楊斌，趙淑華，張慧云，李強紅，陳琳，李三紅（國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心［襄陽］，襄陽 441004）

FMVSS 226《降低拋出危險性》法規(guī)解讀

楊斌，趙淑華，張慧云，李強紅，陳琳，李三紅
（國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心［襄陽］，襄陽 441004）

FMVSS226目前是FMVSS200系列最新的法規(guī)，也是被動安全研究的一個最新領域。為了降低在車輛側(cè)面碰撞和傾翻事故中乘員全部或部分經(jīng)側(cè)面車窗被拋出而死傷的危險性，美國聯(lián)邦針對車輛拋出緩沖系統(tǒng)制定了法規(guī)。本文對FMVSS226的背景、具體試驗方法和試驗設備進行了詳細闡述,并對FMVSS226在中國的實施提出了展望與思考。

傾翻或側(cè)面碰撞事故；拋出緩沖系統(tǒng)；試驗方法；試驗設備；展望

1　引言

現(xiàn)實生活中發(fā)生的汽車碰撞形式是多種多樣的，碰撞時的速度、角度、部位、碰撞時車內(nèi)的質(zhì)量分布情況等等都是千差萬別的。在汽車安全法規(guī)中，只能選擇一些有代表性的試驗條件進行試驗，試驗的條件和指標盡量模擬接近實際碰撞形態(tài)。目前全球碰撞試驗法規(guī)涉及的實車試驗形式主要是正碰、側(cè)碰、后碰和滾翻試驗，其中滾翻事故發(fā)生率不高，但造成的乘員死亡比率卻是最高的。根據(jù)美國高速公路管理局2005年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，雖然滾翻事故發(fā)生率僅為2%～3%，但滾翻造成的死亡人數(shù)占全部交通死亡事故人數(shù)的20%左右。傾翻事故中的不同程度破壞車輛示例見圖1：

美國研究部門對所有碰撞類型中各類乘員拋出路徑下的乘員傷害和死亡交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

表1摘錄自NASS和FARS 1997年～2008年全年數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

表1　拋出路徑傷亡統(tǒng)計數(shù)據(jù)

統(tǒng)計

在美國的滾翻法規(guī)中有實車動態(tài)滾翻（FMVSS 208）、實車靜態(tài)滾翻（FMVSS 301）、車頂靜強度（FMVSS216）等。美國相關法規(guī)研究部門和專家在充分調(diào)研了滾翻事故的碰撞形式、乘員傷害拋出路徑，新技術——車輛拋出緩沖試驗系統(tǒng)趨于成熟，制定了新的滾翻臺架試驗技術法規(guī)——FMVSS226 降低拋出危險性。該法規(guī)的目的是為了降低在車輛側(cè)面碰撞和傾翻事故中，乘員被全部或部分拋出側(cè)面車窗外而死傷的危險性。

FMVSS226目前是FMVSS200系列種最新的法規(guī)，也是被動安全研究的一個新領域。關于車輛“降低拋出危險性”的汽車法規(guī)，歐洲目前沒有相應標準。

2　FMVSS226試驗標準

2.1標準適用范圍

該標準適用于轎車、多功能乘用車、總重量（GVWR）不大于4536 kg的載貨汽車和客車，不包括廂式車、改裝車頂車輛和活動頂篷車。

側(cè)面車窗的拋出緩沖裝置應用于車輛前三排座椅的乘員保護。

2.2標準主要內(nèi)容

1）總體要求

按照標準規(guī)定的試驗程序，頭型沖擊器沖擊碰撞目標區(qū)，每個車窗應達到4個沖擊試驗位置。主要是考慮到滾翻事故是一個隨機事件，需要覆蓋整個側(cè)窗。

當設備推進機構推動沖擊器頭型進入車輛側(cè)窗的碰撞目標區(qū)，沖擊頭型的最外表面不能超過零位移平面100mm。如下圖2所示：

這一試驗主要考核拋出緩沖裝置能否有效的將乘員限制在乘員艙內(nèi)，在車輛側(cè)面碰撞和傾翻時起到乘員保護的作用。

2）試驗速度

（a）高速試驗。該項試驗應對快速滾翻工況。對于在傾翻中具有拋出緩沖裝置展開的車輛，在傾翻中拋出緩沖裝置激活后的1.5s±0.1 s,試驗速度是20±0.5 km/h。對于在傾翻中不具有拋出緩沖裝置的車輛，對準規(guī)定的目標位置沖擊，試驗速度是20±0.5 km/h。

