FMVSS 226《降低拋出危險(xiǎn)性》法規(guī)解讀

楊斌，趙淑華，張慧云，李強(qiáng)紅，陳琳，李三紅（國(guó)家汽車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心［襄陽(yáng)］，襄陽(yáng) 441004）

FMVSS 226《降低拋出危險(xiǎn)性》法規(guī)解讀

楊斌，趙淑華，張慧云，李強(qiáng)紅，陳琳，李三紅
（國(guó)家汽車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心［襄陽(yáng)］，襄陽(yáng) 441004）

FMVSS226目前是FMVSS200系列最新的法規(guī)，也是被動(dòng)安全研究的一個(gè)最新領(lǐng)域。為了降低在車(chē)輛側(cè)面碰撞和傾翻事故中乘員全部或部分經(jīng)側(cè)面車(chē)窗被拋出而死傷的危險(xiǎn)性，美國(guó)聯(lián)邦針對(duì)車(chē)輛拋出緩沖系統(tǒng)制定了法規(guī)。本文對(duì)FMVSS226的背景、具體試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)闡述,并對(duì)FMVSS226在中國(guó)的實(shí)施提出了展望與思考。

傾翻或側(cè)面碰撞事故；拋出緩沖系統(tǒng)；試驗(yàn)方法；試驗(yàn)設(shè)備；展望

1　引言

現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)生的汽車(chē)碰撞形式是多種多樣的，碰撞時(shí)的速度、角度、部位、碰撞時(shí)車(chē)內(nèi)的質(zhì)量分布情況等等都是千差萬(wàn)別的。在汽車(chē)安全法規(guī)中，只能選擇一些有代表性的試驗(yàn)條件進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)的條件和指標(biāo)盡量模擬接近實(shí)際碰撞形態(tài)。目前全球碰撞試驗(yàn)法規(guī)涉及的實(shí)車(chē)試驗(yàn)形式主要是正碰、側(cè)碰、后碰和滾翻試驗(yàn)，其中滾翻事故發(fā)生率不高，但造成的乘員死亡比率卻是最高的。根據(jù)美國(guó)高速公路管理局2005年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，雖然滾翻事故發(fā)生率僅為2%～3%，但滾翻造成的死亡人數(shù)占全部交通死亡事故人數(shù)的20%左右。傾翻事故中的不同程度破壞車(chē)輛示例見(jiàn)圖1：

美國(guó)研究部門(mén)對(duì)所有碰撞類(lèi)型中各類(lèi)乘員拋出路徑下的乘員傷害和死亡交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

表1摘錄自NASS和FARS 1997年～2008年全年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

表1　拋出路徑傷亡統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

統(tǒng)計(jì)

在美國(guó)的滾翻法規(guī)中有實(shí)車(chē)動(dòng)態(tài)滾翻（FMVSS 208）、實(shí)車(chē)靜態(tài)滾翻（FMVSS 301）、車(chē)頂靜強(qiáng)度（FMVSS216）等。美國(guó)相關(guān)法規(guī)研究部門(mén)和專家在充分調(diào)研了滾翻事故的碰撞形式、乘員傷害拋出路徑，新技術(shù)——車(chē)輛拋出緩沖試驗(yàn)系統(tǒng)趨于成熟，制定了新的滾翻臺(tái)架試驗(yàn)技術(shù)法規(guī)——FMVSS226 降低拋出危險(xiǎn)性。該法規(guī)的目的是為了降低在車(chē)輛側(cè)面碰撞和傾翻事故中，乘員被全部或部分拋出側(cè)面車(chē)窗外而死傷的危險(xiǎn)性。

FMVSS226目前是FMVSS200系列種最新的法規(guī)，也是被動(dòng)安全研究的一個(gè)新領(lǐng)域。關(guān)于車(chē)輛“降低拋出危險(xiǎn)性”的汽車(chē)法規(guī)，歐洲目前沒(méi)有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

2　FMVSS226試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

2.1標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

該標(biāo)準(zhǔn)適用于轎車(chē)、多功能乘用車(chē)、總重量（GVWR）不大于4536 kg的載貨汽車(chē)和客車(chē)，不包括廂式車(chē)、改裝車(chē)頂車(chē)輛和活動(dòng)頂篷車(chē)。

側(cè)面車(chē)窗的拋出緩沖裝置應(yīng)用于車(chē)輛前三排座椅的乘員保護(hù)。

2.2標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

1）總體要求

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)程序，頭型沖擊器沖擊碰撞目標(biāo)區(qū)，每個(gè)車(chē)窗應(yīng)達(dá)到4個(gè)沖擊試驗(yàn)位置。主要是考慮到滾翻事故是一個(gè)隨機(jī)事件，需要覆蓋整個(gè)側(cè)窗。

