浅析大型货车后下部防护装置的现状与改进措施.docx

    浅析大型货车后下部防护装置的现状与改进措施    赵洋，岳大军，许颖，张广志（湖南农业大学工学院车辆工程教研室，湖南长沙410128）Reference：针对公路网的不断完善和小车保有量急剧增加的现状，为减少和减轻小车追尾大型货车所造成的恶性事故，对大型货车后下部防护装置安装使用现状及相应法律法规的实施情况进行了调查和分析其结果表明应用现状普遍较差，现有防护装置无论在防止钻入或吸收碰撞能量方面都存在问题在此基础上提出了研究、改进后下部防护装置的主要思路和四项具体措施Keys：防护装置；追尾；大型货车U461.91：B：1673-3142(2010)01-0011-04引言在大型货车涉及的交通事故中，尤以小轿车追尾大货车造成的恶性程度最为严重，极易造成车毁人亡，其所占事故比例和致死率都很大，约占到追尾交通事故的46%[1];致死比例是轿车与其他车型碰撞致死比例的四倍[2]造成此类事故并导致乘员伤亡的原因除了肇事者主观因素外，大货车与小轿车的几何外形尺寸与结构形式的差异是造成事故严重化的关键因素如图1所示，大型货车后部大梁下面中空，在事故中，小车车头极易钻入货车的后下部空隙，加之两车质量差异大，小车速度快，追尾过程中，轿车的前挡风玻璃和车顶前部会直接撞到货车尾部，导致前排驾驶人员的头部撞击货车的后车厢或大梁可能性极大，严重威胁生命安全。

目前，国家和社会对轿车追尾大型货车事故的关注度在逐步深入，颁布出台了相关条例，确立并完善了对于汽车和挂车后下部防护装置的要求、设计以及所针对的车辆类型之标准和实施办法我国最早在1989年就颁布了《汽车和挂车侧面及后下部防护装置要求》，并分别在1994年和2001年相继对《要求》进行了修订原国家机械工业局于2000年出台了《关于汽车和挂车后下部防护装置的设计规则》，规定了汽车和挂车后下部防护装置所应满足的要求2006年，公安部交通管理局颁布了《关于加强机动车安全防护装置和车身反光标识等管理工作的紧急通知》，首次提出对防护装置安装不规范车主的处罚办法为减少和减轻小车追尾大货车所造成的恶性事故，一方面要充分发挥相关法规的监管力度，规范安装大货车后部护栏，加大对违章车辆执法处罚力度，同时不断完善相应法规条款另一方面要重视对大型货车后下部防护装置的研究和改进工作1 大型货车后下部防护装置的使用和研究现状1.1大型货车后下部防护装置的使用现状2004年，清华大学汽车研究所事故再现研究室对轿车追尾大型货车类型事故涉及的车辆几何外形特征进行调研分析，调查20多款常见货车，统计结果表明：货车后下部护栏离地间隙在610-700mm的约占40%：其次为510 -600mm，约占30%，而满足汽车和挂车后下部防护装置要求(GB11567.2-2001)中规定的550mm则较少[1]。

一般小轿车前部发动机盖离地高度只有350-400mm左右，一旦追尾，大部分大型货车的后下部防护装置仅仅在高度方面就起不到防护作用2008年5月，湖南省公安厅交警总队高速公路管理支队联合湖南大学、湖南公安专科高等学校相关专家，在京珠高速湖南段的最北端羊楼司收费站随机抽查100台（N2、N3、03．04类）货车，结果表明，后下部防护装置完全达到国标要求的仅占到了23%[3]通过对长沙几处大型物流中心大货车的实地调查，目前不符合标准规定的防护装置综合表现为以下四种形态：(1)货车尾部未安装防护装置，或者以车辆本身结构替代防护装置，不能满足防护要求2)防护装置构件形状、尺寸不符合要求，防护强度不足，尤其是采用格构式结构的后下部防护装置，缺少斜撑，结构强度不足3)防护装置的安装，一是安装位置不符合要求，防护范围不够，二是安装固定方式不可靠，结构强度低4)防护装置明显破损，未有效修复或更换，部分司机甚至在大货车通过年检后又自行拆下，让防护装置成为摆设究其原因，主要存在以下几个方面因素：(1)体制因素目前，我国交通管理体制不够完善，年[来自wWW]审把关不严，达不到安全技术标准的车往往能通过年审2)社会因素。

