碰撞安全性 汽车侧面碰撞安全防护措施

　　摘要：碰撞安全性，尤其是侧碰安全性越来越受到重视，各大车厂与相关研究机构无不投入许多人力、物力、财力来设计或研发各式各样的车体结构与安全配备：如侧面防撞钢梁、侧面防护气囊等等的设计，均是以降低人体在车祸事故中的伤害程度为主要目标。

　　关键词：侧面碰撞；防护策略

　　引言

　　我据国外机构统计表明，在汽车碰撞发生的交通事故中，大约有30%为侧面碰撞引发的交通事故。在公路交通发达的美国，平均每年约8,000名驾驶员由于侧面碰撞致死，在24,000受重伤的人中，约有67%的人是由于汽车对汽车的侧面碰撞，我国道路交通较为复杂，车型混杂，这更容易发生车辆的侧面交叉碰撞。在世界范围内，汽车侧面碰撞的研究及相应安全性法规的制定已成为当前研究的热点。

　　侧面碰撞事故中伤害情况分析

　　据有关机构调查研究，交通事故类型中最多的就是碰撞事故，在各种汽车碰撞事故形式中，侧面碰撞事故约占事故总数的30%，仅次于正面碰撞，而在造成死亡和重伤的事故中，侧碰事故约占35%。在中国，由于城市道路交通以平面交叉路口为主，侧面碰撞事故发生概率最高，大约有1/3侧面碰撞交通事故。在对1998年云南省内各种交通事故形态所引起的人员致死及致伤率进行的统计中显示，交通事故中由侧面碰撞中所引起的人员致死率高达37.4%，仅次于正面碰撞所引起的致死率，而侧面碰撞中所引起的人员致伤率则高于正面碰撞，达到62.6%。在对1999年云南省内各种交通事故形态所引起的人员致死及致伤率进行的统计中显示，交通事故中由侧面碰撞中所引起的人员致死率高达33%，仅次于正面碰撞所引起的致死率，而侧面碰撞中所引起的人员致伤率则高于正面碰撞，达到67%。通过对云南省751位因交通事故死亡者的抽样调查发现，有近10.12%的是由于侧面碰撞伤害致死，表明在侧面碰撞这一交通事故类型中，车内乘员一旦受害，其致死率往往是很高的。

　　交通事故形态的不同，造成的后果严重性也不同。在侧面碰撞中导致致命或人体严重伤害的主要部位依次是头部、胸部、腹部、下肢、颈部、脊椎和骨盆，侧面碰撞对乘员的头部和胸部的伤害程度最大。据统计，在我国由于侧面碰撞事故导致死亡的案例中有38%是因为乘员的头部撞到树或杆上而造成的，统计资料还表明，侧面碰撞对人体骨盆和下肢的伤害仍占有很大比例。在侧面碰撞事故中，侧面柱碰撞是一种特殊形式的碰撞，它对乘员的伤害程度要高于一般的侧面碰撞，对乘员头部和胸部会造成很大的威胁，此外，它对乘员肋骨的伤害程度比一般侧面碰撞要大。在碰撞过程中，四肢受害时如不发生过多的流血，一般较少死亡，人体颈部和脊椎生理构造复杂，即使是轻微冲击，也会造成严重的伤害，导致伤者死亡，所以对道路交通事故中人员伤害的保护应以头部与胸部为重点保护对象。

　　众所周知，交通事故中大部分的人身伤害都是因为人体受到外力冲击所致，车辆的加速度或减速度是造成人体伤害的主要原因。人体对外力的冲击有一定的承受限度，当外力超过限度时，人体便受到伤害。车内乘员伤亡都是由于汽车碰撞导致乘员与车内部件的碰撞造成的。与汽车正面碰撞相比，汽车侧面吸能构件较少，乘员与门内板之间仅存在20—30mm的空间，一旦受到来自侧面的撞击，乘员将受到强烈贯入的冲击载荷作用，严重时危及生命。研究表明，驾驶室（乘员舱）侧面的侵入是乘员受到伤害的直接原因，汽车侧面碰撞时乘员严重死亡和伤害与驾驶室（乘员舱）侧面侵入量有很大关系。据美国国家车辆采样系统NASS统计的侧面碰撞时驾驶室侧面侵入量与重伤率的关系显示：驾驶室（乘员舱）侧面侵入量与伤害程度等级（重伤率）基本上成线性关系，即侵入量增大时（即变形程度越大），乘员死亡和伤害的比例也就增大，侧面撞击时乘员舱侵入量为8cm时，重伤率为22%，而乘员室侵入量达61cm时，重伤率为100%。在侧面柱碰撞中，由于刚性柱体相对车身十分狭窄，所以通常会从侧面冲进车内，可以说高速碰撞的柱体就如同一把锋利的钢刀，可以轻松的撕开整个车身。伤害的主要形式包括：侧碰横梁上门内板及B柱中上部结构的溃塌变形导致乘员头胸部的伤害；坚硬、突起的几何外形内饰件（如车门内扶手）会导致乘员腹部的伤害；侧碰横梁下门内板会对骨盆产生垂直的负载，导致骶骨剪切骨折。另外，当发生侧面碰撞时，驾驶室内的仪表板同样会对乘员的头部、膝部以及下肢造成不同程度的伤害。

