第四章汽车技术法规诠释

第四章 汽车技术法规诠释

第一节 汽车技术法规的基本内容

主要内容

一、欧美汽车安全法规 二、日本汽车安全法规

三、我国汽车安全法规

目前，汽车道路交通事故已成为全球范围内的一大公害。以美国为例，1994年因汽车交通事故死亡的人数达43536，约占各种事故造成的死亡人数总数的一半。

面对严重的道路交通事故问题，许多国家，如美国、欧盟和日本等国家，都制定了严格的安全法规和标准。

一、欧美的汽车安全法规

美国联邦机动车安全法规(FMVSS)和欧洲汽车安全法规(ECE)都是世界上最有代表性的法规，但就安全法规的基本出发点而言，是不尽相同的。美国认为“汽车是任何人都可以坐的软垫”，而欧洲人则认为“汽车是技术熟练者使用的工具”，所以美国安全法规较侧重于汽车被动安全性，其技术要求普遍较严格，而欧洲安全法规偏重于汽车的主动安全性。

例如对图4—1所示车辆的各种碰撞形态，欧洲安全法规规定了车辆在事故情况下的性能等级，用对试验假人的影响、车辆部件的位移和塌陷变形以及燃油系统的抗漏能力来评定。欧洲安全法规还规定了对轿车车厢几何形态和车辆外形曲线的要求，为了缓和车室部分在碰撞时的冲击，并确保乘员的生存空间，要求车身的结构应是图4—2所示的“Safety cell(安全室)结构”。金属的油箱在受碰撞变形时易破裂，故要求采用工程塑料制成。

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表4—1列出ECE法规对整车碰撞安全性的各项规定。因为欧洲的安全法规注重汽车的主动安全性，所以ECE R33对正面碰撞中被撞机动车辆的结构性能作了规定，这些规定主要是针对车身结构的碰撞性能提出的；而美国的FMVSS仅对作为最终指标的乘员伤害指标等内容进行了规定，没有详细规定车身结构的碰撞性能。

ECE R33规定被测汽车以48.3km/h的速度与刚性墙进行100%重叠率的正面碰撞，汽车结构应当满足如下要求：

1)碰撞后，通过座椅R点的横向平面与通过仪表最后边投影线的横向平面间的距离不小于450mm。确定平面位置时，不考虑按钮开关等的影响，并在通过座椅中心线的纵向平面每边的150mm范围内测量。

2)碰撞后，通过座椅R点的横向平面间与通过制动踏板中心的横向平面的距离不小于650mm。

3)放脚位置空间的左右隔板间的距离不小于250mm。 4)汽车地板与顶棚的距离减少量不超过10%。 5)碰撞过程中车门不能被撞开。

6)碰撞后，侧门应能不使用工具被打开，无刚性顶棚的车除外。

在美国联邦机动车安全法规(FMVSS)中，有关被动安全的法规(FMVSS200系列)有26项，如表4-2所列，已形成了完整的体系。此外，还有汽车主动安全、防止火灾等30项法规。

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概括起来，美国FMVSS中主要包括下述基本内容 (一)防止事故发生的安全标准

FMVSS提供了与前照灯相关的车辆整体性能法规草案，即无论前照灯如何，都要求车辆必须拥有充分的照明。1988年4月公布了自动变速器车采用变速杆内藏锁，手动变速器车采用转向盘锁两种自选方案。1989年末公布的最终法案提出，1990年型 车必须满足防盗标准要求。

(二)事故发生时乘员保护方面的安全标准

1.在碰撞过程中人体各种组织和器官容忍撞击的极限值 FMVSS首先规定了车辆与车辆的碰撞形态和试验条件，如图4-3所示。图中，FMVSS208与欧洲的ECE R94和我国的CMVDR294两种安全法规进行了对比。

关于正面碰撞，美国FMVSS208要求汽车以48.3km/h的速度沿纵向向前行驶，撞击一个垂直于汽车行驶方向的固定障壁，或者撞击一个与汽车行驶方向垂直线成±30°角的固定障壁时，放在每一个制定的前排外侧座位上的假人的响应，应当满足相应的保护要求。一般使用0°、左30°和右30°三个碰撞试验来验证汽车的正面碰撞安全性。

欧洲正面碰撞法规的试验方法采用的是与实际交通事故最接近的偏置变形障壁碰撞试验，现行的ECE R94/01规定的正面碰撞试验为56km/h的40%重叠率的变形障壁碰撞试验。

