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用數(shù)據(jù)說話:汽車是否越重越安全呢?

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關(guān)鍵詞:碰撞,汽車輕量化,奧迪,奇瑞,奔馳

      鐵皮越厚越安全?這種看車標準早就過時了。

    用數(shù)據(jù)說話:汽車是否越重越安全呢?

      上周末2016賽季F1揭幕戰(zhàn)正式打響,正賽當中讓人最揪心的莫過于阿隆索的嚴重車禍了,賽車被撞得支離破碎,還在空中翻滾了好幾圈,幸運的是,阿隆索本人毫發(fā)無損。熟悉F1的朋友們都知道,這其中F1賽車核心的單體殼結(jié)構(gòu)為車手提供了最大限度的安全保障,從圖片可以看出,盡管懸架和動力單元幾乎散架,但單體殼結(jié)構(gòu)依然完整。

    用數(shù)據(jù)說話:汽車是否越重越安全呢?

      在目前市場上大多數(shù)的乘用車上,也使用了類似的結(jié)構(gòu),那就是奔馳的貝拉·巴恩伊在上世紀50年代提出的安全車身結(jié)構(gòu),也就是設(shè)計牢固的乘員艙,但將車身前后部設(shè)計成可以潰縮的結(jié)構(gòu),以此來吸收碰撞時的能量。

    用數(shù)據(jù)說話:汽車是否越重越安全呢?

      這個理論相信大多數(shù)人也不陌生,然而還有一個物理上的動量守恒定律可能更深入人心,簡單的說,就是如果一個保齡球和雪球相撞,那么無疑保齡球還是那個保齡球,而雪球一定會碎成渣渣。

      經(jīng)典物理定律不可違背,于是似乎汽車應(yīng)該重一些才好,而車重與安全性的這個話題也一直是各種平臺上的熱門話題之一。近幾年來,汽車輕量化逐步成為了行業(yè)內(nèi)的新興熱詞,原因主要是排放和油耗法規(guī)的巨大壓力,一方面,汽車工程師們拼命在發(fā)動機上下功夫,另一方面,他們也將目光放在了減重上,因為減重對于降低油耗可以說是事半功倍的效果,除此之外,還有利于提升車輛的動態(tài)性能和靜音效果,可謂一舉多得,那么大家可能就會心有疑慮,汽車的輕量化會不會給安全性帶來不利的影響呢?

      先談?wù)勎业目捶?,首先,汽車不是保齡球和雪球這么簡單一塊固體,汽車擁有復(fù)雜的車身結(jié)構(gòu),就如上面所說,汽車有潰縮結(jié)構(gòu)吸收碰撞的能量;其次,輕量化的主要手段是優(yōu)化結(jié)構(gòu)或者改變車身材質(zhì),兩者都能為車身提供相當或者更好的乘員艙牢固程度;此外,越來越多的主動安全設(shè)備的應(yīng)用,能夠有效地減少事故,特別是嚴重事故的發(fā)生。

      我一個人說了不算,這個問題學(xué)術(shù)界也早有爭論,那我們不妨來看看磚家們都是怎么說的。

      先從我們熟悉的說起,美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)交由美國汽車工程師學(xué)會(SAE)的Kahane博士分別在1997,2003和2004年分別進行了三次針對汽車重量和安全性的相關(guān)性分析。該項研究通過對歷史車輛的事故率及傷亡率做邏輯回歸分析,最后得出的結(jié)論是,隨著汽車重量的下降,死亡率會隨之上升,其中特別指出,汽車若減少100磅的重量,一年將會導(dǎo)致額外1000人的死亡。

      但是這個研究有兩個很大的問題,一是沒有考慮車輛結(jié)構(gòu)方面的差異性(只簡單對不同的車體形式如轎車/皮卡做了分類處理),更關(guān)鍵的是沒有將汽車的尺寸和重量分開來單獨驗證,可以想象,一輛性能更優(yōu)的奧迪A6和奇瑞QQ相撞是明顯占優(yōu)的。

      很快,來自于兩位學(xué)者Van Au ken和Zellner就提出了指出了Kahane研究中的問題,并且與2002-2005年之間利用和Kahane相同的數(shù)據(jù)重新進行了多次分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)一旦將汽車尺寸與重量二者分開驗證,那么輕量化的車身將對安全性產(chǎn)生正面的影響,而汽車尺寸(軸距和輪距)的減小則將對安全性產(chǎn)生負面影響,Kahane的研究由于將這兩個因素綁在一起分析,汽車尺寸的負面影響覆蓋了輕量化的正面影響,從而得出了完全相反的結(jié)論。

    用數(shù)據(jù)說話:汽車是否越重越安全呢?

