ix35车主谈谈前后保险杠防护性能

常常可以在国内汽车论坛里看到有网友发一些追尾事故的照片，有些事故的碰撞速度较高，有些事故的碰撞速度则并不快，有些是轿车与轿车相撞，有些则是轿车与SUV相撞，因此车辆品牌和损毁程度也各不相同，网友间的口水战自然是少不了。单单前一篇文章的末尾例举的“迈腾追尾雅阁”的事故就已经引起不少口水。其实如何科学评价车身被动安全性，如何认识保险杠的性能，单从几起交通事故很难做出正确的判断，但是这并不意味着没有可以做出正确判断的手段。
很遗憾的是，我国目前缺乏针对车辆安全方面研究的第三方独立研究机构，政府，甚至厂商在车辆安全方面的科普宣传投入也与国外有很大差距，因此网上口水战虽然多，但是所传递的常识却是相当有限。正如前文所说，保险杠的设计要求为在发生接触和轻度碰撞时，不会导致车辆的严重损伤，保护汽车车身、发动机供油系统、排气系统、冷却系统，以及与安全有关的灯光等不受损伤。那么前后保险杠的防护性能如何科学评价？什么又是优秀设计的保险杠呢？
图1：保险杠的设计要求为在发生接触和轻度碰撞时，不会导致车辆的严重损伤，保护汽车车身、发动机供油系统、排气系统、冷却系统，以及与安全有关的灯光等不受损伤。
 
各国政府都有针对前后保险杠性能的准入测试
随着大众新Polo的上市，新Polo和斯柯达晶锐减配后保险杠加强横梁从传闻变成有图有真相的事实，使得网上关于前后保险杠的讨论变得更加热烈。不少人认为连大众的小型车都将后保险杠加强横梁改为泡沫块是因为我国政府对于汽车安全的强制法规没有国外严格，这一指责的确是冤枉了我国“有关部门”，其实我国汽车强制法规一直是以欧盟标准马首是瞻的，目前实施的GB17354-1998 《汽车前后端防护装置》法规正是基本照搬欧洲ECE R42车辆前部和后部防护装置(保险杠等)法规。
表1：世界各国都有针对轿车保险杠性能有一系列的强制法规。由于我国汽车标准主要参考欧盟标准，因此测试项目和要求与相关ECE法规一致或相似。欧盟执行的欧洲ECE R42车辆前部和后部防护装置(保险杠等)法规又与美国FMVSS类似，也设置有8项摆锤纵向撞击测试和摆锤车角撞击测试，但是没有固定壁障撞击测试。
图2：汽车前、后端保护装置的试验包括标准或法规试验方法和保险机构试验方法。我国的国家标准等效采用ECE R42，采用摆锤或移动壁障对车辆进行前、后向正撞和车角碰撞（图为我国保险杠碰撞试验装置）
图3：我国执行的保险杠测试项目示意图和摆锤结构示意图（等同于欧盟ECER42）
图4：我国汽车强制法规一直是以欧盟标准马首是瞻，上表为中国国家整车碰撞安全准入标准一览。
事实上，世界各国都有针对轿车保险杠性能有一系列的强制法规。由于我国汽车标准主要参考欧盟标准，因此测试项目和要求与相关ECE法规一致或相似。欧盟执行的欧洲ECE R42车辆前部和后部防护装置(保险杠等)法规又与美国FMVSS类似，也设置有8项摆锤纵向撞击测试和摆锤车角撞击测试，但是没有固定壁障撞击测试。以轿车保险杠性能测试项目最多的美国为例，任何汽车进入美国市场销售都需要通过10项保险杠性能测试。其中包括一系列摆锤测试和固定壁障测试。
摆锤纵向撞击测试（4项）：与被测车辆等重的钢制摆锤（造型与车辆前部相似），分别撞击车辆前后各两次，撞击速度4km/h，每次撞击位置位于距离地面406-508毫米。注：该测试等效于被测车辆以8km/h速度撞击静止的同型车辆。
摆锤车角撞击测试（4项）：与被测车辆等重的钢制摆锤，分别撞击车辆前后车角各两次，撞击速度2.4km/h，每次撞击位置位于距离地面406-508毫米。
