客車座椅國標(biāo)、歐標(biāo)和澳標(biāo)現(xiàn)行乘員保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)差異研究分析

關(guān)鍵詞：客車座椅；乘員保護(hù)；碰撞安全

0客車座椅中外標(biāo)準(zhǔn)分析對比

為降低國內(nèi)客車交通事故傷亡人數(shù)，全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會客車分技術(shù)委員會頒布了GB13057-2023《客車座椅及其車輛固定件的強(qiáng)度》，該標(biāo)準(zhǔn)自2024年1月1日起施行。作為GB13057-2014的修訂版，新國標(biāo)雖然只是老標(biāo)準(zhǔn)的升級，但從目前收集的數(shù)據(jù)來看，它對現(xiàn)階段的客車座椅生產(chǎn)企業(yè)來說挑戰(zhàn)性很大，幾乎沒有一款座椅能夠一次性通過測試。值得注意的是，GB13057-2014與歐標(biāo)ECER80.04標(biāo)準(zhǔn)相差無幾，GB13057-2023的第二階段測試條件與澳標(biāo)ADR68/00相當(dāng)。因此，本文首先對GB13057-2023、ECER80.04和ADR68/00這3個標(biāo)準(zhǔn)的碰撞測試條件進(jìn)行了橫向?qū)Ρ龋唧w見表1。

從表1可知，現(xiàn)行客車座椅標(biāo)準(zhǔn)GB13057-2023《客車座椅及其車輛固定件的強(qiáng)度》中所采用的碰撞測試速度為50km/h，比上一版本GB13057-2014的測試速度提升了約20km/h。這一提升主要考慮到隨著全國公路狀況的提升，客車平均行駛速度也在不斷提高。目前國內(nèi)高速公路上客車的最高限速是100km/h，最低限速是60km/h，速度差為40km/h。新國標(biāo)能夠很好地覆蓋乘員遭受正面碰撞時的真實工況，督促國內(nèi)客車整體被動安全水平提升一個新高度。

為提升國內(nèi)客車主機(jī)廠及座椅廠對乘客保護(hù)的整體水平，又防止2023版國標(biāo)對行業(yè)沖擊過大，給行業(yè)提供充足的技術(shù)升級時間，該標(biāo)準(zhǔn)分2個階段過渡實施。第一階段保留了2014版的動態(tài)試驗基礎(chǔ)，并參照澳標(biāo)ADR68/00的速度要求，將試驗速度從30～32km/h提高至不小于49km/h，同時修改了加速度通道要求和假人傷害指標(biāo)的要求。第二階段實施的變化主要在于強(qiáng)度試驗工況，由前排座椅不放置假人改為在前排座椅放置系安全帶的假人，其他測試內(nèi)容保持不變。至此，2023版國標(biāo)和澳標(biāo)ADR68/00的動態(tài)試驗保持在了同一水平。而ECER80.04的碰撞測試條件仍與2014版國標(biāo)處于同一水平，碰撞速度要求僅有30～32km/h，相比2023版國標(biāo)和澳標(biāo)ADR68/00對乘員保護(hù)的要求相對寬松，逐漸已不符合我國當(dāng)前主要的客車事故工況。

1試驗方法簡述

鑒于GB13057-2023第二階段動態(tài)試驗條件與澳標(biāo)（ADR68/00）條件相似，GB13057-2023第一階段、第二階段的損傷試驗也與澳標(biāo)條件相似，因此選用2款不同型號的主流車型雙人座椅，并設(shè)置10次試驗進(jìn)行對比。試驗矩陣見表2。

