側(cè)面碰撞防護(hù)措施
1. 從側(cè)碰法規(guī)看車身安全結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
安全車身是所有被動(dòng)安全設(shè)施的基礎(chǔ)，也是車內(nèi)乘員的最后一道防線。與汽車正面碰撞相比，汽車側(cè)面吸能構(gòu)件較少，乘員與門內(nèi)板之間僅存在20—30mm的空間，一旦受到來(lái)自側(cè)面的撞擊，乘員將受到強(qiáng)烈貫入的沖擊載荷作用，嚴(yán)重時(shí)危及生命。我們從前面的敘述中已經(jīng)知道，當(dāng)乘員艙側(cè)面侵入增大，乘員死亡與傷害比例也隨之增大，所以汽車發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)若想保護(hù)乘員的安全，最重要的是盡可能地減少乘員艙空間的侵入，也就是讓車體變形和乘員保護(hù)系統(tǒng)（如安全帶、氣囊等）盡可能地吸收碰撞能量。并且我們還知道了側(cè)面碰撞傷害的主要形式包括：側(cè)碰橫梁上門內(nèi)板及B柱中上部結(jié)構(gòu)的潰塌變形導(dǎo)致乘員頭胸部的傷害；堅(jiān)硬、突起的幾何外形內(nèi)飾件（如車門內(nèi)扶手）會(huì)導(dǎo)致乘員腹部的傷害；側(cè)碰橫梁下門內(nèi)板會(huì)對(duì)骨盆產(chǎn)生垂直的負(fù)載，導(dǎo)致骶骨剪切骨折等等。所以側(cè)面碰撞法規(guī)針對(duì)汽車側(cè)門強(qiáng)度提出要求，目的是檢查車側(cè)立柱、頂/底支柱連接和門連接等結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以盡量降低在側(cè)碰事故中乘員受重傷和致命傷害的風(fēng)險(xiǎn)。
保護(hù)和減輕乘員在側(cè)面碰撞中所受傷害，最根本的方法就是使作用在乘員身上的沖擊力低于可以接受的生物力學(xué)極限，為此就必須把側(cè)面碰撞中的變形效果和沖擊力降到最低。研究表明，要提高轎車抗側(cè)面碰撞能力，不可能僅就某一局部的改進(jìn)就可以大大降低乘員在側(cè)面碰撞時(shí)所受到的沖擊，而需要從多方面綜合入手來(lái)提高汽車抗側(cè)面碰撞能力。從交通事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，在側(cè)面碰撞事故中90o角碰撞占側(cè)面碰撞總數(shù)的70%左右，車輛乘員所處空間相對(duì)較小，因此乘員更容易受傷，車輛碰撞發(fā)生的部位在車身B柱和車門。實(shí)施側(cè)撞標(biāo)準(zhǔn)后，汽車的車身結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行相關(guān)調(diào)整，一般包括側(cè)門內(nèi)安裝加強(qiáng)裝置，如在側(cè)門上加裝防撞桿以及A柱、B柱加強(qiáng)等。具體講就是側(cè)面設(shè)計(jì)主要針對(duì)車體的側(cè)面梁系的設(shè)計(jì)，它要求車體要一定剛度和強(qiáng)度，通常是在汽車兩側(cè)門夾層中間放置一兩根非常堅(jiān)固的鋼梁，當(dāng)側(cè)門受到撞擊對(duì)，防撞鋼梁把碰撞力傳送到A柱、B柱上，如果設(shè)計(jì)更好的話A柱和B柱應(yīng)該再把這些力傳送到底盤的上頂，把這個(gè)撞擊力化解到最小，因此堅(jiān)固的防撞桿能大大減輕側(cè)門的變形程度，從而能減少汽車撞擊對(duì)車內(nèi)乘員的傷害。Volvo是世界上最早開展側(cè)面安全性能研究的公司之一，其專利技術(shù)側(cè)面碰撞保護(hù)系統(tǒng)(SIPS)堪稱是最好的側(cè)面保護(hù)技術(shù)，它對(duì)B柱作了專門的強(qiáng)化處理，具有優(yōu)異的抗沖擊性能。