汽車碰撞安全的影響因素分析

張鐵國　劉旭輝　黑中壘　夏塑光

摘 要：汽車產業作為我國國民經濟重要支柱產業之一，而汽車碰撞安全性直接影響著汽車產業在國際上的競爭力及其人民的生命財產安全，面對我國交通事故所造成的人員傷亡率居高不下的現狀，本文從汽車安全法規、試驗、新技術等層面對汽車碰撞安全性的影響因素展開分析，并提出對應的措施，為汽車碰撞安全性能的改進提供相應的參考。

關鍵詞：汽車碰撞 汽車安全 法規

Analysis of Influencing Factors of Automobile Collision Safety

Zhang Tieguo Liu Xuhui Hei Zhonglei Xia Suguang

Abstract：Automobile industry is one of the important pillar industries of China's national economy， and automobile collision safety directly affects the international competitiveness of the automobile industry and the safety of people's lives and property. In the face of the high rate of casualties caused by traffic accidents in China， this paper analyzes the influencing factors of automobile collision safety from the aspects of automobile safety regulations， tests， new technologies， etc.， and proposes corresponding measures to provide corresponding reference for the improvement of automobile collision safety performance.

Key words：car collision， car safety， regulations

1 引言

隨著我國經濟的快速發展，道路基本設施及人民的生活節奏也發生了巨大的變化，汽車作為人民出行的重要交通工具肩負著重要的使命，隨之而來的便是汽車的擁有量也以驚人的速度快速增長，與此同時觸目驚心的交通事故也給世界各國帶來恐慌。為此各國紛紛開展事故調查與分析，采取相應的試驗方式驗證汽車碰撞的安全性能，制定并實施法律法規、標準以及開展相應的技術研究等措施來降低交通事故的發生率及人員傷亡率。但影響汽車碰撞安全與技術的因素又因不同國家而有所不同，即使是同一國家在此方面的影響因素也是錯綜復雜，而我國作為世界各國中交通事故傷亡率最高的國家，為此針對我國的汽車碰撞安全的影響因素分析勢在必行。

2 汽車安全法規對汽車碰撞安全的影響分析

在生產生活中的相關法律法規往往存在滯后性，汽車安全法規也不例外。縱觀汽車發展歷史，汽車安全法規往往是因車輛造成的事故引起人類重視之后逐步制定與完善的，而完善的法規在降低交通事故方面肩負著重要的角色，為此開展汽車碰撞安全性的汽車安全法規的影響因素分析有著重要的意義。

2.1 國外汽車安全法規對汽車碰撞安全的影響分析

為提高汽車的安全性，發達國家先后制定并實施相應的法律法規，如英國早期的車輛照明法、《汽車構造與使用》法規、以及后期的車型認證制度；德國早期的包含汽車及零部件法規的道路交通法；日本的道路運輸車輛法；澳大利亞的汽車設計法規；美國的交通和汽車安全法以及后期較為完善的美國聯邦機動車安全法規（FMVSS系列法規）等等。據統計，自美國FMVSS系列法規實施的一段時間內，交通事故死亡率明顯下降，為此各國紛紛參照FMVSS系列法規修訂自身的汽車法規[1]。由此可見FMVSS汽車安全法規對汽車碰撞安全性的提高產生積極的影響。

依據汽車安全性類型，汽車的安全性可以分為主動安全與被動安全，目前汽車安全性法規體系主要以美國的FMVSS及歐洲的ECE兩大體系為主，其余國家的技術法規普遍是參考上述兩大體系制定的[2]。在正面與側面碰撞法規中，無論那一體系的法規均對交通事故進行了大量的統計分析，并經歷幾十年的發展形成了較為完善的法規體系，例如美國FMVSS側面碰撞乘員保護法規中早期的車門靜強度實驗要求到后來的實車碰撞實驗要求，法規的完善大大降低了單車事故與多車事故中司乘人員的傷害成度；目前美國的FMVSS208法規還增加了兒童約束、假人離位、試驗，同時正面碰撞速度也由48.3提高到56Km/h，頭部損傷限值也由1000降低到700，速度方面的提高以及損傷指標的深度研究為成員保護提出了更精準的要求。在正面偏置碰撞方面，美國公路安全保險協會提出了25%重疊率小偏置碰撞法規，因縱梁不能有效吸能，給汽車安全帶來了新的挑戰[3]，這些均促進了汽車碰撞安全性的提高。

