機(jī)動(dòng)車兒童乘員用約束系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)研究

文/于 峰

【機(jī)動(dòng)車專欄】

機(jī)動(dòng)車兒童乘員用約束系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)研究

文/于 峰

本文分析了《機(jī)動(dòng)車兒童乘員用約束系統(tǒng)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 27887-2011和ECE R44存在的問(wèn)題，并通過(guò)對(duì)國(guó)際上兒童身體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和兒童假人的研究、兒童乘員用約束系統(tǒng)、車輛在尺寸與ISOFIX接口適用性等方面的最新進(jìn)展，以及歐盟對(duì)兒童乘員用約束系統(tǒng)提出的新要求ECE R129進(jìn)行了闡述，希望能為兒童座椅出口企業(yè)提供一些幫助。

機(jī)動(dòng)車兒童乘員用約束系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn) 更新

機(jī)動(dòng)車兒童乘員用約束系統(tǒng)是指帶有保護(hù)帶扣的織帶或者相應(yīng)柔軟的部件、調(diào)節(jié)裝置、連接裝置以及輔助裝置，且能將其穩(wěn)固放置在機(jī)動(dòng)車上的裝置。其設(shè)計(jì)是通過(guò)限制佩戴者身體的移動(dòng)來(lái)減輕在車輛碰撞事故或者突然減速情況下對(duì)佩戴人員的傷害。作為重要的安全部件，我國(guó)有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB 27887-2011《機(jī)動(dòng)車兒童乘員用約束系統(tǒng)》。該標(biāo)準(zhǔn)修改采用了ECE R44《關(guān)于批準(zhǔn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛上兒童乘客座椅約束裝置的統(tǒng)一規(guī)定》（修訂本2）（以下簡(jiǎn)稱“ECE R44”）。它是歐盟1995年10月頒布并實(shí)施的兒童乘員用約束系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，除歐盟范圍以外，世界多個(gè)國(guó)家和地區(qū)也在使用此標(biāo)準(zhǔn)。2013年7月歐盟頒布并開始實(shí)施針對(duì)兒童約束系統(tǒng)的新標(biāo)準(zhǔn)ECE R129《關(guān)于批準(zhǔn)機(jī)動(dòng)車上加強(qiáng)型兒童乘客座椅約束裝置的統(tǒng)一規(guī)定》。在新標(biāo)準(zhǔn)中提出了i-Size的概念，這是兒童約束系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。

一、ECE R44存在的問(wèn)題

早在上世紀(jì)60年代即有人發(fā)明了兒童約束系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)技術(shù)的不斷發(fā)展，兒童安全座椅已經(jīng)成為當(dāng)前確保兒童乘車安全的主要裝置。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的報(bào)告，截至2013年，全球有96個(gè)國(guó)家強(qiáng)制要求在兒童乘車時(shí)必須使用兒童約束系統(tǒng)。由于兒童約束系統(tǒng)屬于安全部件，歐盟技術(shù)委員會(huì)在1982年頒布了ECE R44技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)動(dòng)車兒童約束系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中的重要依據(jù)。隨著汽車技術(shù)和兒童約束系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，不少問(wèn)題逐漸顯露，該標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足當(dāng)前的安全需求。

1. 按質(zhì)量分組造成的使用問(wèn)題

目前兒童約束系統(tǒng)分為5個(gè)“質(zhì)量組”，它們分別是0組（用于體重小于10 kg的兒童）、0+組（用于體重小于13 kg的兒童）、I組（用于9 kg～18 kg的兒童）、II組（用于15 kg～25 kg的兒童）和III組（用于22 kg～36 kg的兒童）。圖1所示的是瑞典兒童身高與年齡之間的關(guān)系以及體重與年齡之間的關(guān)系，其中虛線所示的是5百分位（5th）和95th的兒童身高和體重，實(shí)線所示為50th的兒童身高和體重。從此圖可以看出，兒童隨著年齡的增長(zhǎng)，體重差異要明顯大于身高差異。目前，兒童約束系統(tǒng)在說(shuō)明書中的標(biāo)注一般按質(zhì)量組和年齡作為安裝使用指導(dǎo)，容易引導(dǎo)消費(fèi)者過(guò)早使用大齡兒童安裝方式，如正向安裝或成人安全帶約束的方式。錯(cuò)誤的安裝會(huì)造成兒童約束系統(tǒng)無(wú)法在汽車碰撞事故中有效地保護(hù)兒童免于傷害。

