中國汽車翻滾安全性測試研究及影響分析

王瑋楠

（中國汽車技術研究中心有限公司，天津300300，中國）

汽車翻滾事故是一種發(fā)生率低但是致死率非常高的道路交通事故形態(tài)。根據(jù)美國高速公路管理局統(tǒng)計，2015年翻滾事故雖然數(shù)量只占所有交通事故的1.4%，但是造成的人員死亡占所有交通事故形態(tài)死亡人數(shù)的32%。[1]

目前部分國家和地區(qū)已經(jīng)出臺了汽車翻滾安全相關的標準和評價規(guī)程，其中美國的標準和評價體系最為完善，韓國也建立了翻滾的安全評價和部分技術標準，中國、俄羅斯、加拿大只有部分的翻滾技術標準。

中國自2015年開展了“汽車翻滾安全性測試方法研究”，旨在通過一系列的研究工作，推動中國的翻滾評價體系和翻滾技術標準的完善。

1 中國開展翻滾研究的必要性

1.1 汽車翻滾事故發(fā)生率上升

美國高速公路安全管理局通過對覆蓋100個車型的單車翻滾事故進行回歸分析，證明了汽車參數(shù)SSF與汽車翻滾傾向性之間存在強相關性，并且SSF是汽車存在發(fā)生翻滾事故風險的有效預測參數(shù)[2][3]。

SSF（Static Stability Factor）指的是靜態(tài)穩(wěn)定性系數(shù)，用于衡量車輛的抗翻滾穩(wěn)定性。計算公式如下所示：

其中T為汽車輪距，h為汽車重心高度。

不同類型車輛的SSF也不同，相對應地，其發(fā)生翻滾的傾向性也不同。

圖 1 不同車型翻滾傾向性及SSF分布集中度[4][5][6]

從圖1可以看出三種車型的SSF分布集中度近似于正態(tài)分布，其中SUV的SSF集中在1.1附近，轎車集中在1.4附近，交叉型乘用車集中在1.2附近，相對應地，SUV的翻滾傾向性最大，達到了32%，轎車的最小，只有12%。

近年來，中國汽車市場SUV車型銷量逐年升高，其保有量比重也快速上升，如圖2所示。

圖 2 中國汽車市場各車型銷量占比[7]

同時，汽車翻滾事故占總體道路交通事故的比重也開始逐步上升，如圖3所示。

圖 3 汽車翻滾事故比重根據(jù)時間變化曲線[8]

從圖3可以看出，自2012年開始，汽車翻滾事故占總體道路交通事故的比重開始上升，并且在未來幾年內(nèi)可能會繼續(xù)上升，這與圖2所示的SUV車型銷量變化曲線保持一致。

由上可知，中國汽車市場SUV等翻滾傾向性較大的車型的份額增加可能會導致中國汽車翻滾事故的發(fā)生率升高。

1.2 汽車翻滾事故死亡率偏高

中國的汽車翻滾事故中人員的傷害程度可以由“單起翻滾事故中平均死亡人數(shù)”來表征，該參數(shù)按照時間的變化曲線如圖4所示[8]。

圖 4 中國“單起翻滾事故中平均死亡人數(shù)”根據(jù)時間變化曲線

從圖4可以看出，自2003年開始，“單起翻滾事故中平均死亡人數(shù)”開始不斷上升，到2015年，中國平均每起翻滾事故就會造成0.71個人死亡，這說明中國汽車應對翻滾事故時，主動安全性和被動安全性能開發(fā)還需要繼續(xù)完善。

綜上所述，中國翻滾事故和造成的嚴重傷害上升的條件已經(jīng)具備，可以推斷翻滾安全性將是汽車安全領域在不遠的將來重點關注的問題，因此開展翻滾安全性測試研究非常有必要。

1.3 世界各國汽車翻滾安全性標準法規(guī)對比

表 1 世界各國汽車翻滾安全性標準法規(guī)

2 中國汽車翻滾事故特征分析

2.1 翻滾事故環(huán)境特征

從圖5中可以看出，絕大多數(shù)的汽車翻滾事故都是發(fā)生在正常直路上，占比超過50%；超過60%的翻滾事故發(fā)生在白天，這與其他交通事故發(fā)生時間特征一致；超過70%的翻滾事故發(fā)生在晴朗的天氣；超過80%的翻滾事故發(fā)生在干燥的路面上。由此推斷，受環(huán)境因素影響的汽車翻滾傾向性與其他事故形態(tài)的傾向性基本保持一致。

圖 5 中國翻滾事故環(huán)境特征

2.2 翻滾事故車輛特征

圖 6 中國翻滾事故車輛特征

圖 7 單車翻滾形式定義[9]