B柱彼此之間通過(guò)5個(gè)高強(qiáng)度的橫板連接成一體，當(dāng)任何一個(gè)B柱受到碰撞的沖擊時(shí)，它就會(huì)通過(guò)橫板快速傳到其他B柱上，使沖擊力能向前、向后、向下快速擴(kuò)散。車門在側(cè)面碰撞時(shí)也扮演著極為重要的角色，Volvo公司對(duì)車門采用角鋼制成，碰撞時(shí)，可以防止車門侵入車艙內(nèi)傷害到乘客。車門通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)勾在B柱上，即使受到很大的碰撞力也不會(huì)脫落，這樣B柱上的沖擊力就可以有效地向前、向后、向下擴(kuò)散開來(lái)。底座采用激光焊接，具有很高的強(qiáng)度，與B柱一起可以提供最好的側(cè)面保護(hù)?？偠灾?，這些設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)特征能把側(cè)面碰撞中擠入深度和擠入率降到最低，從而最大限度地降低乘客受傷的危險(xiǎn)。
對(duì)于前面所提到的多起側(cè)碰后車身中部斷裂的事故，有人認(rèn)為，這種車身斷裂的情況非常少見，整車斷裂與車身鋼板厚度不無(wú)關(guān)系?！鞍l(fā)生斷裂的地方是在汽車前底板和中橫梁的搭接部分，這里包含大量拼縫焊接區(qū)，是一個(gè)受力集中區(qū)。雖然這里是車身的薄弱點(diǎn)，但產(chǎn)品在出廠前就應(yīng)該考慮到這個(gè)問(wèn)題，發(fā)生這種斷裂情況可能是由于汽車存在自身缺陷而產(chǎn)生的”。從技術(shù)角度講，一般車身是由若干片沖壓件組成，大多數(shù)廠家采用點(diǎn)焊進(jìn)行連接。但點(diǎn)焊存在不連續(xù)性，解決不了焊接處的平整度及縫隙問(wèn)題，點(diǎn)焊造成焊接點(diǎn)周圍的鋼材應(yīng)力下降，因此當(dāng)車輛遭嚴(yán)重撞擊時(shí)，斷裂部位恰恰就是這些車身焊接部位。因此在汽車設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，車身采用超高剛性籠型車體，能有效提高車身防撞性能，盡可能避免因車身斷裂傷及乘員，保護(hù)乘員艙人員安全。焊接工藝建議采用激光焊接，因?yàn)榧す夂附泳哂羞B續(xù)性，可以實(shí)現(xiàn)鋼材分子層面的結(jié)合，使兩塊鋼板結(jié)合成一整塊鋼板，從而增加了結(jié)合強(qiáng)度。激光焊接主要用于涉及乘員艙的頂蓋與側(cè)圍、底板與側(cè)圍、尾部以及門框等連接處，能夠大大提高車身的剛性。
2. 安全氣囊在側(cè)面碰撞防護(hù)中的應(yīng)用
安全氣囊，也稱輔助乘員保護(hù)系統(tǒng)。它是一種當(dāng)汽車遭到碰撞而急劇減速時(shí)能很快膨脹的緩沖氣囊，可以保護(hù)車內(nèi)乘員不致撞到車廂內(nèi)部，是一種被動(dòng)安全裝置。氣囊做為車身被動(dòng)安全性的輔助配置，日漸受到人們的重視。當(dāng)汽車碰撞后，乘員與車內(nèi)構(gòu)件尚未發(fā)生“二次碰撞前”迅速在兩者之間打開一個(gè)充滿氣體的氣墊，使乘員因慣性而移動(dòng)時(shí)“撲在氣墊上”，從而緩和乘員受到的沖擊并吸收碰撞能量，減輕乘員的傷害程度。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，側(cè)面碰撞對(duì)車內(nèi)乘員的身體和頭部的傷害程度比正面碰撞還要嚴(yán)重，在側(cè)面碰撞死亡事故中，頭部傷害占59.27%，胸部傷害占21.98%，而其他部位傷害占18.75%，對(duì)駕駛員來(lái)說(shuō)，側(cè)面碰撞引起的腦部傷害占到所有因人身威脅而引起腦部傷害的50%。