當(dāng)設(shè)備推進(jìn)機(jī)構(gòu)推動(dòng)沖擊器頭型進(jìn)入車(chē)輛側(cè)窗的碰撞目標(biāo)區(qū)，沖擊頭型的最外表面不能超過(guò)零位移平面100mm。如下圖2所示：

這一試驗(yàn)主要考核拋出緩沖裝置能否有效的將乘員限制在乘員艙內(nèi)，在車(chē)輛側(cè)面碰撞和傾翻時(shí)起到乘員保護(hù)的作用。

2）試驗(yàn)速度

（a）高速試驗(yàn)。該項(xiàng)試驗(yàn)應(yīng)對(duì)快速滾翻工況。對(duì)于在傾翻中具有拋出緩沖裝置展開(kāi)的車(chē)輛，在傾翻中拋出緩沖裝置激活后的1.5s±0.1 s,試驗(yàn)速度是20±0.5 km/h。對(duì)于在傾翻中不具有拋出緩沖裝置的車(chē)輛，對(duì)準(zhǔn)規(guī)定的目標(biāo)位置沖擊，試驗(yàn)速度是20±0.5 km/h。

（b）低速試驗(yàn)。該項(xiàng)試驗(yàn)應(yīng)對(duì)苛刻的多滾翻工況。對(duì)于在傾翻中具有拋出緩沖措施展開(kāi)的車(chē)輛，把側(cè)窗全部打開(kāi)或全部回縮。在傾翻中拋出緩沖裝置激活后的6.0s±0.1 s，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的目標(biāo)位置沖擊，試驗(yàn)速度是16km ±0.5 km/h。

3）試驗(yàn)質(zhì)量

沖擊頭型質(zhì)量為18 kg ±0.05 kg，試驗(yàn)時(shí)被限制在軸線上移動(dòng)。試驗(yàn)中的沖擊頭型如圖3所示：

4）沖擊試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置的確定

（a）目標(biāo)位置邊界—25mm偏離線的確定。

側(cè)面透光口（Side daylight opening）是該標(biāo)準(zhǔn)中定義的一個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)，通過(guò)側(cè)面透光口邊緣所有點(diǎn)的水平線垂直車(chē)輛縱向垂面，并相切于車(chē)窗開(kāi)口的周邊。

為確定在側(cè)采光口內(nèi)的偏離線的位置，側(cè)采光口周邊的每個(gè)點(diǎn)橫向投影到車(chē)輛縱向垂面上，形成一圈軌跡線。這些投影點(diǎn)以25±2 mm的間隔向側(cè)采光口投影點(diǎn)構(gòu)成的軌跡線的幾何中心移動(dòng)，每個(gè)點(diǎn)的移動(dòng)方向垂直于該點(diǎn)相應(yīng)投影點(diǎn)的切線，所有點(diǎn)在車(chē)輛縱向垂面構(gòu)成25mm偏離線。

（b）偏離線最后限值的確定。

對(duì)于前向安裝的座椅，如下描述的橫向垂直車(chē)輛平面用于確定目標(biāo)位置偏離線的后邊。

ⅰ對(duì)于少于3排的車(chē)輛——橫向垂直車(chē)輛平面的位置在最后座椅參考點(diǎn)向后1400 mm。

ⅱ對(duì)于3排或多于3排的車(chē)輛——橫向垂直車(chē)輛平面的位置在第3排座椅參考點(diǎn)向后600 mm。

（c）目標(biāo)位置的布置。詳見(jiàn)圖4和下表2：

表2　試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置的布置步驟

5）確定零位移平面

對(duì)于固定玻璃窗應(yīng)是完好和位置正確，對(duì)于移動(dòng)玻璃窗應(yīng)是完好和完全關(guān)閉。目標(biāo)沖擊點(diǎn)應(yīng)在上述規(guī)定的任何目標(biāo)位置中心的±2 mm的偏差內(nèi)，拋出沖擊器在車(chē)輛的內(nèi)部，向車(chē)窗慢慢移動(dòng)沖擊器直到與玻璃窗內(nèi)部接觸，接觸壓力不能超過(guò)20N。頭型最外表面最初接觸側(cè)窗的的平面為零位移平面。

6）車(chē)窗玻璃預(yù)破裂程序

沖擊試驗(yàn)前，作為制造商的選擇，覆蓋目標(biāo)位置的窗玻璃必須從側(cè)透光口移開(kāi)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的程序完全縮回或預(yù)破裂。

