高合格頭盔的使用率。ECE R22適用地區(qū)中也包含了小排量摩托車使用者，可以參考GB 811對頭盔進(jìn)行分類，根據(jù)類別來制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。就檢測項目的數(shù)量和種類來說，ECE R22和GB 811各有缺失，尤其是GB 811需要補(bǔ)充和完善許多檢測項目，包括所有的光學(xué)檢測試驗及部分機(jī)械性能試驗；而ECE R22主要缺失了頭盔質(zhì)量檢測及頭盔耐穿透性能試驗，建議在未來的修訂中考慮補(bǔ)充。

同類檢測項目中，ECE R22在減震試驗中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要比GB 811(A類頭盔)嚴(yán)格，在解系系統(tǒng)強(qiáng)度性能測試方面，二者測試方法不一致，ECE R22采用的動態(tài)測試方法更加符合實(shí)際路況，GB 811應(yīng)借鑒參考；剛性測試、鏡片機(jī)械性能和測試解系系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗在試驗?zāi)康?、方法、設(shè)備及合格性判定基本一致。設(shè)計和檢測人員基本可以通用這些項目的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

ECE R22與GB 811系列標(biāo)準(zhǔn)各有千秋，在很多方面可以相互融合、相互借鑒，以使標(biāo)準(zhǔn)更為完善。

[1]ECE R22—2002.UNIFORM PROVISIONS CONCERNING THE APPROVAL OF PROTECTIVE HELMETS AND THEIRVISORS FOR DRIVERS AND PASSENGERS OF MOTOR CYCLES AND MOPEDS [S].歐盟.歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(ECE).2002

[2]GB 811—2010摩托車乘員頭盔[S]

[3]GB/T 10000—1988中國成年人人體尺寸[S]

[4]摩托車頭盔與摩托車交通事故的相關(guān)研究[J].北京.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù).2009(4)

[5]燈具標(biāo)準(zhǔn)GB7000．1與UL1598若干電氣檢測項目差異性分析及完善性研究[J].計量技術(shù)，2010(12)

[6]頭盔標(biāo)準(zhǔn)ECE R22-2002和GB 811—2010機(jī)械強(qiáng)度項目對比及完善性研究[J].北京.機(jī)械設(shè)計，2013(5)