正面碰撞試驗中轉向管柱運動與假人頭部傷害指標研究

李曉明，李 紅，張向磊

（中國汽車技術研究中心，天津 300300）

0 引言

1999年10月頒布實施的《關于汽車正面碰撞乘員保護的設計規則》（CMVDR294）是我國汽車行業第一部實車碰撞方面的法規，對汽車行業產生了很大影響。CMVDR294要求：（1）新開發的M1類汽車2000年4月1日前滿足CMVDR294要求；（2）在生產的M1類汽車及其改進車型2002年7月1日前達標。2003年，全國汽車標準化委員會又在《關于汽車正面碰撞乘員保護的設計規則》（CMVDR294）的基礎上發布了《乘用車正面碰撞成員保護》（GB 11551—2003），這是我國汽車被動安全領域的第一個國家標準。

2011年全國汽車標準化委員會頒布新的《防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定》（GB 11557—2011），較1998年的老版本標準增加了正面碰撞試驗，對方向盤動態后移量提出了明確的限值。GB 11557—2011中的方向盤后移量規定為動態最大后移量，不同于其他標準中的靜態后移量，使考核更為嚴格。

車輛進行正面碰撞時，轉向機構會受到擠壓，方向盤向后或向上移動的過程中，會擠壓乘員的生存空間，并增加對乘員胸部和頭部的傷害。中國汽車技術研究中心碰撞試驗室作為國家授權進行車輛被動安全檢測的權威檢測機構，每年進行幾百次碰撞試驗，積累了大量的《乘用車正面碰撞成員保護》（GB 11551—2003）和《防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定》（GB 11557—2011）中兩類正面碰撞的試驗數據，通過這些數據，可以分析正面碰撞試驗中方向盤的運動狀態對假人頭部傷害情況的規律。

1 試驗條件

本文選取18個M1類車型，每一車型選擇兩輛試驗車，所有18個車型均配備駕駛員安全氣囊。這36輛試驗車分別進行《乘用車正面碰撞成員保護》（GB 11551—2003）和《防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定》（GB 11557—2011）中正面碰撞試驗，試驗速度都控制在48.5~49.0km/h之間，以得出同一車型正面碰撞假人頭部傷害指數和轉管移動量的關系。

1.1 《乘用車正面碰撞成員保護》（GB 11551—2003）的試驗條件

GB 11551—2003正面碰撞試驗規定：試驗車輛100%重疊正面沖擊固定剛性壁障，壁障上附以20mm厚的膠合板。碰撞速度在48.5~49.0km/h之間。根據標準的規定調整座椅和方向盤的位置，并在駕駛員和乘員位置放置混合Ⅲ型50百分位假人，試驗時該假人需佩戴安全帶，用以測量前排人員受傷害情況。該型號假人目前已經成為國內外汽車進行正面碰撞試驗的標準假人。試驗中采集碰撞過程中假人頭部傷害指標（HIC）。

1.2 《防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定》（GB 11557—2011）的試驗條件

GB 11557—2011正面碰撞試驗規定：試驗車輛100%重疊正面沖擊固定剛性壁障，壁障上附以20mm厚的膠合板。碰撞速度在48.5~49.0km/h之間。根據標準的規定調整方向盤的位置，該試驗不放置假人，通過高速攝像圖像分析軟件跟蹤方向盤的位移曲線，分別記錄碰撞過程中轉向管柱向上和向后的最大位移量，再根據標準中規定的修正方法進行修正，得到修正后的轉向管柱向上和向后的最大位移量。

2 試驗結果分析

18個車型車輛的兩種正碰試驗結果參見表1。這18個車型的車輛是由不同廠家生產的，都配備安全帶和安全氣囊。

表1 GB 11551—2003和GB 11557—2011正面碰撞試驗結果

從試驗結果可以看出，按照《防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定》（GB 11557—2011）進行的正面碰撞試驗轉向管柱位移量的試驗結果比較分散，其中位移最大的車型是編號為12的試驗車，最大位移為91mm，編號為12的試驗車對應的《乘用車正面碰撞成員保護》（GB 11551—2003）正碰試驗頭部傷害指標是769，也是所有車型中最大的。說明該車在碰撞過程中未對駕駛員提供很好的保護。表1中位移最小的車型是編號為2的試驗車，最大位移為0mm，編號為2的試驗車對應的《乘用車正面碰撞成員保護》（GB 11551—2003）正面碰撞試驗頭部傷害指標是196，也是所有車型中最小的。說明該車在碰撞過程中對駕駛員提供了很好的保護。圖1和圖2直觀的列出了18個車型車輛的管柱位移量與HIC分布。

圖1 轉向管柱上移量與HIC分布圖

圖2 轉向管柱后移量與HIC分布圖

通過圖1可以看出，試驗結果大部分分布在管柱位移量最小值和最大值對應點的連線附近，圖1的連線之下有4個車型，這4個車型雖然轉向管柱上移量偏大，但是假人頭部傷害指標HIC卻比較小，說明這4個車型在《乘用車正面碰撞成員保護》（GB 11551—2003）正面碰撞試驗中轉向管柱對碰撞能量的吸收優于其他車輛。

通過圖2可以看出，假人頭部傷害指標HIC和轉向管柱后移量的試驗結果比較分散，既有轉向管柱后移量很大、頭部傷害指標HIC卻很小的情況，又有轉向管柱位后移量很小、頭部傷害指標HIC卻很大的情況，試驗結果的分布沒有明顯規律。

通過比較圖1和圖2可以得出以下結論：正面碰撞試驗中轉向管柱上移量對假人頭部傷害指標HIC的影響比較大，轉向管柱后移量對假人頭部傷害指標HIC基本沒有影響。

3 結論

（1）《防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定》（GB11557—2011）的實施對汽車被動安全性能提出了更高的要求。

（2）《乘用車正面碰撞成員保護》（GB 11551—2003）和《防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定》（GB 11557—2011）中的兩類正面碰撞試驗，可以綜合驗證正面碰撞試驗中車輛的被動安全性能。

（3）正面碰撞試驗中轉向管柱上移量對假人頭部傷害指標HIC的影響比較大，轉向管柱后移量對假人頭部傷害指標HIC基本沒有影響。

[1]GB 11551—2003，乘用車正面碰撞成員保護[S].

[2]GB 11557—2011，防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定[S].