撞出來的安全
——清華大學(xué)汽車碰撞試驗(yàn)室采訪記
來源：中國質(zhì)量報(bào) 2013-5-20 何可
在清華大學(xué)，有一個專門“搞破壞”的實(shí)驗(yàn)室，叫做“汽車碰撞實(shí)驗(yàn)室”。
它所做的研究項(xiàng)目，不是設(shè)計(jì)或者生產(chǎn)出新車，而是把一輛輛新車撞爛；它也并不會給車企帶來直接收益，反而每年要耗掉上百萬元的成本。盡管如此，仍然有一汽大眾、華晨金杯、昌和鈴木、北京福田、北京吉普等車企與這個實(shí)驗(yàn)室合作，年復(fù)一年的往里“砸錢”。
5月22日，記者跟隨試驗(yàn)工程師楊震，參觀了這座有著“國內(nèi)汽車安全性研究開創(chuàng)者”、“中國汽車第一撞”之稱的實(shí)驗(yàn)室。
汽車“前臉”一撞就爛的秘密
“整車碰撞試驗(yàn)、安全氣囊等零部件碰撞試驗(yàn)、乘員約束系統(tǒng)匹配試驗(yàn)、行人碰撞保護(hù)試驗(yàn)……”楊震告訴記者，這座實(shí)驗(yàn)室的研究都是建立在碰撞的基礎(chǔ)之上，通過對各項(xiàng)數(shù)據(jù)的測量和研究，來提升駕乘者安全、汽車本身安全以及行人安全。目前這些研究成果不僅在汽車上“開花結(jié)果”，還廣泛應(yīng)用于載人飛船沖擊及宇航員安全保護(hù)，海軍艦船人員抗沖擊防護(hù)等研究。
剛剛走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的碰撞大廳，記者就看到幾輛被撞得破爛不堪的轎車。這些車，有的車頭被撞壞，有的側(cè)方被撞得凹陷，有的車尾被撞得變了形……楊震說，別小看這些碰撞試驗(yàn)，一輛汽車從研發(fā)到量產(chǎn)，必須經(jīng)過幾十次碰撞試驗(yàn)，達(dá)到汽車安全法規(guī)的要求，才能成功上市。
有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近年來，道路交通事故死亡人數(shù)在逐漸下降，但是行人占死亡總?cè)藬?shù)的比例卻沒有任何明顯下降的趨勢，這一比例在某些城市甚至高達(dá)50%。造成這一現(xiàn)象的原因，就在于此前對于汽車行駛安全的考慮主要集中于駕乘者與汽車本身，而忽略了對行人保護(hù)的思考。清華大學(xué)汽車碰撞實(shí)驗(yàn)室中，就有專門針對行人碰撞保護(hù)的試驗(yàn)項(xiàng)目。
“其實(shí)撞完之后，并不是車身毀壞程度越小越好。你可能經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的很多轎車在和自行車相撞時，自行車完好無損，但是汽車‘前臉’卻面目全非。”楊震用手輕輕一按，一輛實(shí)驗(yàn)用車的前蓋就有一個向下凹陷的彈性，“還有一些汽車，會在保險(xiǎn)杠處添加塑料或者泡沫板，并且增加車窗玻璃的彈性，這種‘偏軟’的設(shè)計(jì)，就是為了增加車禍時人與汽車的接觸面積，從而減少單位面積上的受力，降低對行人的傷害。”
那么這種安全性是如何體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)之中的呢？楊震指著試驗(yàn)儀器旁邊放著的金屬材質(zhì)的假肢以及一個人頭形狀的球體說，在撞擊試驗(yàn)中，這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備會被用來模擬人體的大腿、胯骨、頭部等容易受損的部位，其中的傳感器會記錄下撞擊時的“加速度和力”，然后計(jì)算出是不是在人所能承受的范圍內(nèi)，并按照法規(guī)中的規(guī)定評定汽車是否達(dá)標(biāo)。
撞擊瞬間記錄下上百個數(shù)據(jù)
在碰撞大廳的對面是兩條100多米長的牽引軌道，這兩條軌道是由鋪設(shè)在地下的鋼絲繩和地面跑道組合而成。“碰撞實(shí)驗(yàn)的時候，為了避免出現(xiàn)危險(xiǎn)，汽車?yán)锩媸遣环牌偷模嚨臓恳齽恿蛠碓从谲壍老旅娴匿摻z繩。”楊震告訴記者，實(shí)驗(yàn)時，由鋼絲繩牽引著汽車按照規(guī)定的速度行駛到碰撞大廳進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)，“如果是40%偏置碰撞實(shí)驗(yàn)，我們會在車體前方放置一塊大的蜂窩鋁塊作為障礙物；如果是側(cè)方碰撞試驗(yàn)，我們會配合使用臺車進(jìn)行撞擊。”