從圖6（a）中可以看出，發(fā)生翻滾事故的車輛中，轎車占比超過了40%，SUV和交叉型乘用車占比都超過了20%，翻滾事故發(fā)生量受到了不同車型保有量和翻滾傾向性的共同影響；圖6（b）顯示中國翻滾事故最主要的類型是單車事故，達到了61.83%，最主要的翻滾形式是墜翻和絆翻，如圖7（b）和（a）所示，占比分別是23.64%和21.82%；圖6（c）顯示單車事故中，翻滾最主要的觸發(fā)物是與固定物相撞和溝渠，占比分別達到了30.91%和16.36%；圖6（d）誘發(fā)翻滾的觸發(fā)力的作用位置主要位于側(cè)面以及前部或后部，占比分別達到了58.18%和23.64%；圖6（e）顯示中國翻滾事故主要是繞車輛縱軸翻滾，占比超過90%；圖6（f）顯示汽車發(fā)生翻滾事故且繞縱軸翻滾時，翻滾側(cè)分別是駕駛員側(cè)和副駕駛側(cè)的幾率相當，分別是43.64%和47.27%。

2.3 中國翻滾事故乘員損傷特征

圖 8中國翻滾事故乘員損傷特征

從圖8（a）中可以看出，中國翻滾事故中乘員受傷情況中死亡占比最高，達到了35%；圖8（b）顯示受傷最嚴重的部位主要是頭部和胸部，累計占比超過了80%；該部位的AIS等級分布如圖8（c）所示，9級占比最高，將近30%，1級次之，達到20%；從圖8（d）可以看出，在翻滾事故過程中，有27.91%的乘員被甩出車外，這說明被甩出車外是中國翻滾事故中的一種重要的致傷方式。

3 汽車翻滾安全性測試研究

目前進行汽車翻滾安全性測試的幾種比較成熟的動態(tài)試驗方法主要有：FMVSS208、螺旋翻滾、邊坡翻滾、沙地翻滾，各試驗方法如表2所示：

表 2汽車翻滾動態(tài)試驗方法

4 結論

1） 汽車翻滾事故主要是以單車事故的方式存在。墜翻、絆翻是其主要形式，可以采用邊坡翻滾和FMVSS 208進行試驗；

2）和固定物相撞是單車翻滾的主要觸發(fā)方式，觸發(fā)力作用位置集中于車輛的側(cè)面。優(yōu)化車輛側(cè)面的安全性可以減少翻滾發(fā)生概率和乘員傷害程度；

3）翻滾的繞軸方式主要是繞縱軸，翻滾側(cè)是駕駛員側(cè)和副駕駛側(cè)的幾率相當，因此汽車翻滾試驗應當繞縱軸進行，且駕駛員側(cè)和副駕駛側(cè)都應當作為翻滾側(cè)進行試驗；

4）翻滾事故中乘員的主要受傷部位是頭部和胸部，因此頭部和胸部的傷害指標應當是汽車翻滾試驗中重點考核的內(nèi)容；

5）汽車翻滾事故中乘員傷害等級普遍較高，目前汽車翻滾安全性還有待提升，且由于翻滾事故中乘員被甩出車外的頻率較高，由此造成了嚴重傷害，所以汽車翻滾試驗應當重點考核翻滾過程中的約束系統(tǒng)效用。

5 影響分析

1） 汽車翻滾安全性測試研究將進一步推動中國汽車翻滾安全性評價及相關標準法規(guī)的完善；

2） 翻滾作為一種比較特殊的交通事故形態(tài)，相關領域的研究和技術還不成熟，該研究將促進國內(nèi)相關研究工作的開展和針對翻滾事故的主被動安全技術的發(fā)展進步；

3） 促進中國被動安全法規(guī)和評價體系的進一步完善和與國際法規(guī)和評價體系的接軌。

[1] NHTSA. Traffic Safety Facts 2015[R].Washington, DC: Department of Transportation of US,2015. 70-70

[2] Jang BC, Marimuthu RP. Sensitivity Analysis of SUV Parameters on Rollover Propensity[J].International Journal of Automotive Technology, 2006,7(6): 703-714

[3] John, A, Karousos. Comment Request for Rollover Rating[J]. Federal Register, 2000, 65(106):34998-35024

[4] Marie, C, Walz. Trends in the Static Stability Factor of Passenger Cars, Light Trucks, and Vans[R].USA: NHTSA, 2005. 1-4

[5] NHTSA. Consumer information Regulation on Rollover Resistance[R]. Washington DC:NHTSA,2000. 1-98

[6] NHTSA. 2001-2003 US-NCAP翻滾評價數(shù)據(jù)[DB/OL]. www.safercar.gov.

[7] 高和生，傅連學，陶志軍等. 中國汽車工業(yè)年鑒[M]. 天津:中國汽車技術研究中心, 2005-2016.

[8] 公安部交通管理局. 中華人民共和國道路交通事故統(tǒng)計年報[M]. 無錫:公安部交通管理科學研究所,1998-2015

[9] NHTSA. NASS-CDS 2015 Coding and Editing Manual[Z]. Washington DC, USA: NHTSA, DOT,2015

[10] FMVSS 208, Occupant Crash Protection[S].

[11] O, Scherf, G, Scholpp, M, Linstromberg.Test and Simulation Tools in a Rollover Protection Development Process[J]. International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles, 2005,(1): 1-10