式中，VC的单位为m/s,与速度单位相同。
动物试验的尸体试验表明，VCmax与造成伤害的危险性的相关性很好。尸体试验表明，造成严重伤害(AIS≥4)的概率为25%时，VC的承受水平是VCmax=1m/s。
4)胸部伤害指数TTI(Thoracic Trauma Index)。TTI适用于胸部侧面碰撞时伤害评价的指标，计算 TTI的加速度信号从人体的第12号根肋骨测量。在生物力学研究中，通过回归分析表明，对胸部伤害相关系数较大的是侧面加速度峰值。在研究TTI时，还考虑了人体的质量和年龄，即
TTI=1.4×AGE+0.5×(RIBY+T12Y)×MASS/Mstd
式中，TTI为胸部伤害指数(g)；AGE为用于试验的人体年龄(岁)；RIBY为第4、8根肋骨的侧面加速度峰值(g)；T12Y为第12节胸部脊椎骨处的侧面加速度峰值(g)；MASS为用于试验的人体的质量(kg)；Msted为标准人体的质量，Mstd=75kg。
对于50百分位男性假人，TTI可简化为：
TTI=0.5(RIBY+T12Y)
(3)颈部伤害指标
1)向后弯曲力矩(N2m) 2)向前弯曲力矩(N2m) 3)轴向拉伸力(N) 4)轴向压缩力(N) 5)剪切力(N) (4)腿部伤害指标
1)大腿骨轴向压缩力(N)
2)小腿骨轴向压缩力(N)小腿指数为 TI=M/MC+F/FC
式中，Mc为弯矩限值；Fc为轴向力限值。
HIC、胸部3ms准则、胸部压缩量和大腿骨轴向压力是以一定的容限水平来评价乘员约束系统设计的。为了评价约束系统的整体性能，应该有一个包括单个伤害参数的安全伤害准则。
各国法规都对碰撞试验中假人的头部、胸部、腿部和颈部的伤害值作出要求。其中，美国和欧洲的法规规定的项目比较多(见表4-3)，而且有越来越严格的趋势，特别是新的FMVSS208法规，对现行的乘员碰撞保护标准进行了修正(表中带*号为新法规)，要求将来设计的安全气囊比现有的安全气囊有所改进，将由安全气囊引发的严重伤害事故的危险降到最低，尤其要保护个子矮小的妇女和年龄小的孩子；同时，通过引入先进的安全气囊技术，为车内所有的乘员在车辆发生正面碰撞时提供更好的保护。为了达到此目的，本法规引入了大量新的要求和新的试验方法，并采用多种类型的假人制定了新的伤害指标。用刚性障碍物碰撞试验代替滑车试验，评价未系安全带的乘员所能得到的保护，伤害指标更加严格。
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2、碰撞时乘员在车内二次碰撞和将乘员抛出车外的防护
FMVSS规定了五个种类的减缓碰撞的主要要求，同时对其他各类碰撞，对于头部、面部接触的车室内结构物提出了增加衬垫或去掉锐角缘、硬质构件的方案。为了防止侧面碰撞时将乘员抛出车外，FMVSS对车门锁及车门固定组件专门作了规定，并在靜态负荷规定的基础上提出了加大强度及加固侧门窗玻璃等方案。
3、乘员约束系统标准
FMVSS208不仅将安全带和安全气囊作为指定约束系统。而且新的208标准将要求必须对离位乘员(OOP-Out of Position)、婴儿及儿童提供保护，因此更多的汽车将使用先进的、智能化的乘员约束系统。
(三)事故发生后的受损减轻标准
FMVSS要求金属油箱具有与塑料油箱同等的耐火性能，以防止碰撞事故发生后油箱漏油，引起火灾。另外，对装备头枕和增加车顶抗压强度等也都作了规定，以减轻碰撞和翻车后乘员所受的伤害。
二、日本的汽车安全法规
日本在1951年就根据道路运输车辆安全法制定了安全标准， 美国安全法规FMVSS(1966年)、欧洲安全安全法规ECE(1969年)早10多年，但当时水平不高。随着日本的经济和科学技术的发展，对安全标准进行了40多次修订，而且吸收了ECE、FMVSS的一些项目，所以日本的安全标准是一套先进而且独具特色的技术法规。由于日本国土狭窄，特别注重了汽车与行人、摩托车之间的安全，详细规定了对汽车外部突出物的限制，如靠下部反光镜识别汽车近前障碍物及安装汽车侧面保护装置；近年来，又增加了安全带、头枕等法规项目。
【60】
三、我国的汽车安全法规
如前所述，我国还没有建立起真正意义上的汽车安全法规体系。 在汽车安全方面，我国原机械工业局曾公布了一系列强制性标准，这些标准基本上采用了与FMVSS和欧洲ECE安全法规中同样的内容。例如，为防止转向机构对驾驶员的伤害，欧洲有专门的法规ECE R12，我国也有相应的国家标准GB/T1757-1998《防止汽车志向机构对驾驶员伤害的规定》。它们都包括两方面的内容：对整车碰撞过程中转向柱和转向轴上端向上、向后移动量的规定(简称“内容一”)；对转向盘受到撞击时的吸能特性的规定(简称“内容二”)。美国也有类似的法规，在FMVSS204和FMVSS203中对内容一和内容二分别进行了规定。表4-4为这些法规或标准技术要求的比较。