固定壁障撞击测试（2项）：车辆分别以正面和后部分别撞击刚性壁障平面，撞击速度4km/h。
所有十项测试后检查要求：保险杠部件损毁不计。发动机盖板，行李舱和车门能正常开启，燃料和冷却系统可正常工作，无泄漏。驱动系统，悬架，转向系统和制动系统能正常工作。车灯能正常工作。除保险杠和其安装件外，车身其它部位无变形，紧固件无断裂或松动。
1982年前，美国由于执行1972年颁布的《汽车信息公开与使用成本节约法案》 （Motor Vehicle Information and Cost Savings Act）对于轿车保险杠性能测试的要求比现在更高，不仅保险杠性能测试中的正面碰撞车速为8km/h（即著名的5MPH法规），后部碰撞车速也为8km/h，并且对于保险杠物理损毁程度也有严格的限制（Phase II要求1980款车型的前后保险杠在保险杠性能测试后无损毁）。但是1982年5月，美国国家高速公路交通安全管理局NHTSA在一系列研究和听证会后，调整了保险杠性能测试要求，降低了碰撞车速并且放宽了保险杠物理损毁的限制。NHTSA的研究显示降低碰撞测试车速和对保险杠损毁要求，并不会对碰撞事故次数，事故死亡率/受伤率造成相反的影响。
图5：不少品牌车型为美国市场专门研发前后保险杠系统，图为大众甲壳虫欧版车型与美版车型的区别，美版甲壳虫采用了弹簧吸能器，保险杠受到外力时，弹簧吸能器向内压缩吸能，碰撞结束时，弹簧吸能器回位。
图6：美版甲壳虫的弹簧吸能器可以更有效的吸收碰撞能量，同时自身不会受到不可恢复的损伤。图为美国IIHS针对欧版与美版车型的保险杠碰撞对比测试，碰撞车速36km/h，碰撞车辆为同型号的甲壳虫车型。欧版车型由于采用不可恢复形变的易溃缩前后纵梁，因此受到的损坏较美版车型更为严重。
有人可能会产生疑问，既然著名的5MPH法规已经成为历史，美国政府现行对于保险杠防护性能要求与欧洲，甚至中国都差不多，为什么在美国销售的新车前后保险杠不仅配置齐全，甚至不少品牌车型还会为美国市场专门研发前后保险杠系统？这一差别的关键就在于来自市场监督的力量。其实任何国家的强制法规都仅仅是入门门槛而已，也就是准入市场的最低要求，因此不论通过欧盟ECE测试，还是美国FMVSS测试都没有什么可以值得得意和标榜的。以美国市场为例，各个厂家的新车都能达到联邦汽车安全标准，但是在市场上竞争靠的却是实力，因此各大厂商对于来自市场和第三方机构的监督没有一丝怠慢。
图7：欧版本田飞度和国产飞度都没有后保险杠加强横梁，但是两款车都可以通过欧盟和我国的保险杠性能的准入测试（标准一致），因为任何国家的强制法规都仅仅是入门门槛而已，也就是准入市场的最低要求。
NHTSA明确指出“联邦汽车安全标准”是美国市场汽车最低安全标准，不同厂商所提供的汽车产品其安全性能将高于此标准，并且保险杠防护性能也将高于轿车保险杠性能测试的性能要求。NHTSA甚至不会要求厂商提供保险杠性能实际防护性能报告，在绝大多数州中，厂商可以自愿选择是否在新车标识上标注保险杠防护性能信息，仅有加利福尼亚和夏威夷两州目前执行“保险杠防护性能公示法”，强制要求厂商标识保险杠防护性能信息。
 
保险公司对保险杠提出更高要求