楊震口中的臺車，就是一個只有輪胎、底盤和若干座椅所組成的汽車框架，臺車可以模擬整車的環(huán)境，用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的一些開放性實(shí)驗(yàn)。記者看到，這些臺車的座位上往往裝有各種假人，或者配備兒童座椅以及兒童模型。
汽車碰撞實(shí)驗(yàn)時的車速，一般在每小時40公里左右，但是對于一些較高規(guī)格的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容速度要求還會更高。比如按照2012版CNCAP規(guī)定，為了進(jìn)一步提高轎車的安全標(biāo)準(zhǔn)，正面偏置碰撞的速度由原來的56公里提高到64公里，此時汽車碰撞的過程往往只有短短的一瞬，但是這短短的瞬間卻有著極大的意義。
楊震告訴記者，碰撞試驗(yàn)不僅僅是事后肉眼觀察汽車的損毀程度，碰撞瞬間還會產(chǎn)生眾多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。“我們會在每個假人身上安裝數(shù)十個傳感器，多的時候有上百個通道，對假人的骨骼，包括肋骨的正面和側(cè)面、頸部、頭部、大腿、膝蓋、小腿、腳踝、臀部等關(guān)鍵部位進(jìn)行一一記錄，來研究碰撞是否會對內(nèi)臟造成傷害，是否會導(dǎo)致頸部折斷、脊椎重傷以及其他損傷發(fā)生，供研發(fā)團(tuán)隊(duì)分析，從而為車身設(shè)計(jì)提供更科學(xué)的支持。”
激光測速儀、車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、三維坐標(biāo)測量儀、大幅面補(bǔ)光設(shè)備、高速攝像系統(tǒng)……整個實(shí)驗(yàn)過程都可以通過這一系列的先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行記錄，而這種基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)設(shè)計(jì)，將對現(xiàn)實(shí)交通事故中駕乘人員的安全提供有效保證。
上有老下有小的假人家族
在交通事故中造成駕乘人員死傷的原因，有很大一部分來自于車身的材料與設(shè)計(jì)，而要進(jìn)行更人性化的材料選擇和設(shè)計(jì)，同樣離不開更多更科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在碰撞大廳的北側(cè)，是一個高達(dá)6米的落錘實(shí)驗(yàn)器，記者在試驗(yàn)臺上看到了一些被砸得變形的厚鐵皮。楊震告訴記者，因?yàn)楝F(xiàn)在車輛對于新的材料、新的工藝需求較大，所以焊接工藝、焊接性能都有所區(qū)別，通過落錘實(shí)驗(yàn)，可以測量這些焊接構(gòu)造的強(qiáng)度。
在距離落錘試驗(yàn)臺不遠(yuǎn)的地方，還有一個用于測試材料拉伸性能的實(shí)驗(yàn)儀器，主要針對鋁合金、鎂合金、鈦合金、塑料等比較小的結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行測試。
除了在材料性能上的各種要求外，為了能夠模擬出更接近真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室中還專門有一個假人家族，在這個家族里面，有1.5歲、3歲、6歲的小孩，有身材嬌小的5百分位女性，有擁有大眾身材的50百分位男性，也有按照歐美人骨骼設(shè)計(jì)的ES-Ⅱ側(cè)撞假人。這些假人能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)人員提供各種體質(zhì)特征人群的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為汽車安全性能的提升提供全面的幫助。
在普通人眼里面，整車碰撞仍然是一種奢侈、刺激又有點(diǎn)神秘的事情，不過隨著國家對于汽車產(chǎn)品生產(chǎn)和檢驗(yàn)的要求越來越嚴(yán)格，這種測試的應(yīng)用將會越來越廣泛，越來越成為汽車安全性能的依托。