（a）破壞模式網(wǎng)格點(diǎn)的布置。設(shè)置側(cè)透光口幾何中心，并在車(chē)窗玻璃外表面標(biāo)記水平和垂直的網(wǎng)格點(diǎn)。幾何中心點(diǎn)控制在偏差±2 mm以內(nèi)，網(wǎng)格點(diǎn)相對(duì)于側(cè)透光口幾何中心布置，網(wǎng)格點(diǎn)間隔為75mm±2 mm（見(jiàn)圖4）。在車(chē)窗玻璃內(nèi)表面標(biāo)記水平和垂直的網(wǎng)格點(diǎn)，間隔是75±2mm，這些車(chē)窗玻璃內(nèi)表面網(wǎng)格點(diǎn)相對(duì)于外表面網(wǎng)格點(diǎn)的水平偏離量是37.5 ±2 mm。

（b）破損方法

開(kāi)始于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的車(chē)窗玻璃內(nèi)表面最前最下標(biāo)記的網(wǎng)格點(diǎn)。該程序中使用專用破裂工具。該破裂工具頂端直徑為5mm ±2 mm。使用彈簧對(duì)破裂工具產(chǎn)生150 ±25 N的壓力，是在接觸點(diǎn)對(duì)彈簧施加壓力，方向是垂直于車(chē)窗表面切線，準(zhǔn)確度在±10°以內(nèi)。對(duì)每個(gè)標(biāo)記點(diǎn)只能施力一次，即使車(chē)窗玻璃沒(méi)有破裂或有洞。

使用最小厚度18 mm，（100 ±10 ）mm × （100 ±10） mm的膠合板，在車(chē)窗的反面形成一個(gè)作用面，避免當(dāng)壓力施加在這些標(biāo)記點(diǎn)時(shí)車(chē)窗產(chǎn)生超過(guò)10 mm的變形。

向后使用這個(gè)破損工具繼續(xù)進(jìn)行這個(gè)程序直到到達(dá)最后一排。當(dāng)?shù)竭_(dá)最后一排，移到上一行的最前標(biāo)記點(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行這個(gè)程序，直到完成玻璃窗內(nèi)表面上的每個(gè)標(biāo)記點(diǎn)。

在到玻璃窗外表面上重復(fù)這個(gè)過(guò)程。

如果沖擊導(dǎo)致玻璃窗碎裂，中斷破損程序，并且執(zhí)行頭型沖擊試驗(yàn)。

7）沖擊器的定位

沖擊器發(fā)射的時(shí)刻，拋出頭型的 x, y 和z軸必須在±1°的范圍內(nèi)各自對(duì)準(zhǔn)車(chē)輛的縱向、橫向和垂向軸線。如果拋出頭型由于確定目標(biāo)位置需要而按表2的要求進(jìn)行角度調(diào)整，應(yīng)按旋轉(zhuǎn)增量進(jìn)行調(diào)節(jié)。試驗(yàn)后，把拋出沖擊器伸到零平面，并確定拋出頭型的 x, y 和z軸在試驗(yàn)前確定的發(fā)射方向的±1°的范圍內(nèi)。

8）試驗(yàn)樣車(chē)的準(zhǔn)備

車(chē)輛試驗(yàn)姿態(tài)車(chē)輛按如下（a） 到 （f）的要求的姿態(tài)被支撐在支架上。

（a）車(chē)輛處于整備質(zhì)量。

（b）所有輪胎氣壓按照制造商的規(guī)定。

（c）放置車(chē)輛在水平面。

（d）測(cè)量駕駛員門(mén)檻的門(mén)檻角并記錄該角度。

（e）在車(chē)身左右前輪轂上標(biāo)記個(gè)點(diǎn)。從水平面確定這兩點(diǎn)的垂直高度。

（f）車(chē)輛姿態(tài)被支撐在支架上，保證測(cè)量的駕駛員門(mén)檻角應(yīng)在上述（d）所記錄的角度的±1°的范圍內(nèi)，上述e）描述的兩個(gè)點(diǎn)的車(chē)輛垂直高度也應(yīng)在 （e）確定的車(chē)輛垂直高度的±5 mm范圍內(nèi)。

9）試驗(yàn)樣車(chē)的其它要求

（a）除了下述（b） 或（c）的條件的車(chē)門(mén)，包括任何向上開(kāi)的后車(chē)門(mén)或后背門(mén)，全部關(guān)閉但不鎖止。