圖1 瑞典兒童身高與體重?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖

2. ISOFIX接口配置和抗翻轉(zhuǎn)裝置

GB 27887-2011中規(guī)定通用類ISOFIX（一種兒童約束系統(tǒng)與車輛連接的系統(tǒng)）兒童約束系統(tǒng)適用于0、0+和I組使用ISOFIX上固定點(diǎn)抗翻轉(zhuǎn)裝置。GB 14167-2013中規(guī)定所有M1類車輛應(yīng)配置至少2個(gè)ISOFIX裝置。也就是說(shuō)2014年申請(qǐng)?jiān)谖覈?guó)上市的M1類新車需要配置ISOFIX裝置和ISOFIX上固定點(diǎn)，而市場(chǎng)上的實(shí)際情況是，車輛配置ISOFIX的條件容易給消費(fèi)者造成困擾（如圖2）。

圖2 某車型座椅后背固定點(diǎn)

3. P系列兒童假人的缺陷

GB 27887-2011和ECE R44.04中要求使用的兒童假人為P系列兒童假人，該系列假人是上世紀(jì)60年代荷蘭TNO研制的。TNO研制了用于碰撞試驗(yàn)的Oliver成人和Pinocchio兒童假人，70年代研制了P3/4、P3、P6和P10系列兒童假人，1984年增加了P0（新生兒），后又在1993年增加了P1.5（用于覆蓋0+組兒童約束系統(tǒng)測(cè)試)。由于P系列假人研發(fā)的年代比較早，其生物特性和數(shù)據(jù)采集能力已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前試驗(yàn)的要求。

二、i-Size概念

基于以上問(wèn)題，2007年12月在聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（ECE）被動(dòng)安全工作組（WP29 GRSP） 42次會(huì)議上通過(guò)了成立標(biāo)準(zhǔn)研究工作組決議 ，參加成員包括歐洲汽車供應(yīng)商協(xié)會(huì)、國(guó)際汽車制造商協(xié)會(huì)、兒童座椅企業(yè)、汽車整車企業(yè)以及測(cè)試機(jī)構(gòu)。經(jīng)過(guò)6年的工作，2013年12月WP29投票通過(guò)ECE R129的第一階段內(nèi)容，該標(biāo)準(zhǔn)主要變化有以下幾點(diǎn)。

1. 整體式通用類ISOFIX兒童約束系統(tǒng)（i-Size）

“i-Size”定義為整體式通用類ISOFIX兒童約束系統(tǒng)，這類兒童約束系統(tǒng)可以用于滿足ECE R14《安全帶安裝固定點(diǎn)》和ECE R16《安全帶及成人約束系統(tǒng)（修訂到2010）》要求的所有i-Size位置。因此，i-Size的重點(diǎn)是整體式、通用類和ISOFIX。

ISOFIX系統(tǒng)包括2個(gè)ISOFIX下固定點(diǎn)和1個(gè)抗翻轉(zhuǎn)裝置（上拉帶固定點(diǎn)或支撐腿）。

通用類要求包括兒童約束系統(tǒng)尺寸滿足前向安裝（F2X ISO fi xture）和反向安裝（R2 ISO fi xture）的要求?？狗D(zhuǎn)裝置允許使用上拉帶固定和支撐腿固定。

由于在新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定15個(gè)月以下兒童必須使用反向安裝的方式，因此增加了反向安裝兒童約束系統(tǒng)的外部尺寸（如圖3）。

圖5 ECE R44認(rèn)證標(biāo)識(shí)和ECE R129認(rèn)證標(biāo)識(shí)

圖3 ISO/R1與ISO/R2尺寸比較

整體式要求兒童僅允許使用兒童約束系統(tǒng)自身裝置約束，不能使用成人安全帶約束。

2. i-Size尺寸要求

① 外部尺寸要求

由于在i-Size兒童約束系統(tǒng)中“支撐腿”屬于通用類抗翻轉(zhuǎn)裝置，ECE R129、ECE R14和ECE R16都增加了相應(yīng)的要求，規(guī)定了支撐腿外部空間尺寸和支撐腿的調(diào)節(jié)范圍（如圖4）。

圖4 ECE R129、ECE R44和ECE R16對(duì)于i-Size兒童約束系統(tǒng)的尺寸要求

② 內(nèi)部尺寸要求

ECE R44是按照兒童體重進(jìn)行分類的，在ECE R129中要求按照兒童的身高進(jìn)行分組。在下圖5中列舉了新舊標(biāo)準(zhǔn)在E-mark標(biāo)記上的變化，將以適用的兒童身高范圍（圖5-b）替換原有的體重分組（圖5-a）。

