專用校車隔板及座椅在動態(tài)試驗中對后排成員保護的對比研究

丁冉冉,胡經(jīng)國,胥峰,林章宇，周杭衛(wèi)

(卡達克機動車質(zhì)量檢驗中心(寧波)有限公司,浙江寧波 315336)

專用校車隔板及座椅在動態(tài)試驗中對后排成員保護的對比研究

丁冉冉,胡經(jīng)國,胥峰,林章宇，周杭衛(wèi)

(卡達克機動車質(zhì)量檢驗中心(寧波)有限公司,浙江寧波 315336)

為研究專用校車座椅動態(tài)試驗中隔板和座椅對后排成員保護效果的差異，在按照GB 24406-2012《專用校車學生座椅系統(tǒng)及其車輛固定件的強度》法規(guī)進行座椅及隔板的抗前傾性能試驗的基礎上，通過對比隔板和座椅對后排假人的頭部、胸部及腿部所產(chǎn)生的傷害值得出結(jié)論：在抗前傾性能動態(tài)試驗過程中，當座椅前排由座椅更換為隔板時，對后排成員的頭部保護作用變差，對胸部的保護作用影響不大，對于腿部保護作用加強。此研究為校車座椅用戶提供了參考，也為座椅及隔板生產(chǎn)廠提供了隔板結(jié)構(gòu)改進的依據(jù)。

專用校車座椅；隔板；動態(tài)試驗；假人傷害值

0 引言

專用校車面向的是幼兒園階段3周歲以上及九年義務教育階段受教育的群體，校車的行駛安全受到社會的高度關注。在專用校車上學生座椅前部是學生座椅或隔板。專用校車幼兒及學生座椅及其車輛固定件的強度要求符合GB 24406-2012《專用校車學生座椅系統(tǒng)及其車輛固定件的強度》[1]，該要求體現(xiàn)在GB 24407-2012 《專用校車的安全技術(shù)條件要求》[2]中。

GB 24406-2012中規(guī)定了座椅及隔板的安裝要求、抗前傾性能、抗后傾性能、坐墊要求及座椅固定件要求。其中抗前傾性能的考核采用了座椅動態(tài)性能試驗，該試驗相對于靜態(tài)試驗能夠直觀地反映車輛在受到?jīng)_擊時乘員的傷害情況，也對座椅及隔板本身提出了更高的要求。

文中主要將動態(tài)試驗后隔板和座椅對假人的頭部、胸部及腿部所產(chǎn)生的傷害值進行對比分析，為專用校車整車廠、座椅廠及用戶提供參考，也為今后法規(guī)的建設完善提供支撐。

1 試驗方法

校車座椅抗前傾性能的動態(tài)實驗基于GB 24406-2012進行，通過研究文獻[6-9]、法規(guī)及實際試驗經(jīng)驗保證試驗的準確性?？骨皟A性能動態(tài)試驗要求，對于幼兒專用校車座椅，要求使用符合GB 27887-2011《機動車兒童乘員用約束系統(tǒng)》[3]中規(guī)定的6歲人體模型進行動態(tài)試驗；對于小學生專用校車座椅、中小學生專用校車座椅，分別使用符合GB 27887-2011中規(guī)定的6 歲人體模型(P6)和國際通用的混合III型第5 百分位(Hybrid III 05th)人體模型進行動態(tài)試驗。試驗要求模擬滑車的碰撞速度應為30～32 km/h，平均減速度或加速度應為6.5g～8.5g，波形曲線如圖1所示[1]。試驗后對座椅或隔板提出了假人前向位移的要求、假人傷害指標的要求及座椅系統(tǒng)及其固定件的要求。

圖1 試驗要求波形曲線

2 數(shù)據(jù)研究方法

由于假人系安全帶進行動態(tài)試驗的情況跟實際車輛碰撞事故更為接近，且系安全帶時假人前向位移及固定件較少出現(xiàn)不符合法規(guī)要求的情況，文中主要針對系安全帶情況下假人的傷害指標進行分析。在GB 24406-2012法規(guī)中，假人傷害指標要求為：(1)頭部允許指標(HIC)小于500；(2)胸部允許指標(ThAC)小于30g(總時間小于3 ms 者除外)(g=9.81 m/s2)；(3)在使用混合III型第5 百分位人體模型進行試驗時，腿部允許指標(FAC)小于10 kN[4-5]。

常用校車座椅按照乘坐人數(shù)可以分為單人椅、雙人椅和三人椅，隔板也可分為單人隔板、雙人隔板和三人隔板，對于小學生專用校車及中小學生專用校車車型，每一種形式的座椅或隔板均應用P6假人和Hybrid III 05th假人分別進行試驗。由于主要關注隔板和座椅對后排假人傷害情況的不同，排除車型、座椅形式、假人類型這3個因素，對試驗數(shù)據(jù)進行了整理，令每一個假人對應一個座位數(shù)，根據(jù)前排是座椅或隔板將假人數(shù)據(jù)分為兩類，在該兩類數(shù)據(jù)中分別對頭部、胸部、左腿及右腿的傷害值進行統(tǒng)計，并按從小到大的順序排列。該排列不涉及數(shù)據(jù)累計，每一個都是單獨的個體，按該順序排列能夠比較明顯地看出數(shù)據(jù)的分布情況，也有利于數(shù)據(jù)的對比。

3 試驗數(shù)據(jù)分析

在多次試驗校車座椅試驗的基礎上，列出了頭部、胸部、左腿、大腿部位隔板與座椅兩種情況下的假人傷害值對比圖。圖中以橫線的形式標出了假人傷害值的限值，未超過限制為滿足法規(guī)要求，超過限值則不滿足，傷害值越大表明前排座椅或隔板對后排假人的保護能力越差。途中橫坐標均為座位數(shù)。