道路交通安全观念和汽车文化还没有跟上汽车飞速发展的现状，对货车后下部防护装置的认识还处于一个逐步提高和加强的阶段3)经济因素目前，符合国家安全技术标准，能达到强度、刚度要求的后下部防护装置，价格较高，质量较大，司机认为增加了车身自重，增加了油耗，减少了货物的运量，损害了车主的经济利益4)个人因素驾驶员安全观念不强，认为小车与大货车追尾碰撞对大货车基本没有影响，对于大货车加装后下部防护装置不能引起足够的重视因此，在研发大型货车后下部防护装置时，应综合分析研究考虑后下部防护装置的结构、形式、尺寸、强度、质量、成本等因素对被动安全性能的影响并且随着防护装置研究的深入和阶段性成果的取得，要修改制定出相应法规条例既要对防护装置的生产企业通过法规加以监督管理，以保证产品符合要求，又要对大型货车加强检审同时也可考虑在事故发生后，当大型货车起到了保护小车人员而致使自身受到损害时，小车对大型货车的补偿等方面1.2大型货车后下部防护装置的研究现状目前，国内在大货车后下部防护装置方面的研究，取得了一定的进展西华大学根据碰撞过程中最大限度吸收能量的原则，将大货车后下部防护装置常用的槽钢改进为圆钢管，使其更加安全、可靠[4]。

中国汽车技术研究中心对货车后下部防护装置的离地高度对装置刚度的影响做的研究指出：下部防护装置离地高度小于450mm最佳，离地高度大于550mm，将使防护效能急剧下降[5]北京双人公司通过研究分析，结合上百次实车碰撞实验的研究结果，研制开发的新型载货汽车后下部防护装置能有效起到缓冲碰撞的作用[6]国外对于大型货车后下部防护装置的研究，所见报道不多主要原因之一是，国外大部分大型货车的底盘比较低，接近小轿车前部高度，所以小车追尾大车钻人大车的事故不多但在迎面碰撞及其它碰撞方面的研究是很成熟的如荷兰国家应用科学研究院通过研究载货汽车前下部防护装置的刚度结构来提高大型载货汽车被动安全性研究结果表明，通过改进载货汽车前段结构的刚度，能显著改善轿车与大型载货汽车迎面碰撞时轿车内成员的保护效果：65km/h车速轿车对防护装置的40%[来自wwW.lw5u.Com]偏置碰撞后，能降低到相当于50km/h的伤害程度[7]这对通过研究刚度结构来提高后下部防护装置的安全性提供了一定的参考依据，具有重要的借鉴意义能量吸收型的后下部防护装置成为了目前国内外研究的热点，但现阶段大部分研究仅处于理论研究或少数模拟阶段。

2后下部防护装置的研究思路2.1研究后下部防护装置应考虑的主要内容通过对相关法规的解读和对现状的分析，结合文献资料及现有产品的不足，认为在研究后下部防护装置时应当考虑到以下4个方面：(1)几何尺寸根据研究，后下部防护装置的离地间隙应在450-550mm之间过低虽然可以保证在追尾过程中小车的前端结构全部参与能量吸收，起到更好的保护作用，但使大型货车的离去角变小，严重影响通过性能，尤其不利于自卸货车车斗的彻底倾斜，妨碍货车的正常卸货作业：过高则违相关法规和条例所规定的后下部防护装置最大离地间隙因此，在确定防护装置整体几何尺寸时，应该在首先遵守相关法规的同时，考虑货车的离去角，保证货车性能的完整性不受到影响2)型材的选择目前常见的货车后下部防护装置多采用槽钢，在发生追尾碰撞时，虽然能够对追尾车辆起到一定的保护作用，但达不到防护结构所要求的抗弯能力截面应力，容易导致防护装置向内弯曲过大或者撞断，对撞击的缓冲效果和阻止追尾轿车钻入货车底部方面效果不够理想因此，在防护装置型材的选择方面需要必要的实验研究，以寻求更好满足防护结构要求的型材3)刚度要求如果防护装置的刚度大于试验所得最佳刚度，在碰撞中防护装置吸收的能量将减少，极易加重货车对追尾轿车及乘员的伤害：如果小于试验所得最佳刚度，则吸收的能量将增多，无法防止追尾轿车钻入货车尾部并发生碰撞[5]。