（b）試驗(yàn)過(guò)程中，任何相對(duì)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)相反邊的側(cè)門(mén)可以打開(kāi)或移走。

（c）試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于任何試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，任何向上開(kāi)的后車(chē)門(mén)或后背門(mén)可以打開(kāi)或移走。

（d）在確定試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和試驗(yàn)過(guò)程中，方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向管柱、座椅、車(chē)頂安全把手和后視鏡可以從車(chē)輛上移走，或者能夠?yàn)轭^型通過(guò)車(chē)輛提供通暢路徑。

（f）其它內(nèi)部車(chē)輛部件或結(jié)構(gòu)的可以移走，或調(diào)節(jié)到允許推進(jìn)機(jī)構(gòu)的布置和為頭型通過(guò)車(chē)輛提供通暢路徑。

3　FMVSS226試驗(yàn)設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)

3.1沖擊器

沖擊器就是一個(gè)剛性全程導(dǎo)向的直線撞擊頭型。拋出沖擊頭由聯(lián)接在軸上的拋出頭型構(gòu)成。拋出沖擊頭質(zhì)量為18 kg ±0.05 kg。這根軸平行于頭型的Y軸。

3.2靜態(tài)撓度

當(dāng)981 N ±5 N的力施加在車(chē)輛縱向垂面上，通過(guò)頭型y軸并且在頭型后表面的后面5mm以內(nèi)，沖擊目標(biāo)點(diǎn)不能在x-z平面內(nèi)偏離20 mm。這個(gè)力在每個(gè)下面的頭型坐標(biāo)軸+z, -z, +x, -x施加一次。靜態(tài)撓度的測(cè)量由拋出沖擊器延伸到緩沖措施沖擊的理論點(diǎn)外面400mm處，其連接到拋出推力機(jī)構(gòu)上，包括任何支撐結(jié)構(gòu)和固定裝置。靜態(tài)撓度測(cè)量示意圖6如下所示：

3.3摩擦特性

（a）在試驗(yàn)定位準(zhǔn)備中，測(cè)量沖擊頭型和任何結(jié)合的軸承及軸承座摩擦動(dòng)態(tài)系數(shù)。在三個(gè)以上的方向重復(fù)測(cè)量——沖擊頭型和任何結(jié)合的軸承及軸承座相對(duì)于y旋轉(zhuǎn)90°、180 °和270 °。在每個(gè)方向進(jìn)行5次連續(xù)測(cè)量。

（b）從緩沖措施沖擊的理論點(diǎn)外面400mm處，以50 mm±13mm /秒的速度向后移動(dòng)200mm到拋出推力機(jī)構(gòu)，測(cè)量需要的平均力。測(cè)量力的準(zhǔn)確度是±5 N。測(cè)量不包括開(kāi)始行程的25mm，采樣最小頻率是100 Hz。試驗(yàn)過(guò)程中，一個(gè)100 kg ±0.5 kg的質(zhì)量塊連接在通過(guò)沖擊頭運(yùn)動(dòng)軸的沖擊頭型質(zhì)心上，并且在頭型后表面的后面5mm以內(nèi)。

（c）按 （a）的每個(gè)沖擊方向獲得5個(gè)平均力，求平均值。取最大的平均力值，除以9.81倍的組合質(zhì)量，組合質(zhì)量由拋出沖擊頭型和上述的質(zhì)量塊構(gòu)成。摩擦動(dòng)態(tài)系數(shù)不能超過(guò)0.25。

3.4目標(biāo)準(zhǔn)確度

當(dāng)拋出沖擊頭型按規(guī)定的速度移動(dòng)，試驗(yàn)裝置能夠確保拋出沖擊目標(biāo)點(diǎn)通過(guò)由直徑20 mm長(zhǎng)100 mm的圓柱限定區(qū)域。該圓柱長(zhǎng)軸的投影正交于目標(biāo)，并且通過(guò)目標(biāo)中心。圓柱的長(zhǎng)軸被通過(guò)緩沖措施沖擊的理論點(diǎn)的車(chē)輛縱向垂面二等分。如下圖7所示：

4　展望與思考

目前美國(guó)和歐洲對(duì)滾翻事故制定了一些技術(shù)法規(guī)，比如美國(guó)的FMVSS208中的23°平臺(tái)實(shí)車(chē)側(cè)翻試驗(yàn)、FMVSS216（a）轎車(chē)車(chē)頂抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、FMVSS201 乘員在車(chē)內(nèi)碰撞時(shí)的防護(hù)試驗(yàn)，歐洲的ECE R66客車(chē)靜態(tài)滾翻試驗(yàn)、ECE R29商用車(chē)駕駛室乘員保護(hù)、ECE R21頭型沖擊車(chē)內(nèi)飾等，我國(guó)在乘用車(chē)和商用車(chē)標(biāo)準(zhǔn)體系有選擇的進(jìn)行了采標(biāo)或借鑒。

