PaperClip x 沃尔沃 如何造一辆舍己救人的汽车？

在碰撞发生后不到 1 秒的时间内，你的车可能会直接变成一团废铁。随之报废的，是坐在驾驶室的你。

如何才能在这样一次碰撞中生还？为了在不可预知的车祸中保你一命，汽车都进行了哪些安全设计？

汽车的安全系统，可以简单分为主动安全系统与被动安全系统。

大多数汽车，会通过主动安全系统，如疲劳驾驶警告系统、对向车辆自动回避系统、行人避让系统等，来辅助紧急时刻下你不受控制的双手和双脚，预防事故的发生。

但真实的碰撞往往在千钧一发之际，一旦发生，就只能祈求被动安全系统发挥作用了。

当你的车撞向隔离带、墙壁等固定不动的障碍物时，汽车会在 150 毫秒内由高速行驶瞬间变为静止。而这一瞬间的加速度，都要由你的身体来承受。

以我们都熟悉的安全带和安全气囊为例，安全带可以让你不至于在车祸中被甩出窗外或是撞击车身，而安全气囊则为你的身体保留了最大的缓冲空间。

但要吸收行驶状态下的巨大动能，减轻乘坐人员伤害，还得依赖车辆本身的结构。

在车祸中，你的身体会因为不同程度的加速度而受到伤害。以脑袋为例，受伤程度可以用这样一条公式来计算：

可以看出，伤害的严重程度，主要取决于碰撞发生时的加速度大小。所以为了减少伤害，就需要车辆在碰撞时，通过压缩自身结构来吸收动能，减小碰撞时的加速度。

我们发现，以大多数轿车都在使用的笼式车身结构为例，它是由「高强度座舱区」与「冲击溃缩区」两部分组成的。

「冲击溃缩区」主要由普通硬度钢材的前纵梁和强度较低的铝制防撞梁组成。

在低速碰撞如 15 km/h 时，铝制防撞梁会先牺牲自己压缩变形吸收动能，保护其他部位结构，降低维修成本。而高速碰撞如 64 km/h 中，前纵梁也会通过预留的溃缩槽，迅速压缩，吸收动能。

「高强度座舱区」为了保护乘员，通常采用不易形变的超高强度钢材。比如笼式车身的发明者沃尔沃汽车，就会使用最高强度可以达到 1600 MPa 的硼钢，每平方厘米都能承受两只成年大象体重的压力。

那么拥有前纵梁吸能和高强度座舱的车辆是否就一定可以保护好碰撞中的乘员安全了呢？

答案是不一定。

正面碰撞事故是最常见的汽车事故，而根据与障碍物的重叠区域大小，可以分为三种碰撞形式，即小重叠碰撞，中等重叠碰撞，和完全重叠碰撞。

一般的碰撞安全测试，往往只考虑中等重叠碰撞和完全重叠碰撞，只要能通过这种大面积碰撞测试，大部分车祸中的乘员安全就可以得到保障。

但这份 2009 年的研究指出，美国交通事故中有多达 24% 的正面碰撞事故是小重叠碰撞。而小重叠碰撞很可能会避开传统设计中用来吸收碰撞能量的纵梁部分。

在 2012 年 8 月，致力于提高新车碰撞安全性的美国公路安全保险协会（IIHS），在测试中突然增加了正面 25% 偏置碰撞试验。

参加首批测试的 12 辆新车对这项测试毫无防备，仅有 3 款车型在这一项中得到了 A 以上的评价。

究竟是怎样的难题让这些车子暴露出了安全隐患？

在 IIHS 的正面 25% 偏置碰撞试验中，车辆会在牵引装置的作用下以 64.4 km/h 左右的速度和 25% 左右的重叠率正面撞击固定刚性壁障，并在驾驶员位置放置假人，用于全面评估驾驶员的受伤害程度。

通过观看这些测试视频，我们发现，在小重叠碰撞中对驾驶员伤害最大的，是轮胎。由于轮毂难以发生形变，在 25% 偏置碰撞中，轮胎会直接被撞进驾驶室。

以当时碰撞测试中评价得到「较差」的这辆车为例，驾驶室下部踏板处被侵入了 32 cm，假人的右脚被完全困住，左脚也已经接触到轮胎。

虽然这样的侵入难以伤及脑袋，但对驾驶员来说，很有可能造成下肢骨折甚至残疾。

然而，这样突如其来的测试并没有难倒一向对安全十分重视的沃尔沃。我们看到，获得「优秀」评价的这台沃尔沃 S60 ，驾驶室的下部几乎没有形变。

这不仅因为沃尔沃 S60 的座舱区结构强度足够大，而且在碰撞时，车轮直接飞了出去。

在观察了许多视频案例后，我们发现这种「丢轮保命」的情况在沃尔沃多款车型中都存在。

这是由于沃尔沃的车轮轴采用的特有结构，在小重叠碰撞时前轮可以从副车架、悬挂系统上顺利稳定地脱落。

当然，这项测试只是对车辆安全性能全面评估的冰山一角。沃尔沃的本愿，并非应对测试，而是打造一辆既能主动出击，提前化解危机，也能在避之不及时，全力护你周全的安全座驾。

让你不仅能安心快乐地开车，还能安心快乐地看它通过每一场激烈的测试。

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1. 冈 克己，东出隼机. (1996). 汽车安全技术. 机械工业出版社. ↩

2. 刘欢. (2019). 中国体征假人坐姿对正面碰撞中上躯干响应及损伤影响的研究. 吉林大学. ↩

3. IIHS. (2012). Small Overlap Frontal Crashworthiness Evaluation Crash Test Protocol (Version I). iihs.org. ↩

4. IIHS. (2017). Small Overlap Frontal Crashworthiness Evaluation Rating Protocol (Version V). iihs.org. ↩

5. Matthew Brumbelow, David S. Zuby. (2009). Impact and Injury Patterns in Frontal Crashes of Vehicles with Good Ratings for Frontal Crash Protection. Insurance Institute for Highway Safety. ↩