因此，防护装置的刚度对于防护装置防护作用是非常重要的因素之一所以，要继续深入研究和改进后下部防护装置的刚度对于改善轿车与大型载货汽车的碰撞相容性的影响，在综合考虑多种因素基础上进行优化组合计算，并进行仿真和一定的、有代表性的实车碰撞验证4)重量因素防护装置的重量直接影响到货车的身重，以致影响货车的运输能力，并加大了货车的功耗，这也是货车驾驶员不愿意安装的原因之一故在满足防护装置强度、刚度等要求的前提下，尽量减轻防护装置的重量，以求更好的车辆碰撞相容性2.2对后下部防护装置进行改进的几点建议(1)根据货车作业情况，改进防护装置的作用方式针对货车作业时存在离去角问题，可采用雷达测速测距技术，根据车辆运行情况适时激活并开启防护装置达到防护作用，以消除在现有设计中对装置离地高度的限制激活开启方式可采用伸出式或翻转式等2)针对现有防护装置的设计特点进行试验研究，寻求防护装置的最优化设计方案采用LS-DYNA撞击瞬态分析方法，以不同的相对追尾速度、防护装置的材料、离地高度为试验因素，针对因素特点选取合适的试验参数，进行模拟碰撞试验，结合实际情况及相关法规，找出防护装置的最优化方案3)防护装置的非结构性设计。

可采用目前在汽车技术上广泛应用的液压及气压技术，研究设计防护装置的缓冲装置，通过液压或气压机构的泄压原理完成能量吸收达到防护要求：也可借鉴在轿车广泛应用的安全气囊系统，根据安全气囊吸收能量的原理来完成能量吸收以达到防护要求4)追尾预警系统的设计因为大货车外形庞大，驾驶员对货车的尾部视野存在盲区，容易导致驾驶员无法预知和感知追尾事故，致使驾驶员不能及时采取有效措施以避免事故的发生：由于盲区的存在，在追尾事故发生后，小车钻入货车底部后可能仍被货车继续拖行，造成更大的伤亡因此设计追尾事件的预警系统，可及时提醒货车司机以便采取有效措施3结语随着道路交通的日益发展及我国小轿车数量的急剧增加，轿车追尾大型货车的事故也明显增加因此，货车后下部防护装置的研究、设计、开发、改进等工作越显迫切现阶段，要提高人们的安全意识和文化素质，更要加强对相应法规条例实施情况的监管，这样才能更有效地防止和减轻对人员车辆的伤害，为减少交通事故及减少事故致死率，为构建人、车和谐的社会做出贡献Reference[1]袁泉，李一兵基于碰撞相容性因素的车辆追尾事故深入数据分析[J]汽车技术，2006，(zl)：72-74[2]李平飞大型载货汽车后下部防护装置被动安全性及其试验程序研究轻型汽车技术，2008，244(4)；9 11[3]杨能，白中浩，王岩汽车和挂车后下部防护装置安装使用现状分析[J]湖南公安高等专科学校学报，2009，21(1)：41-44[4]叶新娜，黄海波，周廷萱等货车后下部防护装置的改进与仿真[J]西华大学学报，2007，26(3)：27-30[5]朱西产，程勇载货汽车防护装置最佳离地高度和刚度的分析 [J]汽车工程，2002，24(5):419-421[6]云清提高车辆被动安全性的汽车和挂车后下部防护装置[J]商用汽车，2003，(3)：64-65[7] De Coo PJ.A（荷兰）Improved Safety of Car Occupants in Frontal Collisions With Trucks[J]. XXV FISITA ConGRESS COT.1994，25(3)：28～31  -全文完-。