基于碰撞相容性的載貨汽車后下吸能防護裝置研究

周志國，方劍烽，周 洋

（浙江交通職業(yè)技術學院汽車學院，浙江杭州311112）

基于碰撞相容性的載貨汽車后下吸能防護裝置研究

周志國，方劍烽，周 洋

（浙江交通職業(yè)技術學院汽車學院，浙江杭州311112）

由于車輛混合行駛及駕駛員違規(guī)操作，在高速路或山區(qū)道路極易導致追尾事故發(fā)生。結合碰撞相容原理，結合國標規(guī)定對載貨汽車后下防護裝置功能進行設計，降低追尾碰撞過程中對乘用車的危害。

吸能裝置追尾碰撞碰撞相容

近年來，我國道路條件的不斷改善，汽車保有量不斷提升，道路交通進入快速發(fā)展期。由于駕駛員違規(guī)駕駛及道路設計缺陷等問題，導致交通事故頻發(fā)。在交通事故中，若乘用車追尾貨車，如發(fā)生在高速路和山區(qū)急轉彎路段，人員、車輛傷亡非常嚴重。因此需要對載貨汽車后下防護裝置進行合理設計，降低事故危害性。

1 乘用車-載貨汽車追尾碰撞事故分析

1.1 軌跡交叉論

軌跡交叉論是一種研究事故致因的理論，概括為設備故障（或缺陷）與人為失誤，兩事件鏈的軌跡交叉就會構成事故[1，2]。人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)發(fā)生于同一時間、同一空間或者說人的不安全行為與物的不安全狀態(tài)相通，則將在此時間、此空間發(fā)生事故，值得注意的是，許多情況下人與物又互為因果。軌跡交叉理論將事故的發(fā)生發(fā)展過程描述為：基本原因→間接原因→直接原因→事故→傷害。軌跡交叉理論突出強調(diào)的是砍斷物的事件鏈，提倡采用可靠性高、結構完整性強的系統(tǒng)和設備，大力推廣保險系統(tǒng)、防護系統(tǒng)和信號系統(tǒng)及高度自動化和遙控裝置。這樣，即使人為失誤，構成人的因素系列，也會因安全閉鎖等可靠性高的安全系統(tǒng)的作用，控制住物的因素系列的發(fā)展，可完全避免傷亡事故的發(fā)生。

1.2 追尾碰撞事故分析

發(fā)生事故時，貨車相對轎車而言，具有剛度大、總質(zhì)量大、速度低等特點，在沒有后下部防護裝置或防護裝置失效的情況下，乘用車前部的緩沖功能無法有效發(fā)揮，載貨汽車后部車間容易侵入乘用車乘員艙，對乘用車的駕乘人員及車輛造成了極大的威脅，易造成車毀人亡的交通事故[3]。通過調(diào)研，50起乘用車-貨車追尾引發(fā)的交通事故，如下表1所示。

表1 50起乘用車-貨車追尾引發(fā)的交通事故統(tǒng)計

50起超載貨車引發(fā)的交通事故中，由于駕駛人因素引發(fā)的共計21起。其中，引發(fā)嚴重交通事故的致因主要集中在駕駛員操作不當（制動不及時、違規(guī)占道、違規(guī)超車等）、車速過快以及駕駛員長期疲勞駕駛等方面。物的因素包括車輛、道路橋梁和交通設施等。由于車輛因素引發(fā)的交通事故共計18起。引發(fā)嚴重交通事故的致因主要集中在車輛失控、制動失靈以及爆胎等方面。由于道路因素引發(fā)的交通事故3起，主要致因在于道路設計缺陷。而由于人和物共同作用引發(fā)的交通事故共計38起，分析人的因素和物的因素兩條運動軌跡，如表2所示。

表2 人和物因素的運動軌跡交叉點與頻數(shù)

根據(jù)計算結果可知，a點的交通事故有2起，占38起的5，3%.a點涉及的是車輛設計問題、道路設計及警示牌標識問題。d點的交通事故有34起，占38起的89，4%.d點主要涉及車輛、道路（主要是山區(qū)公路）使用缺陷。e點的交通事故有2起，占38起的5，3%.e點主要涉及作業(yè)場所環(huán)境缺陷。因此，需要對載貨汽車后下防護裝置進行合理設計，避免車輛發(fā)生鉆撞；對道路進行科學規(guī)劃，避免行駛過程的死角，提高駕駛視野，減少甚至避免交通事故發(fā)生。