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1999年10月28日，原国家机械工业局正式公布了DMVDR294“关于正面碰撞乘员保护的设计规则”，规定新生产的M1类2.5t以内的乘用车，必须于2000年1月1日起达标，否则不能上目录和销售；而且规定了现生产车型必须于2002年7月1日前达标。要达到标准，就必须进行汽车整车碰撞试验，全面地考核汽车的安全性。
CMVDR294法规的要点如下：
汽车以48～50km/h的速度正面碰撞固定壁，要求： 1、测试假人的头部损伤指标HIC＜1000； 2、胸部变形小于75mm； 3、腿部力小于1000N； 4、碰撞时门不得打开； 5、前门不得自动锁上；
6、碰撞后，前、后门至少各能打开一个门(一人不借助工具)； 7、燃油不得泄漏，漏油速率小球30g/min。
与美国安全法规相比，需要测定的还少以下几项： 1、胸部合成减速度＜60g；
2、风窗玻璃不能脱落超过50%； 3、假人任何部分不能越出车身外； 4、外部任何部分不得侵入风窗玻璃。 （四）我国强制认证【62】
前已述及，我国自2001年起实施新的强制性产品认证制度，并按照国际惯例，在2001年发布的《第一批实施强制性产品认证产品目录》中，明确将汽车碰撞试验列入对汽车的检测之中。从2003年5月1日起，未经碰撞试验，或经碰撞试验不合格的国外汽车不能进入我国市场，国产汽车未能通过强制性认证试验的也不能出厂销售。
【事例一、二】
2002年9月23日天津汽车检测中心对日本大发汽车公司提供的汽车进行了碰撞试验。这是CMVDR294法规公布以后第一次对汽车进行的此项试验，也是第一次对进口汽车实施的碰撞试验，这标志着我国强制性产品认证制度已经得到了国际上的广泛关注与认同。
另外，由长安汽车(集团)有限责任公司生产的SC1020小型货车，2003年初也在天津中国汽车技术研究中心的汽车安全碰撞试验室成功地完成了正面碰撞试验。据悉，这是国内货车首次为满足国际、国内安全碰撞法规进行的成功试验，标志着国内货车生产正逐渐与国际接轨，并已能够满足越来越严格的对乘员和车辆的安全要求。
长安牌SC1020货车是长安公司于2002年推出的一款以“长安之星”车系为基础的货车。该车秉承了“长安之星”的性能优点，既能载人，又能运货，可充分满足中、短距运输，上市以来深受用户欢迎。
此次碰撞试验以国内实际货车使用环境为依据，以满足用户安全性能追求为目标。试验中，SC1020货车以48km/h的速度冲向固定的轨道中央的碰撞壁 。从试验现场看，碰撞后的SC1020货车前部级能良好，风窗玻璃仅出现少量裂纹，没有破裂、脱落现象，车门也能顺利开启，燃油系统无泄漏，乘坐区座椅完好，安全气囊顺利打开，安全带完好无损，乘坐区有足够的乘员生存空间，试验假人可顺利移出，假人的头部HIC值、胸部合成加速度、胸部性能指标、大腿轴向压力均符合标准要求。
据介绍，长安SC1020货车的碰撞试验表明，该车安全满足美国联邦安全法规FMVSS204转向控制装置的向后位移技术标准、FMVSS208乘员碰撞保护标准、FMVSS212风窗玻璃安装标准、FMVSS219风窗玻璃区干扰标准、FMVSS301燃料系统完整性标准等。试验结果表明，长安SC1020货车是符合安全标准的汽车，是国内货车首次成功进行的安全碰撞试验。
事例三
又据媒体报道 ，2003年3月12日，由重庆红岩汽车有限责任公司最新研制开发的红
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岩大康CQ1240和15t重型货车，在湖北襄樊的国家汽车质量检验中心进行了碰撞试验并获得成功。这是在国家还没有制定强制法规之前完成的商用车第一驾驶室正面碰撞试验。此次试验完全是按照欧洲《商用车驾驶室乘员保护》(ECE R29)的法规要求进行的。国家汽车质量监督检验中心副总师兼安全试验室主任李三红宣布了碰撞结果：经正面碰撞后的红岩大康CQ1240重型货车，驾驶室的生存空间完全满足要求，碰撞时侧门没有打开，碰撞后驾驶室与车架仍然保持连接。因此，可以确定红岩CQ1240重型汽车完全满足欧洲ECE R29正面碰撞的要求。
据公司总经理黄勇介绍，该车在结构上进行了一系列的改进。其驾驶室本身的结构从吸能和防撞的角度都大大增强了产品的安全性：在整车匹配上也采取了很多有效措施，如该车型的驾驶室与底盘的连接采用了全浮式的4点连接方式，为防撞和吸能带来了很好的效果。
由此可见，汽车安全法规的实施有利于企业改进产品结构，促进汽车技术进步。
