汽车碰撞安全技术研究

汽车碰撞安全测试技术报告

一．国内外法规

目前，已经发展成熟的主动安全性装置和技术主要包括车轮防抱死制动系统、牵引力控制系统、主动悬架、四轮转向、四轮驱动、车距雷达报警系统以及汽车全球定位导航系统ITS等。被动安全性是指通过车辆结构的安全设计以及各种保护系统被动安全性装置，当事故发生的时候这些措施能够发挥作用，达到尽可能地减少车上乘员以及车外行人受到伤害的程度。汽车碰撞试验是研究被动安全的主要手段。

通常情况下，对于被动安全也分为两个方面：车内乘员安全和车外行人保护。作为被动安全性研究的主要内容就是如何合理地进行车身结构安全性设计和乘员约束系统设计，利用车身结构件的变形吸收能量以减少对乘员的冲击，同时利用乘员约束系统给予乘员最大限度的保护。对于车外行人，通常采用车身结构安全性设计和车身外表安全装置，在发生碰撞时减少对行人的伤害。

研究和开发汽车被动安全性能的最终目的是在事故发生时，最大限度地减少车内乘员和车外行人的伤害。汽车事故发生的情况主要有正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞和车辆滚翻等。因此，碰撞中人员受到伤害主要情况有：（1） 碰撞时汽车结构变形侵入乘员舱直接伤害乘员；（2） 碰撞时乘员与车内结构发生二次碰撞造成伤害；（3） 碰撞时以及碰撞后乘员身体部分超出车外，受到伤害；（4）碰撞后燃油起火造成伤害；（5）对行人的伤害，包括保险杠对行人腿部造成的伤害和发动机盖对行人头部造成的伤害。因此，汽车被动安全性法规主要是针对以上这几个方面制订的。

目前汽车被动安全法规有两大体系：美国FMVSS（Federal Motor Vehicle Safe

Standard）体系和欧洲法规体系（包括联合国欧洲经济委员会标准ECE、欧洲经济共同体EEC）。在这两种法规体系里都规定，为验证车辆安全措施的有效性，对新开发的汽车都必须进行试验样车的碰撞试验和乘员保护装置的冲击试验，并且，上述两个机构都制订了相应的试验方法和评价标准。日本和澳大利亚在参照美国和欧洲法规的基础之上同样也制订和实施了相应的安全法规和标准。我国政府有关部门已于1999年颁布了第一项汽车被动安全技术法规《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》CMVDR294（China Motor Vehicle Design Rule 294），到2003年又在CMVDR 294的基础上稍作修改推出了GB 11551《乘用车正面碰撞的乘员保护》，将实车正面碰撞试验内容列入汽车新产品强制性检验项目中。今年我国还将推出侧面碰撞试验标准和追尾碰撞试验标准，同时还计划将汽车正面偏置碰撞作为国家推荐标准。

1 关于汽车正面碰撞的国内外安全法规综述

汽车安全是目前全球范围内的一个重要话题。随着汽车工业的不断发展和进步，汽车安全问题也变得越来越重要。汽车前面碰撞是汽车安全中最常见的一种事故类型。针对这种事故类型，国内外一直在不断完善安全法规。

1. 国内法规

1.1 中国新车评价程序（C-NCAP）

C-NCAP是中国汽车评价程序的缩写。它是中国政府于2006年推出的汽车安全评价标准。其中，汽车正面碰撞是C-NCAP测试项目之一。C-NCAP测试基于汽车对不同类型道路上的碰撞情况进行测试，为新车提供一个公正的安全评估标准。在C-NCAP测试中，汽车正面碰撞的安全要求是车辆速度要求不高于56 km/h。

1.2 GB 11551-2017《汽车前部碰撞试验方法》

GB 11551是中国的国家标准。它规定了汽车前部碰撞试验的方法。其中，前部碰撞试验是一种测试汽车在正面碰撞中的安全性能的标准测试。该标准规定了一系列试验项目，包括碰撞速度、碰撞方式、车辆结构安全等。测试结果分为评级，包括五个等级：优秀、良好、一般、差、极差。

1.3 《机动车安全技术要求》

《机动车安全技术要求》（GB 7258-2017）是中国汽车行业的安全标准，规定了机动车辆的安全技术要求及检验方法。它对于汽 2 车的前部碰撞进行了具体的规定，包括汽车前撞条和防撞杠的强度、车身结构等方面的要求。

2. 国外法规

2.1 欧盟最小安全标准要求

欧盟规定，所有新上市的汽车都必须符合最小安全标准的要求，包括正面碰撞的安全要求。此外，根据欧盟的法规，汽车制造商必须在每个新汽车上配备“电子稳定控制系统”（ESC），确保车辆在紧急情况下能更好地保持稳定。