2 基于碰撞相容原理的后下防護裝置功能設計

2.1 貨車后下防護裝置法規(guī)規(guī)定

針對載貨汽車后下防護裝置，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于1989年頒布了《汽車和掛車側面及后下部防護裝置要求》并在2001年進行修訂，形成GB11567，2-2001《汽車和掛車側面及后下部防護裝置要求》對載貨汽車后下防護裝置提出了具體要求，涉及防護裝置的形狀與尺寸、安裝位置和阻擋力的要求。

2.2 載貨汽車后下防護裝置設計

汽車碰撞相容即車輛發(fā)生追尾碰撞時不但具有阻擋功能，還應具有緩沖吸能作用，最大程度的對成員起到保護作用。碰撞相容性問題于1974年美國人提出，但是直到上世紀90年代由于汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，乘用車鉆撞大貨車事故的增多，歐美各國才開始對其進行深入研究。美國國家公路交通安全署NHTSA主導調(diào)查車對車碰撞的相容性問題并給出相應的解決措施及評價方法，并于1996年給出了“相容性”的完整定義，指出相容性是在車對車的碰撞中，不同型號的車輛能對彼此乘員提供相同的安全保護水平[4]。

由于乘用車和載貨汽車在質(zhì)量方面、剛度方面和幾何外形方面存在較大的差異，導致車輛的不相容。車輛質(zhì)量差異造成發(fā)生碰撞時，質(zhì)量小的汽車碰撞中加速度大；車輛剛度差異造成發(fā)生碰撞時，剛度小的車輛碰撞變形較大；車輛幾何外形差異（主要是底盤高度）造成發(fā)生碰撞時，不能有效利用乘用車前部的緩沖吸能去，對車上成員造成嚴重損害。基于以上分析，載貨汽車后下防護裝置應該滿足以下要求：

（1）防止鉆撞事故發(fā)生。防護裝置應該具有足夠的剛度，允許其變形、開裂，但不允許從貨車上脫落，同時要求在保證貨車通過性的前提下，盡量降低安裝高度，防止乘用車鉆入貨車底部。

（2）具有緩沖吸能作用。防護裝置可通過變形、潰縮等形式吸收碰撞動能、緩和沖擊，降低碰撞事故的危害性。

（3）有效利用乘用車的緩沖吸能作用。碰撞結束，追尾乘用車要求其車身變形要小，尤其是駕駛艙盡量不要變形，變形區(qū)主要控制在車輛前部潰縮吸能區(qū)，減小乘用車成員傷害。

3 結束語

由于車輛混合行駛，駕駛員操作違規(guī)等原因，導致追尾事故頻發(fā)，尤其在高速公路和山區(qū)道路。基于軌跡交叉論對乘用車-載貨汽車追尾事故危害性原因分析，按照碰撞相容原理，結合國標規(guī)定對載貨汽車后下防護裝置功能進行設計。

[1]鄭鵬，劉愛華，邵鵬，等，基于能量釋放和軌跡交叉論的城市交通路口安全分析[J]，安全與環(huán)境工程，2008,15（2）：119-122.

[2]黃新文，基于軌跡交叉論分析高處墜落事故[J]，安全，2009（2）：13-16.

[3]公安部交通管理局，全國道路交通事故統(tǒng)計資料匯編．北京：公安部交通管理局，2015.

[4]薛璐，能量耗散型貨車后下部防護裝置的開發(fā)與有限元仿真分析[D]，長沙：湖南大學，2013，4.

Design for the Energy Absorbing Equipmenton Rear Under-run Protection of Truck Based on Collision Compatibility Principle

ZHOU Zhi-guo，F(xiàn)ANG Jian-feng，Zhou Yang
（Automobile School of Zhejiang Institute of Communications Hangzhou City，Hangzhou Zhejiang 311112，China）

Vehicle rear-end accidents often occur on the highway and mountain road,because ofmixed driving and Illegal driving，this paper designs the energy absorbing equipment on rear under-run protection of truck based on collision compatibility principle and national standard.

energy absorbing equipment；rear-end collision；collision compatibility principle

U471，2

A

1672-545X（2017）04-0260-02

2017-01-24

浙江省大學生科技創(chuàng)新活動計劃（新苗人才計劃）（編號：2015R437001）

周志國（1978-），男，山東新泰人，碩士研究生，副教授，研究方向：載運工具運用工程。