近年来,随着中国保险研究院在国内的崛起,碰撞试验的话题受到了前所未有的关注。同时也有很多热门品牌的热门机型。那么对于汽车来说,有哪些提高车辆安全性的方法呢?
众所周知,车辆的安全性可以分为主动安全和被动安全两个方面。简单的描述就是,那些能够主动避免或减少事故的,称为主动安全系统。在事故中起作用的叫做被动安全系统。今天我们就从这两个方面来分析一下。车企要想在中保研拿高分,应该怎么做?
既然说了碰撞测试,那就先说被动安全这个项目吧。毕竟中保研最核心的正面25%偏置碰撞,完全是在测试车辆的被动安全性。
首先是车身结构设计,在发生碰撞时,车身结构设计是最关键的因素之一。结构的好坏可以直接决定车辆变形的程度,进而影响车内人员的安全。
根据车头的结构可以分为三个区域,分别是行人保护和低速保护区(1)、兼容区(2)和自我保护区(3)。这三个区域分别处理低速碰撞、两车碰撞和单车与固定障碍物碰撞三种场景。
其中,低速保护区(1)的主要作用是在低速情况下与行人发生碰撞或追尾时起到缓冲作用。因为这个区域一般都是塑料前保险杠,和车身结构的安全性无关。同时,为了保证业余爱好者的安全,车辆的保险杠不要做得太硬。所以千万不要用手按保险杠来判断车辆的安全性!
兼容区(2)包括车辆的前保险杠和吸能盒,也是车身结构在与其他车辆发生碰撞时率先吸能和溃缩的区域。这个区域需要一定的实力,但同时也不能太强。因为两车碰撞时,一方吸能区太硬,碰撞的大部分能量会被另一方吸能区软的吸收,导致车辆严重变形,人身伤害更严重。换句话说,当两辆车发生碰撞时,最好的办法就是两车兼容的区域能够同时吸收能量,从而消除碰撞带来的影响。
但在中国保险研究院进行的真实25%偏置碰撞试验中,由于车辆以64±1km/h的速度与固定障碍物发生碰撞,所有的碰撞能量都得由车辆自身吸收,此时就需要自我保护区(3)发挥作用(上图黄色方框)。这个区域主要包括车辆的纵梁、防火墙、轮辋等部位。在碰撞过程中,自保区需要将能量全部化解,以保证传递给a柱的能量不会造成乘员舱的变形。
众所周知,车辆发生碰撞时,通常不是100%迎面,而是会与车辆前部侧面发生碰撞。所以为了更好的还原真实的碰撞场景,碰撞测试中会有一个【偏置碰撞】的测试科目。并且偏置碰撞重叠角越小,前部结构受力点越集中,瞬时压力越大,对车辆结构的安全性考验越强。在目前主流的碰撞测试中,C-NCAP使用正面40%重叠碰撞测试,而CPIC C-IASI使用更严格的25%重叠。
因此,如何分散碰撞试验中集中在25%重叠区域的能量成为车辆结构设计的关键。其中沃尔沃SPA架构是在前轴和防火墙之间的区域增加一个倾斜缓冲区(上图中黑色箭头表示的红色倾斜结构)。
当车辆发生25%偏置碰撞时,轮辋会被挤压到这个缓冲位置(上图中黑色圆圈位置)。此时由于缓冲区是一个斜面,可以分散纵向冲击力,将硬轮辋引导到车外,从而保证缓冲区后面的乘客舱不会变形。(上图红色箭头表示碰撞时冲击力的分散路径)
正因如此,沃尔沃的SPA架构虽然是水平前轮平台,但是L113(前轴与防火墙之间的距离)的长度比很多垂直平台的车都要长,比如S60、S90、XC60、XC90。这也是沃尔沃正面碰撞结构缓冲区造成的车辆外观特征。
丰田TNGA架构,在C-IASI的表现接近屠杀榜,在R&D赛段对车头整体结构做了针对性的设计。以易泽(C-HR)为例。其使用的TNGA-C平台在车头有完整的闭环结构,通过前翼子板支架向前延伸,并全部与汽车的横梁、纵梁、水箱架连接,使汽车形成一个整体结构。此时,如果汽车的任何一个部位发生碰撞,能量都可以迅速分散到全车,从而减少a柱后乘客舱的损伤。
正因如此,TNGA架构的丰田车,碰撞后纵梁会发生塌陷。这是因为车头的闭环结构将25%偏置撞击的冲击力分散到整个车头,让最硬的纵梁分散冲击力。比如TNGA-K架构的RAV4发布时,纵梁经过中保研25%偏置碰撞后已经弯曲(上图黄色边框),但已经保证了乘客舱的安全。
