大车和小车，碰撞试验大不相同

大车和小车，碰撞试验大不相同

所谓汽车的安全性，大家多数讨论的是被动安全性，也就是说汽车在发生事故时，
车身对乘员的保护程度。

汽车的安全性，看似很复杂。实际情况是很简单的，归纳为两句话：车身，该硬的
地方要硬，该软的地方要软。该硬的地方，最重要的就是成员舱的骨架了。在发生
碰撞事故时，这部分的结构越硬，其变形越小，对成员身体的侵入也越小。较小的
变形除了能避免“挤死”乘客外，也能保证车门在事故发生后能及时打开，以利乘
员的逃生和救援人员对受伤乘客的救助。而该软的地方，主要就是指车辆前方和后
方的溃缩吸能区，当然这种“软”，决不是越软越好，而是适当的软，通过这适当
的﹑相对比较软的结构的变形，吸收碰撞的能量，达到弃卒保帅，保护乘员的目
的。
 
这个在力学上很好理解。汽车与乘员共同以速度v行进。乘员身体质量为m，则乘
员的动能为 ½ mv²。发生事故时，车辆与乘员在短时间内由运动变为静止。假定
车辆作用于人体上的力为F，这个力包括安全带作用于身体上的力，方向盘通过双
手作用于人体的力，踏板和地板前部作用于双脚的力，还有安全气囊作用于人体身
上的力。人体相对于地面运动距离S之后停止。则有：
        ½ mv² = FS
汽车的安全设计，就是要让这个力F，越小越好，不但要小，还要让这个力，在其
作用距离S上，越平均越好。由此看来，车头越短的车，越不安全；或者换句话
说，车头越短的车，越难设计得安全。在美国市场上，很难找到那种平头的面包
车，就是这个道理。至于那种平头的微型“面的”，安全性就根本不能提及了。
对那个Smart For Two，我看还是远离这种时尚的好。

碰撞试验，无论是美国的NHTSA，IIHS，还是欧洲的NCAP，只要是车头前方的
碰撞试验，无论是正碰还是偏一点的碰撞试验，都是车前面固定一个强度很高，质
量极大的近似刚体的障碍物，然后汽车以大约40MPH的速度撞上去，然后评估车
里的布满传感器的模拟假人的受伤程度，给出测试结果。这样的结果，一般以星级
表示，五颗星为最好。这个试验，被大家形象生动地称为撞墙试验。

但是，我们往往在路上的车祸现场，看到另一番情形。碰撞的一方，如果是小型
车，其损失比起另一方的大车，要惨重得多。可我们一看碰撞试验的结果，小车可
能有五颗星，大车却只有两颗或三颗星。

这是怎么回事呢？原来，大车和小车，在碰撞试验中，是不一样的。

汽车业的牛人曾说过，汽车，就是沙发加上四个轮子。如果我们会造小沙发，造个
大沙发就不难了，把小沙发按比例放大，就行了。造车，也大致如此。

当碰撞试验成为造车的标准，成为政府对车厂的准入门槛，成为消费者选车的指南
时，全世界汽车大厂的工程师们，就都在绞尽脑汁地改进自己产品的安全设计，力
图在碰撞试验中得到更多的星星。

擅长生产小型汽车的车厂的结构设计师们，不断精心设计和改进，终于撞出来很好
的成绩。而同一时期，生产大车的车厂的设计师，同样精心设计，却仍旧在苦苦挣
扎之中。碰撞试验就好像偏爱小车一样，大型汽车总是撞不出很好的成绩。当他们
比较小车和大车的设计时，发现两者并无本质上的差异，基本上就是按比例放大。

这是怎么回事？

原来，在汽车设计中，结构的强度，取决于材料的截面积；而汽车的重量，则是和
汽车的体积成正比的。当汽车的尺寸增加时，结构材料的截面积是按尺寸的平方增
加的，而车重则是按尺寸的立方增加的。运动中的汽车的动能，和车重成正比。这
就造成了这样的现象，大车和小车碰撞，由于大车材料的强度比小车高，就造成小
车的结构首先破坏；但在撞墙试验中，由于大车的结构强度与其动能相比，不如小
车，这样就造成极不理想的撞墙结果。