國外有關汽車碰撞的法律法規在制定方面更加精細化，為追求車輛給司乘人員提供更高的安全性，對汽車安全規定提出更加苛刻的標準，那么更高的法規標準，意味著國外汽車碰撞安全技術往往達到了更高的水平，汽車碰撞安全技術與法律法規的共同作用下，使得國外每年因交通事故引起的傷亡率處于世界較低水平。但不能忽視的是，目前的碰撞試驗工況較為單一，并不能完全覆蓋所有的碰撞情形，如側面碰撞中目前雖然不同系列的技術法規所規定的碰撞位置有所不同，但碰撞區域基本上均集中在A柱或者B柱附近，這些區域剛度相對較大，因此乘員艙的變形較小，而其余區域的剛度相對較小，變形量較為大，極不利于乘員艙內的乘員保護，為此制定薄弱區域的碰撞法規同樣具有重要意義。

2.2 我國汽車安全法規對汽車碰撞安全的影響分析

相比于歐洲、美國而言，有關我國汽車碰撞安全方面的國家強制標準起步較晚，在制定方面主要參考歐洲ECE法規體系[4]以及美國的聯邦機動車安全標準[5]，目前我國最新的有關汽車碰撞安全強制性標準如下：2006年發布的汽車側面碰撞的乘員保護及乘用車后碰撞燃油系統安全要求、2011年發布的防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規定、2014年發布的汽車正面碰撞的乘員保護、2019年發布的汽車座椅、座椅固定裝置及頭枕強度要求和試驗方法。推薦性標準主要有2007年發布的乘用車正面偏置碰撞的乘員保護及2009年發布的汽車對行人的碰撞保護。根據國務院辦公廳《新能源汽車發展規劃2021-2035年》提出的要求，電動汽車產業將逐步成為我國的支柱產業，其保有量也迅速提高，同時電動汽車碰撞起火事故也逐年增多[6]，然而關于電動車并沒有相應的碰撞強制性標準，查閱資料目前有關電動車的標準主要是推薦性標準：如2021年發布的電動車碰撞后安全要求、2019年發布的電動汽車火災事故應急救援指南等，因此不利于新能源電動車健康有序的發展。為此需要政府有關部門及科研人員共同努力，根據我國的實際情況，制定出合理有效的強制性標準，約束新能源汽車碰撞安全性能所具備的基本要求。

目前我國正面碰撞強制性標準主要由100%重疊的正面碰撞和40%重疊的偏置碰撞構成，其中40%重疊的偏置碰撞的速度與歐洲ECE94中的速度一致均為56Km/h，而100%重疊的正面碰撞速度為50Km/h，為早期強制性標準的上限值，由此可見我國對汽車碰撞安全性的要求越來越高。我國的汽車側面碰撞的乘員保護標準與ECER95基本一致，但與美國FMVSS214相比，除碰撞形式、速度、移動小車有較大的差別外，實驗結果也將有所不同。在追尾碰撞方面美國的FMVSS301和中國標準在實驗設備方面的主要差異是移動壁障中的碰撞裝置的結構不同[7]，其碰撞速度也由48Km/h提升到80Km/h，障礙臺車由原先的100%重疊剛性壁障的形式變為70%的重疊碰撞。從汽車碰撞安全性能方面來說，提出了更高的安全要求。在重卡領域，我國國家標準與歐洲標準也存在一定的差異，如ECE中所規定的的后圍強度試驗中，因歐洲有嚴格的貨箱貨物捆綁標準，后圍強度試驗僅作為選作項，而我國商用車碰撞事故率很高，后圍強度試驗為必作項[8]。目前ECER29-03已經刪除了后圍強度實驗標準，而我國當前沒有商用車貨物捆綁標準，所以仍采用ECER29-02標準，如張昕在ECE R29-02和ECE R29-03 法規對商用車駕駛室結構要求的對比分析中后圍強度的實驗仍采用CE R29-02標準[9]，面對復雜的路況及其碰撞速度，后圍強度實驗標準應有所提高，以最大限度保護司乘人員的生存空間。

除世界各國所規定的汽車法律法規外，新車評價程序在汽車碰撞安全性方面提出更高的要求，為此引起各國車企的高度重視，甚至將其作為新車開發的評價依據，引領汽車碰撞安全性向更高的目標發展，如我國自2006年至2022年間，共推出6版C-CNAP，各個版本之間對被動安全的技術要求逐步遞進，盡管如此，目前我國汽車碰撞安全及其技術的相關標準依舊是參考國外的標準為主，并在此基礎上做適當的修訂，自主標準的制定存在被動性，面對日新月異的技術改革，我國企業所面對的風險日益增高。那么，如何快速完善并提高我國汽車碰撞方面的標準，在很大程度上依賴于政府對企業的政策支持及高校科研團隊與企業的強強聯合，實現理論與實踐真正意義上的統一，政策作為外在強制性因素推動企業改革，而高校科研團隊的進入做為內因驅動著企業技術上的革命性改革，以此來促進領先于世界且切實可行的汽車碰撞安全標準的領頭人。