　　典型案例及侧面碰撞标准制定的重要性

　　1. 制定汽车侧面碰撞法规的必要性

　　统计资料表明，在交通事故的各种汽车碰撞形式中，侧面碰撞所占的比例仅次于正面碰撞，但在侧面碰撞中乘员所受的伤害程度比正面碰撞还要高，尤其在我国，侧面碰撞导致死亡的比例要高于国外的平均水平。我们从前面统计的结果已看出，在各种汽车碰撞事故形式中，侧面碰撞事故发生概率最高，其致死率仅次于正面碰撞，而致伤率却居第一。下面是近年来发生在国内的多起侧碰后由于车身中部断裂导致车毁人亡的交通事故。

　　2005年1月发生于杭州的广本雅阁“婚礼门”事件，轿车撞上在浙江杭州高架路中间的隔离墙，车身右侧受到撞击，雅阁车从中断裂为两截，造成三死两伤。

　　2005年2月，一辆广州本田轿车，在京沈高速沈阳方向445km处撞到左侧护拦，巨大的冲击力使车身右侧着地侧翻，右侧车身外面的一层钢板完全消失，车身后部断裂，只剩下左侧与车身相连。

　　2005年1月11日，一辆帕萨特在高速上与一辆卡车发生轻微擦碰后，车体一侧被完全撕裂，车内乘客全部死亡。同年1月31日，珠海，一辆帕萨特被小货车以不到50km/h的速度侧面撞击，司机当场死亡。

　　2006年4月30日凌晨，在杭州某高架桥上发生一起严重的交通事故，一辆载有4名乘客的东风日产天籁轿车撞击到高架桥的挡墙上，车体从中间截断，车上一人当场死亡，多人受伤……

　　在短短的两年时间内，发生了这么多起血淋淋的惨剧，我们不禁要问，这正常吗？针对这一残酷的现状，制定我国汽车侧面碰撞乘员保护标准，进一步提高整车安全性能就显得尤为重要。目前我国实行的车辆安全测试标准远远低于欧洲的标准，并且我国的安全标准都仅有达标和不达标之分，而一些诸如“陆风碰撞门”以及频繁出现的达标车辆被撞成两截等事故的发生都让消费者对汽车的安全性能格外关注，令我们欣慰的是，国家有关部门已注意到这种现实问题并做了一些相应举措来加以应对。

　　2. 汽车侧面碰撞法规的颁布

　　安全性是消费者购车时要考虑的重要因素，汽车碰撞标准是检验或评价汽车碰撞安全性能的重要依据，同时对汽车制造商具有法律上的约束性，从而作为各方必须共同遵守的技术依据，以促进汽车安全性能的提高。国家强制性标准是政府部门对汽车产品安全性能的最低要求，只有通过标准的汽车方可获得上市资格。在发达国家，一项严格规范的行业标准NCAP，即新车评估规程，成为汽车业界公认的权威评价体系。其对车型的客观评价结果是消费者选车时的重要参考系数，同时也能促进汽车厂商提高汽车安全性能设计。有一点非常值得注意，我国部分在售的合资品牌乘用车提供的是该车型在其国内的NCAP评测中的结果，但是车型引进以后，很多车辆会进行不同程度的适应性改造，简化若干安全配置，比如在国外生产的乘用车中安装了侧面安全气囊和侧面头部帘式安全气囊（气帘），而这些车型在中国境内生产时为了降低成本，而将其取消，这样做势必会对汽车的安全性能产生不利影响，所以建立我国自身的汽车产品安全碰撞标准有利于提高在我国境内生产和销售汽车的安全性能，切实保障国民的生命健康，这也符合国家提出的任何工作都要本着“以人为本”的原则出发。汽车工业发达国家在20世纪80年代初就开始了汽车侧面碰撞的试验研究，并开始制定相应的法规，虽然我国在汽车侧面碰撞试验研究上才刚刚起步，但起点较高，瞄准国外先进技术，相关工作开展迅速。2006年1月，国家标准化委员会发布了《汽车侧面碰撞的乘员保护》标准（GB20071-2006），同年7月1日，汽车侧面碰撞标准开始正式实施。侧碰标准中明确规定，所有M1类车型（9座以下客车），N1（总质量3.5t及以下货车）都必须满足侧面碰撞的强制性规定，侧碰不达标的汽车将不能申报公告。