本文試驗依托英斯特朗牌伺服液壓加速式臺車、兩排雙人座椅以及假人，搭建了正面碰撞工況。加速臺車設(shè)備的速度精度控制在0.5km/h以內(nèi)，加速度精度控制在1g以內(nèi)，能夠很好地滿足各標(biāo)準(zhǔn)的模擬碰撞條件[1]。試驗過程中，使用原車身底板安裝座椅的方式，盡可能還原座椅在客車內(nèi)的實際狀態(tài)。對于GB13057和ECER80.04標(biāo)準(zhǔn)，分別在后排放置了2個不系安全帶的TNO10假人；而對于ADR68/00標(biāo)準(zhǔn)，除了在第二排放置2個不系安全帶的假人外，還在第一排放置了2個系安全帶的TNO10假人。

試驗結(jié)束后，從兩排座椅的靠背限制機(jī)構(gòu)是否存在失效、座椅固定件是否存在失效以及安全帶狀態(tài)是否正常3個方面，對強(qiáng)度試驗結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析。

2強(qiáng)度試驗測試對比

6次強(qiáng)度試驗結(jié)果見表3。從測試結(jié)果來看，2款雙人座椅在ECER80.04測試后，每個席位的座椅靠背限制機(jī)構(gòu)均保持鎖止?fàn)顟B(tài)，座椅固定件沒有出現(xiàn)脫開現(xiàn)象，安全帶均保持鎖止。這說明這2款雙人座椅均能夠滿足ECER80.04座椅及其車輛固定件強(qiáng)度動態(tài)試驗的要求。

相比之下，GB13057-2023第一階段和ADR68/00的測試結(jié)果較為一致，都出現(xiàn)了部分固定機(jī)構(gòu)的失效。具體來看，在GB13057-2023第一階段測試后，2款座椅的靠背限制機(jī)構(gòu)均出現(xiàn)失效；而在ADR68/00測試后，2款座椅的靠背限制機(jī)構(gòu)和座椅固定件都發(fā)生了失效，僅有安全帶狀態(tài)保持完好。這種情況下，靠背限制機(jī)構(gòu)和座椅固定件失效的席位不能有效阻擋后方乘員向前飛出，可能會導(dǎo)致乘員受到更大的傷害。

值得注意的是，雖然GB13057-2023第一階段測試后2款座椅的前排座椅和車身固定件沒有失效，但車身鈑金已經(jīng)產(chǎn)生了很大的形變，前排座椅約束乘坐的假人向前方傾斜嚴(yán)重[2]。盡管如此，座椅整體姿態(tài)測試結(jié)果相比澳標(biāo)情況仍稍好，前排座椅沒有很大程度地向前傾倒。

綜合來看，2個型號客車座椅廠家已經(jīng)具備了相應(yīng)的技術(shù)實力來滿足ECER80.04標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度試驗的要求。不過，如果相關(guān)客車座椅廠家希望提升2023版國標(biāo)和ADR68/00強(qiáng)度測試的通過率，就需要針對靠背限制機(jī)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計，并對座椅固定點的位置進(jìn)行強(qiáng)度提升[3]。

3損傷試驗對比

接下來，我們繼續(xù)使用這2款不同型號的主流車型雙人座椅進(jìn)行損傷試驗對比。由于GB13057-2023的第一、二階段損傷試驗與ADR68/00條件相似，因此我們使用這2款座椅分別進(jìn)行GB13057-2023第一階段和ECER80.04的損傷試驗，試驗共進(jìn)行4次。每次試驗仍均使用兩排雙人座椅，2個HybridⅢ50th假人乘坐在第二排雙人座椅上，并被座椅安全帶約束。為方便對比假人的傷害程度，我們統(tǒng)一采集了假人頭部X、Y、Z三向加速度，胸部X、Y、Z三向加速度，以及胸部壓縮量和大腿壓縮力等數(shù)據(jù)。

由表4結(jié)果分析可知，2款座椅在ECER80.04測試中的假人頭部傷害指標(biāo)HIC都沒有超出500，符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。而GB13057-2023測試中，假人頭部合成加速度峰值過高，導(dǎo)致假人頭部傷害指標(biāo)HIC嚴(yán)重超出標(biāo)準(zhǔn)的1000。結(jié)合高速攝像機(jī)錄制的碰撞視頻以及碰撞點位分析，我們發(fā)現(xiàn)假人頭部與前排座椅靠背碰撞處的發(fā)泡緩沖效果不足，靠背骨架與假人頭部硬接觸導(dǎo)致，這是導(dǎo)致HIC值超標(biāo)的主要原因。