（b）低速試驗。該項試驗應對苛刻的多滾翻工況。對于在傾翻中具有拋出緩沖措施展開的車輛，把側(cè)窗全部打開或全部回縮。在傾翻中拋出緩沖裝置激活后的6.0s±0.1 s，對準標準規(guī)定的目標位置沖擊，試驗速度是16km ±0.5 km/h。

3）試驗質(zhì)量

沖擊頭型質(zhì)量為18 kg ±0.05 kg，試驗時被限制在軸線上移動。試驗中的沖擊頭型如圖3所示：

4）沖擊試驗目標位置的確定

（a）目標位置邊界—25mm偏離線的確定。

側(cè)面透光口（Side daylight opening）是該標準中定義的一個專業(yè)術語，通過側(cè)面透光口邊緣所有點的水平線垂直車輛縱向垂面，并相切于車窗開口的周邊。

為確定在側(cè)采光口內(nèi)的偏離線的位置，側(cè)采光口周邊的每個點橫向投影到車輛縱向垂面上，形成一圈軌跡線。這些投影點以25±2 mm的間隔向側(cè)采光口投影點構成的軌跡線的幾何中心移動，每個點的移動方向垂直于該點相應投影點的切線，所有點在車輛縱向垂面構成25mm偏離線。

（b）偏離線最后限值的確定。

對于前向安裝的座椅，如下描述的橫向垂直車輛平面用于確定目標位置偏離線的后邊。

ⅰ對于少于3排的車輛——橫向垂直車輛平面的位置在最后座椅參考點向后1400 mm。

ⅱ對于3排或多于3排的車輛——橫向垂直車輛平面的位置在第3排座椅參考點向后600 mm。

（c）目標位置的布置。詳見圖4和下表2：

表2　試驗目標位置的布置步驟

5）確定零位移平面

對于固定玻璃窗應是完好和位置正確，對于移動玻璃窗應是完好和完全關閉。目標沖擊點應在上述規(guī)定的任何目標位置中心的±2 mm的偏差內(nèi)，拋出沖擊器在車輛的內(nèi)部，向車窗慢慢移動沖擊器直到與玻璃窗內(nèi)部接觸，接觸壓力不能超過20N。頭型最外表面最初接觸側(cè)窗的的平面為零位移平面。

6）車窗玻璃預破裂程序

沖擊試驗前，作為制造商的選擇，覆蓋目標位置的窗玻璃必須從側(cè)透光口移開，并根據(jù)標準的程序完全縮回或預破裂。

（a）破壞模式網(wǎng)格點的布置。設置側(cè)透光口幾何中心，并在車窗玻璃外表面標記水平和垂直的網(wǎng)格點。幾何中心點控制在偏差±2 mm以內(nèi)，網(wǎng)格點相對于側(cè)透光口幾何中心布置，網(wǎng)格點間隔為75mm±2 mm（見圖4）。在車窗玻璃內(nèi)表面標記水平和垂直的網(wǎng)格點，間隔是75±2mm，這些車窗玻璃內(nèi)表面網(wǎng)格點相對于外表面網(wǎng)格點的水平偏離量是37.5 ±2 mm。

（b）破損方法

開始于標準規(guī)定的車窗玻璃內(nèi)表面最前最下標記的網(wǎng)格點。該程序中使用專用破裂工具。該破裂工具頂端直徑為5mm ±2 mm。使用彈簧對破裂工具產(chǎn)生150 ±25 N的壓力，是在接觸點對彈簧施加壓力，方向是垂直于車窗表面切線，準確度在±10°以內(nèi)。對每個標記點只能施力一次，即使車窗玻璃沒有破裂或有洞。

使用最小厚度18 mm，（100 ±10 ）mm × （100 ±10） mm的膠合板，在車窗的反面形成一個作用面，避免當壓力施加在這些標記點時車窗產(chǎn)生超過10 mm的變形。