FMVSS 226是被動(dòng)安全研究的一個(gè)最新領(lǐng)域，該法規(guī)針對(duì)滾翻事故中車(chē)輛的約束系統(tǒng) ——側(cè)氣簾制定了新的臺(tái)架試驗(yàn)法規(guī)。

法規(guī)FMVSS 226在美國(guó)的車(chē)輛認(rèn)證實(shí)施階段采取分階段實(shí)施方式，具體要求是：

2013年9月1日----2014年9月1日，不少于25%的車(chē)輛滿足新法規(guī)要求；

2014年9月1日----2015年9月1日，不少于50%的車(chē)輛滿足新法規(guī)要求；

2015年9月1日----2016年9月1日，不少于75%的車(chē)輛滿足新法規(guī)要求；

2016年9月1日----2017年9月1日，不少于100%的車(chē)輛滿足新法規(guī)要求。

目前世界范圍內(nèi)汽車(chē)技術(shù)法規(guī)趨于協(xié)調(diào)和統(tǒng)一，F(xiàn)MVSS 226的出臺(tái)必然對(duì)車(chē)輛的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供新的思路。目前車(chē)輛的側(cè)氣簾應(yīng)用于側(cè)面碰撞乘員保護(hù)。基于50%男性的頭部和上軀干部，F(xiàn)MVSS 226試驗(yàn)沖擊頭型的質(zhì)量確定為18kg 。FMVSS 226描述的車(chē)輛拋出緩沖系統(tǒng)——側(cè)氣簾不能僅僅設(shè)計(jì)成為緩沖墊，而應(yīng)能承受足夠的沖擊力以減少乘員部分或全部從側(cè)面車(chē)窗中拋出。而且該拋出緩沖裝置需要在每個(gè)完整車(chē)窗內(nèi)都具有保護(hù)作用,這樣就需要車(chē)輛側(cè)氣簾具有更大的容積、更長(zhǎng)的膨脹時(shí)間，以及相對(duì)應(yīng)的改進(jìn)的氣囊觸發(fā)系統(tǒng)。

目前我國(guó)被動(dòng)安全領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)?shù)母叨?，現(xiàn)階段工作重點(diǎn)是在具體的研究領(lǐng)域如何做得更加深入和細(xì)致。我國(guó)在汽車(chē)滾翻試驗(yàn)中關(guān)于約束系統(tǒng)方面的應(yīng)用研究還沒(méi)有開(kāi)展，希望本文對(duì)于我國(guó)汽車(chē)滾翻試驗(yàn)技術(shù)研究和法規(guī)制定工作有所裨益。

［1］Federal Motor Vehicle Safety Standards 571.226 Ejection Mitigation.

專家推薦

黃小枚：

FMVSS 226是針對(duì)車(chē)輛拋出緩沖系統(tǒng)制定的試驗(yàn)法規(guī)，是目前被動(dòng)安全研究的一個(gè)新領(lǐng)域。該論文對(duì)FMVSS 226的背景、具體性能要求、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)解讀。該論文對(duì)我國(guó)汽車(chē)企業(yè)應(yīng)對(duì)汽車(chē)側(cè)面碰撞和傾翻事故的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和相關(guān)汽車(chē)法規(guī)的制定提供新思路，對(duì)FMVSS 226試驗(yàn)設(shè)備的驗(yàn)

The Analysis of FMVSS 226 Ejection Mitigation

YANG Bin, ZHAO Shu-hua , ZHANG Hui-yun, LI Qiang-hong, CHEN Lin, LI San- hong
（National Automobile Quality Supervision and Test Center［Xiangyang］, Xiangyang 441004, China ）

FMVSS 226 is currently the latest regulations of FMVSS 200 series ,which is also a new field of passive safety research. This standard establishes requirements for ejection mitigation systems to reduce the likelihood of complete and partial ejections of vehicle occupants through side windows during rollovers or side impact events. In this paper, the background, the specific test methods and test equipment of FMVSS226 are summarized in detail. This article proposes the prospect and thinking of FMVSS226 on vehicle rollovers test in china.

rollovers or side impact events； ejection mitigation system； test method； test equipment； prospect

U467.3

A

1005-2550（2016）03-0056-06