安全基因在此組建 揭秘泛亞安全實驗室

　　[汽車之家 技術]  由于汽車研發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汽車媒體從業人員來說，也帶有一絲神秘色彩。在我看來，如果將車輛賦予生命的話，那么設計和研發階段就好像從根本上決定其形態的基因的組建過程。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及整車安全的研發和驗證過程。

　　泛亞汽車技術中心有限公司(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，是中國首家合資設立的專業汽車設計開發中心。由于其合資背景，泛亞研發的產品不僅僅針對中國市場，同時也會承擔著面向國際市場的產品的研發，這一點在我們后面的內容中也會有所體現。總之，對于這次泛亞之行我十分期待。但是……

　　★ 想邁進研發中心的大門？沒那么簡單！

　　泛亞的保密措施毫無意外地嚴格：除了常規又非常細致的登記以外，相機肯定不允許帶入廠區，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，是很容易被發現的；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給我們�？傊�，一切為了保密。在進入廠區后，我發現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：這里就是研發中心！　　

　　★ 在研發中心，什么人可以行走自如？

　　領導？顯然是不對的，在泛亞，工程技術人員擁有最高的權限。

　　★ 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，是當時投資規模最大、最具國際先進水準的整車安全研發中心之一，其中包括三個部分：子系統安全實驗室、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容在車輛研發以及驗證的過程中是循環進行的，直到達到最終設定的標準為止。這次我們將按照部件級→系統級→整車級的順序，分別揭秘這三個實驗室。

● 子系統安全實驗室

　　★ 這里是做什么的？

　　子系統安全試驗室主要進行行人保護、車身結構、靜態氣囊點爆、轉向機構/內飾件的測試及開發工作。它配備有行人沖擊模擬試驗系統、側門靜態擠壓與車頂壓潰試驗機、座椅/安全帶固定點強度試驗機、安全氣囊靜態點爆系統和方向盤剛度/強度試驗機等設備。子系統安全試驗室還是國內第一個具備全套的行人保護試驗模塊的試驗機構。

　　★ 安全氣囊的歷練

　　大家都知道，安全氣囊在關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準，不能按照要求及時點爆，還有些安全氣囊與內飾不相匹配，會將內飾材料炸裂，造成對車內成員的二次傷害。這些因素使得氣囊都需要在靜態點爆實驗室進行點爆驗證。

　　泛亞目前依據通用全球統一的GMW標準，使用高低溫艙設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安全氣囊的彈出？

　　據泛亞工程師介紹，為配備有側氣囊的座椅加裝座套，會從一定程度上會影響到側氣囊的彈出。因為原廠座椅會有為氣囊彈出而設置的切割線，而如果加裝了十分結實牢靠的皮質座套，很有可能在需要時側氣囊無法順利彈出，也就不能發揮其保護作用了。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準》進行車輛的行人保護開發與實驗，此標準參考GTR9（行人保護全球技術法規）制定。泛亞試驗室所采用的設備與通用北美研發中心的設備相同。

　　★ 通用的新玩意兒

　　在行人安全保護實驗區，我們還發現了主動式行人保護發動機蓋使用的鉸鏈，可以在遇到行人撞擊時點爆，彈出的撐桿可以抬高發動機蓋，增大緩沖的空間，減小對于行人的傷害。該鉸鏈的發射信號來自于安全氣囊計算機。這種鉸鏈機構并不能算通用首創，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束……

　　通過頭部發射裝置，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射器前端，使用發射器將頭部模型發射出去，同時將安全氣簾點爆，以測試安全氣簾是否可以經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，往往就需要適當修改外觀的設計，以提高行人保護的水平。

　　★ 當設計師的美學追求與工程師的技術要求發生沖突時怎么辦？

　　當然，現在一般不會發生激烈的決斗，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計過程中，在車型設計之初便向設計師提出工程方面的要求，特別是吸能和潰縮空間的要求，設計師會按照這些需求，結合自己的創意來設計車輛的外觀。車輛設計好后，結合CAE仿真模擬和實驗來進行驗證，通過不斷地調整和改進，直到最終定型。

