作者｜車達夫

來源｜汽車大觀

每年由專業機構，尤其是中保研發布的汽車碰撞成績，都會引起車企和媒體不小的震蕩，幾家歡喜幾家愁，說明車企和大眾對汽車安全性越來越重視。

下圖是中保研發布的2020年汽車碰撞成績。

汽車尤其是乘用車，作為現代的主要交通工具，安全性一直受到公眾的重點關注，安全性是汽車的首要評價指標。

汽車安全性的基本原則是“以人為本”，一旦車輛發生不可避免的碰撞，應該是最大限度保護人的安全，把對人的傷害減少到最低限度！

汽車安全主要包括主動安全和被動安全兩個方面。主動安全是指為預防汽車發生事故，避免人員受到傷害而采用的安全裝備，目的是預防事故發生。如：ABS、EBA、EBD，ESP、高位剎車燈等。被動安全是為避免或減輕人員在車禍中受到傷害而采取的安全裝備，它們都是在車禍發生后才起作用的。如安全帶、安全氣囊、防撞鋼梁等。

實驗證明：當車輛以40km/h的時速撞擊相對靜止的物體時，車輛受到的沖擊力相當于從4層樓扔下50kg物體的沖擊力，車內乘員將以10m/s2的加速度沖破前擋玻璃。如果乘用車的速度超過40km/h發生碰撞時，對汽車的安全起決定作用的是車身結構，而不是“車皮”。

什么是安全車身？如果整個車身只具備高剛性，缺乏柔性，無法將碰撞能量進行緩沖和分散，碰撞沖擊力將對駕乘人員造成嚴重的傷害。安全的車身需要做到“剛柔并濟”，即“該硬的地方硬，該軟的地方軟”。載人部位的乘員艙要適當的“硬”，要有較高的強度和剛度，保證乘員的生存空間。發動機艙和后尾箱部分要適當的“軟”，要能有效吸收碰撞能量，最大限度減輕乘員艙變形量。

 “吸能分散”（Absorb & Distribute）是以安全著稱的沃爾沃汽車公司提出和倡導的，是指車輛發生碰撞時，能有效吸收碰撞能量，并將其分散至車身各部位結構中，將乘員艙變形減少到最小程度。簡而言之，就是當碰撞沖擊力超過一定限度，發動機艙或者后尾箱可以吸收和緩沖大部分沖擊能量，最大限度保護乘員艙人員安全。

對于承載式車身結構，比較有代表性的就是3H車身結構和豐田GOA車身結構，歐美車系設計多采用3H車身結構。

豐田GOA車身的全稱是Global Outstanding Assessment，是豐田公司基于“吸能分散”理念，根據許多國家的安全標準和法律法規，對全世界范圍內實際發生的典型事故形態進行分析，運用模擬技術等手段，反復經過1000多次碰撞試驗，研制的有獨立知識產權的安全車身技術。目的在于車輛不可避免發生碰撞時，將碰撞力分散，從而保證乘員艙不變形，最大限度保護乘員安全。

下圖是豐田GOA車的由8個基本的組成部分及特點。  

豐田GOA車身是如何做到緩沖吸能和保障乘員艙強度和剛度的呢？

先看看豐田GOA車身發動機艙在碰撞時是如何實現潰縮吸能的。以廣汽豐田凱美瑞車身為例。發動機艙由前保險杠、前縱梁、副車架、前輪罩和儀表臺橫梁等組成，一旦發生前碰，前保險杠會把撞擊力傳導給前縱梁，當沖擊力超過一定強度極限，前縱梁將逐級潰縮，并下彎折斷，支撐發動機的副車架將帶著發動機向下墜落，避免發動機受到沖擊進入乘員艙，傷害乘員。

發動機艙結構圖

發動機艙潰縮吸能是通過前縱梁來實現的。前縱梁和后縱梁是汽車主要承重受力件，材料必須是具有一定厚度的高強度鋼。由于前縱梁既要滿足高強度受力需要，又要滿足發動機艙能夠吸能緩沖地需要，因此，豐田對前縱梁進行了特殊的結構設計，使汽車在受到碰撞時，發動機艙能夠有效吸和減緩大部分沖擊能量。

前縱梁潰縮吸能結構圖

一是緩沖設計：縱梁頂端沖壓出一段波紋，形成矩形彈簧，沖擊力超過一定值，前縱梁前端部分將壓縮，減緩沖擊。

二是碰撞潰縮設計：縱梁前端由三段不同厚度鋼板采用激光焊接（三個紅線部分）而成，鋼板厚度是由薄到厚，激光焊接處是前縱梁的三個應力集中點。當外沖擊力超過一定限度，前縱梁逐級潰縮，吸收大部分沖擊能量；三個激光焊接部位將因應力集中斷裂，并帶動發動機下墜落地，避免發動機沖入乘員艙，傷害乘員。

再看看豐田GOA車身的是如何保證乘員艙乘員安全的？

乘員艙的框架結構主要由：ABC三個立柱、縱梁、車門檻、車頂橫梁、車門保護梁等組成的，它們的材料均采用1180Mpa的高強度鋼板，它們里襯加強件則是采用1500Mpa的超高強度鋼板，以及盒形加強（A-A 橫截面）。這樣，乘員艙形成了一個高強度“籠子”。

車身正碰受力圖

當車身正碰時，前縱梁已經吸收了大部分沖擊能量，余下的正面沖擊能量一分為三，被均勻分散至車身各部分骨架上：一部分沿著前縱梁繼續由前向后傳遞，一部分傳遞到門檻上，一部分通過前立柱傳遞到側圍上加強梁上，乘員艙以獲得最佳承受力，減少變形。

車身側碰受力圖

當車身側面碰撞時，通過中立柱、車門檻、車門保護梁和車頂橫梁等，將受到的側面沖擊能量分散至車身。

車頂加強件采用了高強度鋼板。結構中的兩個側軌均可承受沖擊負載（B-B 橫截面），在發生側面碰撞時盡量避免天窗導軌進入車內。

車身正碰加強件受力圖

車身側碰加強件受力圖

汽車無論是受到正碰還是側碰，到達乘員艙的碰撞沖擊力，都會分散到“籠子”的其他幾個受力件，使“籠子”空間變形較小，保護“籠子”里的乘員安全。

按照豐田GOA車身結構的要求，車身受力結構件大量使用高強度鋼，并增加了一定厚度的超高強度鋼板做加強件，以強化車身結構強度和剛度，最大限度保護乘員艙不變形。

豐田GOA車身通過合理的車身結構設計，以及對車身結構的強度、剛度強化，剛柔并濟，使之具有“高效吸能車身”和“高強度乘員艙”。車身前部和后部通過緩沖、吸能結構迅速吸收并分散碰撞能量，車身各部件采用高抗拉強度鋼板，將車內空間變形程度降至最低，以保證乘員和行人安全，這也是凱美瑞等豐田汽車在專業機構的碰撞測試中取得上佳成績的原因。

人們對汽車的安全性要求越來越高，但輕量化是現代汽車設計主流，隨著新材料新技術的不斷應用，設計理念不斷進步，車身會越來越輕，安全性也會越來越高。當然，再安全的車身也只是被動安全，再優秀的車身，安全也是有一定限度的。對汽車性能的評價，需要把汽車的安全性、經濟性以及其他性能綜合考慮，平衡統一，不能把某一項指標絕對化，無限拔高。要保證汽車安全的最好的方法就是駕駛員嚴格遵守交通法規。