7.1概述7.2碰撞試驗假人技術7.3實車碰撞試驗7.4碰撞試驗測量系統第7章整車碰撞安全性試驗7.1概述根據試驗方法不同，汽車碰撞試驗可以分成實車碰撞試驗，滑車模擬碰撞試驗和臺架試驗。實車碰撞試驗與真實的汽車碰撞事故情形最接近，其試驗結果最具說服力，是綜合評價汽車碰撞安全性能的最基本的試驗方法。其他兩類試驗都是以實車碰撞的結果為基礎，模擬碰撞環境的零部件試驗。7.1.1實車碰撞試驗分類根據碰撞試驗實施的目的不同，實車碰撞試驗可分為3類：（1）政府法規要求的強制性試驗。（2）汽車制造廠自己制訂的碰撞試驗方法。（3）為消費者提供信息的試驗。7.1.2傷害基準傷害基準研究乘員死亡、重傷、輕傷等的傷害程度，反映人體對不同傷害的解剖學反應和生理反應，以及由此產生加減速度、負荷、變形量等物理量的基準。通常用頭部、頸部、胸部、腹部、腰部、大腿和小腿等位置在碰撞試驗中的物理量變化作為評判。1.頭部性能指標（HPC）在試驗過程中，如果頭部與任何車輛部件不發生接觸，則認為符合要求；若發生接觸，則由下式計算頭部性能指標（HPC）7.1.2傷害基準a(t)為對應頭部重心的3個方向合成加速度；t1和t2為HPC取得最大值的時間間隔的起始和終止時刻點，t2-t1≤36ms。2.頸部頸部的傷害值規定為上下方向的拉伸、壓縮，前后方向的剪切力，向后的彎曲力矩。新FMVSS208中，用Nij來評價。7.1.2傷害基準FZ為頸部上下方向壓縮、拉伸負荷；MOCy為頸部中心力矩；FZC、Myc為由假人類型決定的常數。3.胸部胸部的傷害值用肋骨的變形量（胸撓度）脊椎上部測得的加速度，以及變形量與變形速度的乘積VC（ViscousCriteria）來評價。7.1.2傷害基準D(t)為胸部變形量，s和c是由假人類型決定的常數。4.大腿正面碰撞時大腿的傷害值是采用大腿骨軸向輸入的負荷評價在FMVSS208中通過人體骨折極限實驗，定義負荷基準為10kN。7.1.2傷害基準5.小腿正面碰撞時小腿的傷害值是脛骨的軸向負荷引起的膝關節大腿骨的變形量，用TI來評價。7.1.2傷害基準

，Mx為繞脛骨前后軸的力矩，My為繞脛骨左右軸的力矩；FZ為脛骨上下方向的負荷，MC=225N·m，FC=35.9kN。7.2碰撞試驗假人技術7.2.1

假人開發的意義目的：了解傷害機理，尋求避免或減輕在碰撞中造成人體嚴重損傷的途徑。因此，必須了解碰撞傷害的機理、定量地描述人體組織響應、確定人體造成無法恢復的嚴重損傷的響應水平、開發與人體生物力學特性相似的碰撞試驗假人，用于精確地評價人體傷害、開發保護系統以減少作用在人體上的碰撞能量。7.2.1

假人開發的意義碰撞試驗假人（Dummy），又稱為擬人試驗裝置（AnthropomorphicTestDummy），是用于評價碰撞安全性的標準人體模型。假人的尺寸、外形、質量、剛度和能量吸收性能及動力學響應與相應的人體十分相似。在假人上裝備有傳感器，可用于測量人體各部位的加速度、負荷、擠壓變形量等。7.2.2假人的分類按人體類型分：成年人假人中等身材男性假人：汽車碰撞試驗中最常用，代表歐美男性第50百分位成年人的平均身材小身材女性假人：代表歐美第5百分位女性成年人的體型大身材男性假人：代表歐美第95百分位男性成年人的體型兒童假人指定年齡組兒童的平均身高和體重，不考慮性別。