【蘿蔔說碰撞之一】——汽車碰撞安全的基本問題（上）

大家好，我是蘿蔔探長，其實我對汽車以及汽車文化真的沒什麼興趣，汽車對我來說也只不過就是一個能將我與其他地方的空間距離縮短的交通工具而已。但就是這樣的我，大學的時候卻誤打誤撞學了汽車專業，碩士的時候又誤打誤撞的開始接觸汽車碰撞安全，畢業之後又誤打誤撞從事了碰撞測試的工作，到目前為止也撞了不下上百台車了，也見過了很多成功或者失敗的例子。其實，我們對於乘車以及駕車時的安全意識已經在逐漸提高了，比如不能隨意超速，駕駛員要系安全帶等等，但是還有一些問題存在，比如副駕駛以及後排不系安全帶，在安全氣囊附近放一些裝飾品等等。最近聽了清華大學周青教授在學堂在線的汽車碰撞安全慕課之後，就有一種寫點什麼東西的衝動，想要把汽車碰撞安全到底是怎麼回事這個問題好好解釋一下，當然我也知道，這個問題特別容易招致口水，我還是希望大家能夠冷靜客觀來看待我寫的這一系列文章，歡迎各種討論。

早在我讀碩士的時候，就有好多人向我拋來類似

「我們家的車一撞就壞了，到底安全不？」

之類的問題，當時還在讀研的我往往會這樣回答

「人沒事兒吧？人沒事兒就挺安全的。」

直到現在工作了這麼久，我依然會把這個作為答案，一切汽車碰撞安全性設計的終極目標是為了保護車輛內的駕乘人員而不是車輛本身。

1. 汽車安全問題的背景

我們每天都會看到各種各樣的車禍現場，在現場我們會看到被碰撞後發成各種各樣奇怪變形的車輛，比如這樣

（圖片來自網路）

在收到這麼嚴重的衝擊後，乘坐在車輛內的駕駛員與乘員很可能受傷或者致殘，甚至死亡。

道路交通死亡人數目前趨於穩定，2013 年時為 125 萬人。

以上內容引用自世界衛生組織的「道路安全全球現狀報告2015」，鏈接貼在下面，詳細報告的英文版在網站上面可以全文下載，有興趣的朋友們可以自己查看。

http://www.who.int/violence_injury_prevention/road_safety_status/2015/zh/

從數據中可以看得出來，基本上每一年在交通事故當中死亡的人數都在100w+，那受傷或者致殘的人們會更多，更重要的是，交通事故是15-29歲的青壯年人群的頭號殺手，甚至超過了艾滋病，挺恐怖的。隨著汽車性能越來越好，汽車保有量越來越大，未來的這個數字會增加還是減少呢？恐怕任何大V都很難回答這個問題吧。

2. 汽車碰撞的過程

現在網上可以看到各種各樣的碰撞測試視頻，這些視頻都能夠很直觀的讓我們看到碰撞的全過程，以100%重疊率完全正面碰撞為例，一般的汽車碰撞過程都會在200ms，也就是0.2s左右結束，碰撞的結果是車身產生了不可恢復的塑性變形，乘員在車內運動並與車輛發生一些相互作用。

也許有朋友會有這樣的疑問，實際發生的車禍可是各種各樣的，為什麼要以正面碰撞為例呢？我的理由是這樣，在各種各樣形式的車禍中，正面碰撞發生的幾率是最大的。比如兩車對撞中兩車都是正面碰撞；一車追尾另一車，那麼追尾前車的車輛是正面碰撞；在十字路口發生的側面碰撞事故，也會有一輛車是正面碰撞，另一輛車是側面碰撞，諸如此類。

汽車在運動過程中會有一定的動能（），而在碰撞結束之後，汽車靜止，動能為零。能量守恆是自然界的普適規律，同樣也適用於汽車碰撞這一物理過程，那麼汽車的動能都去哪兒了呢？毫無疑問是與汽車碰撞這一物理過程相關的所有物體變形、破壞以及做功生熱等等，這個過程通常被稱作碰撞能量吸收，那麼究竟哪些物體參與了碰撞能量吸收呢？

首先能夠想到的就是車身以及被撞物體的變形，車輛本身的制動與路面摩擦。其次，車輛內的乘員約束系統（Occupant Restraint System），包括安全帶，座椅，安全氣囊等零部件，也能夠吸收一部分碰撞能量。最後，就是乘員本身，乘員的內臟器官也會產生相互作用，這也是導致乘員受傷致殘甚至死亡的原因之一。

總結起來，汽車碰撞一共有三個層次，即：

• 車輛結構與外部物體；
• 乘員與乘員約束系統；
• 乘員身體內部器官。

汽車從根本上說是一個交通工具，而交通工具的根本任務應當是將乘客以及貨物儘可能安全、快速、舒適地從一地運送到另一地。而汽車發展到今天，各種各樣的新技術新花樣層出不窮，除了這些基本使用要求之外，高效以及環境友好也逐漸成為了需要解決的問題。

談到高效，我們現在對汽車的使用其實產生了很大的浪費，這一點可能不太容易被注意到，在使用汽車讓我們很方便地從A地點到達B地點的同時，汽車本身這一個重達1t多的物體也一樣從A地點被運送到了B地點，這本身對資源就是一個極大的浪費。我不禁想到了前幾天法拉第未來發布的首款量產車， 聯想到FF91那3t多的車重以及可怕的加速性能，我真的無法想像它會浪費多少電能，而這些電能又有多少是從化石燃料轉化來的，實在是不知道這種所謂「新能源」汽車到底能夠給社會做出多少貢獻。要解決這種浪費的問題，「輕量化」以及「小型化」就變成了一個非常有效的手段，而這種理念恰恰又與很多性能相悖，比如碰撞安全性，操縱穩定性等等。

3. 什麼是汽車碰撞安全性？

Balabala說了一大堆，那到底什麼是汽車碰撞安全性呢？參考清華大學周青教授給出的解釋，汽車碰撞安全性應該是這麼一回事。

在汽車碰撞過程中，汽車保護乘員與行人（包括騎車、步行等等狀態），使其免受傷害或降低傷害程度的能力 。

也就是說，我們工程師的目的應當是讓車輛以及乘員以一相對合理的減速過程停下來，並且要盡量降低乘員與車內環境（各種內飾件，比如方向盤、儀錶板、手套箱等等）接觸時的相對速度，這樣才能夠讓乘員所受到的傷害儘可能減小。

那麼為了實現這種目的，可愛的攻城獅們都在做些什麼呢？

且聽下回分解！