侧面碰撞是继正面碰撞之后的第二种常见碰撞形态。其试验方法是用一个代表本地区平均车速的移动壁障以一定的角度撞击被试车侧面。FMVSS214和ECE R95现在的侧面碰撞法规从碰撞试验方法、碰撞试验假人、假人的伤害指标、代表平均车速的移动壁障质量、吸能块的外形、尺寸及刚度都不相同。欧、美侧面碰撞法规的差异，给汽车生产厂的产品开发造成了很大障碍。中国的侧面碰撞法规还没有出台。

其次，FMVSS规定了在碰撞过程中人体各种组织和器官容忍撞击的极限值。乘员受碰撞而遭致伤害的程度可用AIS来评定。简明受伤分级(AIS)是由美国医学协会一个专门的委员会在20世纪70年代初针对汽车安全性而制定的标准。这个标准在美国已应用多年，并经过若干次修订。许多国家也相继沿用这个标准。根据该标准，碰撞受害者身体的每一次受伤均用下列级别进行评价：

1——轻微 2——中等

3——较重(一般无生命危险)

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4——严重(有生命危险，但可救治) 5——垂危(难以救治)

6——致死(在24h内发生，无法救治) 在碰撞过程中，人体各种组织和器官容忍撞击有一定的极限值。一方面可通过对碰撞事故的现场调查观察和大量统计，从中找出规律；另一方面还可进行试验测定(例如可采用尸体进行撞击试验)。根据所得到的调查、统计和试验的结果，再与理论上的推导相结合，就可总结出符合实际情况的各种容忍极限值。

FMVSS推荐的伤害指标有如下几个：

(1)头部的耐冲击性和伤害指标 早期试验的全身加速度耐力曲线(图4-4)表明了人体伤害程度与所承受的线性加速度的关系。加速度幅值和所持续的时间同时影响伤害程度，定量地评价头部碰撞忍受能力的基础是耐力曲线WSTC(Wanyne State Tolerance Curve)(图4-5)。WSTC给出了头部接触碰撞时造成头部严重伤害的线性加速度与冲击持续时间之间的关系，图中纵坐标是“有效”加速度(或称为平均速度)，横坐标是该加速度冲击的持续时间。将加速度值与冲击持续时间结合起来评价头部伤害，如果位于曲线上方区域，则可能造成头部损伤(AIS≥3)，即超出头部的忍受极限；如果位于WSTC曲线下文区域，则低于头部忍受极限。WSTC曲线中1～6ms这一段，是使用新鲜尸体试验，测量头部与一刚性平板碰撞的加速度响应获得的；调节平板上的缓冲器改变冲击持续时间 ，6-10cm这一段是通过尸体试验与动物头脑挤压相对比的方法测量获得的；长持续时间的冲击是采用志愿者人体试验获得的。把不会造成头部伤害的加速度水平作为WSTC曲线的渐近线，这一渐近值最初提议是42g，后来提议增加到80g。

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(2)胸部的耐冲击性的伤害指标

1)胸部3ms准则(g)胸部是继头部后最应受保护的器官。胸廓骨架包括12块胸椎骨、胸骨和相对刚硬但可以活动的保护壳。

通常所说的人胸部受伤严重程度的容限水平(AIS=4)，是指作用在上胸部重心处的线性加速度超过60g的时间的不超过3ms。因此，这个准则并不是简单的建立在最大值基础上，而是建立在可承受的线性加速度水平上。

2)胸部压缩量(mm)。胸部压缩量定义了躯干和肋骨之间的最大压缩量。它表明了胸部骨折的情况。

3)粘性伤害(m/s)。胸骨的挤压变形指标不能很好地反映较高速度碰撞造成的伤害的可能性。碰撞能量相同的碰撞试验表明，不同碰撞速度时造成的最大挤压变形几乎是相同的，但随着碰撞速度的提高，用AIS衡量的伤害却在增加。图4-6表明当碰撞速度小于3m/s时，挤压变形指标是比较适合的；但碰撞速度提高到30m/s时，则必须同时考虑挤压变形和挤压变形速度；对于更高速度的冲击(爆炸)，挤压变形速度对伤害显得更重要。

粘性指标VC(Viscous Criterion)是变形速度v(t)和相对挤压变形量的乘积。变形速度v(t)由变形量D(t)差分计算获得，v(t)=d[D(t)]/dt；相对挤压变形C(t)定义为D(t)/D，D是躯干的初始厚度，即

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