隨著消費(fèi)者對(duì)安全的日益關(guān)注，將促使更多的量產(chǎn)車裝備頭部保護(hù)裝置。車輛在發(fā)生事故時(shí)，車內(nèi)的氣囊和氣簾可以有效保護(hù)車內(nèi)成員的生命安全，現(xiàn)在的汽車都使用了多氣囊系統(tǒng)，換句話說(shuō)氣囊、氣簾的個(gè)數(shù)越多越能有效的保障駕乘人員在發(fā)生交通事故時(shí)的生命安全，當(dāng)然前提是要針對(duì)車輛在發(fā)生碰撞時(shí)來(lái)自各個(gè)不同方向的撞擊力合理的安排安全氣囊氣簾的位置及個(gè)數(shù)。隨著越來(lái)越多的安全氣囊系統(tǒng)增加到量產(chǎn)車中，頭部傷害將減少80%～90%，可以說(shuō)氣囊系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用有效地減輕了乘員的碰撞傷害程度。
安全氣囊分布在車內(nèi)前方（正副駕駛位），側(cè)方（車內(nèi)前排和后排）和車外三個(gè)方向，對(duì)于側(cè)面碰撞防護(hù)多是側(cè)面安全氣囊和側(cè)面安全氣簾。側(cè)面氣囊系統(tǒng)是保護(hù)汽車遭側(cè)面碰撞以及車輛翻滾時(shí)乘員的安全，一般安裝于車門上，也有安裝于前部座椅靠背的外側(cè)。如圖3所示，側(cè)面安全氣囊由一個(gè)氣體發(fā)生器、氣囊罩以及氣囊組成。當(dāng)一個(gè)安全氣囊引爆時(shí)，側(cè)面安全氣囊罩被來(lái)自于氣體發(fā)生器的氬氣引爆，向氣囊充氣。
在車輛遭到側(cè)面碰撞會(huì)導(dǎo)致車門嚴(yán)重變形，以至于無(wú)法開啟車門，車內(nèi)乘員被困于車內(nèi)，側(cè)面安全氣囊可以有效的保護(hù)車內(nèi)駕乘人員來(lái)自側(cè)面撞擊導(dǎo)致的腰部，腹部，胸部外側(cè)，以及胳膊的傷害，保證身體上肢的活動(dòng)能力和逃生能力。除側(cè)面安全氣囊外，在車頂?shù)膬蓚?cè)會(huì)配有兩條管狀氣囊，稱為側(cè)面安全氣簾，在意外情況發(fā)生時(shí)能夠有效的緩解來(lái)自車頂上方的下壓力，配合側(cè)面氣簾能夠有效的保護(hù)乘客的頭部和頸部。
窗簾式安全氣囊被安裝在A柱與B柱之間車頂?shù)倪呇靥帯４昂熓桨踩珰饽矣蓺怏w發(fā)生器、管、氣囊罩以及氣囊構(gòu)成。當(dāng)窗簾式安全氣囊引爆時(shí)，由氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氬氣將A裝飾柱與車頂內(nèi)襯分開，使氣囊充氣。圖5展示了發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)側(cè)面安全氣囊與簾式氣囊的展開效果。但是我們還應(yīng)該清楚的知道安全氣囊只是輔助裝置，在不系安全帶的狀況下，安全氣囊不但不能對(duì)乘員起到防護(hù)作用，還會(huì)對(duì)乘員有嚴(yán)重的殺傷力。安全氣囊的爆發(fā)力是驚人的，足以擊斷駕駛者的頸椎。因此，系好安全帶是安全氣囊發(fā)揮保護(hù)作用的一個(gè)重要條件。
結(jié)束語(yǔ)
有一句話說(shuō)的好：“車是拿來(lái)開的，不是拿來(lái)撞的。”沒有絕對(duì)安全的車，安全應(yīng)該從人做起。以人為本，加強(qiáng)對(duì)汽車側(cè)面碰撞防護(hù)安全的研究，切實(shí)采取措施提高碰撞事故生存率，從而更有效地保護(hù)乘員免受傷害。
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