结论是：在车撞车的情形中，大车硬，所以大车占优；在车撞墙的实验中，大车还
是不够硬，所以撞不出好成绩。

举个例子，数字是随便杜撰的，以方便推理。一辆小型汽车，车长140英寸，车前
部的结构横截面积是4x4英寸见方，车重2400磅，那么在撞墙试验中，每一平方
英寸的结构，承担2400/16=150磅车重的动能。我们把小车换成大型汽车，并按比
例放大，假定这个大车的车长是小车的1.5倍，就是210英寸，那么这辆大车每个
方向上的尺寸都应该是小车的1.5倍。车前部的结构横截面积就成了6x6英寸见
方；车的重量呢，由于车的长宽高方向上，都是小车的1.5倍，车重就是
2400x1.5x1.5x1.5=8100磅。在撞墙试验中，每一平方英寸的结构，就要承担
8100/36=225磅车重的动能，正好是小车的1.5倍。可见，大车撞墙和小车相比，
是225和150 的倒过来比，也就是1：1.5， 结果当然比不过小车。但是大车与小
车相撞，强度是36比16，也就是2.25：1，看见没有？大车占有明显很大的优
势。

再举一个形象的例子，年长的网友小时候都玩过泥巴，年少的和家里有小孩的后来
就玩橡皮泥。用橡皮泥捏成一大一小的两个立方体，比如，一个三英寸见方，一个
两英寸见方，然后从同一高度松手，让其自由落到硬地上。我们知道，从同一高度
下落的自由落体，到达地面时的速度是一样的，这个和大车小车的碰撞试验很类
似，橡皮泥的强度相同，碰撞速度相同。我们一定会发现，大的橡皮泥方块，比小
的变形更厉害。

那么，这些个官方的碰撞试验，是不是误导？是，也不是。你要是认真看一看任何
一个碰撞试验的说明，一定会有一句：实验结果，适用于同类型汽车。这个“同类
型汽车”，就是指类似大小的汽车。可是，人的本性是比较喜欢形象生动的东西，
比较起文字，更喜欢图形。所以人们一看到碰撞试验的结果，就迫不及待地数星星
了，最后记住的，就是什么车有几颗星，至于更重要的碰撞试验的说明，反而很少
有人注意了。

那么大车的设计师面对这样的结果，怎么办？当然是增加车头溃缩吸能区的强度，
这必然要增加材料的使用，这样就增加了车重，车一重，碰撞的动能也增加了，就
需要更多的结构材料，这好像陷入了死循环，工程上不容易达到很好的平衡。同
时，车一重，油耗必然随之增加，这使本来就比较耗油的大车更不容易讨好消费者
了。

随着科学技术的发展，更先进的结构设计技术和材料的不断应用，大车的设计终于
摆脱了以往一大片两三颗星的局面，现在我们再看，大部分的大车已经达到四五颗
星的高标准了，而车重并没有大幅增加。当然，同一时期，小车的安全性也不是停
滞不前，但改进设计的动力远远没有大车的安全结构设计师来得大。一句话，为了
满足那几颗星，大型汽车的车头比起小型汽车来相对更“硬”了。换句话说，开小
车更加危险了。

结论：小车和大车，撞车和撞墙，结果截然相反。汽车的安全，不能只看碰撞试验
得到几颗星。车的大小和重量，绝对是一个不可忽视的重要因素。

事实是，尽管不论大小，大多数汽车的安全性能得分较高，但美国每年仍有大约
10,000人在公路正面撞车事故中丧生。

我的十年旧的TrailBlazer，别看碰撞试验结果不怎么理想，但有关机构曾经拿它和
旧款Accord对撞了一下，结果一点没有什么奇怪的。那个机构发问：你们为什么
要把车头造得这么硬？

TBz原创。

请阅读更多我的博客文章>>>