3.1 頭部傷害數(shù)據(jù)對比分析

從圖2可以看出：在樣本數(shù)據(jù)中，前排為座椅的情況頭部傷害值基本在限值要求以下，而前排為隔板時有較多數(shù)據(jù)超過了法規(guī)要求的限值，且根據(jù)兩種情況的頭數(shù)傷害值分布情況得出，前排由座椅更換為隔板時，對假人頭部傷害指標的影響比較大，且前排為隔板時假人頭部的傷害情況明顯比前排為座椅時的頭部傷害情況要嚴重。

圖2 頭部傷害數(shù)據(jù)對比

3.2 胸部傷害數(shù)據(jù)對比分析

從圖3可以看出：假人胸部傷害值超限的比例基本一樣，且前排是座椅和前排是隔板兩種情況下胸部傷害值區(qū)別很小，即前排由座椅替換為隔板時，對假人胸部傷害值影響不大。

圖3 胸部傷害數(shù)據(jù)對比

3.3 大腿傷害值對比分析

從圖4—5可以看出：大腿傷害值在前排為隔板和座椅時均沒有超過法規(guī)限值，從數(shù)值分布來看前排為隔板時左腿及右腿的傷害值數(shù)據(jù)均低于前排為座椅時的情況，即前排由座椅更換為隔板時，對假人腿部產(chǎn)生的傷害更小，保護效果更好。

圖4 左腿傷害數(shù)據(jù)對比

圖5 右腿傷害數(shù)據(jù)對比

4 結(jié)論

對于專用校車的學生座椅系統(tǒng)，在抗前傾性能動態(tài)試驗過程中，當座椅前排由座椅更換為隔板時，對后排成員的頭部保護作用變差，對胸部的保護作用影響不大，對于腿部保護作用加強。在今后的隔板結(jié)構(gòu)設計上，可針對隔板對頭部保護作用的考慮隔板結(jié)構(gòu)的改進[10-12]。

【1】GB 24006-2012專用校車學生座椅系統(tǒng)及其車輛固定件的強度[S].

【2】GB 24407-2012專用校車安全技術(shù)條件[S].

【3】GB 27887-2011機動車兒童乘員用約束系統(tǒng)[S].

【4】Society of Automotive Engineers(SAE).J1733:Sign Convention for Vehicle Crash Testing[S].

【5】Society of Automotive Engineers(SAE).J1727:Injury Calculations Guidelines[S].

【6】杜長江,張洪濤,孫紅杰,等.中美校車座椅安全標準及試驗方法對比[J].汽車零部件,2013(6):47-52. DU C J,ZHANG H T,SUN H J,et al.Comparison on the School Bus Seat Safety Standards and Test Methods in China and USA[J].Automobile Parts,2013(6)：47-52.

【7】楊欣，許述財，張金換，等.中國和美國校車國家標準對比及校車座椅動態(tài)試驗[J].汽車安全與節(jié)能學報,2013，4(2)：152-160. YANG X,XU S C,ZHANG J H,et al.National Regulation Comparison for Special School Bus between China and US and Dynamic Tests of School Bus Seats[J].Journal of Automotive Safety and Engergy,2013，4(2)：152-160.

【8】紀碧端.國內(nèi)外校車安全標準對比研究[J].機電技術(shù),2015(3):103-106. JI B D.Comparison of National and Foreign Special School Bus Regulations[J].Mechanical & Electrical Technology,2015(3)：103-106.

【9】彭芳，劉純志，曹初，等.專用校車座椅動態(tài)試驗與分析[J].公路與汽運，2013(4):22-25.

【10】張金換，杜匯良，馬春生，等.汽車碰撞安全性設計[M].北京:清華大學出版社，2010.

【11】陳建設，鄭紅武.新法規(guī)校車座椅的設計開發(fā)[J].裝備制造技術(shù),2012(7):58-60. CHEN J S,ZHENG H W.School Bus Seat Design and Development Based on New Regulations[J].Equipment Manufacturing Technology,2012(7):58-60.

【12】彭芳.校車座椅結(jié)構(gòu)安全性研究[D].重慶：重慶交通大學,2014.

Comparison Research of the Protection to Back Seat Occupants between the Front Student Seat and Restraining Barrier in the Special School Bus’s Dynamic Impact Test

DING Ranran, HU Jingguo, XU Feng, LIN Zhangyu, ZHOU Hangwei

(CATARC Automotive Quality Inspection Center(Ningbo) Co.,Ltd., Ningbo Zhejiang 315336,China )

To know the difference of the protection effect in the special school bus’s dynamic impact test, the indexes of the dummy when there was a seat in front of the passenger or there was a restraining barrier were compared on the base of seat impact tests according to GB 24406-2012TheStrengthofStudentSeatSystemsandTheirAnchoragesofSpecialSchoolBus. The indexes of the dummy included HIC,THAC and FAC. The conclusion is that when the seat is replaced by a restraining barrier,the HIC value is getting worse, the THAC value doesn’t change a lot, the FAC value is getting better. The result gives the users an reference,it also provides basis for manufacturers to get better restraining barrier products.

Special school bus’s student seat; Restraining barrier; Dynamic test;Indexes of the dummy

2017-01-11

丁冉冉(1988—)，女，碩士研究生，助理工程師，研究方向為座椅檢測與法規(guī)研究。E-mail:dingranran@catarc.ac.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.05.018

U467.5+23

B

1674-1986(2017)05-082-03