二、汽车排放法规
汽车排放气体中的氮氧化合物(NOx)、碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)在空气中积累到一定程度后，在太阳光线的作用下，氮氧化合物和碳氢化合物起反应，生成含有二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)的光化学烟雾，是导致城镇居民死亡率增高的一个原因。1943年，美国洛杉矶市被光化学烟雾笼罩一天，使几千人受害，400人死亡。二氧化氮和臭氧均难溶于水，也不易被呼吸道粘膜所阻留，会长驱直入肺部、浓度大时可引起中毒性肺气肿，进入血液可形成变性血红蛋白，使组织缺氧。近年来对心血管疾患的研究，还注意到一氧化碳、臭氧、铅的长期慢性作用的影响。
酸雨已成为当今世界性的灾难，汽车废气中的氮氧化合物和硫化物(从含硫石油中带来硫)也是形成酸雨的一个因素。
汽车排放途径
汽车是通过下列三个途径将有害气体排放到大气中的：
1)气缸中燃料的气体通过活塞环和气缸垫之间的间隙泄漏到曲轴箱，再由曲轴箱通风管排放到大气中，也将氮氧化合物、碳氢化合物和一氧化碳带到大气中。
2)从燃油箱到喷油器这个供油系统中，燃料蒸发的气体将碳氢化合物带入大气中。 3)通过排气管将燃烧生成物氮氧化合物和未完全燃烧碳氢化合物、一氧化碳随废气进入大气。
在这三方面中，汽车废气是汽车污染环境空气的主要因素。
目前，几乎所有的工业国家都已颁布了排放法规，对新车进行有害排放物的限制。有害排放物的限制量是
规定以一定的试验工况和试验条件、一定的取样方法、一定的排气分析仪器为基准而设定的。
（一）、汽车排放试验方法
在试验取样方法上自1982年后，在世界范围内已得到一定的统一，一般只用定容稀释法(CVS法)。图4-7所示为汽车排放试验装置。
在行驶试验循环中，排出的废气用过滤后的大气稀释，通过一个专门的定容泵抽出，使排气与稀释空气的总容积流量保持一定，稀释空气与废气的比例一般为8∶１～10∶1，在整个试验中从已稀释的排气中取出一定量的气体，装入一个采样袋(或3个采样袋)。行驶程序结束后，用这种方法收集在采样袋中有害气体的体积分数，相当于总抽出的废气和空气混合气中有害成分体积分数的平均值。
采用稀释方法的优点是可以避免排气中水蒸气冷凝，减少采样袋中NOx气体的损失，此外还可以抑制采样袋中排气成分之间的相互反应；其缺点是检测到的各排气成分的体积分数，可能因稀释而有所降低。因此，在排气采样的同时，应采集一袋稀释用的空气，以便经
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常分析比较，及时修正由于不洁净的环境空气对试验结果带来的附加误差。
图4-7 汽车排放试验装置 a)美国联邦 b)欧盟、日本等国
1-排放测功器 2-惯性质量 3-排气 4-空气滤清器 5-稀释空气 6-冷却器 7-文氏喷嘴 8-温度计 9-压力表 10-喷管 11-鼓风机 12-采样袋 13- 旋转活塞泵 14-出口 二、汽车排放试验规范
这里仅介绍美国、欧盟和我国的试验规范： 1.美国的排放试验规范
(1)轻型汽车的试验循环美国 自1975年开始实施FTP75联邦行驶模型，如图4-8所示。 美国联邦FTP75是在FTP72联邦行驶循环上发展起来的试验规范。其中，FTP72行驶曲线分为两段，第一段以0～505s是瞬时过程，第二段从505～1372s是稳定过程。试验开始前，应置试验车在20～30℃环境中停入12h时，再起动汽车。FTP75行驶曲线在上述第二段行驶过程后，即将发动机停车，待停车10min后，发动机再重新起动进行第三段热工况运行，也历时505s结束，其汽车速度变化与第一段瞬时过程相同。按此试验循环运行，最高车速91.2km/h(56.7mile/h)，平均车速为34.1km/h(21.2mile英里/h),全程为17.86km(11.1mile)，其中怠速运行占17.9%。整个循环共采样3袋，第一次采样在冷起动开始至头一个505s减速结束，由“瞬变采样袋”ct来采集；第二次采样由505s稳定运转开始至1372s结束期间，由“稳定采样袋”s采集；第三次取样时间自热起动开始至经二次505s减速结束，由第3个“瞬时采样袋”ht采集热试样。试验结束后，对这三个袋中的排气采样进行分析，用不同的加权系数相乘后即得到试验结果，三个袋的加权系数分别为ct=0.43、s=1.0、ht=0.57。
这个试验规范目前为美国、加拿大等国所采用，其排放限制值以g/mile为计量单位。
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第四章汽车技术法规诠释
