機動車兒童乘員用約束系統發展趨勢研究

文/于 峰

【機動車專欄】

機動車兒童乘員用約束系統發展趨勢研究

文/于 峰

本文分析了《機動車兒童乘員用約束系統》國家標準GB 27887-2011和ECE R44存在的問題，并通過對國際上兒童身體數據統計結果和兒童假人的研究、兒童乘員用約束系統、車輛在尺寸與ISOFIX接口適用性等方面的最新進展，以及歐盟對兒童乘員用約束系統提出的新要求ECE R129進行了闡述，希望能為兒童座椅出口企業提供一些幫助。

機動車兒童乘員用約束系統 標準 更新

機動車兒童乘員用約束系統是指帶有保護帶扣的織帶或者相應柔軟的部件、調節裝置、連接裝置以及輔助裝置，且能將其穩固放置在機動車上的裝置。其設計是通過限制佩戴者身體的移動來減輕在車輛碰撞事故或者突然減速情況下對佩戴人員的傷害。作為重要的安全部件，我國有相應標準GB 27887-2011《機動車兒童乘員用約束系統》。該標準修改采用了ECE R44《關于批準動力驅動車輛上兒童乘客座椅約束裝置的統一規定》（修訂本2）（以下簡稱“ECE R44”）。它是歐盟1995年10月頒布并實施的兒童乘員用約束系統標準，除歐盟范圍以外，世界多個國家和地區也在使用此標準。2013年7月歐盟頒布并開始實施針對兒童約束系統的新標準ECE R129《關于批準機動車上加強型兒童乘客座椅約束裝置的統一規定》。在新標準中提出了i-Size的概念，這是兒童約束系統技術發展的新趨勢。

一、ECE R44存在的問題

早在上世紀60年代即有人發明了兒童約束系統，經過技術的不斷發展，兒童安全座椅已經成為當前確保兒童乘車安全的主要裝置。根據世界衛生組織的報告，截至2013年，全球有96個國家強制要求在兒童乘車時必須使用兒童約束系統。由于兒童約束系統屬于安全部件，歐盟技術委員會在1982年頒布了ECE R44技術標準，該標準是機動車兒童約束系統產品設計開發和生產過程中的重要依據。隨著汽車技術和兒童約束系統技術的應用和發展，不少問題逐漸顯露，該標準已不能滿足當前的安全需求。

1. 按質量分組造成的使用問題

目前兒童約束系統分為5個“質量組”，它們分別是0組（用于體重小于10 kg的兒童）、0+組（用于體重小于13 kg的兒童）、I組（用于9 kg～18 kg的兒童）、II組（用于15 kg～25 kg的兒童）和III組（用于22 kg～36 kg的兒童）。圖1所示的是瑞典兒童身高與年齡之間的關系以及體重與年齡之間的關系，其中虛線所示的是5百分位（5th）和95th的兒童身高和體重，實線所示為50th的兒童身高和體重。從此圖可以看出，兒童隨著年齡的增長，體重差異要明顯大于身高差異。目前，兒童約束系統在說明書中的標注一般按質量組和年齡作為安裝使用指導，容易引導消費者過早使用大齡兒童安裝方式，如正向安裝或成人安全帶約束的方式。錯誤的安裝會造成兒童約束系統無法在汽車碰撞事故中有效地保護兒童免于傷害。

圖1 瑞典兒童身高與體重數據統計圖

2. ISOFIX接口配置和抗翻轉裝置

GB 27887-2011中規定通用類ISOFIX（一種兒童約束系統與車輛連接的系統）兒童約束系統適用于0、0+和I組使用ISOFIX上固定點抗翻轉裝置。GB 14167-2013中規定所有M1類車輛應配置至少2個ISOFIX裝置。也就是說2014年申請在我國上市的M1類新車需要配置ISOFIX裝置和ISOFIX上固定點，而市場上的實際情況是，車輛配置ISOFIX的條件容易給消費者造成困擾（如圖2）。

圖2 某車型座椅后背固定點

3. P系列兒童假人的缺陷

GB 27887-2011和ECE R44.04中要求使用的兒童假人為P系列兒童假人，該系列假人是上世紀60年代荷蘭TNO研制的。TNO研制了用于碰撞試驗的Oliver成人和Pinocchio兒童假人，70年代研制了P3/4、P3、P6和P10系列兒童假人，1984年增加了P0（新生兒），后又在1993年增加了P1.5（用于覆蓋0+組兒童約束系統測試)。由于P系列假人研發的年代比較早，其生物特性和數據采集能力已經無法滿足當前試驗的要求。

二、i-Size概念

基于以上問題，2007年12月在聯合國歐洲經濟委員會（ECE）被動安全工作組（WP29 GRSP） 42次會議上通過了成立標準研究工作組決議 ，參加成員包括歐洲汽車供應商協會、國際汽車制造商協會、兒童座椅企業、汽車整車企業以及測試機構。經過6年的工作，2013年12月WP29投票通過ECE R129的第一階段內容，該標準主要變化有以下幾點。