向后使用這個破損工具繼續(xù)進行這個程序直到到達最后一排。當?shù)竭_最后一排，移到上一行的最前標記點，繼續(xù)進行這個程序，直到完成玻璃窗內(nèi)表面上的每個標記點。

在到玻璃窗外表面上重復這個過程。

如果沖擊導致玻璃窗碎裂，中斷破損程序，并且執(zhí)行頭型沖擊試驗。

7）沖擊器的定位

沖擊器發(fā)射的時刻，拋出頭型的 x, y 和z軸必須在±1°的范圍內(nèi)各自對準車輛的縱向、橫向和垂向軸線。如果拋出頭型由于確定目標位置需要而按表2的要求進行角度調(diào)整，應按旋轉(zhuǎn)增量進行調(diào)節(jié)。試驗后，把拋出沖擊器伸到零平面，并確定拋出頭型的 x, y 和z軸在試驗前確定的發(fā)射方向的±1°的范圍內(nèi)。

8）試驗樣車的準備

車輛試驗姿態(tài)車輛按如下（a） 到 （f）的要求的姿態(tài)被支撐在支架上。

（a）車輛處于整備質(zhì)量。

（b）所有輪胎氣壓按照制造商的規(guī)定。

（c）放置車輛在水平面。

（d）測量駕駛員門檻的門檻角并記錄該角度。

（e）在車身左右前輪轂上標記個點。從水平面確定這兩點的垂直高度。

（f）車輛姿態(tài)被支撐在支架上，保證測量的駕駛員門檻角應在上述（d）所記錄的角度的±1°的范圍內(nèi)，上述e）描述的兩個點的車輛垂直高度也應在 （e）確定的車輛垂直高度的±5 mm范圍內(nèi)。

9）試驗樣車的其它要求

（a）除了下述（b） 或（c）的條件的車門，包括任何向上開的后車門或后背門，全部關閉但不鎖止。

（b）試驗過程中，任何相對試驗目標相反邊的側(cè)門可以打開或移走。

（c）試驗過程中，對于任何試驗目標，任何向上開的后車門或后背門可以打開或移走。

（d）在確定試驗目標和試驗過程中，方向盤、轉(zhuǎn)向管柱、座椅、車頂安全把手和后視鏡可以從車輛上移走，或者能夠為頭型通過車輛提供通暢路徑。

（f）其它內(nèi)部車輛部件或結(jié)構的可以移走，或調(diào)節(jié)到允許推進機構的布置和為頭型通過車輛提供通暢路徑。

3　FMVSS226試驗設備的主要技術指標

3.1沖擊器

沖擊器就是一個剛性全程導向的直線撞擊頭型。拋出沖擊頭由聯(lián)接在軸上的拋出頭型構成。拋出沖擊頭質(zhì)量為18 kg ±0.05 kg。這根軸平行于頭型的Y軸。

3.2靜態(tài)撓度

當981 N ±5 N的力施加在車輛縱向垂面上，通過頭型y軸并且在頭型后表面的后面5mm以內(nèi)，沖擊目標點不能在x-z平面內(nèi)偏離20 mm。這個力在每個下面的頭型坐標軸+z, -z, +x, -x施加一次。靜態(tài)撓度的測量由拋出沖擊器延伸到緩沖措施沖擊的理論點外面400mm處，其連接到拋出推力機構上，包括任何支撐結(jié)構和固定裝置。靜態(tài)撓度測量示意圖6如下所示：

3.3摩擦特性

（a）在試驗定位準備中，測量沖擊頭型和任何結(jié)合的軸承及軸承座摩擦動態(tài)系數(shù)。在三個以上的方向重復測量——沖擊頭型和任何結(jié)合的軸承及軸承座相對于y旋轉(zhuǎn)90°、180 °和270 °。在每個方向進行5次連續(xù)測量。

（b）從緩沖措施沖擊的理論點外面400mm處，以50 mm±13mm /秒的速度向后移動200mm到拋出推力機構，測量需要的平均力。測量力的準確度是±5 N。測量不包括開始行程的25mm，采樣最小頻率是100 Hz。試驗過程中，一個100 kg ±0.5 kg的質(zhì)量塊連接在通過沖擊頭運動軸的沖擊頭型質(zhì)心上，并且在頭型后表面的后面5mm以內(nèi)。

