汽車碰撞安全的影響因素分析

張鐵國(guó)　劉旭輝　黑中壘　夏塑光

摘 要：汽車產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，而汽車碰撞安全性直接影響著汽車產(chǎn)業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力及其人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，面對(duì)我國(guó)交通事故所造成的人員傷亡率居高不下的現(xiàn)狀，本文從汽車安全法規(guī)、試驗(yàn)、新技術(shù)等層面對(duì)汽車碰撞安全性的影響因素展開(kāi)分析，并提出對(duì)應(yīng)的措施，為汽車碰撞安全性能的改進(jìn)提供相應(yīng)的參考。

關(guān)鍵詞：汽車碰撞 汽車安全 法規(guī)

Analysis of Influencing Factors of Automobile Collision Safety

Zhang Tieguo Liu Xuhui Hei Zhonglei Xia Suguang

Abstract：Automobile industry is one of the important pillar industries of China's national economy， and automobile collision safety directly affects the international competitiveness of the automobile industry and the safety of people's lives and property. In the face of the high rate of casualties caused by traffic accidents in China， this paper analyzes the influencing factors of automobile collision safety from the aspects of automobile safety regulations， tests， new technologies， etc.， and proposes corresponding measures to provide corresponding reference for the improvement of automobile collision safety performance.

Key words：car collision， car safety， regulations

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，道路基本設(shè)施及人民的生活節(jié)奏也發(fā)生了巨大的變化，汽車作為人民出行的重要交通工具肩負(fù)著重要的使命，隨之而來(lái)的便是汽車的擁有量也以驚人的速度快速增長(zhǎng)，與此同時(shí)觸目驚心的交通事故也給世界各國(guó)帶來(lái)恐慌。為此各國(guó)紛紛開(kāi)展事故調(diào)查與分析，采取相應(yīng)的試驗(yàn)方式驗(yàn)證汽車碰撞的安全性能，制定并實(shí)施法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)以及開(kāi)展相應(yīng)的技術(shù)研究等措施來(lái)降低交通事故的發(fā)生率及人員傷亡率。但影響汽車碰撞安全與技術(shù)的因素又因不同國(guó)家而有所不同，即使是同一國(guó)家在此方面的影響因素也是錯(cuò)綜復(fù)雜，而我國(guó)作為世界各國(guó)中交通事故傷亡率最高的國(guó)家，為此針對(duì)我國(guó)的汽車碰撞安全的影響因素分析勢(shì)在必行。

2 汽車安全法規(guī)對(duì)汽車碰撞安全的影響分析

在生產(chǎn)生活中的相關(guān)法律法規(guī)往往存在滯后性，汽車安全法規(guī)也不例外?？v觀汽車發(fā)展歷史，汽車安全法規(guī)往往是因車輛造成的事故引起人類重視之后逐步制定與完善的，而完善的法規(guī)在降低交通事故方面肩負(fù)著重要的角色，為此開(kāi)展汽車碰撞安全性的汽車安全法規(guī)的影響因素分析有著重要的意義。

2.1 國(guó)外汽車安全法規(guī)對(duì)汽車碰撞安全的影響分析

為提高汽車的安全性，發(fā)達(dá)國(guó)家先后制定并實(shí)施相應(yīng)的法律法規(guī)，如英國(guó)早期的車輛照明法、《汽車構(gòu)造與使用》法規(guī)、以及后期的車型認(rèn)證制度；德國(guó)早期的包含汽車及零部件法規(guī)的道路交通法；日本的道路運(yùn)輸車輛法；澳大利亞的汽車設(shè)計(jì)法規(guī)；美國(guó)的交通和汽車安全法以及后期較為完善的美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全法規(guī)（FMVSS系列法規(guī)）等等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自美國(guó)FMVSS系列法規(guī)實(shí)施的一段時(shí)間內(nèi)，交通事故死亡率明顯下降，為此各國(guó)紛紛參照FMVSS系列法規(guī)修訂自身的汽車法規(guī)[1]。由此可見(jiàn)FMVSS汽車安全法規(guī)對(duì)汽車碰撞安全性的提高產(chǎn)生積極的影響。

