[汽車之家 技術(shù)]  由于汽車研發(fā)實驗室中有大量需要保密的新車信息，所以長久以來很少對外界敞開大門，即使是對于我們這些專業(yè)汽車媒體從業(yè)人員來說，也帶有一絲神秘色彩。在我看來，如果將車輛賦予生命的話，那么設(shè)計和研發(fā)階段就好像從根本上決定其形態(tài)的基因的組建過程。那么究竟是哪些“基因”決定了整車最終的安全性，這些“基因組”又是如何組建的？諸如此類的問題還有很多，我們將會在泛亞車輛安全實驗室中尋找答案，同時也將首次揭秘系統(tǒng)及整車安全的研發(fā)和驗證過程。

　　泛亞汽車技術(shù)中心有限公司(以下簡稱‘泛亞’），成立于1997年6月12日，注冊資金6900萬美元，由通用汽車公司與上海汽車集團股份有限公司各出資50%組建，是中國首家合資設(shè)立的專業(yè)汽車設(shè)計開發(fā)中心。由于其合資背景，泛亞研發(fā)的產(chǎn)品不僅僅針對中國市場，同時也會承擔(dān)著面向國際市場的產(chǎn)品的研發(fā)，這一點在我們后面的內(nèi)容中也會有所體現(xiàn)�？傊�，對于這次泛亞之行我十分期待。但是……

　　★ 想邁進研發(fā)中心的大門？沒那么簡單！

　　泛亞的保密措施毫無意外地嚴(yán)格：除了常規(guī)又非常細致的登記以外，相機肯定不允許帶入廠區(qū)，而手機的前后攝像頭都被貼上了一次性的塑料封條——如果中間偷偷撕開的話，是很容易被發(fā)現(xiàn)的；有人也許會問，沒有相機怎么工作？泛亞的工作人員特地為我們準(zhǔn)備了相機，可要求是拍照可以，照片必須先由泛亞審核后才可以發(fā)給我們�？傊�，一切為了保密。在進入廠區(qū)后，我發(fā)現(xiàn)這一切都是十分必要的：N輛還未上市的新車型以及改款車型從我眼前駛過，似乎在告訴我：這里就是研發(fā)中心！　　

　　★ 在研發(fā)中心，什么人可以行走自如？

　　領(lǐng)導(dǎo)？顯然是不對的，在泛亞，工程技術(shù)人員擁有最高的權(quán)限。

　　★ 安全實驗室，首先要了解的……

　　泛亞車輛安全實驗室于2009年3月正式投入使用，是當(dāng)時投資規(guī)模最大、最具國際先進水準(zhǔn)的整車安全研發(fā)中心之一，其中包括三個部分：子系統(tǒng)安全實驗室、臺車安全實驗室以及整車安全實驗室，而這三個實驗室中進行的實驗內(nèi)容在車輛研發(fā)以及驗證的過程中是循環(huán)進行的，直到達到最終設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)為止。這次我們將按照部件級→系統(tǒng)級→整車級的順序，分別揭秘這三個實驗室。

● 子系統(tǒng)安全實驗室

　　★ 這里是做什么的？

　　子系統(tǒng)安全試驗室主要進行行人保護、車身結(jié)構(gòu)、靜態(tài)氣囊點爆、轉(zhuǎn)向機構(gòu)/內(nèi)飾件的測試及開發(fā)工作。它配備有行人沖擊模擬試驗系統(tǒng)、側(cè)門靜態(tài)擠壓與車頂壓潰試驗機、座椅/安全帶固定點強度試驗機、安全氣囊靜態(tài)點爆系統(tǒng)和方向盤剛度/強度試驗機等設(shè)備。子系統(tǒng)安全試驗室還是國內(nèi)第一個具備全套的行人保護試驗?zāi)�塊的試驗機構(gòu)。

　　★ 安全氣囊的歷練

　　大家都知道，安全氣囊在關(guān)鍵的時候可以挽救人的生命，但不是所有的安全氣囊都是安全的！有些安全氣囊的性能不符合標(biāo)準(zhǔn)，不能按照要求及時點爆，還有些安全氣囊與內(nèi)飾不相匹配，會將內(nèi)飾材料炸裂，造成對車內(nèi)成員的二次傷害。這些因素使得氣囊都需要在靜態(tài)點爆實驗室進行點爆驗證。