（c）按 （a）的每個沖擊方向獲得5個平均力，求平均值。取最大的平均力值，除以9.81倍的組合質(zhì)量，組合質(zhì)量由拋出沖擊頭型和上述的質(zhì)量塊構成。摩擦動態(tài)系數(shù)不能超過0.25。

3.4目標準確度

當拋出沖擊頭型按規(guī)定的速度移動，試驗裝置能夠確保拋出沖擊目標點通過由直徑20 mm長100 mm的圓柱限定區(qū)域。該圓柱長軸的投影正交于目標，并且通過目標中心。圓柱的長軸被通過緩沖措施沖擊的理論點的車輛縱向垂面二等分。如下圖7所示：

4　展望與思考

目前美國和歐洲對滾翻事故制定了一些技術法規(guī)，比如美國的FMVSS208中的23°平臺實車側(cè)翻試驗、FMVSS216（a）轎車車頂抗壓強度試驗、FMVSS201 乘員在車內(nèi)碰撞時的防護試驗，歐洲的ECE R66客車靜態(tài)滾翻試驗、ECE R29商用車駕駛室乘員保護、ECE R21頭型沖擊車內(nèi)飾等，我國在乘用車和商用車標準體系有選擇的進行了采標或借鑒。

FMVSS 226是被動安全研究的一個最新領域，該法規(guī)針對滾翻事故中車輛的約束系統(tǒng) ——側(cè)氣簾制定了新的臺架試驗法規(guī)。

法規(guī)FMVSS 226在美國的車輛認證實施階段采取分階段實施方式，具體要求是：

2013年9月1日----2014年9月1日，不少于25%的車輛滿足新法規(guī)要求；

2014年9月1日----2015年9月1日，不少于50%的車輛滿足新法規(guī)要求；

2015年9月1日----2016年9月1日，不少于75%的車輛滿足新法規(guī)要求；

2016年9月1日----2017年9月1日，不少于100%的車輛滿足新法規(guī)要求。

目前世界范圍內(nèi)汽車技術法規(guī)趨于協(xié)調(diào)和統(tǒng)一，F(xiàn)MVSS 226的出臺必然對車輛的設計開發(fā)提供新的思路。目前車輛的側(cè)氣簾應用于側(cè)面碰撞乘員保護?；?0%男性的頭部和上軀干部，F(xiàn)MVSS 226試驗沖擊頭型的質(zhì)量確定為18kg 。FMVSS 226描述的車輛拋出緩沖系統(tǒng)——側(cè)氣簾不能僅僅設計成為緩沖墊，而應能承受足夠的沖擊力以減少乘員部分或全部從側(cè)面車窗中拋出。而且該拋出緩沖裝置需要在每個完整車窗內(nèi)都具有保護作用,這樣就需要車輛側(cè)氣簾具有更大的容積、更長的膨脹時間，以及相對應的改進的氣囊觸發(fā)系統(tǒng)。

目前我國被動安全領域的發(fā)展已經(jīng)達到相當?shù)母叨?，現(xiàn)階段工作重點是在具體的研究領域如何做得更加深入和細致。我國在汽車滾翻試驗中關于約束系統(tǒng)方面的應用研究還沒有開展，希望本文對于我國汽車滾翻試驗技術研究和法規(guī)制定工作有所裨益。

［1］Federal Motor Vehicle Safety Standards 571.226 Ejection Mitigation.

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黃小枚：

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The Analysis of FMVSS 226 Ejection Mitigation

YANG Bin, ZHAO Shu-hua , ZHANG Hui-yun, LI Qiang-hong, CHEN Lin, LI San- hong
（National Automobile Quality Supervision and Test Center［Xiangyang］, Xiangyang 441004, China ）

FMVSS 226 is currently the latest regulations of FMVSS 200 series ,which is also a new field of passive safety research. This standard establishes requirements for ejection mitigation systems to reduce the likelihood of complete and partial ejections of vehicle occupants through side windows during rollovers or side impact events. In this paper, the background, the specific test methods and test equipment of FMVSS226 are summarized in detail. This article proposes the prospect and thinking of FMVSS226 on vehicle rollovers test in china.

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U467.3

A

1005-2550（2016）03-0056-06