1. 整體式通用類ISOFIX兒童約束系統（i-Size）

“i-Size”定義為整體式通用類ISOFIX兒童約束系統，這類兒童約束系統可以用于滿足ECE R14《安全帶安裝固定點》和ECE R16《安全帶及成人約束系統（修訂到2010）》要求的所有i-Size位置。因此，i-Size的重點是整體式、通用類和ISOFIX。

ISOFIX系統包括2個ISOFIX下固定點和1個抗翻轉裝置（上拉帶固定點或支撐腿）。

通用類要求包括兒童約束系統尺寸滿足前向安裝（F2X ISO fi xture）和反向安裝（R2 ISO fi xture）的要求。抗翻轉裝置允許使用上拉帶固定和支撐腿固定。

由于在新標準中規定15個月以下兒童必須使用反向安裝的方式，因此增加了反向安裝兒童約束系統的外部尺寸（如圖3）。

圖5 ECE R44認證標識和ECE R129認證標識

圖3 ISO/R1與ISO/R2尺寸比較

整體式要求兒童僅允許使用兒童約束系統自身裝置約束，不能使用成人安全帶約束。

2. i-Size尺寸要求

① 外部尺寸要求

由于在i-Size兒童約束系統中“支撐腿”屬于通用類抗翻轉裝置，ECE R129、ECE R14和ECE R16都增加了相應的要求，規定了支撐腿外部空間尺寸和支撐腿的調節范圍（如圖4）。

圖4 ECE R129、ECE R44和ECE R16對于i-Size兒童約束系統的尺寸要求

② 內部尺寸要求

ECE R44是按照兒童體重進行分類的，在ECE R129中要求按照兒童的身高進行分組。在下圖5中列舉了新舊標準在E-mark標記上的變化，將以適用的兒童身高范圍（圖5-b）替換原有的體重分組（圖5-a）。

使用內部測量裝置測量兒童約束系統適用兒童的身高范圍。與兒童約束系統相關的兒童身體指標包括身高、坐高、肩高、肩寬以及骨盆寬度。

③ 兒童假人升級

較之ECE R44，ECE R129最大的變化在于使用更加先進的Q系列兒童假人替代P 系列兒童假人。Q系列兒童假人的研發從1994年開始至2014年，其中經歷了各種試驗驗證項目，如“CREST”和“CHILD”等模式試驗500次以上，結果表明Q系列兒童假人比P系列具有更好的重復性、穩定性和生物特性。例如，圖6中所示的Q系列兒童假人，在頭部向前運動過程中軀干可以更好地保持垂直狀態。

圖6 Q系列兒童假人和P系列兒童假人臺車比對試驗

三、動態試驗內容要求提高

兒童約束系統對兒童的動態保護性能是ECE R44和GB 27887-2011中最重要的部分。ECE R129標準針對ECE R44中存在的正面碰撞和追尾碰撞內容，根據Q假人的特性進行了整體的升級，增加了頭部傷害指標的考核和側面碰撞保護的要求。根據不同的安裝形式需要對應不同碰撞類型（見表1）。

表1 碰撞類型匯總表

1. 正面碰撞和追尾碰撞

正面碰撞和追尾碰撞中對于假人的傷害考核指標詳見表2。

表2 正面碰撞和追尾碰撞中假人評價指標匯總表

2. 側面碰撞

側面碰撞模擬試驗是ECE R129新增加的考核內容（見圖7），由于需要在臺車上模擬實車的側面碰撞性能，標準在制定過程中進行了充分的驗證和分析。最終選擇模擬車門相對于座椅的侵入速度來考核兒童約束系統在側面碰撞中對兒童的保護性能。

圖7 側面碰撞模擬試驗

側面碰撞模擬中車門相對試驗標準座椅位置要求（見圖8）和速度（見圖9），圖8顯示了模擬車門相對試驗標準座椅的初始和最終位置，圖9顯示了車門相對試驗標準座椅的速度隨時間要求變化的區間。

圖8 車門相對試驗標準座椅的位置

圖9 車門相對試驗標準座椅速度要求

側面碰撞保護性能考核內容包括：兒童約束系統對兒童假人頭部的包容性和兒童假人的傷害指標要求。兒童假人頭部保持性能要求：兒童頭部與車門內板沒有接觸；兒童頭部在碰撞過程中沒有超過圖8所示的頭部包容平面。

兒童假人傷害指標要求詳見下表3。

表3 側面碰撞兒童假人傷害指標

四、結語

根據GRSP兒童約束系統標準工作組的工作計劃，我們了解到ECE將逐步刪除其在ISOFIX方面的要求，而被ECE R129替代。歐盟還將繼續推出對于非整體式兒童約束系統的新標準，在2018年完全替代ECE R44。我國作為兒童約束系統的生產和出口大國，應及時了解和掌握歐洲對于兒童約束系統的標準變化情況，學習其測試方法，防止在出口認證過程中受到相關標準的制約。

This paper analyzes the problems in GB 27887-2011 and ECE R44 on child occupant restraint system in vehicle. Through studying international statistical data of children bodies, children's dummies, recent advances in applicability of children occupant restraint system in terms of vehicle size and ISOFIX interface, as well as the new requirements of the new EU standard ECE R129 on child occupant restraint system.

Vehicle child restraint system; Standard; Update

（作者單位：上海機動車檢測中心）