依據(jù)汽車安全性類型，汽車的安全性可以分為主動(dòng)安全與被動(dòng)安全，目前汽車安全性法規(guī)體系主要以美國(guó)的FMVSS及歐洲的ECE兩大體系為主，其余國(guó)家的技術(shù)法規(guī)普遍是參考上述兩大體系制定的[2]。在正面與側(cè)面碰撞法規(guī)中，無(wú)論那一體系的法規(guī)均對(duì)交通事故進(jìn)行了大量的統(tǒng)計(jì)分析，并經(jīng)歷幾十年的發(fā)展形成了較為完善的法規(guī)體系，例如美國(guó)FMVSS側(cè)面碰撞乘員保護(hù)法規(guī)中早期的車門靜強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)要求到后來(lái)的實(shí)車碰撞實(shí)驗(yàn)要求，法規(guī)的完善大大降低了單車事故與多車事故中司乘人員的傷害成度；目前美國(guó)的FMVSS208法規(guī)還增加了兒童約束、假人離位、試驗(yàn)，同時(shí)正面碰撞速度也由48.3提高到56Km/h，頭部損傷限值也由1000降低到700，速度方面的提高以及損傷指標(biāo)的深度研究為成員保護(hù)提出了更精準(zhǔn)的要求。在正面偏置碰撞方面，美國(guó)公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)提出了25%重疊率小偏置碰撞法規(guī)，因縱梁不能有效吸能，給汽車安全帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)[3]，這些均促進(jìn)了汽車碰撞安全性的提高。

國(guó)外有關(guān)汽車碰撞的法律法規(guī)在制定方面更加精細(xì)化，為追求車輛給司乘人員提供更高的安全性，對(duì)汽車安全規(guī)定提出更加苛刻的標(biāo)準(zhǔn)，那么更高的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，意味著國(guó)外汽車碰撞安全技術(shù)往往達(dá)到了更高的水平，汽車碰撞安全技術(shù)與法律法規(guī)的共同作用下，使得國(guó)外每年因交通事故引起的傷亡率處于世界較低水平。但不能忽視的是，目前的碰撞試驗(yàn)工況較為單一，并不能完全覆蓋所有的碰撞情形，如側(cè)面碰撞中目前雖然不同系列的技術(shù)法規(guī)所規(guī)定的碰撞位置有所不同，但碰撞區(qū)域基本上均集中在A柱或者B柱附近，這些區(qū)域剛度相對(duì)較大，因此乘員艙的變形較小，而其余區(qū)域的剛度相對(duì)較小，變形量較為大，極不利于乘員艙內(nèi)的乘員保護(hù)，為此制定薄弱區(qū)域的碰撞法規(guī)同樣具有重要意義。

2.2 我國(guó)汽車安全法規(guī)對(duì)汽車碰撞安全的影響分析

相比于歐洲、美國(guó)而言，有關(guān)我國(guó)汽車碰撞安全方面的國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)起步較晚，在制定方面主要參考?xì)W洲ECE法規(guī)體系[4]以及美國(guó)的聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)[5]，目前我國(guó)最新的有關(guān)汽車碰撞安全強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)如下：2006年發(fā)布的汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)及乘用車后碰撞燃油系統(tǒng)安全要求、2011年發(fā)布的防止汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)對(duì)駕駛員傷害的規(guī)定、2014年發(fā)布的汽車正面碰撞的乘員保護(hù)、2019年發(fā)布的汽車座椅、座椅固定裝置及頭枕強(qiáng)度要求和試驗(yàn)方法。推薦性標(biāo)準(zhǔn)主要有2007年發(fā)布的乘用車正面偏置碰撞的乘員保護(hù)及2009年發(fā)布的汽車對(duì)行人的碰撞保護(hù)。根據(jù)國(guó)務(wù)院辦公廳《新能源汽車發(fā)展規(guī)劃2021-2035年》提出的要求，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)將逐步成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，其保有量也迅速提高，同時(shí)電動(dòng)汽車碰撞起火事故也逐年增多[6]，然而關(guān)于電動(dòng)車并沒(méi)有相應(yīng)的碰撞強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，查閱資料目前有關(guān)電動(dòng)車的標(biāo)準(zhǔn)主要是推薦性標(biāo)準(zhǔn)：如2021年發(fā)布的電動(dòng)車碰撞后安全要求、2019年發(fā)布的電動(dòng)汽車火災(zāi)事故應(yīng)急救援指南等，因此不利于新能源電動(dòng)車健康有序的發(fā)展。為此需要政府有關(guān)部門及科研人員共同努力，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，制定出合理有效的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，約束新能源汽車碰撞安全性能所具備的基本要求。