GB13057要求胸部加速度指標(biāo)（ThAC）小于60g，胸部壓縮指標(biāo)（ThCC）不大于76mm；ECER80.04則要求胸部加速度指標(biāo)（ThAC）小于30g。由表5可知，測試結(jié)果中胸部合成加速度峰值和胸部壓縮量都符合對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，但整體數(shù)值處于偏高水平。胸部合成加速度峰值和胸部壓縮量指標(biāo)與安全帶的約束力密切相關(guān)。當(dāng)安全帶的約束力不同時，假人胸部壓縮量會有明顯變化。座椅前端剛度、坐墊深度、傾角設(shè)計等因素也會影響碰撞中假人胸部的受傷程度。如果座椅前端剛度不足，可能會導(dǎo)致假人下沉，增大胸部受傷風(fēng)險。同樣，坐墊深度過大或前端剛度過強(qiáng)也可能對假人造成更大的胸部傷害。

由表6可知，大腿壓縮力指標(biāo)（FAC）均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，意味著在這4組損傷測試中，假人的大腿不會發(fā)生骨折等嚴(yán)重傷害。這表明這2款座椅的靠背對后方乘員腿部的保護(hù)設(shè)計較為合理。

4結(jié)束語

GB13057-2014與ECER80.04的動態(tài)試驗要求相似，處于同一水平；GB13057-2023的損傷試驗則已經(jīng)和ADR68/00處于同一水平。從碰撞速度的角度來看，GB13057-2023第一階段的強(qiáng)度試驗相當(dāng)于ADR68/00的60%水平，即其試驗難度系數(shù)是ADR68/00的60%。GB13057-2023自2024年1月1日開始實施，按照要求，新車型在新國標(biāo)實施起至2025年7月可以按照第一階段執(zhí)行，之后則需按照第二階段執(zhí)行；而對于已經(jīng)獲得型式批準(zhǔn)的車型，則需在2025年1月開始按照第一階段執(zhí)行，2026年7月之后按照第二階段執(zhí)行。新國標(biāo)為已經(jīng)獲得型式批準(zhǔn)的車型提供了充足的時間進(jìn)行技術(shù)升級，經(jīng)過第一階段2～3年的技術(shù)提升，當(dāng)實施第二階段時，對于客車行業(yè)的沖擊就會相對較小，這也符合循序漸進(jìn)的客觀規(guī)律。

本文選取的2款座椅具有一定的代表性，其測試結(jié)果能夠反映出目前國內(nèi)客車座椅行業(yè)的安全水平。雖然目前主流車企絕大多數(shù)能夠通過GB13057-2014和ECER80.04的考核，但面對新國標(biāo)GB13057-2023的第一階段強(qiáng)度測試，仍會有相當(dāng)一部分比例的企業(yè)可能無法通過。因此，必須加強(qiáng)靠背調(diào)角器、靠背骨架剛性、座椅固定件強(qiáng)度等方面的設(shè)計。座椅廠商在針對乘員保護(hù)測試條件降低頭部傷害方面，可以采取的措施包括：優(yōu)化座椅靠背骨架結(jié)構(gòu)與設(shè)計，使用合適的蒙皮面料，尤其是在座椅靠背頭部碰撞區(qū)域內(nèi)使用吸能性好的泡棉，以避免硬物出現(xiàn)在頭部撞擊區(qū)域內(nèi)。在降低胸部傷害方面，可以采取的措施有：調(diào)節(jié)座椅前端至適中剛度、保持坐墊深度適中，并配備具有良好預(yù)緊和限力功能的三點式安全帶。