汽车碰撞安全性研究之路(一)

汽车碰撞安全性研究之路(一)

首页休闲益智汽车撞击模拟更新时间:2024-05-02

本文为张金换教授为《清华人 汽车人》一书撰写的《碰撞安全性研究之路》回忆文章。该书为2020年清华大学汽车工程系建系40周年纪念文集。文章回顾了上世纪90年代黄世霖教授和张金换教授带领清华大学团队开创中国汽车碰撞安全研究的历史以及将之拓展到其他领域研究的工程实践。我将原文稍加编辑和配图后在此分享给大家,希望中国年轻一代的汽车人了解中国汽车工业高速发展之前的艰辛之路。

——清华大学教授周青

我参加汽车碰撞安全性研究三十几年,往事历历在目,说来话长,在这篇短文里,只能拣主要的几件事说一说了。

“中国汽车第一撞”

记得早在1985年,黄世霖教授就带领课题组开始了汽车被动安全性试验(即撞车试验)的早期研究。当时他对我们说,中国要制造好汽车就一定要对汽车结构耐撞性和乘员保护制定相关法规,就得有试验和分析的手段,现在国内还没人研究这方面的问题,我们就来带个头吧。我们那时既没经费又没经验,但黄老师的这个想法显然是极具前瞻性的,而且他这种敢想敢干、积极进取的精神也使我们很激动。

黄世霖教授(1933-2012)被誉为“中国汽车碰撞之父”

一开始,我们用冲击锤反复进行简化的碰撞模拟试验,在能量控制、数据采集和图像分析等方面不断地探索和积累。条件成熟时,利用教育部给的5万元博士点经费再加上横向科研经费,在1992年建起了中国第一座汽车碰撞试验台。当时的汽车实验室里没有足够大的空间,我们只能把整套实验装置搭建在室外院子里,每次做试验,都要花上一两天的时间进行准备。大家把牵引用的橡皮绳、自制的缓冲液压缸(最初还使用过汽油桶来控制碰撞的减速度波形)、隔离桶等搬出来,然后做车辆的预处理,布设数据采集设备。课题组成员不论男女都很能吃苦,还愉快地自称为“拉橡皮绳的”。

中国第一座汽车碰撞试验台及课题组成员休息间隙

就是在这样简陋的条件下,我们在1992年5月31日完成了被中国汽车报记者刘小勇称为“中国汽车第一撞”的中国首次汽车碰撞试验。我还记得,那是一台山东产的玻璃钢车身的面包车,用橡皮绳牵引把它加速到以40km/h的速度撞击水泥墩围成的刚性壁。汽车撞击速度和方向都控制得很好,瞬态加速度等数据也被成功采集;汽车前部空间在巨大的撞击力下被压缩了2/3。第一撞的成功在国内汽车业界引起对碰撞安全性问题的很大关注,此后几年里,中国汽车技术研究中心等单位也相继建立了汽车碰撞试验室。而我们团队则继续试验验证,开发出先进的碰撞试验数据采集和标志点跟踪的图像分析系统,获得了1996年机械部和汽车行业科技进步奖一等奖和1997年国家科技进步奖二等奖(获奖人黄世霖、张金换、李一兵、王振明、丁振松、朱西产、王晓阳、于树平、黄存军,其中丁振松是合作单位北京吉普汽车公司的人员)。到了1998年,在国内几个大厂和研究中心的碰撞试验条件已基本具备的情况下,机械部汽车司组织了我国汽车碰撞安全性法规(部颁标准)的起草制定工作,黄教授和我都全程参与了。

1999年10月,中国第一个汽车碰撞安全方面的法规CMVDR 294《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》发布。2000年,中国开始实施汽车正面碰撞乘员保护的强制性检验。2003年11月27日,国家强制性标准GB 11551-2003《乘用车正面碰撞的乘员保护》颁布。该标准的颁布和实施推动了中国汽车工业在汽车碰撞安全技术方面的进步和发展。

清华大学2010年建成的新汽车碰撞试验室

我们在第一撞之后曾为多款国产汽车(包括配置了不同类型安全气囊的车)进行过碰撞试验,1996年争取到一个国家“九五”科技攻关计划课题“安全气囊控制机理与匹配”,有了部分纵向经费,再加上上海汽车工业科技发展基金的资助和其他横向经费,我们不断改善提升硬件条件。1999年,在老汽车楼院子的东边建成了碰撞试验室,添置了试验假人,橡皮绳牵引稍后也改成了电机驱动系统,还增加了侧面碰撞试验设备。课题组成员胡敬文自行设计开发了液压波形发生装置,满足了安全带、安全气囊等约束系统零部件试验要求(如果用进口的波形发生器至少需要1000万元)。

这个试验室的特点是在经费少、面积小的情况下,创造性地开发了“一台两用”的功能,既可以进行符合法规标准的整车试验,又可以进行零部件台车模拟碰撞试验。2000年试验室通过了中国国家实验室认可委员会(CNACL)的实验室认可/计量认证二合一评审(是当时清华大学首个获得CNACL评审的单位),并获得了国家经贸委授权的车辆检测资格,是当时全国获此检测授权的4个单位中唯一的高校单位。2009年因学校要为百年校庆拆除老汽车楼和老汽车碰撞试验室,我们就在汽车研究所楼的东边新建了一个碰撞试验室,试验室面积和设备进一步升级,装备了电机驱动系统和动态闭环控制,购置了全套国际标准的试验假人和完整的数据采集分析系统,能够满足我国及欧美标准的各种试验要求,为后续深入开展碰撞安全研究提供了更好的条件。(未完待续)

*本文来自《产品安全与召回》杂志2024年第1期,转载请注明来源。

国家市场监管总局主管

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