      △事故死亡率與轎車尺寸/重量的相關(guān)性分析,縱軸為正表示汽車重量降低或尺寸減小對于事故率的影響,正值表示事故率上升,負值表示事故率下降。圖例中藍色為重量,黃色為軸距,紅色為輪距,灰色為同時考慮重量和尺寸

      他們對輕型卡車數(shù)據(jù)(如皮卡)做同樣的分析也得到了類似的結(jié)論。主要結(jié)論如下,如果汽車重量減少100磅:

      1.對于兩車相撞時以及其他事故中的車輛耐撞性沒有明顯影響;

      2.能夠降低兩車相撞時的死亡率

      3.能夠降低車輛發(fā)生相撞事故的幾率

      4.能夠降低輕型卡車翻車或與另一輕卡相撞事故中的死亡率

      5.能夠降低輕型卡車撞擊物體(比如撞墻)的事故幾率

      報告同時指出能夠得出上面的結(jié)論其實是有科學(xué)道理的,因為還有一條物理定律叫做動能定理,同樣速度運動的物體,質(zhì)量越大則動能越大,因此,質(zhì)量較輕的車輛發(fā)生碰撞時的動能變化就小,對于乘員的傷害就會降低,而在即將發(fā)生碰撞時,質(zhì)量較輕的車輛操控和制動相對更容易,也能有效避免事故的發(fā)生。

      Van Au ken和Zellner關(guān)于汽車尺寸,特別是軸距對于汽車安全性影響的觀點也得到了2006年另一位學(xué)者研究的支持。他的研究表明,較長的軸距和優(yōu)秀的防碰撞設(shè)計是提升安全性的關(guān)鍵,如果所有的車輛的重量/軸距比降低到同級的最低水平,則事故死亡率將降低28%,油耗降低16%。

      此外,2008年來自于勞倫斯伯克利國家實驗室的兩位學(xué)者Wenzel和Ross也做了一項研究來支持輕量化對安全性的正面影響。首先,他們的研究表明汽車重量與安全性的相關(guān)性很弱。

    用數(shù)據(jù)說話:汽車是否越重越安全呢?

      △橫軸為汽車重量,縱軸為風險因數(shù)(風險因數(shù)的定義為每年每一百萬輛車中的事故死亡率)

      其次,他們通過分析不同級別車型的風險因數(shù)發(fā)現(xiàn),想象中很安全的皮卡,似乎并沒有想象中那么安全。

    用數(shù)據(jù)說話:汽車是否越重越安全呢?

      △縱軸為風險因數(shù),橫軸為車體形式,其中灰色為對駕駛員本人的風險,白色為對他人車輛駕駛員的風險,可以看到其中右二的1噸級皮卡總的風險因數(shù)最高

      他們的結(jié)論是:

      1.中大型轎車和小型貨車(Minivans)的安全性較高;

      2.承載式車身SUV的安全性優(yōu)于非承載式車身的SUV;

      3.皮卡的安全性最低,同時對他人車輛的侵略性最高,在兩車相撞事故中,很容易導(dǎo)致他人死亡,但同時,皮卡本身在與靜止物體(比如墻體)碰撞的事故中駕駛員死亡率也很高

      這里的第3點相信可以揭開很多人心中的疑惑,對于兩車相撞的情況,如果兩車的尺寸和重量相差過大,比如普通乘用車和集卡相撞,那乘用車還是兇多吉少,這也是Kahane研究結(jié)論中的可取之處。但從汽車輕量化的角度來說,更多考慮的是在某一輛汽車本身的演進過程中,重量變化對于安全性的影響,在這種情況下,由于車身尺寸這一因子沒有發(fā)生較大變化,那么輕量化是對提升安全性有好處的,這也是后來幾位學(xué)者研究結(jié)果想要傳遞的主要信息。

      由此可見,汽車安全與否,最關(guān)鍵的還是看車身的安全性設(shè)計和尺寸。

      一方面,隨著汽車設(shè)計水平的不斷提高,比如CAE仿真設(shè)計,車身的整體結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化,力學(xué)傳導(dǎo)特性更合理,結(jié)構(gòu)件的改變,都能有效提升車身的強度和剛性;

    用數(shù)據(jù)說話:汽車是否越重越安全呢?

      而隨著高強度鋼、鋁合金、鎂合金以及復(fù)合材料(如碳纖維)的應(yīng)用,能夠在車身的關(guān)鍵節(jié)點,如A/B柱,車門側(cè)面等位置提供更好的保護,同時大大降低了零件本身的體積和重量。

    用數(shù)據(jù)說話:汽車是否越重越安全呢?

      另一方面,對于較大的車身尺寸,有助于潰縮區(qū)域的結(jié)構(gòu)布置,提供更充足的緩沖空間,在發(fā)生事故時,較大的乘員艙空間也有利于駕駛員和乘客的逃生,亦便于他人施救。

      當然,除此之外,影響汽車安全的因素還有很多,比如現(xiàn)在越來越成熟的主動安全技術(shù)。因此對于消費者來說,還是要根據(jù)具體車型來進行選擇,如果說真要有什么基本原則的話,就是買一輛車身結(jié)構(gòu)更好的大車。但是并不絕對啊,你看MINI那小身板也剛拿了IIHS的頂級安全認證呢。


    (審核編輯: 滄海一土)

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