摘要：闡述了GB 11567—2017標(biāo)準(zhǔn)中側(cè)面和后下部防護(hù)裝置加載強(qiáng)度試驗(yàn)的主要內(nèi)容，分析了兩種不同類型防護(hù)裝置的加載強(qiáng)度要求。通過實(shí)車的側(cè)面和后下部防護(hù)裝置加載強(qiáng)度測試，為企業(yè)設(shè)計(jì)和制造滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的防護(hù)裝置提供技術(shù)指導(dǎo)，提出汽車后下部防護(hù)裝置加載試驗(yàn)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：重型汽車；側(cè)面和后下部防護(hù)裝置；加載強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：U467.5 收稿日期：2024-10-12

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.12.025

1 前言

社會(huì)上易發(fā)生的兩類交通事故：a.重型汽車與轎車發(fā)生追尾；b.行人、騎自行車或是騎摩托車的人跌入重型汽車側(cè)面而被卷入車輪下。上述第一類交通事故大多出現(xiàn)在重型汽車的后下部；第二類交通事故大多出現(xiàn)在重型汽車的左右兩側(cè)面。后下部防護(hù)裝置的主要作用是保證對(duì)后部追尾車輛具有足夠的阻擋能力，以防止后面小型低矮車輛鉆入前面重型汽車后下部；側(cè)面防護(hù)裝置的主要作用是避免行人、騎自行車或是騎摩托車的人跌入車輛側(cè)面而被卷入車輪下。

近年來，有許多專家和學(xué)者對(duì)側(cè)面防護(hù)裝置和后下部防護(hù)裝置進(jìn)行相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)解讀和仿真測試。李淵等［1］對(duì)側(cè)面和后下部防護(hù)要求進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)解讀，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施過程中給出了建議。王乙牟等［2］根據(jù)GB 11567—2017的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)后下部防護(hù)裝置進(jìn)行靜態(tài)加載及碰撞有限元仿真分析。何子燚等［3］改進(jìn)了一套商用車通用后防護(hù)裝置，并對(duì)該裝置的強(qiáng)度和尺寸進(jìn)行了仿真檢測驗(yàn)證。

根據(jù)以上所述，大多數(shù)專家和學(xué)者只是針對(duì)后下部防護(hù)裝置或是側(cè)面防護(hù)裝置進(jìn)行了仿真測試和標(biāo)準(zhǔn)的解讀，而對(duì)GB 11567—2017中的側(cè)面防護(hù)裝置和后下部防護(hù)裝置兩種裝置都進(jìn)行測試驗(yàn)證較少。本文主要對(duì)側(cè)面和后下部防護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)加載強(qiáng)度試驗(yàn)主要內(nèi)容進(jìn)行了概括比較，選擇一臺(tái)N3類某企業(yè)生產(chǎn)的重型環(huán)衛(wèi)汽車為試驗(yàn)樣車，分別進(jìn)行側(cè)面防護(hù)裝置和后下部防護(hù)裝置的加載強(qiáng)度測試，并對(duì)我國汽車后下部防護(hù)裝置加載試驗(yàn)的發(fā)展趨勢作探討。

2 側(cè)面和后下部防護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)加載強(qiáng)度試驗(yàn)主要內(nèi)容

表1給出了防護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)主要加載強(qiáng)度內(nèi)容。通過表1可知：

a.后下部防護(hù)裝置無論進(jìn)行兩點(diǎn)加載，還是進(jìn)行三點(diǎn)加載時(shí)，與側(cè)面防護(hù)裝置的最大試驗(yàn)載荷相比較，后下部防護(hù)裝置的試驗(yàn)載荷要大得多。原因是在發(fā)生追尾碰撞時(shí)，產(chǎn)生的碰撞能量較大，加大后下部防護(hù)裝置的試驗(yàn)載荷，有助于后下部防護(hù)裝置阻擋后部追尾車輛從車后鉆入。側(cè)面防護(hù)主要作用是避免行人、騎自行車或是騎摩托車的人跌入車輛側(cè)面而被卷入車輪下，試驗(yàn)載荷加載力為1 kN，加載力較小，較為容易滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

b.不同類別車輛對(duì)后防護(hù)裝置加載點(diǎn)高度要求不同，且在車輛空載狀態(tài)下，后下部防護(hù)的下邊緣離地高度不大于500 mm。雖然側(cè)防護(hù)裝置加載點(diǎn)無明確高度要求，但側(cè)防護(hù)的下緣高度有明確要求。主要原因是根據(jù)文獻(xiàn)［4］得出鉆入碰撞的防護(hù)性能和車輛的通過性能都要兼顧的前提下，后下部防護(hù)裝置的最佳離地高度在450 mm以下，如果離地高度在550 mm以上，防護(hù)效能將急劇下降的結(jié)論［4］。