　　侧面碰撞防护措施

　　1. 从侧碰法规看车身安全结构的改进

　　安全车身是所有被动安全设施的基础，也是车内乘员的最后一道防线。与汽车正面碰撞相比，汽车侧面吸能构件较少，乘员与门内板之间仅存在20—30mm的空间，一旦受到来自侧面的撞击，乘员将受到强烈贯入的冲击载荷作用，严重时危及生命。我们从前面的叙述中已经知道，当乘员舱侧面侵入增大，乘员死亡与伤害比例也随之增大，所以汽车发生侧面碰撞时若想保护乘员的安全，最重要的是尽可能地减少乘员舱空间的侵入，也就是让车体变形和乘员保护系统（如安全带、气囊等）尽可能地吸收碰撞能量。并且我们还知道了侧面碰撞伤害的主要形式包括：侧碰横梁上门内板及B柱中上部结构的溃塌变形导致乘员头胸部的伤害；坚硬、突起的几何外形内饰件（如车门内扶手）会导致乘员腹部的伤害；侧碰横梁下门内板会对骨盆产生垂直的负载，导致骶骨剪切骨折等等。所以侧面碰撞法规针对汽车侧门强度提出要求，目的是检查车侧立柱、顶/底支柱连接和门连接等结构强度，以尽量降低在侧碰事故中乘员受重伤和致命伤害的风险。

　　保护和减轻乘员在侧面碰撞中所受伤害，最根本的方法就是使作用在乘员身上的冲击力低于可以接受的生物力学极限，为此就必须把侧面碰撞中的变形效果和冲击力降到最低。研究表明，要提高轿车抗侧面碰撞能力，不可能仅就某一局部的改进就可以大大降低乘员在侧面碰撞时所受到的冲击，而需要从多方面综合入手来提高汽车抗侧面碰撞能力。从交通事故数据统计结果分析，在侧面碰撞事故中90o角碰撞占侧面碰撞总数的70%左右，车辆乘员所处空间相对较小，因此乘员更容易受伤，车辆碰撞发生的部位在车身B柱和车门。实施侧撞标准后，汽车的车身结构需要进行相关调整，一般包括侧门内安装加强装置，如在侧门上加装防撞杆以及A柱、B柱加强等。具体讲就是侧面设计主要针对车体的侧面梁系的设计，它要求车体要一定刚度和强度，通常是在汽车两侧门夹层中间放置一两根非常坚固的钢梁，当侧门受到撞击对，防撞钢梁把碰撞力传送到A柱、B柱上，如果设计更好的话A柱和B柱应该再把这些力传送到底盘的上顶，把这个撞击力化解到最小，因此坚固的防撞杆能大大减轻侧门的变形程度，从而能减少汽车撞击对车内乘员的伤害。Volvo是世界上最早开展侧面安全性能研究的公司之一，其专利技术侧面碰撞保护系统(SIPS)堪称是最好的侧面保护技术，它对B柱作了专门的强化处理，具有优异的抗冲击性能。B柱彼此之间通过5个高强度的横板连接成一体，当任何一个B柱受到碰撞的冲击时，它就会通过横板快速传到其他B柱上，使冲击力能向前、向后、向下快速扩散。车门在侧面碰撞时也扮演着极为重要的角色，Volvo公司对车门采用角钢制成，碰撞时，可以防止车门侵入车舱内伤害到乘客。车门通过特殊结构勾在B柱上，即使受到很大的碰撞力也不会脱落，这样B柱上的冲击力就可以有效地向前、向后、向下扩散开来。底座采用激光焊接，具有很高的强度，与B柱一起可以提供最好的侧面保护。总而言之，这些设计和结构特征能把侧面碰撞中挤入深度和挤入率降到最低，从而最大限度地降低乘客受伤的危险。

　　对于前面所提到的多起侧碰后车身中部断裂的事故，有人认为，这种车身断裂的情况非常少见，整车断裂与车身钢板厚度不无关系。“发生断裂的地方是在汽车前底板和中横梁的搭接部分，这里包含大量拼缝焊接区，是一个受力集中区。虽然这里是车身的薄弱点，但产品在出厂前就应该考虑到这个问题，发生这种断裂情况可能是由于汽车存在自身缺陷而产生的”。从技术角度讲，一般车身是由若干片冲压件组成，大多数厂家采用点焊进行连接。但点焊存在不连续性，解决不了焊接处的平整度及缝隙问题，点焊造成焊接点周围的钢材应力下降，因此当车辆遭严重撞击时，断裂部位恰恰就是这些车身焊接部位。因此在汽车设计制造过程中，车身采用超高刚性笼型车体，能有效提高车身防撞性能，尽可能避免因车身断裂伤及乘员，保护乘员舱人员安全。焊接工艺建议采用激光焊接，因为激光焊接具有连续性，可以实现钢材分子层面的结合，使两块钢板结合成一整块钢板，从而增加了结合强度。激光焊接主要用于涉及乘员舱的顶盖与侧围、底板与侧围、尾部以及门框等连接处，能够大大提高车身的刚性。