7.2.2假人的分類根據碰撞試驗不同分類：正面碰撞假人側面碰撞假人后面碰撞假人行人保護等試驗用假人前三種為坐姿假人，最后一種為站姿假人。7.2.2假人的分類（1）正面碰撞假人最早用于評價乘員約束系統的牢固性。結構結實，外形和體重與人體相似主要缺點：碰撞響應與人體不同，也不能裝備足夠的測量傳感器。值得一提的是HybridII和TNO107.2.2假人的分類（1）正面碰撞假人HybridIII現已為世界碰撞基準和包含日美歐的NCAP廣泛使用。7.2.2假人的分類（2）側面碰撞假人使用檢測胸部橫向沖擊和變形的假人。美國開發了成年男性側面碰撞假人SID。歐洲也開發了EuroSID-1假人，用于歐洲、日本及NCAP。WorldSID是目前唯一一個側面碰撞生物保真性能滿足ISO標準要求的側面碰撞假人。7.2.2假人的分類（3）后面碰撞假人可再現頸部的動作，模擬脊椎每一節的具有脊柱的假人BioRID-II。BioRID-II被美國IIHS和英國Thatcham評價頭頸碰傷時使用，歐洲的NCAP也正在討論進行頭頸碰傷方面的評價。7.2.2假人的分類（4）行人保護用假人再現行人事故時，使用站姿假人，目前尚無這方面的實車試驗法規，也沒有像乘員假人那樣的標準假人。目前的行人假人是PolarII。7.2.3假人的標定實車碰撞試驗是在0.1s內完成的不可重復再做的試驗，它綜合了機械運動學、電子學、光學、計算機等科學技術，試驗使用真實車輛和許多一次性消耗材料，成本很高。為保證假人精度，試驗前應對其頭部、頸部、胸部和膝部等重要部位進行標定試驗。1.頭部標定試驗將頭部總成在溫度為19～25℃，相對濕度為10%～70%的環境中至少放置4h；清洗頭皮表面和碰撞板表面；懸掛頭部，保證前額最低點低于鼻子最低點12.7mm，同時保證其中心對稱面處于垂直狀態；利用釋放裝置使頭部從規定高度下落，保證一經釋放，頭部應立即落向表面平整、剛性支撐的水平表面，其光潔度應在0.2～2.0μm范圍內；同一頭部兩次連續試驗時間間隔不應少于3h。2.胸部標定試驗2.胸部標定試驗將試驗假人放置在濕度為10%～70%的環境中直至假人肋骨溫度穩定在20.6～22.2℃之間為止；調整試驗擺錘的縱向中心線，使之低于3號肋骨中心線（12.7±1.0）mm，用試驗擺錘撞擊假人胸部，保證在碰撞瞬間，試驗擺錘的縱向中心線與假人中心對稱平面內的某一水平線重合，誤差為±2°；碰撞時對試驗擺錘加以導向；用胸骨內的電位計沿試驗擺錘的縱向中心線測量胸骨相對胸椎水平方向上的偏移。3.膝部標定試驗用腿部載荷傳感器模擬裝置緊固膝蓋總成試件；將試件置于溫度為18.9～26.5℃之間，相對濕度為10%～70%的試驗環境中至少4h，然后再用于試驗；調整試驗擺錘的縱向中心線，使得擺錘與膝部接觸時，其縱向中心線與大腿力傳感器模擬裝置的縱向中心線重合，誤差不大于±2mm；對擺錘加以導向，保證在試驗擺錘與膝部接觸的時刻不發生明顯的橫向和垂直方向上的運動或轉動。3.膝部標定試驗7.3實車碰撞試驗日本JARI實車碰撞實驗室布局簡圖7.3.1碰撞試驗設備一個較完善的實車碰撞實驗室應包括：碰撞區、牽引系統、浸車環境室、照明系統、假人標定室、測量分析室及車輛翻轉臺等。