那么结构设计中有“反例”吗?当然有。比如德国某厂商知名的水平平台,其正面没有闭环结构,也没有沃尔沃那样的吸能缓冲带。所以在发生碰撞时,所有的冲击力都要由前侧梁(上图中的黄框)和a柱、门槛等车身框架结构来承担,极大的考验了车身钢材的强度。此时,如果a柱等关键部位钢材的屈服强度不够,a柱在25%的偏置碰撞中很容易弯曲。
上图只是打补丁的例子,不是大众帕萨特。
除了SPA和TNGA这种安全结构设计非常完善的原生体,很多车型为了顺利通过25%偏置碰撞,还会对车头进行特别的优化,也就是俗称的“打补丁”。大家最熟悉的就是上汽大众帕萨特。2019款在中保研究院的碰撞测试中拿到了P(差),随后2020款通过局部加强重新获得了G(优),这足以证明“补丁”有多么强大。
“打补丁”的操作之所以诞生,主要是因为一辆车的车身结构设计早在研发阶段就已经决定了。如果车辆上市后无法通过越来越严格的碰撞测试,就只能进行局部加固。最常见的一种“打补丁”方法就是在前保险杠两侧加装吸能盒,这样当车辆发生25%偏置碰撞时,前保险杠上的吸能盒可以第一时间率先吸收能量,这样传递到后轮辋和a柱的能量自然会减少。另外,如果是没有结构问题的车辆,可以通过在a柱、门槛梁等关键部位更换屈服强度更高的热成型钢来提高结构强度。
如果把车辆的吸能结构比作人的肌肉,那么车架就是人的骨头。对于人体来说,通过进化形成的坚固骨骼结构可以降低受伤的概率,但如果发生骨质疏松,骨折加内伤只是分分钟的事情。汽车也是如此。在拥有优秀结构设计的同时,只有车身材料的强度足够高,才能在大小事故中保全我们的内脏——人类。
这里我们以SPA架构的沃尔沃S60为例。它不仅具有良好的结构设计,而且在车身材料的强度方面也非常出色。
核心车身框架方面,S60的防火墙、a柱、B柱、C柱、车顶、门槛均采用1600mpa超高强度硼钢(上图红色结构),可以让车厢成为一个极其坚固的整体。此时再加上车头优秀的结构设计,以及高强度钢(车头黄色结构)的纵梁和缓冲区,可以使车辆在极限碰撞时,最大程度的缓解碰撞的冲击力,配合坚固的笼体,保证乘客舱不会严重变形。
这里有一个反例。如果关键部位的材料强度不够,在同样的车身结构设计下,车辆的安全性也会大打折扣。比如原厂东风本田Inspire在中保研25%偏置碰撞中得分只有M,a柱明显弯曲。
而其同平台的兄弟车广汽本田雅阁在中保研25%偏置碰撞中表现略好,拿到了A级。A柱轻微变形,B柱与车顶连接处出现小的塑性铰(受力时结构部分屈服,但未损坏)。虽然还是有缺点,但是比Inspire好多了。
相比之下,美国版的雅阁在IIHS的25%偏置碰撞中获得了全G(优秀)成绩。a柱很结实,车身强度相当不错。可以看出,同样一辆车,同样的结构设计,同样的碰撞测试,最终的结果却大相径庭。这其中的原因相信大家都知道。
3马自达吴哥塞拉体
目前,超高强度钢主要用于a柱、B柱、C柱等车辆侧部薄弱部位。比如马自达3昂科威林沫辰,其前保险杠横梁、B柱、C柱都采用了1800mpa的超高强度钢,超过980mpa的超高强度钢在整车中的占比达到30%,比很多高档中型车强很多。
更重要的是,长安马自达在中国制造这款车型时没有降低钢材的强度,这与海外车型一致。正因如此,马自达3在中保研究院的碰撞测试中获得了紧凑型车的最高纪录。a柱和B柱都极为坚固,是同级车中最安全的车之一。
所以,要想在碰撞测试中获得好的结果,高强度钢的使用一定不能吝啬。价格较高的豪华品牌,如沃尔沃,甚至使用成本较高的硼钢来提高安全性。下面简单介绍一下硼钢。其实就是以硼为主要合金元素的钢,具有高强度、高韧性、高耐磨性、抗疲劳性好的特点。同等重量下,强度可以达到普通钢材的4倍!只是对于车企来说,一辆车的总成本有限。有的车企把成本放在车身安全上,有的车企把成本放在配置上,有的车企把成本放在营销上。......