　　泛亞目前依據(jù)通用全球統(tǒng)一的GMW標(biāo)準(zhǔn)，使用高低溫艙設(shè)備對安全氣囊進行零下30攝氏度、常溫以及85攝氏度下的靜態(tài)點爆實驗，基本上覆蓋了這個星球上人類可以居住的極寒到極熱的特殊工況。

　　★ 為座椅加裝座套是否會影響到座椅側(cè)安全氣囊的彈出？

　　據(jù)泛亞工程師介紹，為配備有側(cè)氣囊的座椅加裝座套，會從一定程度上會影響到側(cè)氣囊的彈出。因為原廠座椅會有為氣囊彈出而設(shè)置的切割線，而如果加裝了十分結(jié)實牢靠的皮質(zhì)座套，很有可能在需要時側(cè)氣囊無法順利彈出，也就不能發(fā)揮其保護作用了。另外，作為安全提示，工程師不建議在儀表臺處放置香水等雜物，尤其是在氣囊蓋的部位。一旦氣囊彈出時，這些物品會隨之彈向乘員，造成傷害。

　　★ 大家好才是真的好——行人保護同樣重要！

　　在行人保護實驗區(qū)中，泛亞對所有車型按照我國2011年起開始實施的《汽車對行人碰撞保護標(biāo)準(zhǔn)》進行車輛的行人保護開發(fā)與實驗，此標(biāo)準(zhǔn)參考GTR9（行人保護全球技術(shù)法規(guī)）制定。泛亞試驗室所采用的設(shè)備與通用北美研發(fā)中心的設(shè)備相同。

　　★ 通用的新玩意兒

　　在行人安全保護實驗區(qū)，我們還發(fā)現(xiàn)了主動式行人保護發(fā)動機蓋使用的鉸鏈，可以在遇到行人撞擊時點爆，彈出的撐桿可以抬高發(fā)動機蓋，增大緩沖的空間，減小對于行人的傷害。該鉸鏈的發(fā)射信號來自于安全氣囊計算機。這種鉸鏈機構(gòu)并不能算通用首創(chuàng)，但對于通用來說還是個新鮮玩意兒。盡管我們很想知道率先裝備它的車型是什么，但工程人員始終三緘其口，看來這個問題還需要時間來回答我們了。

　　★ 對于安全氣囊的考驗還沒有結(jié)束……

　　通過頭部發(fā)射裝置，還可以進行安全氣簾的耐沖擊性能測試。實驗中，通過工裝將安全氣簾部件固定在頭部發(fā)射器前端，使用發(fā)射器將頭部模型發(fā)射出去，同時將安全氣簾點爆，以測試安全氣簾是否可以經(jīng)受住頭部的沖擊并可以對頭部進行有效的保護。

　　★ 在這里可以解答一個問題——為什么有些量產(chǎn)車與它的概念車差別很大？

　　排除市場和決策者的偏好因素，行人保護可以算是在車輛量產(chǎn)過程中對外觀影響最大的原因。很多概念車上我們喜歡的犀利而拉風(fēng)的造型，對于行人的保護是十分不利的，在這時候，往往就需要適當(dāng)修改外觀的設(shè)計，以提高行人保護的水平。

　　★ 當(dāng)設(shè)計師的美學(xué)追求與工程師的技術(shù)要求發(fā)生沖突時怎么辦？

　　當(dāng)然，現(xiàn)在一般不會發(fā)生激烈的決斗，但沖突與爭論還是有可能的。其實，在通常情況下，工程方面會提早介入到車型的設(shè)計過程中，在車型設(shè)計之初便向設(shè)計師提出工程方面的要求，特別是吸能和潰縮空間的要求，設(shè)計師會按照這些需求，結(jié)合自己的創(chuàng)意來設(shè)計車輛的外觀。車輛設(shè)計好后，結(jié)合CAE仿真模擬和實驗來進行驗證，通過不斷地調(diào)整和改進，直到最終定型。

　　如果遇到設(shè)計與工程雙方在某些方面爭執(zhí)不下的情況，一個由公司決策層組成的裁決委員會將決定最終選擇哪種方案。

　　當(dāng)遇到必需要保留的設(shè)計，如家族化設(shè)計時，工程師也會想辦法進行一些細節(jié)上的微調(diào)，比如潰縮、吸能結(jié)構(gòu)等，以保證在維持原有設(shè)計的情況下滿足車輛安全及行人保護的要求。

