随着汽車工業的發展,汽車數量越來越多,速度越來越快,在為人們帶來便利的同時,也帶來了人身傷亡、财産損失。全世界每年死于交通事故的人數達到百萬,受傷人數多達千萬。造成的人身傷亡和經濟損失在許多國家比火災、水災、意外傷害等災難造成的損失總和還要大。因此世界各國都在不遺餘力的解決這一問題。陝西工業技術學院的退休教師陳勝利發明了一種“用于分解撞擊力的車輛安全裝置”,在事故發生時讓車輛由碰撞轉換為摩擦,卸掉大部分碰撞力,有效保護車輛和乘員的安全。今天,我們對他進行了專訪。關鍵是分解撞擊力《汽車縱橫》:現在世界各國都很重視汽車碰撞安全技術的開發和應用,現有的安全技術非常多,你這個發明和現有的安全技術比有什麼優勢嗎?陳勝利:現在汽車碰撞安全技術确實非常多,在被動安全方面,主要劃分為以日系車為代表的“軟防護派”和以德系車為代表的“硬防護派”兩個陣營。以日本車系為代表的軟防護派主要通過車體結構的潰縮來保護汽車和乘員,通過預先設定的褶皺永久變形,能夠吸收外力沖擊的大部分。以德國車為代表的歐洲車是“硬防護派”。大量采用整塊鋼闆一體沖壓成型部件,并安裝了側門雙防撞闆。現在汽車安全技術需要解決的重點:一是如何對行人提供更好的保護,二是安全産品不僅要保護自己的乘員和車輛,還應該盡量減少對對方車輛和乘員的傷害。三是解決25%偏置碰撞保護效果較差的問題。我們這個可以稱為卸力派,我們這個發明的基本思路是盡量減少碰撞能量的吸收。具體體現在兩車碰撞後速度不是由高速行駛突然降到0,而是以低于碰撞前的車速繼續行駛,使加速度峰值大大降低,碰撞能量隻有一部分傳遞給對方。《汽車縱橫》:聽您介紹觀點确實很新穎,但是您是怎麼做到不讓碰撞車輛吸收能量的?陳勝利:為了保證乘員安全,乘員艙是不能發生變形的,所以前端的潰縮量就是車輛撞時允許變形的最大變形區域。但是由于車輛尺寸的限制,變形區域不可能很大,靠變形吸收的能量有限,當碰撞能量比較大時,就危及到乘員艙的安全。我們的做法是通過導向器引導車輛沿着對方車輛的外側繼續行駛,而不是驟然停止,相當于把潰縮空間無限制地延長,這就等于延長了變形區域和碰撞時間、降低了碰撞加速度峰值。同時特殊設計的外殼分解了撞擊力、減小了威脅乘員安全的正向撞擊力、增加了使兩車分離的側向推力,剩餘的沖擊力由于産品幾個零件的三重攔阻,不能直接沖擊汽車車身,使沖擊力進一步衰減。鍊接:
用于分解撞擊力的車輛安全裝置基本原理圖如圖所示,兩車碰撞時,碰撞力在兩車接觸點互相傳遞,通常兩車在此點産生變形。安裝這一産品後,碰撞力作用在保護器外殼。作用力和反作用力分解為切線方向推動車輛繼續行駛的分力和法線方向将兩車分開的推力。保護器外殼在動軸的推動下向後滑動,增強兩車分開并繼續行駛的趨勢。同時外殼、動軸和加強闆分别衰減了兩車之間的撞擊力,切線方向産生的摩擦力進一步衰減了撞擊力。效果與行人保護《汽車縱橫》:行人事故在各國交通事故中占有相當大的比例,而且一直很難降低,發達國家機動車駕駛員與交通弱者(行人、乘員、騎自行車)的死亡比例是3:1,而我國是1:3,即75%以上的死者是交通弱者。您的發明是怎麼保護行人的?陳勝利:行人被汽車前端碰撞時,先是保險杠碰撞行人的腿或膝蓋,然後大腿與發動機蓋前緣碰撞,身體上部旋轉産生加速度,頭部碰撞發動機蓋或風窗。發動機蓋後部和風窗框架都很硬,因此頭部和下肢受傷最嚴重。