主要設備包括：固定壁障移動壁障車輛動態翻滾試驗裝置車輛靜態翻滾試驗裝置牽引系統1.固定壁障正面碰撞試驗區域設置有固定壁障。SAEJ850推薦，固定壁障表面至少寬3m、高1.5m，表面垂直于壁障前路面，覆蓋19mm厚的膠合板，壁障尺寸和結構應足以限制其表面變形量小于車輛永久變形量的1%。日本標準JISD1060-1982中要求壁障寬3m、高1.5m、厚0.6m，質量不低于70t。2.移動壁障側面碰撞和追尾碰撞采用移動壁障對停放在碰撞區域中的試驗車輛實施碰撞。移動壁障的質量、碰撞表面結構按照不同的試驗要求是不同的。由碰撞塊和移動車組成的移動壁障3.車輛動態翻滾試驗裝置試驗車放置在一個傾斜23°的平臺上，平臺以48.3km/h的速度運動，到達動態翻滾

區后平臺與地面沖擊緩沖器碰撞，試驗車脫離平臺產生動態翻滾。4.車輛靜態翻滾試驗裝置FMVSS301規定，碰撞試驗后應測量0°、90°、180°和270°各位置的燃油泄漏。為此在碰撞區附近建造靜態翻轉試驗臺，對碰撞后試驗車進行燃油泄漏試驗。5.牽引系統牽引系統是將試驗車輛或移動壁障由靜止加速到所設定的碰撞初速度的裝置。要求：（1）準確的速度控制，以滿足試驗法規中規定的碰撞速度要求。（2）對放置有假人的試驗車輛，在牽引過程中，為防止加速過程中假人姿態發生變化，加速度不能過大。（3）具有導向和脫鉤裝置。7.3.2正面碰撞試驗根據碰撞范圍不同，正面碰撞試驗可分為全寬碰撞、40%偏置碰撞和30°斜碰撞。7.3.2正面碰撞試驗美國和日本都比較注重100％重疊剛性固定壁障的碰撞試驗（全寬碰撞）碰撞速度分別為56km/h（美）和55km/h（日），以40％的偏置碰撞作為補充。我國目前唯一施行的強制性檢驗項目是100％重疊剛性固定壁障的碰撞試驗，試驗速度為48～52km/h。歐洲在碰撞試驗方面比較注重對事故形態的模擬，而完全發生正面100％重疊的碰撞事故并不多見，所以歐洲并沒有強制實施100％重疊的正面碰撞試驗，相反，對40％重疊的偏置碰撞要求相當嚴格。7.3.2正面碰撞試驗1.試驗方法正面碰撞試驗是將車輛加速到指定碰撞速度，然后與固定壁障進行碰撞的試驗。一般汽車的碰撞方向與固定壁障垂直。碰撞瞬間，車輛不再承受任何附加轉向或驅動。試驗車在撞擊固定壁障之前處于勻速行駛狀態。試驗車的縱向中心平面應垂直于固定壁障，其到達壁障的路線在橫向任一方向偏離理論軌跡均不得超過15cm。2.試驗要求（1）試驗場所（2）固定壁障（3）汽車質量（4）前排座椅的調整（5）假人的安放（6）測試設備3.評價標準（1）正面撞擊壁障時，轉向柱管和轉向軸的上端允許沿著平行于汽車縱向中心線的水平方向向后竄動，竄動量不得大于127mm。（2）撞擊后以最快速度檢查燃油箱及燃油管有無泄漏，并檢查泄漏處狀況及泄漏總量。燃油泄漏總量在5min內不得大于200mL。3.評價標準（3）試驗過程中，車門不得開啟，前門的鎖止系統不得發生鎖止。碰撞試驗后，不使用工具應能對每排座位對應的門，至少有一個門能打開。必要時，改變座椅靠背位置使得所乘人員能夠撤離。若將假人從約束系統中解脫時，如果發生了鎖止，通過在松脫位置上施加不超過60N的壓力，該約束系統應能被打開，從車輛中完好地取出假人。3.