用數(shù)據(jù)說(shuō)話:汽車(chē)是否越重越安全呢?
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鐵皮越厚越安全?這種看車(chē)標(biāo)準(zhǔn)早就過(guò)時(shí)了。
上周末2016賽季F1揭幕戰(zhàn)正式打響,正賽當(dāng)中讓人最揪心的莫過(guò)于阿隆索的嚴(yán)重車(chē)禍了,賽車(chē)被撞得支離破碎,還在空中翻滾了好幾圈,幸運(yùn)的是,阿隆索本人毫發(fā)無(wú)損。熟悉F1的朋友們都知道,這其中F1賽車(chē)核心的單體殼結(jié)構(gòu)為車(chē)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(dòng)力單元幾乎散架,但單體殼結(jié)構(gòu)依然完整。
在目前市場(chǎng)上大多數(shù)的乘用車(chē)上,也使用了類(lèi)似的結(jié)構(gòu),那就是奔馳的貝拉·巴恩伊在上世紀(jì)50年代提出的安全車(chē)身結(jié)構(gòu),也就是設(shè)計(jì)牢固的乘員艙,但將車(chē)身前后部設(shè)計(jì)成可以潰縮的結(jié)構(gòu),以此來(lái)吸收碰撞時(shí)的能量。
這個(gè)理論相信大多數(shù)人也不陌生,然而還有一個(gè)物理上的動(dòng)量守恒定律可能更深入人心,簡(jiǎn)單的說(shuō),就是如果一個(gè)保齡球和雪球相撞,那么無(wú)疑保齡球還是那個(gè)保齡球,而雪球一定會(huì)碎成渣渣。
經(jīng)典物理定律不可違背,于是似乎汽車(chē)應(yīng)該重一些才好,而車(chē)重與安全性的這個(gè)話題也一直是各種平臺(tái)上的熱門(mén)話題之一。近幾年來(lái),汽車(chē)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(chē)工程師們拼命在發(fā)動(dòng)機(jī)上下功夫,另一方面,他們也將目光放在了減重上,因?yàn)闇p重對(duì)于降低油耗可以說(shuō)是事半功倍的效果,除此之外,還有利于提升車(chē)輛的動(dòng)態(tài)性能和靜音效果,可謂一舉多得,那么大家可能就會(huì)心有疑慮,汽車(chē)的輕量化會(huì)不會(huì)給安全性帶來(lái)不利的影響呢?
先談?wù)勎业目捶?,首先,汽?chē)不是保齡球和雪球這么簡(jiǎn)單一塊固體,汽車(chē)擁有復(fù)雜的車(chē)身結(jié)構(gòu),就如上面所說(shuō),汽車(chē)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(chē)身材質(zhì),兩者都能為車(chē)身提供相當(dāng)或者更好的乘員艙牢固程度;此外,越來(lái)越多的主動(dòng)安全設(shè)備的應(yīng)用,能夠有效地減少事故,特別是嚴(yán)重事故的發(fā)生。
我一個(gè)人說(shuō)了不算,這個(gè)問(wèn)題學(xué)術(shù)界也早有爭(zhēng)論,那我們不妨來(lái)看看磚家們都是怎么說(shuō)的。
先從我們熟悉的說(shuō)起,美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局(NHTSA)交由美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)(SAE)的Kahane博士分別在1997,2003和2004年分別進(jìn)行了三次針對(duì)汽車(chē)重量和安全性的相關(guān)性分析。該項(xiàng)研究通過(guò)對(duì)歷史車(chē)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(chē)重量的下降,死亡率會(huì)隨之上升,其中特別指出,汽車(chē)若減少100磅的重量,一年將會(huì)導(dǎo)致額外1000人的死亡。
但是這個(gè)研究有兩個(gè)很大的問(wèn)題,一是沒(méi)有考慮車(chē)輛結(jié)構(gòu)方面的差異性(只簡(jiǎn)單對(duì)不同的車(chē)體形式如轎車(chē)/皮卡做了分類(lèi)處理),更關(guān)鍵的是沒(méi)有將汽車(chē)的尺寸和重量分開(kāi)來(lái)單獨(dú)驗(yàn)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(lái)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(wèn)題,并且與2002-2005年之間利用和Kahane相同的數(shù)據(jù)重新進(jìn)行了多次分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)一旦將汽車(chē)尺寸與重量二者分開(kāi)驗(yàn)證,那么輕量化的車(chē)身將對(duì)安全性產(chǎn)生正面的影響,而汽車(chē)尺寸(軸距和輪距)的減小則將對(duì)安全性產(chǎn)生負(fù)面影響,Kahane的研究由于將這兩個(gè)因素綁在一起分析,汽車(chē)尺寸的負(fù)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。
△事故死亡率與轎車(chē)尺寸/重量的相關(guān)性分析,縱軸為正表示汽車(chē)重量降低或尺寸減小對(duì)于事故率的影響,正值表示事故率上升,負(fù)值表示事故率下降。圖例中藍(lán)色為重量,黃色為軸距,紅色為輪距,灰色為同時(shí)考慮重量和尺寸
他們對(duì)輕型卡車(chē)數(shù)據(jù)(如皮卡)做同樣的分析也得到了類(lèi)似的結(jié)論。主要結(jié)論如下,如果汽車(chē)重量減少100磅:
1.對(duì)于兩車(chē)相撞時(shí)以及其他事故中的車(chē)輛耐撞性沒(méi)有明顯影響;
