客車座椅國標、歐標和澳標現行乘員保護標準差異研究分析

關鍵詞：客車座椅；乘員保護；碰撞安全

0客車座椅中外標準分析對比

為降低國內客車交通事故傷亡人數，全國汽車標準化技術委員會客車分技術委員會頒布了GB13057-2023《客車座椅及其車輛固定件的強度》，該標準自2024年1月1日起施行。作為GB13057-2014的修訂版，新國標雖然只是老標準的升級，但從目前收集的數據來看，它對現階段的客車座椅生產企業來說挑戰性很大，幾乎沒有一款座椅能夠一次性通過測試。值得注意的是，GB13057-2014與歐標ECER80.04標準相差無幾，GB13057-2023的第二階段測試條件與澳標ADR68/00相當。因此，本文首先對GB13057-2023、ECER80.04和ADR68/00這3個標準的碰撞測試條件進行了橫向對比，具體見表1。

從表1可知，現行客車座椅標準GB13057-2023《客車座椅及其車輛固定件的強度》中所采用的碰撞測試速度為50km/h，比上一版本GB13057-2014的測試速度提升了約20km/h。這一提升主要考慮到隨著全國公路狀況的提升，客車平均行駛速度也在不斷提高。目前國內高速公路上客車的最高限速是100km/h，最低限速是60km/h，速度差為40km/h。新國標能夠很好地覆蓋乘員遭受正面碰撞時的真實工況，督促國內客車整體被動安全水平提升一個新高度。

為提升國內客車主機廠及座椅廠對乘客保護的整體水平，又防止2023版國標對行業沖擊過大，給行業提供充足的技術升級時間，該標準分2個階段過渡實施。第一階段保留了2014版的動態試驗基礎，并參照澳標ADR68/00的速度要求，將試驗速度從30～32km/h提高至不小于49km/h，同時修改了加速度通道要求和假人傷害指標的要求。第二階段實施的變化主要在于強度試驗工況，由前排座椅不放置假人改為在前排座椅放置系安全帶的假人，其他測試內容保持不變。至此，2023版國標和澳標ADR68/00的動態試驗保持在了同一水平。而ECER80.04的碰撞測試條件仍與2014版國標處于同一水平，碰撞速度要求僅有30～32km/h，相比2023版國標和澳標ADR68/00對乘員保護的要求相對寬松，逐漸已不符合我國當前主要的客車事故工況。

1試驗方法簡述

鑒于GB13057-2023第二階段動態試驗條件與澳標（ADR68/00）條件相似，GB13057-2023第一階段、第二階段的損傷試驗也與澳標條件相似，因此選用2款不同型號的主流車型雙人座椅，并設置10次試驗進行對比。試驗矩陣見表2。

本文試驗依托英斯特朗牌伺服液壓加速式臺車、兩排雙人座椅以及假人，搭建了正面碰撞工況。加速臺車設備的速度精度控制在0.5km/h以內，加速度精度控制在1g以內，能夠很好地滿足各標準的模擬碰撞條件[1]。試驗過程中，使用原車身底板安裝座椅的方式，盡可能還原座椅在客車內的實際狀態。對于GB13057和ECER80.04標準，分別在后排放置了2個不系安全帶的TNO10假人；而對于ADR68/00標準，除了在第二排放置2個不系安全帶的假人外，還在第一排放置了2個系安全帶的TNO10假人。

試驗結束后，從兩排座椅的靠背限制機構是否存在失效、座椅固定件是否存在失效以及安全帶狀態是否正常3個方面，對強度試驗結果進行了詳細分析。

2強度試驗測試對比

6次強度試驗結果見表3。從測試結果來看，2款雙人座椅在ECER80.04測試后，每個席位的座椅靠背限制機構均保持鎖止狀態，座椅固定件沒有出現脫開現象，安全帶均保持鎖止。這說明這2款雙人座椅均能夠滿足ECER80.04座椅及其車輛固定件強度動態試驗的要求。

相比之下，GB13057-2023第一階段和ADR68/00的測試結果較為一致，都出現了部分固定機構的失效。具體來看，在GB13057-2023第一階段測試后，2款座椅的靠背限制機構均出現失效；而在ADR68/00測試后，2款座椅的靠背限制機構和座椅固定件都發生了失效，僅有安全帶狀態保持完好。這種情況下，靠背限制機構和座椅固定件失效的席位不能有效阻擋后方乘員向前飛出，可能會導致乘員受到更大的傷害。