由于上述保险杠性能测试是各国政府对于汽车安全执行的准入标准，因此能够上市的车型都毫无疑问的通过了上述测试，但是以保险公司为代表的机构则积极要求政府提高保险杠防护性能的要求，正如前文所说，前后保险杠更高的防护性能无疑可以降低低速碰撞车损赔偿金额，这与保险公司的索赔成本息息相关。当然改变法规并不是一蹴而就的，因此保险公司资助的第三方独立研究机构则提出自己的测试方法和更高的性能要求。与各国政府所采用的测试方法和评价手段不同的是，保险公司资助的研究机构更加务实的针对低速碰撞事故造成的维修成本作为评价保险杠设计优劣的量化参数。英国Thatcham，德国安联保险公司技术中心ATZ，美国高速公路安全协会IIHS等这类第三方独立研究机构都有一套针对保险杠防护性能的低速碰撞测试，他们的技术要求远高于准入法规。但是为争取更多的市场份额，各大汽车制造商纷纷以这类第三方机构的测试要求作为产品开发的目标。
图8：英国Thatcham，德国安联保险公司技术中心ATZ，美国高速公路安全协会IIHS等这类第三方独立研究机构都有针对保险杠防护性能的低速碰撞测试，他们的技术要求远高于准入法规。图为德国安联保险公司技术中心ATZ的低速碰撞测试，技术要求与美国IIHS相似。
以美国IIHS为例，IIHS保险杠碰撞测试模拟平时上下班堵车和进出停车场时，车辆经常发生的低速碰撞事故。IIHS保险杠测试分为三项：分别是以9.7km/h车速与车辆保险杠形状的壁障进行正面和车尾碰撞，以4.8km/h的车速与同一壁障进行前后角碰撞。通过评估总维修费用和平均维修费用对与保险杠设计好坏进行评价。
图9：IIHS保险杠碰撞测试模拟平时上下班堵车和进出停车场时，车辆经常发生的低速碰撞事故，通过评估总维修费用和平均维修费用对与保险杠设计好坏进行评价。
图10：IIHS保险杠碰撞测试的固定壁障模拟汽车的保险杠加强横梁结构，最外侧为塑料材质，内层由橡胶吸能块填充，最内侧为刚性壁障。
其中四项测试的维修费用计算出加权平均值，作为评价该保险杠防护性能级别的依据。测试成绩分为四个等级，加权平均值在500美元以下的车型可以评价为G(Good:优秀)，500美元以上1000美元以下的车型为A(Acceptable:良)，1000美元以上1500美元以下的车型为M(Marginal:及格)，而费用超过1500美元只能被评为P(Poor:差)。
表2：IIHS保险杠低速碰撞测试结果（部分）：碰撞后分项和加权平均维修成本
不过令人遗憾的是，尽管美国是对于保险杠要求最多的国家，同时也是前后保险杠加强横梁标配最为全面的国家，但是即便是在美国市场上销售的绝大部分轿车车型在2007年IIHS低速碰撞测试中表现仍然是差强人意。甚至两年后，IIHS选出其中六款新一代车型再次做同样的测试，测试结果仍然并不容乐观。
 
从IIHS保险杠碰撞测试看保险杠实际性能
IIHS保险杠防护性能测试的正面撞击测试项目，主要模拟堵车时常见的事故情景：后车未保持安全间距，而撞上前车车尾。在2007年IIHS保险杠性能测试中，只有四款中级轿车－三菱格兰特（Mitsubishi Galant）、丰田凯美瑞（Toyota Camry）、马自达6（Mazda 6）及土星AURA （Saturn AURA），在9.7km/h碰撞车速的正面撞击中，车身保险杠与壁障保险杠重叠碰撞，并未出现错开情况。其中土星AURA的表现最好，除保险杠损坏外，未波及车身其它部份，其它三款房车的维修成本则也在1000美元以下。而其余13款轿车，表现则令人失望。不少车型由于保险杠加强横梁的位置布置过低，在碰撞时本应该与障碍物重叠并且吸收能量的保险杠加强横梁几乎没有损伤，反倒是车身前部的水箱格栅，大灯等部件承受了撞击的力道被破坏，造成维修成本大幅提升。