● 臺車安全實驗室

　　★ 什么叫做臺車？

　　一般人對于臺車實驗應(yīng)該比較陌生，通俗地講，臺車就是一個帶有內(nèi)飾的車殼子，加上一個可以高速移動的底座，可以通過加速和減速模擬車輛撞擊的效果來檢驗束縛系統(tǒng)車輛對乘員的保護。

　　★ 90g是什么概念？

　　F1車手在極限情況下承受的加速度為4g，而優(yōu)秀的戰(zhàn)斗機飛行員最大可以承受9g。延伸到碰撞過程中，由于車輛會在一瞬間由高速降至低速，甚至是靜止，通過簡單的計算我們可以知道，由運動至靜止的時間越短，車輛和乘員受到的加速度就會越大。這也就是車輛需要設(shè)置吸能結(jié)構(gòu)的原因，通過延長速度變化的時間，來降低車輛減速時乘員受到的加速度。

　　★ 不是有碰撞試驗么？為什么還要進行臺車實驗？

　　由于撞擊的過程不可逆，而且成本較高，所以在開發(fā)過程中不可能進行大量的整車撞擊實驗。因此，廠家在車內(nèi)座椅、儀表臺、安全氣囊等成員約束系統(tǒng)等涉及到車內(nèi)乘員安全的部件的開發(fā)和選擇過程中，首先要通過CAE計算機仿真模擬，然后選擇幾種效果較好的方案通過臺車進行大量的驗證實驗。這樣既可以獲得更加還原真實的模擬數(shù)據(jù)，又可以節(jié)約大量資金和資源。

　　★ 臺車實驗是怎樣進行的？

　　在進行過CAE仿真整車撞擊試驗后，得到車輛在撞擊時的運動變形曲線數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入實驗控制計算機，并通過氣缸對臺車進行彈射，臺車的運動就可以極高地還原整車碰撞時的工況。臺車的車身由被實驗車型的外殼（主要是乘員艙部分）加強而得來，內(nèi)部與被測車型無異。與整車碰撞實驗相同，臺車中同樣有假人進行數(shù)據(jù)的探測。

　　泛亞的臺車安全試驗室主要進行正面、側(cè)面臺車碰撞模擬，為安全帶、座椅和氣囊等乘員約束系統(tǒng)的開發(fā)提供試驗支持。它也是國內(nèi)第一個具備正面俯仰碰撞試驗?zāi)�擬功能的試驗室，其俯仰功能可以保證試驗效果更加接近于真實道路上的實車碰撞。

　　目前，泛亞已開發(fā)出可以模擬車輛在撞擊時產(chǎn)生俯仰的臺車系統(tǒng)，以及模擬完成側(cè)面碰撞、側(cè)面安全氣囊等部件動態(tài)沖擊試驗的臺車系統(tǒng)。由于后者正在申請國家專利，所以沒有能夠進行拍攝。隨著臺車系統(tǒng)的不斷完善，泛亞將可以獨立進行更多車型更多項目的安全開發(fā)和驗證。

　　通過使用臺車測試系統(tǒng)，可以大大降低安全試驗的成本，并且由于可以多次反復(fù)進行試驗，可以使工程師通過多次調(diào)試來達到最佳的安全保護效果。臺車實驗通常位于整車實驗之前，但在真實的車輛開發(fā)過程中，通常會遵循CAE計算機仿真——臺車實驗——整車試驗這樣的順序循環(huán)進行系統(tǒng)的開發(fā)和驗證。

● 整車安全實驗室

　　如上文所說，整車碰撞安全實驗通常是車輛安全系統(tǒng)開發(fā)的最后一個驗證環(huán)節(jié)。泛亞的整車安全試驗室配備有符合中國、美國、歐洲等全球主流車輛安全法規(guī)要求的各種試驗壁障車輛，能夠承擔(dān)各種形式的單車、雙車的正撞、側(cè)撞和柱碰，以及模擬卡車追尾等碰撞試驗，涵蓋了全球主流車輛安全法規(guī)的試驗內(nèi)容。