目前我國(guó)正面碰撞強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)主要由100%重疊的正面碰撞和40%重疊的偏置碰撞構(gòu)成，其中40%重疊的偏置碰撞的速度與歐洲ECE94中的速度一致均為56Km/h，而100%重疊的正面碰撞速度為50Km/h，為早期強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的上限值，由此可見(jiàn)我國(guó)對(duì)汽車碰撞安全性的要求越來(lái)越高。我國(guó)的汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)與ECER95基本一致，但與美國(guó)FMVSS214相比，除碰撞形式、速度、移動(dòng)小車有較大的差別外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也將有所不同。在追尾碰撞方面美國(guó)的FMVSS301和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)備方面的主要差異是移動(dòng)壁障中的碰撞裝置的結(jié)構(gòu)不同[7]，其碰撞速度也由48Km/h提升到80Km/h，障礙臺(tái)車由原先的100%重疊剛性壁障的形式變?yōu)?0%的重疊碰撞。從汽車碰撞安全性能方面來(lái)說(shuō)，提出了更高的安全要求。在重卡領(lǐng)域，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與歐洲標(biāo)準(zhǔn)也存在一定的差異，如ECE中所規(guī)定的的后圍強(qiáng)度試驗(yàn)中，因歐洲有嚴(yán)格的貨箱貨物捆綁標(biāo)準(zhǔn)，后圍強(qiáng)度試驗(yàn)僅作為選作項(xiàng)，而我國(guó)商用車碰撞事故率很高，后圍強(qiáng)度試驗(yàn)為必作項(xiàng)[8]。目前ECER29-03已經(jīng)刪除了后圍強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)當(dāng)前沒(méi)有商用車貨物捆綁標(biāo)準(zhǔn)，所以仍采用ECER29-02標(biāo)準(zhǔn)，如張昕在ECE R29-02和ECE R29-03 法規(guī)對(duì)商用車駕駛室結(jié)構(gòu)要求的對(duì)比分析中后圍強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)仍采用CE R29-02標(biāo)準(zhǔn)[9]，面對(duì)復(fù)雜的路況及其碰撞速度，后圍強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有所提高，以最大限度保護(hù)司乘人員的生存空間。

除世界各國(guó)所規(guī)定的汽車法律法規(guī)外，新車評(píng)價(jià)程序在汽車碰撞安全性方面提出更高的要求，為此引起各國(guó)車企的高度重視，甚至將其作為新車開(kāi)發(fā)的評(píng)價(jià)依據(jù)，引領(lǐng)汽車碰撞安全性向更高的目標(biāo)發(fā)展，如我國(guó)自2006年至2022年間，共推出6版C-CNAP，各個(gè)版本之間對(duì)被動(dòng)安全的技術(shù)要求逐步遞進(jìn)，盡管如此，目前我國(guó)汽車碰撞安全及其技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)依舊是參考國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)為主，并在此基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男抻?，自主?biāo)準(zhǔn)的制定存在被動(dòng)性，面對(duì)日新月異的技術(shù)改革，我國(guó)企業(yè)所面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)日益增高。那么，如何快速完善并提高我國(guó)汽車碰撞方面的標(biāo)準(zhǔn)，在很大程度上依賴于政府對(duì)企業(yè)的政策支持及高?？蒲袌F(tuán)隊(duì)與企業(yè)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐真正意義上的統(tǒng)一，政策作為外在強(qiáng)制性因素推動(dòng)企業(yè)改革，而高?？蒲袌F(tuán)隊(duì)的進(jìn)入做為內(nèi)因驅(qū)動(dòng)著企業(yè)技術(shù)上的革命性改革，以此來(lái)促進(jìn)領(lǐng)先于世界且切實(shí)可行的汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)頭人。

3 試驗(yàn)對(duì)汽車碰撞安全的影響分析

汽車碰撞試驗(yàn)依據(jù)試驗(yàn)方法可以分為實(shí)車碰撞實(shí)驗(yàn)與虛擬仿真試驗(yàn)，其中實(shí)車碰撞實(shí)驗(yàn)根據(jù)評(píng)價(jià)主體的不同又可以分為汽車安全技術(shù)法規(guī)所確定的試驗(yàn)和星級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，汽車安全技術(shù)法規(guī)具有強(qiáng)制性，是車輛所需滿足的基本標(biāo)準(zhǔn)，而安全星級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)往往比汽車安全技術(shù)法規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)高且對(duì)消費(fèi)者具有引導(dǎo)性，雖能引起車企的重視，但缺乏法律法規(guī)的約束，不利于汽車碰撞安全性能持續(xù)穩(wěn)定提升。