　　如果遇到設計與工程雙方在某些方面爭執不下的情況，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。

　　當遇到必需要保留的設計，如家族化設計時，工程師也會想辦法進行一些細節上的微調，比如潰縮、吸能結構等，以保證在維持原有設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該比較陌生，通俗地講，臺車就是一個帶有內飾的車殼子，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，而優秀的戰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置吸能結構的原因，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，所以在開發過程中不可能進行大量的整車撞擊實驗。因此，廠家在車內座椅、儀表臺、安全氣囊等成員約束系統等涉及到車內乘員安全的部件的開發和選擇過程中，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據，又可以節約大量資金和資源。

　　★ 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據，將數據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據的探測。

　　泛亞的臺車安全試驗室主要進行正面、側面臺車碰撞模擬，為安全帶、座椅和氣囊等乘員約束系統的開發提供試驗支持。它也是國內第一個具備正面俯仰碰撞試驗模擬功能的試驗室，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，泛亞已開發出可以模擬車輛在撞擊時產生俯仰的臺車系統，以及模擬完成側面碰撞、側面安全氣囊等部件動態沖擊試驗的臺車系統。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和驗證。

　　通過使用臺車測試系統，可以大大降低安全試驗的成本，并且由于可以多次反復進行試驗，可以使工程師通過多次調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進行系統的開發和驗證。

● 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開發的最后一個驗證環節。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要求的各種試驗壁障車輛，能夠承擔各種形式的單車、雙車的正撞、側撞和柱碰，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的試驗內容。

　　★ 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。

　　★ 避障車也有大學問！

　　按照相關規定，IIHS的側面碰撞測試采用了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，按照國內相關法規規定，在碰撞試驗中壁障車與被測車輛不允許發生二次碰撞，所以在移動壁障車上都安裝有兩套剎車系統，并且有專門為剎車系統設計的液壓制動機構。在撞擊的瞬間，移動壁障車前部的傳感器會發射信號，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擴展到不僅僅保護車內的成員，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。在最理想的穩定狀態下，撞擊后的車輛A柱、門框等部位應該保持完好，沒有來自外部的堅硬物體侵入駕駛艙，車門可以順利打開。這樣的車身結構，再搭配合理的約束系統，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，是整車結構不穩定的表現。因為實際路面碰撞的形式多種多樣，很可能會出現由于A柱不能保證穩定而造成潰縮所帶來的危險，只有能保證實驗中的穩定表現，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格的的測試規則令很多大牌車型“顏面掃地”，如今，很多廠商在開發新車架構的時候已經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，泛亞車輛安全實驗室已經確定將引入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公司研制開發了VIP系列假人，主要用于測試飛機的駕駛員逃離系統，同時它也更適用于汽車領域的要求。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合作開發出Hybrid I型標準假人；1971年，在美國汽車巨頭的支持下，第一安全系統技術公司（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準假人使用。1997年，第一安全系統技術公司開發成功Hybrid III系列假人，該系列假人是目前世界上應用最為廣泛的假人家族。泛亞實驗室中的假人正是FTSS生產的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。這是指根據一個地區的人體統計數據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境里靜靜地休息，或者定期做個體檢——身體部位關節以及傳感器的標定檢查。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？

　　由于現在幾乎全球廠商和安全機構使用的家人均出自FTSS公司，并且由于內部布置有大量高靈敏度傳感器，每個假人都身價不菲。據介紹，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歐美人的身材數據進行正態分布計算而設計的。日本曾經想要開發出適合亞洲人身材的假人，直到目前還沒有研制成功。不過根據美國的相關法規，在車輛研發的時候，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，曾經是碰撞安全試驗的先行者之一，在早期沒有發明出假人的時候，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，于是在假人出現之前，也曾經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：

　　雖然由于保密原因，很多試驗設施和技術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于安全系統開發驗證的知識。打造一款安全的車，不僅需要優秀的整體架構設計，同時也需要不斷地進行仿真、模擬、測試以及驗證的過程。我們也希望國內有更多廠家的安全研發中心可以將開發和驗證環節與國際最新標準接軌，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）

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