图11：马自达6的车身保险杠与壁障保险杠重叠碰撞，并未出现错开情况，而大众速腾车型则因为保险杠加强横梁的位置布置过低，在碰撞时本应该与障碍物重叠并且吸收能量的保险杠加强横梁几乎没有损伤，反倒是车身前部的水箱格栅，大灯等部件承受了撞击的力道被破坏，造成维修成本大幅提升。
在9.7km/h碰撞车速的车尾撞击测试中，现代索纳塔（Hyundai Sonata）的表现则最为突出，其后保险杠与壁障保险杠完全重叠，并且充分吸收能量，仅仅造成739美元的损失。在外观上更是很难看到明显损伤。而其它测试车型的后保险杠加强横梁则因为安装位置，结构尺寸的种种原因未能有效发挥作用，不少车型的维修成本更是超过3000美元。
图12：在9.7km/h碰撞车速的车尾撞击测试中，现代索纳塔（Hyundai Sonata）的表现则最为突出，而大众速腾同样因为后保险杠加强横梁安装位置过低未能有效发挥作用，维修成本更是接近4000美元。
图13：保险杠加强横梁的宽度和高度不足，直接影响对前后角碰撞的保护效果。其中本田雅阁（Honda Accord）后部保险杠加强横梁的宽度由于达到车身宽度的80%，因此其在这一项目的维修成本仅为600美元。
前后角碰撞测试虽然撞击车速仅4.8km/h，但是这样的侧向撞击往往会造成车灯和翼子板的损伤。17款测试车辆的大灯，在前角碰撞测试中无一幸免的全部损毁。保险杠加强横梁的宽度和高度不足，直接影响对前后角碰撞的保护效果。其中本田雅阁（Honda Accord）保险杠加强横梁的宽度由于达到车身宽度的80%，因此其在这一项目的维修成本仅为600美元；而由于马自达6（Mazda 6）的保险杠加强横梁的宽度仅有车身宽度的58%，因此其在这一项目上的维修成本是雅阁的两倍多，达到1397美元。
图14: 2007年IIHS保险杠低速碰撞测试结果：维修成本与碰撞后情况（部分车型，马自达6和雅阁参考图15和16）
表3：2007年IIHS保险杠低速碰撞测试结果（部分车型）：碰撞后分项和加权平均维修成本
 
2009年IIHS再测试：改款车型有好有坏
为了考察厂商是否针对IIHS在2007年保险杠碰撞测试的结果在新款车型中作出改进，IIHS于2009年又选取6款曾经参加过2007年测试，并于2009年前后改款的轿车再次进行保险杠碰撞测试。IIHS测试所选取的车型为2009—2010款，有趣的是，与老款车型的测试成绩相比，新一轮的保险杠碰撞测试结果有好有坏。例如马自达6、雅阁和索纳塔的评价均比老款车型有所提高，但是有的车型反而有所退步，其中福特Fusion和雪佛兰Malibu的防护评价要比老款车型差或一致，评价等级均为“差”（Poor）。需要指出的是，福特Fusion由原来的及格（Marginal）评价降低至差（Poor）。
图15：新马自达6保险杠的纵横面积设计均大于老车型，同时提高了保险杠距离地面的高度，因此整体评价由原来的及格评价（Marginal）提高至良（Acceptable）。
图16：新雅阁与老款车型相比，保险杠加强横梁的离地高度有所提高，还利用金属材料对前保险杠的加强横梁上部进行了强化处理，但是新雅阁的保险杠横向宽度要小于老车型，在前后角碰撞测试中，车身受损较为严重，维修费用也较老款车型有所提高。