　　2. 安全气囊在侧面碰撞防护中的应用

　　安全气囊，也称辅助乘员保护系统。它是一种当汽车遭到碰撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲气囊，可以保护车内乘员不致撞到车厢内部，是一种被动安全装置。气囊做为车身被动安全性的辅助配置，日渐受到人们的重视。当汽车碰撞后，乘员与车内构件尚未发生“二次碰撞前”迅速在两者之间打开一个充满气体的气垫，使乘员因惯性而移动时“扑在气垫上”，从而缓和乘员受到的冲击并吸收碰撞能量，减轻乘员的伤害程度。统计发现，侧面碰撞对车内乘员的身体和头部的伤害程度比正面碰撞还要严重，在侧面碰撞死亡事故中，头部伤害占59.27%，胸部伤害占21.98%，而其他部位伤害占18.75%，对驾驶员来说，侧面碰撞引起的脑部伤害占到所有因人身威胁而引起脑部伤害的50%。随着消费者对安全的日益关注，将促使更多的量产车装备头部保护装置。车辆在发生事故时，车内的气囊和气帘可以有效保护车内成员的生命安全，现在的汽车都使用了多气囊系统，换句话说气囊、气帘的个数越多越能有效的保障驾乘人员在发生交通事故时的生命安全，当然前提是要针对车辆在发生碰撞时来自各个不同方向的撞击力合理的安排安全气囊气帘的位置及个数。随着越来越多的安全气囊系统增加到量产车中，头部伤害将减少80%～90%，可以说气囊系统的广泛应用有效地减轻了乘员的碰撞伤害程度。

　　安全气囊分布在车内前方（正副驾驶位），侧方（车内前排和后排）和车外三个方向，对于侧面碰撞防护多是侧面安全气囊和侧面安全气帘。侧面气囊系统是保护汽车遭侧面碰撞以及车辆翻滚时乘员的安全，一般安装于车门上，也有安装于前部座椅靠背的外侧。如图3所示，侧面安全气囊由一个气体发生器、气囊罩以及气囊组成。当一个安全气囊引爆时，侧面安全气囊罩被来自于气体发生器的氩气引爆，向气囊充气。

　　在车辆遭到侧面碰撞会导致车门严重变形，以至于无法开启车门，车内乘员被困于车内，侧面安全气囊可以有效的保护车内驾乘人员来自侧面撞击导致的腰部，腹部，胸部外侧，以及胳膊的伤害，保证身体上肢的活动能力和逃生能力。除侧面安全气囊外，在车顶的两侧会配有两条管状气囊，称为侧面安全气帘，在意外情况发生时能够有效的缓解来自车顶上方的下压力，配合侧面气帘能够有效的保护乘客的头部和颈部。

　　窗帘式安全气囊被安装在A柱与B柱之间车顶的边沿处，如图4所示。窗帘式安全气囊由气体发生器、管、气囊罩以及气囊构成。当窗帘式安全气囊引爆时，由气体发生器产生的氩气将A装饰柱与车顶内衬分开，使气囊充气。图5展示了发生侧面碰撞时侧面安全气囊与帘式气囊的展开效果。但是我们还应该清楚的知道安全气囊只是辅助装置，在不系安全带的状况下，安全气囊不但不能对乘员起到防护作用，还会对乘员有严重的杀伤力。安全气囊的爆发力是惊人的，足以击断驾驶者的颈椎。因此，系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。

　　结束语

　　有一句话说的好：“车是拿来开的，不是拿来撞的。”没有绝对安全的车，安全应该从人做起。以人为本，加强对汽车侧面碰撞防护安全的研究，切实采取措施提高碰撞事故生存率，从而更有效地保护乘员免受伤害。

　　参考文献

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　　［2］王文杰，沈宇明等.交通事故中人体受害及加害部位（物体）调查研究报告.2003

　　［3］沈宇明.侧面碰撞事故中的乘员伤害分析.2006

　　［4］金银等.汽车使用维修大全.中国商业出版社，1994

　　［5］余志生主编.汽车理论（第四版）.机械工业出版社，2006