　　★ 小知識：什么是Lux？

　　Lux是光照度的單位，中文音譯為勒克斯，也可寫為lx 。被光均勻照射的物體，在1平方米面積上所得的光通量是1流明時，它的照度是1Lux。

　　★ 避障車也有大學(xué)問！

　　按照相關(guān)規(guī)定，IIHS的側(cè)面碰撞測試采用了3300磅（約1497kg）的物體以31mph（約50km/h）的時速從駕駛員側(cè)撞擊被測車輛。由于在北美SUV和皮卡盛行，IIHS決定將NHTSA（美國高速公路交通安全管理局）所使用的移動壁障高度提高，從而提高了撞擊高度，以模擬車輛被SUV或皮卡撞擊時情況。

　　另外，按照國內(nèi)相關(guān)法規(guī)規(guī)定，在碰撞試驗中壁障車與被測車輛不允許發(fā)生二次碰撞，所以在移動壁障車上都安裝有兩套剎車系統(tǒng)，并且有專門為剎車系統(tǒng)設(shè)計的液壓制動機構(gòu)。在撞擊的瞬間，移動壁障車前部的傳感器會發(fā)射信號，壁障車將自動進行剎車制動。

　　★ 泛亞工程師理解的安全是怎樣的？

　　與普通車友在低速碰撞時以車受到的損傷來判斷安全性不同，車輛安全工程師首要考慮的是在高速碰撞時人的安全，而目前車輛安全的定義已經(jīng)擴展到不僅僅保護車內(nèi)的成員，還要保護車外的行人，甚至被撞車輛上成員的安全。判斷一輛車的乘員保護安全性，首先要看碰撞后車輛乘員艙是否完整。在最理想的穩(wěn)定狀態(tài)下，撞擊后的車輛A柱、門框等部位應(yīng)該保持完好，沒有來自外部的堅硬物體侵入駕駛艙，車門可以順利打開。這樣的車身結(jié)構(gòu)，再搭配合理的約束系統(tǒng)，才可以在真實路面上的交通事故中受到相對較小的威脅。

　　★ 很多碰撞測試，如C-NCAP對于A柱的損傷并沒有明確地減分，是否說明A柱的變形在碰撞中并不重要？

　　泛亞工程師認為，雖然存在安全測試中A柱變形依然可以獲得高分的情況，但這種變形是不可控的，是整車結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的表現(xiàn)。因為實際路面碰撞的形式多種多樣，很可能會出現(xiàn)由于A柱不能保證穩(wěn)定而造成潰縮所帶來的危險，只有能保證實驗中的穩(wěn)定表現(xiàn)，才有可能在實際事故中保證安全。

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　　★ IIHS正面25%小重疊面碰撞測試即將來到中國？

　　我們之前報道過IIHS的正面25%小重疊面碰撞測試，這項最新同樣也最嚴(yán)格的的測試規(guī)則令很多大牌車型“顏面掃地”，如今，很多廠商在開發(fā)新車架構(gòu)的時候已經(jīng)把這一項碰撞測試考慮進去。由于將要進行北美車型的開發(fā)，泛亞車輛安全實驗室已經(jīng)確定將引入IIHS的正面25%小重疊面碰撞測試項目，未來與北美車型相同平臺的國產(chǎn)車型在理論上也會具有同樣的安全實力。

● 假人的秘密

　　在我們揭秘安全實驗室的過程中，要去拜訪一批特殊的工作人員，他們身價不菲，但任勞任怨，以實驗室為家；他們雖不能說話，卻可以將很多重要信息傳遞給我們。你知道我說的就是假人。

　　★ 假人的歷史

　　實驗假人并不是從汽車領(lǐng)域誕生的，1949年，美國的Sierra公司研制出了世界上第一個假人名為Sierra Sam，它是一個95百分位成年男性假人，美國空軍利用它來做火箭座椅彈出試驗，它主要用于測試駕駛員大腿和肩部的傷害情況。

　　1966年，美國ARL公司研制開發(fā)了VIP系列假人，主要用于測試飛機的駕駛員逃離系統(tǒng)，同時它也更適用于汽車領(lǐng)域的要求。此后，通用和福特等汽車公司紛紛支持汽車碰撞假人的研制。

　　在碰撞試驗假人的歷史中最值得的一提的是Hybrid系列假人。1971年ARL公司和Sierra合作開發(fā)出Hybrid I型標(biāo)準(zhǔn)假人；1971年，在美國汽車巨頭的支持下，第一安全系統(tǒng)技術(shù)公司（FTSS：First Technology Safety Systems）制造出Hybrid II型假人，美國政府決定將其作為汽車碰撞試驗標(biāo)準(zhǔn)假人使用。1997年，第一安全系統(tǒng)技術(shù)公司開發(fā)成功Hybrid III系列假人，該系列假人是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的假人家族。泛亞實驗室中的假人正是FTSS生產(chǎn)的Hybrid III系列。