2.2 美国联邦汽车安全标准

美国联邦汽车安全标准( Federal Motor Vehicle Safety

Standards, FMVSS)规定了美国汽车制造商必须遵循的一些汽车安全标准。其中，FMVSS 208定义了汽车前部碰撞测试标准，并规定汽车在到达30 mph或35 mph的速度前必须在50%的机会下，完全保护驾驶员/乘客。而FMVSS 301规定了汽车在正面撞击测试中的安全性能，包括车辆的结构、碰撞安全性能等。

轿车侧面碰撞车身结构安全性和乘员损伤保护研究

就经常发生的交通事故现场报告分析，轿车侧面碰撞是造成乘员重伤和死亡的主要交通事故之一。我国近几年才开始针对于这方面的研究，一般来说轿车侧面碰撞包括车对车和车对障碍物两种碰撞形式，车与车的碰撞一直以来备受人们关注而成为研究的重点，车与障碍物之间的侧碰研究却几乎为零。想要提高车辆侧面碰撞的安全性就必须对这两种情况同时进行研究。

标签：车辆安全性；乘员损伤；防护措施

我国规定，不管是直接碰撞还是间接的碰撞，在轿车侧面碰撞试验中，对于其撞击器的选取大多采用移动变形等类型的壁障，而在仿真研究轿车的侧面碰撞中，多采用移动变形壁障来代替撞击的车辆，以便于能够更好地进行研究。

1 轿车侧碰的碰撞性

碰撞力的传递性：

在轿车的实验过程中，重要的构成部件对车辆的整体性、安全性与舒适性等问题有着直接的影响。轿车的车身结构从前往后依次为前柱、中柱、后柱。轿车结构中的这些立柱有一定的支撑作用，也是轿车的门框。轿车侧面受到外力的撞击的时候，惯性会使车门产生向内冲击的力，车门框就会对这种力产生抑制，当然车门框在抵御这种外力时也会受到由车门传递而来的侧向作用力。

在轿车门内配置防撞杆，其作用在于当前门受到侧向撞击力时会将作用力直接传递或转移到铰链柱和中柱。轿车的铰链柱和后柱在外界的侧向力的作用下随之产生一种向车内运动的破坏力，铰链柱上端的前风窗下横梁和仪表板安装横梁的轴向刚度提供了抵抗这种来自于外界的力，而铰链柱下端的刚度是由车身底部横向结构来提供的。在轿车车门受到侧向撞击力的情况下，向车内转移、传递的破坏力将会使中柱受到向车内弯曲弯矩力而变形，弯曲刚度和中柱上、下接头的刚度形成了向车内变形的抵抗。也就是说在受到侧向撞击时，接头就会起着传递作用，通过车顶边梁、车顶横梁和相关的接头结构致使作用在中柱上的一部分力就会向非撞击侧传递。车顶结构提供了中柱上面的接头来抵抗对中柱向车内的运动力，其原理在于车顶边梁的弯曲刚度、车顶横梁的轴向刚度、接头结构相应的刚度、前柱和后柱的弯曲刚度等刚好通过中柱下方的接头，横梁将会接受部分作用在中柱上的应力。作用在门槛梁上的侧向力，受到外部的直接撞击与内部中柱作用的影响，而其门槛梁上的侧向力则是通过地板和地板横梁来进行分散和传递的活动。

汽车碰撞安全中的仿真模拟技术研究

随着汽车行业的不断发展，人们对汽车碰撞安全的重视程度也越来越高。而为了更好地评估车辆的碰撞安全性能，汽车碰撞仿真模拟技术应运而生。该技术可以通过模拟车辆在不同情况下的碰撞情况，从而更好地了解车辆在碰撞时的表现，并对车辆的碰撞安全性能进行科学的评估。

虚拟碰撞试验是一种通过计算机程序进行的汽车碰撞试验方法，其基本原理是通过将汽车抽象为刚体模型，使用数学模型对汽车碰撞时受力的物理过程进行模拟和计算，从而得到汽车在碰撞过程中的运动状态、速度、加速度等信息。传统汽车碰撞试验需要进行多次试验才能得到较为准确的结果，而虚拟碰撞试验则可以通过分析数学模型，通过计算机技术预估不同车型的碰撞安全性能。

汽车碰撞仿真模拟技术的主要优点是在短时间内能够得到大量汽车碰撞实验数据，并对数据进行分析和评估。此外，该技术还极大地减少了因为碰撞试验带来的经济成本和时间成本，可以提高汽车公司的开发效率，并且还可以对汽车的碰撞安全性能进行无效重生成，更加准确地演示车辆在不同速度下的碰撞效果。

在实际应用中，虚拟碰撞试验技术还需要优化，例如在车型建模方面，需要完善汽车模型数据，提高模型精度和广泛性，从而更好地适应不同车型的碰撞试验。此外，需要改进模拟过程，并利用高端计算机技术实现更高精度的仿真模拟。

总之，汽车碰撞仿真模拟技术的出现极大地提高了汽车碰撞安全性能评价的精确性和实用性，为汽车行业的发展注入更多的科学技术元素。未来，随着技术的不断提升和改进，相信汽车碰撞仿真模拟技术在汽车领域的应用还将有更大的空间和潜力。