综上所述,大家不难发现,碰撞测试其实很像开卷测试。试题和答案都是现成的。就看车企愿不愿意花成本,把书上的答案抄到试卷上。唯一不同的是,只有沃尔沃这样的车企才能做好这篇论文最后一道大题,拿满分。但其他车企,只要有心,就算做不到这个大题也能拿到90分,这还是中保研成绩单上的一个【G】。这也造成了一个问题。现在中保研的评分机制还不够完善。不应该用p、M、A、G来代表好坏,而应该给出更具体的数值分数。
说完核心的结构设计和结构强度,另一个与安全相关的元素就是安全气囊。尤其是在中保研究所这样的碰撞测试中,安全气囊的重要性尤为突出。首先,在正面25%偏置碰撞中,由于车辆的撞击点在左前方,碰撞过程中假人会因惯性向左前方俯冲。此时,如果有前排安全气囊、前排侧气囊和气帘,就可以将假人“固定”在一个充满缓冲器的小空室内,避免假人头部受伤。在这一点上,如果车辆有膝部安全气囊就更好了,假人的膝部可以得到进一步的保护。
至于部分车型在碰撞测试中出现的气囊跑偏现象,并不是其气囊有问题,而是车身强度严重不足,轮辋和纵梁挤压防火墙,导致与方向盘连接的转向柱变形,进而使方向盘倾斜,导致正面气囊失效。
在侧面碰撞中,侧气囊和侧帘的作用更大,因为在这种碰撞中,车内的人和车外的物体之间只有很窄的车门和B柱屏障,车门和B柱都是钢板和塑料等五金结构。再加上侧车玻璃的存在,一旦发生碰撞,塑料门板、金属B柱、碎玻璃会集体飞向车内成员。
此时,如果有侧气囊和侧气帘,就会在构件和车身结构之间形成一道屏障,把可能造成伤害的结构挡在车外。正因如此,在中保研的侧面碰撞中,没有侧气帘的车辆基本都会造成“玻璃碴洗脸”的情况,并因此扣分。
说完了如何提高被动完备性,我们再从驾驶员的角度来谈谈如何提高主动安全性。首先,这是老生常谈,但能决定生死的是安全带。2021年公安部公布的数据显示,我国汽车前排驾乘人员安全带平均使用率超过90%。下一步要督促后排司机系安全带,也就是所有员工都要系安全带。换个角度说,现阶段10%的司机和副驾驶还没有系安全带的习惯,这是极其危险的行为。
根据对汽车事故的调查,如果系上安全带,死亡率可降低57%,侧面碰撞可降低44%,翻车可降低80%。如果不使用安全带,即使上面说的车身结构、车身强度、安全气囊做的很到位,也是没有意义的。所以,你千万不要以为买一辆安全性好的车就能在事故中幸存,因为真正能保证车内人员安全的还是那不起眼的安全带!
随着最近两年驾驶辅助系统的普及,主动安全配置逐渐成为主流。因为保证安全最好的方法就是避免事故,否则最安全的车一旦发生事故还是会有危险。目前车载设备的主动安全系统大致有主动制动、车道偏离预警、盲点预警、雷达、倒车影像等。这些功能既可以帮助司机规避风险,也可以提前提醒司机危险。
此外,人们不太重视的ABS(防抱死制动)、EBD(电子制动力分配)、ESP(车辆稳定系统)也是车辆主动降低事故概率的重要部件。ABS可以防止制动时制动轮抱死,从而保证车辆在急刹车状态下也能控制车辆的转向系统。此外,ABS系统还能以最简单的方式提供最佳的制动性能,尤其是在湿滑的路面上。EBD的作用是快速计算出制动瞬间四个轮胎因附着不同而产生的摩擦差异,进而调整制动装置,使制动力与摩擦力相匹配,从而保证车辆在制动过程中仍能保持稳定的车身姿态。
大家比较熟悉的是ESP车身稳定系统。它分析各种传感器传输的车辆行驶状态信息,然后向ABS、EBD等部件发出整改指令,帮助车辆保持动态平衡,在各种工况下保持最佳稳定性。比如在日常驾驶中,当道路上突然出现障碍物时,我们要进行紧急避让操作。这时候ESP系统就会介入,保证车辆在规避风险后不会打滑失控。
正确使用车灯提高安全性容易被很多人忽视。比如晚上,及时打开车辆大灯,不仅可以让自己的视力变好,更重要的是让其他道路参与者发现自己的存在。
至于远近光灯的正确使用,雨雾天气及时打开前后雾灯等等,都是每个司机必备的基本功。但路上随处可见远光灯狗,还有遇到雨雪天气只能开双闪的道路参与者,不免让人怀疑他们是怎么通过第一科的。......
因为车辆安全系统的不断完善,安全意识的提高,汽车事故的概率直线下降。根据公安部的数据,2000年,中国发生交通事故616971起,而2019年,这一数字下降到200114起,仅为2000年的1/3。别忘了,2000年,中国汽车保有量只有1609万辆,而2019年,这个数字高达2.6亿辆,是2000年的16倍!换算下来,相当于每辆车的事故概率降低了98%!
此外,随着碰撞测试环境越来越严格,汽车事故死亡率也在快速下降。2000年,每万起车祸死亡人数为14.7人,而2019年,每万起车祸死亡人数已降至1.8人。相信随着车辆安全性的不断提高和驾乘人员安全意识的不断增强,未来事故的死亡人数将会达到沃尔沃所预期的,无限趋近于零!
这篇文章的核心也要找到。其实在中保研的碰撞中拿高分并不难。企业只要优化车辆的结构设计,在车身材料强度上保持良心,尽量把安全气囊和气帘做标配,基本就可以了。但是,要想最大程度的保证车内乘客的安全,还必须养成系安全带、正确使用灯光、合法驾驶的好习惯。在这种双重保护下,我们开车时的安全性自然就提高了。