　　★ 假人也分男女？

　　假人并沒有安裝性器官，我猜是因為在交通事故中保住生命是最重要的，其他的就……盡管如此，嚴(yán)肅來說，假人還是分男女的。另外還有兒童和嬰兒假人，可以模擬不同身高、不同體重的人群在事故中受到的傷害。

　　★ 假人的規(guī)格、百分位的概念

　　在碰撞試驗描述假人時，中我們常常聽到一個詞語叫百分位，比如C-NCAP正面測試中采用50百分位男性假人和5百分位女性假人。這是指根據(jù)一個地區(qū)的人體統(tǒng)計數(shù)據(jù)會有百分之多少的人小于假人。50百分位男性假人就是指50%的成年男人的身高、體重等都會小于這個假人的身高、體重和身體尺寸等。

　　常見的50百分位假人身高177cm和體重86kg的中等身材；95百分位假人代表身高188cm和體重108kg的大型身材；5百分位代表身高148cm和體重56kg的矮小女性身材。兒童假人分為6月假人(身高67cm，體重10kg)、12月假人(身高76cm，體重13kg)、18月假人(身高83cm，體重16kg)、3歲假人(身高97cm，體重20kg)、6歲假人(身高130cm，體重30kg)、10歲假人(身高138cm，體重36kg)。

　　★ 假人也需要休息嗎？

　　在沒有測試工作的日子里，假人會在一個恒溫恒濕的環(huán)境里靜靜地休息，或者定期做個體檢——身體部位關(guān)節(jié)以及傳感器的標(biāo)定檢查。與我這種“站不如坐，坐不如躺”的懶人比起來，假人更喜歡坐姿。因為這樣可以避免因為壓迫而造成的身體活動部位與傳感器的損壞。

　　★ 假人身價幾何？

　　由于現(xiàn)在幾乎全球廠商和安全機構(gòu)使用的家人均出自FTSS公司，并且由于內(nèi)部布置有大量高靈敏度傳感器，每個假人都身價不菲。據(jù)介紹，幾年前的每一位假人的身價就突破了10萬美元。

　　★ 有沒有專為東方人打造的假人？

　　目前假人依然只能從國外采購，假人的尺寸和重量也都是依據(jù)歐美人的身材數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布計算而設(shè)計的。日本曾經(jīng)想要開發(fā)出適合亞洲人身材的假人，直到目前還沒有研制成功。不過根據(jù)美國的相關(guān)法規(guī)，在車輛研發(fā)的時候，廠家會使用每個級別的假人進行安全實驗，所以對于各種身材的安全性都是有保證的。

　　★ 歷史上是否使用過真人進行碰撞試驗？

　　通用和美國其他汽車巨頭一起，曾經(jīng)是碰撞安全試驗的先行者之一，在早期沒有發(fā)明出假人的時候，廠家會招募志愿者進行低速（10-20km/h）碰撞試驗。隨著車速不斷提升，真人試驗存在著極大的危險，于是在假人出現(xiàn)之前，也曾經(jīng)有過使用志愿捐獻的新鮮尸體進行碰撞試驗的歷史。

編輯總結(jié)：

　　雖然由于保密原因，很多試驗設(shè)施和技術(shù)我們并不能夠參觀和拍照，但通過這次泛亞車輛安全實驗室的參觀，使我們初步了解了很多有關(guān)于安全系統(tǒng)開發(fā)驗證的知識。打造一款安全的車，不僅需要優(yōu)秀的整體架構(gòu)設(shè)計，同時也需要不斷地進行仿真、模擬、測試以及驗證的過程。我們也希望國內(nèi)有更多廠家的安全研發(fā)中心可以將開發(fā)和驗證環(huán)節(jié)與國際最新標(biāo)準(zhǔn)接軌，從而進一步提高車輛的駕駛安全性以及行人保護能力。（文/圖 汽車之家 張戈）

● 汽車技術(shù)很難懂？汽車設(shè)計太遙遠？誰說的？這些內(nèi)容也可以很有趣！

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