3 試驗對汽車碰撞安全的影響分析

汽車碰撞試驗依據試驗方法可以分為實車碰撞實驗與虛擬仿真試驗，其中實車碰撞實驗根據評價主體的不同又可以分為汽車安全技術法規所確定的試驗和星級評定標準試驗，汽車安全技術法規具有強制性，是車輛所需滿足的基本標準，而安全星級評定標準往往比汽車安全技術法規的標準高且對消費者具有引導性，雖能引起車企的重視，但缺乏法律法規的約束，不利于汽車碰撞安全性能持續穩定提升。

就實車碰撞試驗而言，尤其不足之處，如試驗周期長，成本高，實驗設備要求高，因此實車碰撞試驗往往開展于樣車安全性能驗證的最后環節，不易提前發現樣車設計缺陷，影響車輛的生命周期。此外隨著汽車安全標準的不斷提高，目前的碰撞試驗并不能涵蓋實際交通事故中的全部情形。如針對現有的試驗設備，面對大型化及小偏置的碰撞試驗，傳統的試驗室的局限性已經無法滿足實際需求，而虛擬仿真試驗則可以伴隨整個汽車開發周期，可以實時依據國內外最新標準，開展相應的仿真分析，但虛擬仿真的結果需要進行實車碰撞的驗證以及相應的參數，這也使得虛擬仿真試驗也具有一定的應用局限性。為此需要對虛擬仿真試驗理論進行深度的研究，并積累豐富的實車碰撞數據，方能為車輛改進提供相應的實踐指導，有效地提高道路實車碰撞安全性能，

綜上所述，為提高汽車碰撞的安全性，我們需要基于虛擬仿真技術，以汽車安全技術法規為基準，星級評定標準為導向，消費者更高的安全需求為目標，實施更加苛刻的汽車碰撞條件，推動汽車安全技術標準的提升，提高汽車碰撞安全性能。

4 新技術對汽車碰撞安全的影響分析

就汽車對成員的保護而言，乘員的安全性來自于汽車的主動安全與被動安全系統的共同作用，而傳統的被動安全技術主要由安全帶、安全氣囊、座椅、轉向系統、儀表板、車身緩沖吸能部件組成，由于汽車碰撞中絕大部分的動能是由車身緩沖吸能部件來吸收，因此針對碰撞安全性吸能方面的研究主要是集中與此領域，也可以說對汽車碰撞安全起到決定性作用。目前汽車主動安全技術主要有ABS、ASR、ESP、EPS、AFS、SBW、汽車主動避撞系統、TPMS等[10]。針對汽車主動安全方面，付寅寅在汽車碰撞法規的研究與解析一文中指出預防事故發生的汽車主動安全只能夠避免5%的交通事故[2]，可見，如何提高汽車主動安全所帶來的交通事故避免率有其重要的發展空間。現階段被動安全所肩負的安全保護較主動安全所占比重更高，盡管如此，被動安全仍存在不足之處，為此吳華杰老師在汽車碰撞安全技術研究中提出被保護裝置智能化的設計理念[11]。伴隨著汽車的安全系統在技術上日益先進，裝置上日益精密，其在低速碰撞中對司乘人員展現出極大的優勢，但現有的汽車安全技術仍然難以有效地降低高速公路上交通事故的發生[12]。面對劇烈的碰撞過程，主動安全與被動安全的有效結合，將大大降低交通事故所引起的傷亡率，為此張霞老師在汽車碰撞安全新技術中將汽車前向碰撞預警技術與電磁發射技術融合研究，以期提高汽車碰撞吸能特性[13]。

值得我們注意的是，即使車輛采用了當前先進的智能駕駛技術，也仍離不開駕駛員的參與，特斯拉推出的自動駕駛功能接連遭遇數起交通事故[3]也足以說明了這一點。為此需要以多源信息融合及駕駛行為智能分析為基礎，人機交互設計為輔助，加大人、車、環境三方面的研究，以提高汽車碰撞方面的安全性能。

5 結束語

本文圍繞汽車碰撞法律法規、試驗、新技術等方面，對汽車碰撞安全的影響因素進行分析，并提出相應的措施。然而目前有關汽車碰撞方面的法規、標準、試驗主要針對的是單車碰撞，而多車碰撞的相容性或者弱勢群體的保護方面的研究等仍需從事汽車碰撞安全性工作者的共同努力。

基金名稱：汽車法律法規一流課程，基金編號HHJTXY-2022ylkc22。

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