我們的發明在汽車和行人發生碰撞時,防撞裝置特殊的表面将撞擊力分解為對行人造成傷害的正面撞擊力和将行人從車頭前推開的側向力,這樣一方面減少了傷害行人的正面撞擊力,另一方面将行人向兩側推開的力也防止行人頭部與汽車發動機罩和風擋玻璃的碰撞,同時也防止車輪的碾壓。另外零件表面向後運動和彈性吸能也進一步減少對行人的傷害。《汽車縱橫》:您的理論聽上去确實很有新意,實際效果怎麼樣呢?陳勝利:我們做過多次模型碰撞和實車碰撞,模型做過正面偏置碰撞試驗、側面斜角碰撞試驗。實車碰撞做過正面偏置碰撞、正面碰柱試驗。其中正面偏置碰撞、正面偏置碰柱、側面斜角碰撞效果較好。特别是25%偏置碰撞,撞柱和車車碰撞效果都比較好。其中車車25%偏置碰撞連續做了三次,保護裝置的薄壁管有3毫米的彎曲變形,車輛沒有碰撞損傷。由于大部分發動機縱置車型的縱梁更靠近車身中軸線,所以在25%正面偏置碰撞時縱梁基本上不會接觸到碰撞物,所以在2012年IIHS進行25%正面偏置碰撞測試時很多發動機縱置的豪華轎車成績很差。因為這時車體的縱橫梁沒有充分發揮承受撞擊力的作用,而是由葉子闆處的車架、懸挂以及A柱來承受。如果它們不能很好的吸收撞擊能量,就隻能由駕駛艙承受,這時乘員就有很大危險。在實際汽車碰撞事故中,絕大多數發生在不同重量的車型間,據統計兩車質量差一倍,事故死亡率提高4倍。現在品質兼容性已成為汽車安全領域最新研究方向。它包括自己車輛的防撞性,保護自己的車輛和乘員。以及對對方車輛的攻擊性,即對對方車輛和乘員的傷害大小。在兩車碰撞時,重量輕的車輛及其乘員獲得更大的加速度,因此受到的傷害更大。例如轎車與卡車相撞,轎車與大客車相撞。在這方面我們這一發明擁有較大優勢,兩車間傳遞的能量較小,對自己的車輛和對方車輛都起到很好的保護作用。另外一個特點是保險杠、安全氣囊等産品碰撞後都有一定破壞,防護能力降低甚至消失,這時如果繼續發生二次、三次碰撞就會造成嚴重損失。由于碰撞對這一産品的損壞不大,如果随後發生二次、三次碰撞還能很好的發揮保護作用。
訪談嘉賓簡介陳勝利:1952年生,陝西工業技術學院教授,多年來從事化工企業管理、市場營銷、化工機器、化工設備、創新學等課程的教學工作。1995年擔任全國統編教材“化工企業管理與安全”主編,“化工企業管理與安全教學大綱”主編。1992年至今,獲得“香煙高效去毒過濾嘴”等5項專利,2015年,其發明的“用于分解撞擊力的車輛安全裝置”獲得國家知識産權局實用新型專利證書(4141219号)。
《汽車縱橫》:現在各國都在大力發展新能源車,您的這一發明能用在這一領域嗎?陳勝利:可以,例如電動汽車,各國車用動力電池主要是能量密度較高的锂離子電池,撞擊、擠壓會破壞锂離子電池的結構,造成電池隔膜破損,電解液洩露,電池短路,放熱,進而發生燃燒爆炸。因為我們是通過減少碰撞時的能量傳遞保護車輛,不是依靠潰縮吸能。所以受到擠壓的危險基本可以排除,另外碰撞力的分解也可以減少電池系統受到過大的撞擊力而損壞,減少雨水進入的危險,大大提高安全性能。《汽車縱橫》:還有那些車可以使用這一技術。陳勝利:應該說車型對這一技術的使用影響不大,隻是不同車型産品的外觀、尺寸、強度有些差異。但是一些容易發生事故和一旦發生事故損失比較大的車型例如大客車,載人多、速度快、發生事故逃生困難,容易造成重大交通事故。軍車、警車、運鈔車執行任務有一定的危險性。運輸易燃易爆、劇毒等危險品的車輛,發生事故危險性大,環境污染嚴重。平頭車、面包車、小、微型車等車輛自身防護能力差。這些車輛應該是發展的重點。