專用校車(chē)隔板及座椅在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中對(duì)后排成員保護(hù)的對(duì)比研究

丁冉冉,胡經(jīng)國(guó),胥峰,林章宇，周杭衛(wèi)

(卡達(dá)克機(jī)動(dòng)車(chē)質(zhì)量檢驗(yàn)中心(寧波)有限公司,浙江寧波 315336)

專用校車(chē)隔板及座椅在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中對(duì)后排成員保護(hù)的對(duì)比研究

丁冉冉,胡經(jīng)國(guó),胥峰,林章宇，周杭衛(wèi)

(卡達(dá)克機(jī)動(dòng)車(chē)質(zhì)量檢驗(yàn)中心(寧波)有限公司,浙江寧波 315336)

為研究專用校車(chē)座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中隔板和座椅對(duì)后排成員保護(hù)效果的差異，在按照GB 24406-2012《專用校車(chē)學(xué)生座椅系統(tǒng)及其車(chē)輛固定件的強(qiáng)度》法規(guī)進(jìn)行座椅及隔板的抗前傾性能試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)比隔板和座椅對(duì)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(dòng)態(tài)試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)座椅前排由座椅更換為隔板時(shí)，對(duì)后排成員的頭部保護(hù)作用變差，對(duì)胸部的保護(hù)作用影響不大，對(duì)于腿部保護(hù)作用加強(qiáng)。此研究為校車(chē)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(jìn)的依據(jù)。

專用校車(chē)座椅；隔板；動(dòng)態(tài)試驗(yàn)；假人傷害值

0 引言

專用校車(chē)面向的是幼兒園階段3周歲以上及九年義務(wù)教育階段受教育的群體，校車(chē)的行駛安全受到社會(huì)的高度關(guān)注。在專用校車(chē)上學(xué)生座椅前部是學(xué)生座椅或隔板。專用校車(chē)幼兒及學(xué)生座椅及其車(chē)輛固定件的強(qiáng)度要求符合GB 24406-2012《專用校車(chē)學(xué)生座椅系統(tǒng)及其車(chē)輛固定件的強(qiáng)度》[1]，該要求體現(xiàn)在GB 24407-2012 《專用校車(chē)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(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)，該試驗(yàn)相對(duì)于靜態(tài)試驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^地反映車(chē)輛在受到?jīng)_擊時(shí)乘員的傷害情況，也對(duì)座椅及隔板本身提出了更高的要求。

文中主要將動(dòng)態(tài)試驗(yàn)后隔板和座椅對(duì)假人的頭部、胸部及腿部所產(chǎn)生的傷害值進(jìn)行對(duì)比分析，為專用校車(chē)整車(chē)廠、座椅廠及用戶提供參考，也為今后法規(guī)的建設(shè)完善提供支撐。

1 試驗(yàn)方法

校車(chē)座椅抗前傾性能的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)基于GB 24406-2012進(jìn)行，通過(guò)研究文獻(xiàn)[6-9]、法規(guī)及實(shí)際試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。抗前傾性能動(dòng)態(tài)試驗(yàn)要求，對(duì)于幼兒專用校車(chē)座椅，要求使用符合GB 27887-2011《機(jī)動(dòng)車(chē)兒童乘員用約束系統(tǒng)》[3]中規(guī)定的6歲人體模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)；對(duì)于小學(xué)生專用校車(chē)座椅、中小學(xué)生專用校車(chē)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(guó)際通用的混合III型第5 百分位(Hybrid III 05th)人體模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)要求模擬滑車(chē)的碰撞速度應(yīng)為30～32 km/h，平均減速度或加速度應(yīng)為6.5g～8.5g，波形曲線如圖1所示[1]。試驗(yàn)后對(duì)座椅或隔板提出了假人前向位移的要求、假人傷害指標(biāo)的要求及座椅系統(tǒng)及其固定件的要求。

圖1 試驗(yàn)要求波形曲線

2 數(shù)據(jù)研究方法

由于假人系安全帶進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的情況跟實(shí)際車(chē)輛碰撞事故更為接近，且系安全帶時(shí)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(duì)系安全帶情況下假人的傷害指標(biāo)進(jìn)行分析。在GB 24406-2012法規(guī)中，假人傷害指標(biāo)要求為：(1)頭部允許指標(biāo)(HIC)小于500；(2)胸部允許指標(biāo)(ThAC)小于30g(總時(shí)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(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，腿部允許指標(biāo)(FAC)小于10 kN[4-5]。