2.能夠降低兩車(chē)相撞時(shí)的死亡率
3.能夠降低車(chē)輛發(fā)生相撞事故的幾率
4.能夠降低輕型卡車(chē)翻車(chē)或與另一輕卡相撞事故中的死亡率
5.能夠降低輕型卡車(chē)撞擊物體(比如撞墻)的事故幾率
報(bào)告同時(shí)指出能夠得出上面的結(jié)論其實(shí)是有科學(xué)道理的,因?yàn)檫€有一條物理定律叫做動(dòng)能定理,同樣速度運(yùn)動(dòng)的物體,質(zhì)量越大則動(dòng)能越大,因此,質(zhì)量較輕的車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)的動(dòng)能變化就小,對(duì)于乘員的傷害就會(huì)降低,而在即將發(fā)生碰撞時(shí),質(zhì)量較輕的車(chē)輛操控和制動(dòng)相對(duì)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(chē)尺寸,特別是軸距對(duì)于汽車(chē)安全性影響的觀點(diǎn)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(zhǎng)的軸距和優(yōu)秀的防碰撞設(shè)計(jì)是提升安全性的關(guān)鍵,如果所有的車(chē)輛的重量/軸距比降低到同級(jí)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(lái)自于勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的兩位學(xué)者Wenzel和Ross也做了一項(xiàng)研究來(lái)支持輕量化對(duì)安全性的正面影響。首先,他們的研究表明汽車(chē)重量與安全性的相關(guān)性很弱。
△橫軸為汽車(chē)重量,縱軸為風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)(風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)的定義為每年每一百萬(wàn)輛車(chē)中的事故死亡率)
其次,他們通過(guò)分析不同級(jí)別車(chē)型的風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)發(fā)現(xiàn),想象中很安全的皮卡,似乎并沒(méi)有想象中那么安全。
△縱軸為風(fēng)險(xiǎn)因數(shù),橫軸為車(chē)體形式,其中灰色為對(duì)駕駛員本人的風(fēng)險(xiǎn),白色為對(duì)他人車(chē)輛駕駛員的風(fēng)險(xiǎn),可以看到其中右二的1噸級(jí)皮卡總的風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)最高
他們的結(jié)論是:
1.中大型轎車(chē)和小型貨車(chē)(Minivans)的安全性較高;
2.承載式車(chē)身SUV的安全性?xún)?yōu)于非承載式車(chē)身的SUV;
3.皮卡的安全性最低,同時(shí)對(duì)他人車(chē)輛的侵略性最高,在兩車(chē)相撞事故中,很容易導(dǎo)致他人死亡,但同時(shí),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(diǎn)相信可以揭開(kāi)很多人心中的疑惑,對(duì)于兩車(chē)相撞的情況,如果兩車(chē)的尺寸和重量相差過(guò)大,比如普通乘用車(chē)和集卡相撞,那乘用車(chē)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(chē)輕量化的角度來(lái)說(shuō),更多考慮的是在某一輛汽車(chē)本身的演進(jìn)過(guò)程中,重量變化對(duì)于安全性的影響,在這種情況下,由于車(chē)身尺寸這一因子沒(méi)有發(fā)生較大變化,那么輕量化是對(duì)提升安全性有好處的,這也是后來(lái)幾位學(xué)者研究結(jié)果想要傳遞的主要信息。
由此可見(jiàn),汽車(chē)安全與否,最關(guān)鍵的還是看車(chē)身的安全性設(shè)計(jì)和尺寸。
一方面,隨著汽車(chē)設(shè)計(jì)水平的不斷提高,比如CAE仿真設(shè)計(jì),車(chē)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(chē)身的強(qiáng)度和剛性;
而隨著高強(qiáng)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(chē)身的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),如A/B柱,車(chē)門(mén)側(cè)面等位置提供更好的保護(hù),同時(shí)大大降低了零件本身的體積和重量。
另一方面,對(duì)于較大的車(chē)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(shí),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(dāng)然,除此之外,影響汽車(chē)安全的因素還有很多,比如現(xiàn)在越來(lái)越成熟的主動(dòng)安全技術(shù)。因此對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō),還是要根據(jù)具體車(chē)型來(lái)進(jìn)行選擇,如果說(shuō)真要有什么基本原則的話,就是買(mǎi)一輛車(chē)身結(jié)構(gòu)更好的大車(chē)。但是并不絕對(duì)啊,你看MINI那小身板也剛拿了IIHS的頂級(jí)安全認(rèn)證呢。
(審核編輯: 滄海一土)
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