大家好,我是萝卜探长,其实我对汽车以及汽车文化真的没什么兴趣,汽车对我来说也只不过就是一个能将我与其他地方的空间距离缩短的交通工具而已。但就是这样的我,大学的时候却误打误撞学了汽车专业,硕士的时候又误打误撞的开始接触汽车碰撞安全,毕业之后又误打误撞从事了碰撞测试的工作,到目前为止也撞了不下上百台车了,也见过了很多成功或者失败的例子。其实,我们对于乘车以及驾车时的安全意识已经在逐渐提高了,比如不能随意超速,驾驶员要系安全带等等,但是还有一些问题存在,比如副驾驶以及后排不系安全带,在安全气囊附近放一些装饰品等等。最近听了清华大学周青教授在学堂在线的汽车碰撞安全慕课之后,就有一种写点什么东西的冲动,想要把汽车碰撞安全到底是怎么回事这个问题好好解释一下,当然我也知道,这个问题特别容易招致口水,我还是希望大家能够冷静客观来看待我写的这一系列文章,欢迎各种讨论。
早在我读硕士的时候,就有好多人向我抛来类似
“我们家的车一撞就坏了,到底安全不?”
之类的问题,当时还在读研的我往往会这样回答
“人没事儿吧?人没事儿就挺安全的。”
直到现在工作了这么久,我依然会把这个作为答案,一切汽车碰撞安全性设计的终极目标是为了保护车辆内的驾乘人员而不是车辆本身。
1. 汽车安全问题的背景
我们每天都会看到各种各样的车祸现场,在现场我们会看到被碰撞后发成各种各样奇怪变形的车辆,比如这样
![](https://pic1.zhimg.com/v2-730781a2102066a73d2e9083b1146340_r.jpg)
(图片来自网络)
在收到这么严重的冲击后,乘坐在车辆内的驾驶员与乘员很可能受伤或者致残,甚至死亡。
道路交通死亡人数目前趋于稳定,2013 年时为 125 万人。
以上内容引用自世界卫生组织的“道路安全全球现状报告2015”,链接贴在下面,详细报告的英文版在网站上面可以全文下载,有兴趣的朋友们可以自己查看。
http://www.who.int/violence_injury_prevention/road_safety_status/2015/zh/
从数据中可以看得出来,基本上每一年在交通事故当中死亡的人数都在100w+,那受伤或者致残的人们会更多,更重要的是,交通事故是15-29岁的青壮年人群的头号杀手,甚至超过了艾滋病,挺恐怖的。随着汽车性能越来越好,汽车保有量越来越大,未来的这个数字会增加还是减少呢?恐怕任何大V都很难回答这个问题吧。
2. 汽车碰撞的过程
现在网上可以看到各种各样的碰撞测试视频,这些视频都能够很直观的让我们看到碰撞的全过程,以100%重叠率完全正面碰撞为例,一般的汽车碰撞过程都会在200ms,也就是0.2s左右结束,碰撞的结果是车身产生了不可恢复的塑性变形,乘员在车内运动并与车辆发生一些相互作用。
也许有朋友会有这样的疑问,实际发生的车祸可是各种各样的,为什么要以正面碰撞为例呢?我的理由是这样,在各种各样形式的车祸中,正面碰撞发生的几率是最大的。比如两车对撞中两车都是正面碰撞;一车追尾另一车,那么追尾前车的车辆是正面碰撞;在十字路口发生的侧面碰撞事故,也会有一辆车是正面碰撞,另一辆车是侧面碰撞,诸如此类。
汽车在运动过程中会有一定的动能(),而在碰撞结束之后,汽车静止,动能为零。能量守恒是自然界的普适规律,同样也适用于汽车碰撞这一物理过程,那么汽车的动能都去哪儿了呢?毫无疑问是与汽车碰撞这一物理过程相关的所有物体变形、破坏以及做功生热等等,这个过程通常被称作碰撞能量吸收,那么究竟哪些物体参与了碰撞能量吸收呢?
首先能够想到的就是车身以及被撞物体的变形,车辆本身的制动与路面摩擦。其次,车辆内的乘员约束系统(Occupant Restraint System),包括安全带,座椅,安全气囊等零部件,也能够吸收一部分碰撞能量。最后,就是乘员本身,乘员的内脏器官也会产生相互作用,这也是导致乘员受伤致残甚至死亡的原因之一。
总结起来,汽车碰撞一共有三个层次,即:
- 车辆结构与外部物体;
- 乘员与乘员约束系统;
- 乘员身体内部器官。
汽车从根本上说是一个交通工具,而交通工具的根本任务应当是将乘客以及货物尽可能安全、快速、舒适地从一地运送到另一地。而汽车发展到今天,各种各样的新技术新花样层出不穷,除了这些基本使用要求之外,高效以及环境友好也逐渐成为了需要解决的问题。
谈到高效,我们现在对汽车的使用其实产生了很大的浪费,这一点可能不太容易被注意到,在使用汽车让我们很方便地从A地点到达B地点的同时,汽车本身这一个重达1t多的物体也一样从A地点被运送到了B地点,这本身对资源就是一个极大的浪费。我不禁想到了前几天法拉第未来发布的首款量产车, 联想到FF91那3t多的车重以及可怕的加速性能,我真的无法想像它会浪费多少电能,而这些电能又有多少是从化石燃料转化来的,实在是不知道这种所谓“新能源”汽车到底能够给社会做出多少贡献。要解决这种浪费的问题,“轻量化”以及“小型化”就变成了一个非常有效的手段,而这种理念恰恰又与很多性能相悖,比如碰撞安全性,操纵稳定性等等。
3. 什么是汽车碰撞安全性?
Balabala说了一大堆,那到底什么是汽车碰撞安全性呢?参考清华大学周青教授给出的解释,汽车碰撞安全性应该是这么一回事。
在汽车碰撞过程中,汽车保护乘员与行人(包括骑车、步行等等状态),使其免受伤害或降低伤害程度的能力 。
也就是说,我们工程师的目的应当是让车辆以及乘员以一相对合理的减速过程停下来,并且要尽量降低乘员与车内环境(各种内饰件,比如方向盘、仪表板、手套箱等等)接触时的相对速度,这样才能够让乘员所受到的伤害尽可能减小。
那么为了实现这种目的,可爱的攻城狮们都在做些什么呢?
且听下回分解!