常用校車(chē)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(duì)于小學(xué)生專用校車(chē)及中小學(xué)生專用校車(chē)車(chē)型，每一種形式的座椅或隔板均應(yīng)用P6假人和Hybrid III 05th假人分別進(jìn)行試驗(yàn)。由于主要關(guān)注隔板和座椅對(duì)后排假人傷害情況的不同，排除車(chē)型、座椅形式、假人類型這3個(gè)因素，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理，令每一個(gè)假人對(duì)應(yīng)一個(gè)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(duì)頭部、胸部、左腿及右腿的傷害值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并按從小到大的順序排列。該排列不涉及數(shù)據(jù)累計(jì)，每一個(gè)都是單獨(dú)的個(gè)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(duì)比。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

在多次試驗(yàn)校車(chē)座椅試驗(yàn)的基礎(chǔ)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(duì)比圖。圖中以橫線的形式標(biāo)出了假人傷害值的限值，未超過(guò)限制為滿足法規(guī)要求，超過(guò)限值則不滿足，傷害值越大表明前排座椅或隔板對(duì)后排假人的保護(hù)能力越差。途中橫坐標(biāo)均為座位數(shù)。

3.1 頭部傷害數(shù)據(jù)對(duì)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(shí)有較多數(shù)據(jù)超過(guò)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(shí)，對(duì)假人頭部傷害指標(biāo)的影響比較大，且前排為隔板時(shí)假人頭部的傷害情況明顯比前排為座椅時(shí)的頭部傷害情況要嚴(yán)重。

圖2 頭部傷害數(shù)據(jù)對(duì)比

3.2 胸部傷害數(shù)據(jù)對(duì)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(shí)，對(duì)假人胸部傷害值影響不大。

圖3 胸部傷害數(shù)據(jù)對(duì)比

3.3 大腿傷害值對(duì)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(shí)均沒(méi)有超過(guò)法規(guī)限值，從數(shù)值分布來(lái)看前排為隔板時(shí)左腿及右腿的傷害值數(shù)據(jù)均低于前排為座椅時(shí)的情況，即前排由座椅更換為隔板時(shí)，對(duì)假人腿部產(chǎn)生的傷害更小，保護(hù)效果更好。

圖4 左腿傷害數(shù)據(jù)對(duì)比

圖5 右腿傷害數(shù)據(jù)對(duì)比

4 結(jié)論

對(duì)于專用校車(chē)的學(xué)生座椅系統(tǒng)，在抗前傾性能動(dòng)態(tài)試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)座椅前排由座椅更換為隔板時(shí)，對(duì)后排成員的頭部保護(hù)作用變差，對(duì)胸部的保護(hù)作用影響不大，對(duì)于腿部保護(hù)作用加強(qiáng)。在今后的隔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，可針對(duì)隔板對(duì)頭部保護(hù)作用的考慮隔板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)[10-12]。

【1】GB 24006-2012專用校車(chē)學(xué)生座椅系統(tǒng)及其車(chē)輛固定件的強(qiáng)度[S].

【2】GB 24407-2012專用校車(chē)安全技術(shù)條件[S].

【3】GB 27887-2011機(jī)動(dòng)車(chē)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(zhǎng)江,張洪濤,孫紅杰,等.中美校車(chē)座椅安全標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)方法對(duì)比[J].汽車(chē)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(cái)，張金換，等.中國(guó)和美國(guó)校車(chē)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比及校車(chē)座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)[J].汽車(chē)安全與節(jié)能學(xué)報(bào),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(jì)碧端.國(guó)內(nèi)外校車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究[J].機(jī)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(chē)座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)與分析[J].公路與汽運(yùn)，2013(4):22-25.

【10】張金換，杜匯良，馬春生，等.汽車(chē)碰撞安全性設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2010.

【11】陳建設(shè)，鄭紅武.新法規(guī)校車(chē)座椅的設(shè)計(jì)開(kāi)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(chē)座椅結(jié)構(gòu)安全性研究[D].重慶：重慶交通大學(xué),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?yàn)樽螜z測(cè)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