使用內(nèi)部測(cè)量裝置測(cè)量?jī)和s束系統(tǒng)適用兒童的身高范圍。與兒童約束系統(tǒng)相關(guān)的兒童身體指標(biāo)包括身高、坐高、肩高、肩寬以及骨盆寬度。

③ 兒童假人升級(jí)

較之ECE R44，ECE R129最大的變化在于使用更加先進(jìn)的Q系列兒童假人替代P 系列兒童假人。Q系列兒童假人的研發(fā)從1994年開始至2014年，其中經(jīng)歷了各種試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目，如“CREST”和“CHILD”等模式試驗(yàn)500次以上，結(jié)果表明Q系列兒童假人比P系列具有更好的重復(fù)性、穩(wěn)定性和生物特性。例如，圖6中所示的Q系列兒童假人，在頭部向前運(yùn)動(dòng)過(guò)程中軀干可以更好地保持垂直狀態(tài)。

圖6 Q系列兒童假人和P系列兒童假人臺(tái)車比對(duì)試驗(yàn)

三、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)內(nèi)容要求提高

兒童約束系統(tǒng)對(duì)兒童的動(dòng)態(tài)保護(hù)性能是ECE R44和GB 27887-2011中最重要的部分。ECE R129標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)ECE R44中存在的正面碰撞和追尾碰撞內(nèi)容，根據(jù)Q假人的特性進(jìn)行了整體的升級(jí)，增加了頭部傷害指標(biāo)的考核和側(cè)面碰撞保護(hù)的要求。根據(jù)不同的安裝形式需要對(duì)應(yīng)不同碰撞類型（見(jiàn)表1）。

表1 碰撞類型匯總表

1. 正面碰撞和追尾碰撞

正面碰撞和追尾碰撞中對(duì)于假人的傷害考核指標(biāo)詳見(jiàn)表2。

表2 正面碰撞和追尾碰撞中假人評(píng)價(jià)指標(biāo)匯總表

2. 側(cè)面碰撞

側(cè)面碰撞模擬試驗(yàn)是ECE R129新增加的考核內(nèi)容（見(jiàn)圖7），由于需要在臺(tái)車上模擬實(shí)車的側(cè)面碰撞性能，標(biāo)準(zhǔn)在制定過(guò)程中進(jìn)行了充分的驗(yàn)證和分析。最終選擇模擬車門相對(duì)于座椅的侵入速度來(lái)考核兒童約束系統(tǒng)在側(cè)面碰撞中對(duì)兒童的保護(hù)性能。

圖7 側(cè)面碰撞模擬試驗(yàn)

側(cè)面碰撞模擬中車門相對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)座椅位置要求（見(jiàn)圖8）和速度（見(jiàn)圖9），圖8顯示了模擬車門相對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)座椅的初始和最終位置，圖9顯示了車門相對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)座椅的速度隨時(shí)間要求變化的區(qū)間。

圖8 車門相對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)座椅的位置

圖9 車門相對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)座椅速度要求

側(cè)面碰撞保護(hù)性能考核內(nèi)容包括：兒童約束系統(tǒng)對(duì)兒童假人頭部的包容性和兒童假人的傷害指標(biāo)要求。兒童假人頭部保持性能要求：兒童頭部與車門內(nèi)板沒(méi)有接觸；兒童頭部在碰撞過(guò)程中沒(méi)有超過(guò)圖8所示的頭部包容平面。

兒童假人傷害指標(biāo)要求詳見(jiàn)下表3。

表3 側(cè)面碰撞兒童假人傷害指標(biāo)

四、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)GRSP兒童約束系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)工作組的工作計(jì)劃，我們了解到ECE將逐步刪除其在ISOFIX方面的要求，而被ECE R129替代。歐盟還將繼續(xù)推出對(duì)于非整體式兒童約束系統(tǒng)的新標(biāo)準(zhǔn)，在2018年完全替代ECE R44。我國(guó)作為兒童約束系統(tǒng)的生產(chǎn)和出口大國(guó)，應(yīng)及時(shí)了解和掌握歐洲對(duì)于兒童約束系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)變化情況，學(xué)習(xí)其測(cè)試方法，防止在出口認(rèn)證過(guò)程中受到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制約。

This paper analyzes the problems in GB 27887-2011 and ECE R44 on child occupant restraint system in vehicle. Through studying international statistical data of children bodies, children's dummies, recent advances in applicability of children occupant restraint system in terms of vehicle size and ISOFIX interface, as well as the new requirements of the new EU standard ECE R129 on child occupant restraint system.

Vehicle child restraint system; Standard; Update

（作者單位：上海機(jī)動(dòng)車檢測(cè)中心）