值得注意的是，雖然GB13057-2023第一階段測試后2款座椅的前排座椅和車身固定件沒有失效，但車身鈑金已經產生了很大的形變，前排座椅約束乘坐的假人向前方傾斜嚴重[2]。盡管如此，座椅整體姿態測試結果相比澳標情況仍稍好，前排座椅沒有很大程度地向前傾倒。

綜合來看，2個型號客車座椅廠家已經具備了相應的技術實力來滿足ECER80.04標準強度試驗的要求。不過，如果相關客車座椅廠家希望提升2023版國標和ADR68/00強度測試的通過率，就需要針對靠背限制機構進行加強設計，并對座椅固定點的位置進行強度提升[3]。

3損傷試驗對比

接下來，我們繼續使用這2款不同型號的主流車型雙人座椅進行損傷試驗對比。由于GB13057-2023的第一、二階段損傷試驗與ADR68/00條件相似，因此我們使用這2款座椅分別進行GB13057-2023第一階段和ECER80.04的損傷試驗，試驗共進行4次。每次試驗仍均使用兩排雙人座椅，2個HybridⅢ50th假人乘坐在第二排雙人座椅上，并被座椅安全帶約束。為方便對比假人的傷害程度，我們統一采集了假人頭部X、Y、Z三向加速度，胸部X、Y、Z三向加速度，以及胸部壓縮量和大腿壓縮力等數據。

由表4結果分析可知，2款座椅在ECER80.04測試中的假人頭部傷害指標HIC都沒有超出500，符合相應標準要求。而GB13057-2023測試中，假人頭部合成加速度峰值過高，導致假人頭部傷害指標HIC嚴重超出標準的1000。結合高速攝像機錄制的碰撞視頻以及碰撞點位分析，我們發現假人頭部與前排座椅靠背碰撞處的發泡緩沖效果不足，靠背骨架與假人頭部硬接觸導致，這是導致HIC值超標的主要原因。

GB13057要求胸部加速度指標（ThAC）小于60g，胸部壓縮指標（ThCC）不大于76mm；ECER80.04則要求胸部加速度指標（ThAC）小于30g。由表5可知，測試結果中胸部合成加速度峰值和胸部壓縮量都符合對應的標準要求，但整體數值處于偏高水平。胸部合成加速度峰值和胸部壓縮量指標與安全帶的約束力密切相關。當安全帶的約束力不同時，假人胸部壓縮量會有明顯變化。座椅前端剛度、坐墊深度、傾角設計等因素也會影響碰撞中假人胸部的受傷程度。如果座椅前端剛度不足，可能會導致假人下沉，增大胸部受傷風險。同樣，坐墊深度過大或前端剛度過強也可能對假人造成更大的胸部傷害。

由表6可知，大腿壓縮力指標（FAC）均符合標準要求，意味著在這4組損傷測試中，假人的大腿不會發生骨折等嚴重傷害。這表明這2款座椅的靠背對后方乘員腿部的保護設計較為合理。

4結束語

GB13057-2014與ECER80.04的動態試驗要求相似，處于同一水平；GB13057-2023的損傷試驗則已經和ADR68/00處于同一水平。從碰撞速度的角度來看，GB13057-2023第一階段的強度試驗相當于ADR68/00的60%水平，即其試驗難度系數是ADR68/00的60%。GB13057-2023自2024年1月1日開始實施，按照要求，新車型在新國標實施起至2025年7月可以按照第一階段執行，之后則需按照第二階段執行；而對于已經獲得型式批準的車型，則需在2025年1月開始按照第一階段執行，2026年7月之后按照第二階段執行。新國標為已經獲得型式批準的車型提供了充足的時間進行技術升級，經過第一階段2～3年的技術提升，當實施第二階段時，對于客車行業的沖擊就會相對較小，這也符合循序漸進的客觀規律。

本文選取的2款座椅具有一定的代表性，其測試結果能夠反映出目前國內客車座椅行業的安全水平。雖然目前主流車企絕大多數能夠通過GB13057-2014和ECER80.04的考核，但面對新國標GB13057-2023的第一階段強度測試，仍會有相當一部分比例的企業可能無法通過。因此，必須加強靠背調角器、靠背骨架剛性、座椅固定件強度等方面的設計。座椅廠商在針對乘員保護測試條件降低頭部傷害方面，可以采取的措施包括：優化座椅靠背骨架結構與設計，使用合適的蒙皮面料，尤其是在座椅靠背頭部碰撞區域內使用吸能性好的泡棉，以避免硬物出現在頭部撞擊區域內。在降低胸部傷害方面，可以采取的措施有：調節座椅前端至適中剛度、保持坐墊深度適中，并配備具有良好預緊和限力功能的三點式安全帶。