3 防護(hù)裝置加載強(qiáng)度測試

選擇一臺(tái)N3類某企業(yè)生產(chǎn)的重型環(huán)衛(wèi)汽車為試驗(yàn)樣車，試驗(yàn)樣車處于空載狀態(tài)，試驗(yàn)場地為剛性、平坦、平滑的水平地面，試驗(yàn)車輛前輪處于直線行駛位置，將輪胎氣壓充氣到生產(chǎn)企業(yè)所推薦的輪胎氣壓，根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)制定的方式固定車輛。表2所示為樣車的防護(hù)裝置及樣車的相關(guān)參數(shù)。

3.1 后下部防護(hù)裝置加載強(qiáng)度測試

按GB 11567—2017標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，圖1所示為后下部防護(hù)裝置加載點(diǎn)位置示意圖，表3所示為后下部防護(hù)裝置尺寸參數(shù)測量值。

表1中，a.L1和L2應(yīng)為（300±25）mm；b.L3=L4且L3′+L4′的值應(yīng)在700～1 000 mm之間；c.高度H應(yīng)不大于550 mm（N2、O3類車）或560 mm（N3、O4類車）。

依據(jù)表1中GB 11567—2017標(biāo)準(zhǔn)中的后下部防護(hù)裝置三點(diǎn)加載時(shí)和兩點(diǎn)加載時(shí)的試驗(yàn)載荷計(jì)算方法：

試驗(yàn)車輛的最大總質(zhì)量m=18 000 kg。

P3∶√mg×25%=18 000×10×25%=45 kN，×50 kN。

P2∶√mg×50%=18 000×10×50%=90kN，×100 kN。

由上述得知：兩點(diǎn)加載時(shí)，P點(diǎn)加載力為90 kN；三點(diǎn)加載時(shí)，P點(diǎn)加載力為45 kN。加載強(qiáng)度測試結(jié)果如表4所示。

表4中，a.最大變形量D為各載荷作用點(diǎn)在載荷施加時(shí)的最大移動(dòng)量；b.距離B為載荷作用前，各載荷作用點(diǎn)距離車輛最后端的距離；c.距離A為加載試驗(yàn)后各載荷作用點(diǎn)到車輛最后端的水平距離［5］。

該重型環(huán)衛(wèi)汽車的后下部防護(hù)裝置是以車輛縱向中心平面為軸對(duì)稱。由表1可知，選擇左側(cè)為加載點(diǎn)加載。根據(jù)表4又可知，P3左點(diǎn)試驗(yàn)載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于P2左點(diǎn)試驗(yàn)載荷，然而P3左點(diǎn)最大變形量相比于P2左點(diǎn)最大變形量要大得多，P3左點(diǎn)試驗(yàn)載荷與P3中點(diǎn)試驗(yàn)載荷相同，然而P3左點(diǎn)最大變形量相比于P3中點(diǎn)最大變形量也要大得多。主要原因是：P3左點(diǎn)距離車架連接部位的剛性支撐點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，力臂較長；P2左點(diǎn)處于防護(hù)裝置跟車架連接部位，有剛性支撐；P3中點(diǎn)距離車架連接部位的剛性支撐點(diǎn)距離較近，力臂較短。

從表4可知，距離A=B+D的最大值是368.8 mm，GB 11567—2017標(biāo)準(zhǔn)要求的限值為400 mm，故滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的加載強(qiáng)度要求。

3.2 側(cè)面防護(hù)加載試驗(yàn)

從表5可以看出，對(duì)左右兩側(cè)施加1.1 kN力，最后一段250 mm內(nèi)變形均滿足限值要求，且對(duì)于側(cè)面防護(hù)左右兩側(cè)其他部分，施加1.0 kN力，因防護(hù)裝置中間結(jié)構(gòu)垂直桿件間距較大受壓后變形量最大，結(jié)果仍滿足GB 11567—2017標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 汽車后下部防護(hù)裝置加載試驗(yàn)的發(fā)展趨勢

為考核汽車后下部防護(hù)裝置的阻擋能力目前可采用兩種加載試驗(yàn)方式：動(dòng)態(tài)測試（移動(dòng)壁障追尾碰撞試驗(yàn)）和靜態(tài)加載試驗(yàn)。動(dòng)態(tài)測試方法：（1 100±25）kg的移動(dòng)壁障以30～32 km/h的速度撞擊固定在固定壁障上的后下部防護(hù)裝置，試驗(yàn)過程中后下部防護(hù)裝置可以發(fā)生變形、開裂，但是不允許整體脫落，在碰撞過程中，后下部防護(hù)應(yīng)能夠吸收碰撞能量以緩和沖擊，要求移動(dòng)壁障的最大減速度不大于40 g，反彈速度不大于2 m/s，后下部防護(hù)裝置的后部與車輛最后端（包括尾板）的縱向水平距離所測量獲得的最大水平變形量（或鉆入量）之和不超過400 mm［5］。

