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  • 1 # 使用者2250254280880

    不請自來,答主的問題恰好與前兩天發表的專欄文章有點關係,就引用之來談談自己的觀點。 輕量化是目前汽車行業大勢所趨,不但有助於降低油耗,還有助於提升操控和抑制噪聲。隨著車身製造技術水平和材料科學的不斷進步,可以創造出更輕但卻更好更安全的汽車。何樂而不為呢?感覺題主會問這樣的問題,應該還是心裡對車輕了以後是不是耐撞是不是安全有擔心。 實際上,車身的輕重與安全性的相關性是很弱的,真正決定汽車安全性的關鍵性因素是車身結構和尺寸,承載式車身結構的中級車以及中高階車型的安全性相對較高,而在車身尺寸相近的條件下,車身減重反而有助於提高安全性。而輕卡或是重卡,儘管看起來車身很大很重,對於其他較小的車輛及行人侵略性很強,但自身在發生碰撞的時候(特別是單車事故的時候)風險反而更高。

    以下內容來自專欄文章:資料來說話:汽車是否越重越安全? - 瓦罐車談 - 知乎專欄

    在目前市場上大多數的乘用車上,也使用了類似的結構,那就是賓士的貝拉·巴恩伊在上世紀50年代提出的安全車身結構,也就是設計牢固的乘員艙,但將車身前後部設計成可以潰縮的結構,以此來吸收碰撞時的能量。

    這個理論相信大多數人也不陌生,然而還有一個物理上的動量守恆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,那麼無疑保齡球還是那個保齡球,而雪球一定會碎成渣渣。經典物理定律不可違背,於是似乎汽車應該重一些才好,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內的新興熱詞,原因主要是排放和油耗法規的巨大壓力,一方面,汽車工程師們拼命在發動機上下功夫,另一方面,他們也將目光放在了減重上,因為減重對於降低油耗可以說是事半功倍的效果,除此之外,還有利於提升車輛的動態效能和靜音效果,可謂一舉多得,那麼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?

    先談談我的看法,首先,汽車不是保齡球和雪球這麼簡單一塊固體,汽車擁有複雜的車身結構,就如上面所說,汽車有潰縮結構吸收碰撞的能量;其次,輕量化的主要手段是最佳化結構或者改變車身材質,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裝置的應用,能夠有效地減少事故,特別是嚴重事故的發生。

    我一個人說了不算,這個問題學術界也早有爭論,那我們不妨來看看磚家們都是怎麼說的。 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性分析。該項研究透過對歷史車輛的事故率及傷亡率做邏輯迴歸分析,最後得出的結論是,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構方面的差異性(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,一輛效能更優的奧迪A6和奇瑞QQ相撞是明顯佔優的。

    很快,來自於Dynamic Research Inc. 的兩位學者Van Auken和Zellner就提出了指出了Kahane研究中的問題,並且與2002-2005年之間利用和Kahane相同的資料重新進行了多次分析,結果發現一旦將汽車尺寸與重量二者分開驗證,那麼輕量化的車身將對安全性產生正面的影響,而汽車尺寸(軸距和輪距)的減小則將對安全性產生負面影響,Kahane的研究由於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論。

    △事故死亡率與轎車尺寸/重量的相關性分析,縱軸為正表示汽車重量降低或尺寸減小對於事故率的影響,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

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

    1. 對於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. 能夠降低車輛發生相撞事故的機率

    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(比如撞牆)的事故機率 報告同時指出能夠得出上面的結論其實是有科學道理的,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,質量越大則動能越大,因此,質量較輕的車輛發生碰撞時的動能變化就小,對於乘員的傷害就會降低,而在即將發生碰撞時,質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生。

    Van Auken和Zellner關於汽車尺寸,特別是軸距對於汽車安全性影響的觀點也得到了2006年另一位學者研究的支援。他的研究表明,較長的軸距和優秀的防碰撞設計是提升安全性的關鍵,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年來自於勞倫斯伯克利國家實驗室的兩位學者Wenzel和Ross也做了一項研究來支援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性很弱。

    △橫軸為汽車重量,縱軸為風險因數(風險因數的定義為每年每一百萬輛車中的事故死亡率) 其次,他們透過分析不同級別車型的風險因數發現,想象中很安全的皮卡,似乎並沒有想象中那麼安全。

    △縱軸為風險因數,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最高

    他們的結論是:

    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的安全性優於非承載式車身的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,很容易導致他人死亡,但同時,皮卡本身在與靜止物體(比如牆體)碰撞的事故中駕駛員死亡率也很高 這裡的第3點相信可以揭開很多人心中的疑惑,對於兩車相撞得的情況,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,那乘用車還是凶多吉少,這也是Kahane研究結論中的可取之處。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,重量變化對於安全性的影響,在這種情況下,由於車身尺寸這一因子沒有發生較大變化,那麼輕量化是對提升安全性有好處的,這也是後來幾位學者研究結果想要傳遞的主要資訊。

    由此可見,汽車安全與否,最關鍵的還是看車身的安全性設計和尺寸。

    一方面,隨著汽車設計水平的不斷提高,比如CAE模擬設計,車身的整體結構更加最佳化,力學傳導特性更合理,結構件的改變,都能有效提升車身的強度和剛性;

    而隨著高強度鋼、鋁合金、鎂合金以及複合材料(如碳纖維)的應用,能夠在車身的關鍵節點,如A/B

    柱,車門側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。

    另一方面,對於較大的車身尺寸,有助於潰縮區域的結構佈置,提供更充足的緩衝空間,在發生事故時,較大的乘員艙空間也有利於駕駛員和乘客的逃生,亦便於他人施救。 當然,除此之外,影響汽車安全的因素還有很多,比如現在越來越成熟的主動安全技術。因此對於消費者來說,還是要根據具體車型來進行選擇,如果說真要有什麼基本原則的話,就是買一輛車身結構更好的大車。但是並不絕對啊,你看MINI那小身板也剛拿了IIHS的頂級安全認證呢。

    這篇文章具體說明了輕量化的必要性,所謂危害是脫離工程師設計初衷的,如果有危害,工程師們也會避免,都不傻的。原文傳送門為什麼最輕的中級車居然是美系的? - 汽車

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