評價標準（4）安全評價指標：頭部性能指標（HPC）≤1000；胸部變形的絕對值應≤75mm；沿軸向傳遞至假人每條大腿的壓力應≤10kN。7.3.3側面碰撞試驗目前側面碰撞法規還沒有統一，主要有歐洲ECER95和美國FMVSS214兩種方式。ECER95FMVSS2141.試驗方法與要求試驗時，試驗車輛靜止，移動變形壁障正面中垂線對準試驗車輛駕駛員座椅R點，以一定的速度垂直撞擊車身側面。我國規定的碰撞瞬時移動壁障的速度為（50±1）km/h，且該速度至少在碰撞前0.5m內保持穩定。2.評價標準（1）乘員損傷評價指標包括頭部、胸部、腹部和腰部各損傷值。（2）在試驗過程中車門不得開啟。（3）碰撞試驗后，不使用工具應能打開足夠數量的車門，使乘員能正常進出。必要時可傾斜座椅靠背或座椅，以保證所有乘員能夠撤離；能將假人從約束系統中解脫；能將假人從車輛中移出。2.評價標準（4）所有內部構件在脫落時均不得產生鋒利的突出物或鋸齒邊，以防增加傷害乘員的可能性。（5）在不增加乘員受傷危險的情況下，允許出現因永久變形產生的脫落。（6）碰撞試驗后，如果燃油供給系統出現液體連續泄漏，其泄漏速度不得超過30g/min；如果燃油供給系統泄漏的液體與其他系統泄漏的液體混合，且不同的液體不容易分離和辨認，則在評定連續泄漏的泄漏速度時記入所有收集到的液體。7.3.4追尾碰撞試驗汽車由于在追尾碰撞事故中燃油箱及管路滲漏爆炸起火在事故車輛中僅占1%，但此類事故一旦發生，后果十分嚴重。我國于2006年發布了汽車追尾碰撞的強制性試驗標準GB20072-2006《乘用車后碰撞燃油系統安全要求》。1.試驗方法在進行汽車后碰撞安全性評價時，采用碰撞裝置與試驗車輛后部碰撞的方式，模擬與另一行駛車輛發生后碰撞的情況。碰撞裝置可以為移動壁障或擺錘。試驗時，碰撞裝置以一定速度與試驗車輛后部碰撞，根據燃油系統的泄漏情況評價汽車后碰撞的安全性。2.試驗要求（1）試驗場地（2）碰撞裝置（3）碰撞裝置的驅動型式3.評價標準在碰撞過程中燃油裝置不應發生液體泄漏。碰撞試驗后，燃油裝置若有液體連續泄漏，則在碰撞后前5min平均泄漏速率不應大于30g/min；如果從燃油裝置中泄漏的液體與從其他系統泄漏的液體混淆，且這幾種液體不容易分開和辨認，則應根據收集到的所有液體評價連續泄漏量。不應引起燃料的燃燒。在碰撞過程中和碰撞試驗后，蓄電池應由保護裝置保持自己的位置。7.3.5C-NCAP碰撞試驗各國NCAP測試程序不盡相同，可包括正面碰撞、側面碰撞、側面柱撞、追尾測試、18個月兒童動態測試、3歲兒童動態測試、行人保護等項目。公認最嚴格的是歐盟的EURO-NCAP測試。NCAP的測試結果根據頭部、胸部、腿部等主要部位的傷害程度對試驗車的安全性進行分級，評價共分五個星級，五星級為碰撞試驗安全性最好的。7.3.5C-NCAP碰撞試驗對于前兩項試驗，前排駕駛員和乘員位置分別放置HybridIII型第50百分位男性假人，第二排最右側座位放置HybridIII型第5百分位女性假人，試驗時假人佩戴安全帶，考核安全帶性能。每項最高得分18分。（共36分）7.3.5C-NCAP碰撞試驗總分≥60分≥52且＜60分≥44且＜52分≥36且＜44分≥28且＜36分＜28分星級5+（★★★★★☆）5（★★★★★）4（★★★★）3（★★★）2（★★）1（★）星級評分標