由于動(dòng)態(tài)測試成本較高，故靜態(tài)加載試驗(yàn)認(rèn)證仍是企業(yè)的首選。但是，動(dòng)態(tài)測試更能反映真實(shí)的追尾碰撞事故工況，是未來我國汽車后下部防護(hù)裝置強(qiáng)度測試發(fā)展趨勢。

采用動(dòng)態(tài)測試有兩個(gè)方面的主要問題需要解決：

a.檢驗(yàn)成本。靜態(tài)加載試驗(yàn)是將試驗(yàn)車輛按試驗(yàn)要求停放在防護(hù)裝置加載設(shè)備附近并將試驗(yàn)車輛固定后，按試驗(yàn)方法進(jìn)行加載試驗(yàn)，試驗(yàn)流程十分成熟，檢驗(yàn)成本較低。然而動(dòng)態(tài)測試需要足夠大的試驗(yàn)場地，能容納跑道、固定壁障和試驗(yàn)所需的技術(shù)設(shè)備，在固定障前至少5 m的跑道應(yīng)水平、平坦和光滑［5］。試驗(yàn)所需的技術(shù)設(shè)備如數(shù)據(jù)采集傳感器、移動(dòng)壁障、高速攝像機(jī)等價(jià)格十分昂貴，這就導(dǎo)致動(dòng)態(tài)測試與靜態(tài)加載相比，其檢驗(yàn)成本會(huì)大幅度增加。

b.碰撞能量。目前移動(dòng)避障在碰撞瞬間產(chǎn)生的碰撞力行業(yè)相關(guān)研究還很少，且移動(dòng)壁障進(jìn)行后防護(hù)裝置碰撞相容性的研究成果不多，移動(dòng)壁障質(zhì)量參數(shù)以及尺寸需進(jìn)一步優(yōu)化［6］。靜態(tài)加載檢驗(yàn)之所以能廣泛應(yīng)用，原因在于靜態(tài)加載試驗(yàn)的加載力相比移動(dòng)避障在碰撞瞬間產(chǎn)生的碰撞力小得多，且易于獲得，容易滿足法規(guī)的要求。

5 結(jié)語

a.介紹了汽車的側(cè)面和后下部防護(hù)裝置，分析了兩種不同類型防護(hù)裝置的加載強(qiáng)度要求。

b.依據(jù)GB 11567—2017，對(duì)某重型環(huán)衛(wèi)車的側(cè)面和后下部防護(hù)裝置進(jìn)行了加載強(qiáng)度測試，并對(duì)加載強(qiáng)度測試的相關(guān)檢驗(yàn)流程進(jìn)行了描述，為企業(yè)設(shè)計(jì)和制造滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的防護(hù)裝置提供技術(shù)指導(dǎo)。

c.對(duì)GB 11567—2017中的靜態(tài)加載和動(dòng)態(tài)測試進(jìn)行了分析，認(rèn)為動(dòng)態(tài)測試是未來后防護(hù)裝置強(qiáng)度檢驗(yàn)的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)：

［1］李淵，張新淇.對(duì)《汽車及掛車側(cè)面和后下部防護(hù)要求》標(biāo)準(zhǔn)的解讀［J］.質(zhì)量與認(rèn)證，2019（3）：73-75.

［2］王乙牟，尹長城.商用車后下部防護(hù)裝置的有限元仿真分析［J］.湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2020（2）：19-23.

［3］何子燚，涂元春，趙若松，等.車輛后下部防護(hù)裝置仿真及實(shí)體樣件研究測試［J］.專用汽車，2019（5）：83-88.

［4］朱西產(chǎn)，程勇.載貨汽車防護(hù)裝置最佳離地高度和剛度的分析［J］.汽車工程，2002（5）：419-425.

［5］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 11567—2017汽車和掛車側(cè)面及后下部防護(hù)要求[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

［6］孫勇，劉文營，付松青.載貨汽車防護(hù)裝置加載強(qiáng)度試驗(yàn)研究［J］.檢測與維修，2019（11）：74-78.

作者簡介：

謝升輝，男，1993年生，助理工程師，研究方向?yàn)槠嚪ㄒ?guī)認(rèn)證、整車試驗(yàn)及評(píng)價(jià)。