就實(shí)車碰撞試驗(yàn)而言，尤其不足之處，如試驗(yàn)周期長(zhǎng)，成本高，實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求高，因此實(shí)車碰撞試驗(yàn)往往開(kāi)展于樣車安全性能驗(yàn)證的最后環(huán)節(jié)，不易提前發(fā)現(xiàn)樣車設(shè)計(jì)缺陷，影響車輛的生命周期。此外隨著汽車安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，目前的碰撞試驗(yàn)并不能涵蓋實(shí)際交通事故中的全部情形。如針對(duì)現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備，面對(duì)大型化及小偏置的碰撞試驗(yàn)，傳統(tǒng)的試驗(yàn)室的局限性已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際需求，而虛擬仿真試驗(yàn)則可以伴隨整個(gè)汽車開(kāi)發(fā)周期，可以實(shí)時(shí)依據(jù)國(guó)內(nèi)外最新標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展相應(yīng)的仿真分析，但虛擬仿真的結(jié)果需要進(jìn)行實(shí)車碰撞的驗(yàn)證以及相應(yīng)的參數(shù)，這也使得虛擬仿真試驗(yàn)也具有一定的應(yīng)用局限性。為此需要對(duì)虛擬仿真試驗(yàn)理論進(jìn)行深度的研究，并積累豐富的實(shí)車碰撞數(shù)據(jù)，方能為車輛改進(jìn)提供相應(yīng)的實(shí)踐指導(dǎo)，有效地提高道路實(shí)車碰撞安全性能，

綜上所述，為提高汽車碰撞的安全性，我們需要基于虛擬仿真技術(shù)，以汽車安全技術(shù)法規(guī)為基準(zhǔn)，星級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向，消費(fèi)者更高的安全需求為目標(biāo)，實(shí)施更加苛刻的汽車碰撞條件，推動(dòng)汽車安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提升，提高汽車碰撞安全性能。

4 新技術(shù)對(duì)汽車碰撞安全的影響分析

就汽車對(duì)成員的保護(hù)而言，乘員的安全性來(lái)自于汽車的主動(dòng)安全與被動(dòng)安全系統(tǒng)的共同作用，而傳統(tǒng)的被動(dòng)安全技術(shù)主要由安全帶、安全氣囊、座椅、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、儀表板、車身緩沖吸能部件組成，由于汽車碰撞中絕大部分的動(dòng)能是由車身緩沖吸能部件來(lái)吸收，因此針對(duì)碰撞安全性吸能方面的研究主要是集中與此領(lǐng)域，也可以說(shuō)對(duì)汽車碰撞安全起到?jīng)Q定性作用。目前汽車主動(dòng)安全技術(shù)主要有ABS、ASR、ESP、EPS、AFS、SBW、汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)、TPMS等[10]。針對(duì)汽車主動(dòng)安全方面，付寅寅在汽車碰撞法規(guī)的研究與解析一文中指出預(yù)防事故發(fā)生的汽車主動(dòng)安全只能夠避免5%的交通事故[2]，可見(jiàn)，如何提高汽車主動(dòng)安全所帶來(lái)的交通事故避免率有其重要的發(fā)展空間?，F(xiàn)階段被動(dòng)安全所肩負(fù)的安全保護(hù)較主動(dòng)安全所占比重更高，盡管如此，被動(dòng)安全仍存在不足之處，為此吳華杰老師在汽車碰撞安全技術(shù)研究中提出被保護(hù)裝置智能化的設(shè)計(jì)理念[11]。伴隨著汽車的安全系統(tǒng)在技術(shù)上日益先進(jìn)，裝置上日益精密，其在低速碰撞中對(duì)司乘人員展現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)，但現(xiàn)有的汽車安全技術(shù)仍然難以有效地降低高速公路上交通事故的發(fā)生[12]。面對(duì)劇烈的碰撞過(guò)程，主動(dòng)安全與被動(dòng)安全的有效結(jié)合，將大大降低交通事故所引起的傷亡率，為此張霞老師在汽車碰撞安全新技術(shù)中將汽車前向碰撞預(yù)警技術(shù)與電磁發(fā)射技術(shù)融合研究，以期提高汽車碰撞吸能特性[13]。

值得我們注意的是，即使車輛采用了當(dāng)前先進(jìn)的智能駕駛技術(shù)，也仍離不開(kāi)駕駛員的參與，特斯拉推出的自動(dòng)駕駛功能接連遭遇數(shù)起交通事故[3]也足以說(shuō)明了這一點(diǎn)。為此需要以多源信息融合及駕駛行為智能分析為基礎(chǔ)，人機(jī)交互設(shè)計(jì)為輔助，加大人、車、環(huán)境三方面的研究，以提高汽車碰撞方面的安全性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文圍繞汽車碰撞法律法規(guī)、試驗(yàn)、新技術(shù)等方面，對(duì)汽車碰撞安全的影響因素進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的措施。然而目前有關(guān)汽車碰撞方面的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)主要針對(duì)的是單車碰撞，而多車碰撞的相容性或者弱勢(shì)群體的保護(hù)方面的研究等仍需從事汽車碰撞安全性工作者的共同努力。

基金名稱：汽車法律法規(guī)一流課程，基金編號(hào)HHJTXY-2022ylkc22。

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