马自达6、雅阁、索纳塔和Maxima的2009款车型在保险杠设计上都做了较大改动，以防止低速正面碰撞时钻进前方车辆下方。其中，新马自达6保险杠的纵横面积设计均大于老车型，同时提高了保险杠距离地面的高度，因此整体评价由原来的及格评价（Marginal）提高至良（Acceptable）。新雅阁与老款车型相比，保险杠加强横梁的离地高度有所提高，还利用金属材料对前保险杠的加强横梁上部进行了强化处理，防止钻入前方车辆下方，从而大幅度削减正面及追尾碰撞后的修理费用。不过，新雅阁的保险杠横向宽度要小于老车型，在前后角碰撞测试中，车身受损较为严重，维修费用也较老款车型有所提高，因此保险杠防护性能整体评价为及格（Marginal）。
图17：新Malibu由于标新立异的采用了大嘴造型，其前保险杠高度比老款车型更低，在正面碰撞中保险杠壳体、水箱格栅全部损坏，维修费用达到2092美元，其中仅水箱格栅一项的成本就需花费625美元。
福特Fusion和雪佛兰Malibu的新款车型在新一轮测试中成绩与老款车型相比都有所下降。其中改款后的新福特Fusion前后保险杠承受撞击的能力比老款车型要弱，加强横梁的安装位置也较老款更低。在正面及后部碰撞时，车辆会钻入了壁障保险杠的下方。正面碰撞后的维修费用是6款测试车型中最高的，达到了2529美元。虽然雪佛兰Malibu的后保险杠高度比老款车型有所提高，但与其他车型相比仍有一定差距，因此在后部碰撞时车尾还是钻入了壁障保险杠的下方，修理费用将近3500美元。另外，新Malibu由于标新立异的采用了大嘴造型，其前保险杠高度比老款车型更低，在正面碰撞中保险杠壳体、水箱格栅全部损坏，维修费用达到2092美元，其中仅水箱格栅一项的成本就需花费625美元。

总结：优秀的保险杠应具备的素质
IIHS保险杠碰撞测试直观的向人们展示出防护性能优秀的保险杠应该如何设计：轿车的保险杠设计不仅要求前后保险杠加强横梁能够高效吸收能量，同时还要具有较大的受力面积和合适的离地高度，确保在碰撞中保险杠与障碍物接触并吸收冲击力，将车辆格栅和发动机罩等部件的受损情况降到最低，同时维修费用也会随之下降。此外，从IIHS以往的统计数据来看，大部分追尾事故中，由于后车制动导致车头下沉，进而钻入前车下方的情况屡有发生，这也是造成维修费用大幅上升的一大重要因素，因此这也是汽车厂商在设计保险杠时需要考虑的情况。但是碰撞前制动导致车头下沉的因素在IIHS保险杠碰撞测试中并没有模拟出来，因此实际碰撞事故中，车辆的受损程度往往大于IIHS保险杠碰撞测试的情况。
图18：在“迈腾追尾雅阁事故”中，迈腾前保险杠安装位置低的问题被紧急制动所放大。迈腾在追尾之前大幅制动，前置前驱的布局和轴荷分配导致车头下沉。因此在迈腾撞击雅阁车尾时，迈腾的前保险杠高度比IIHS保险杠碰撞测试中更低。
图19：IIHS保险杠碰撞测试显示，迈腾的前保险杠安装位置较低。在低速追尾事故中，迈腾的前保险杠往往不能很好的发挥其应有的作用，因此水箱格栅，发动机盖板，以及车灯等部件容易在追尾事故中受到损坏。

至此已经很容易分析前一篇文章末尾所举的“迈腾追尾雅阁事故”，其中迈腾受损严重的原因了。IIHS保险杠碰撞测试显示，迈腾的前保险杠安装位置较低。在低速追尾事故中，迈腾的前保险杠往往不能很好的发挥其应有的作用，因此水箱格栅，发动机盖板，以及车灯等部件容易在追尾事故中受到损坏。在“迈腾追尾雅阁事故”中，迈腾前保险杠安装位置低的问题被紧急制动所放大，并且从碰撞后损坏程度看，迈腾追尾前的车速（制动之后）大于IIHS测试时采用的9.7km/h。迈腾在追尾之前大幅制动，前置前驱的布局和轴荷分配导致车头下沉，因此在迈腾撞击雅阁车尾时，迈腾的前保险杠高度比IIHS保险杠碰撞测试中更低。而前车雅阁也在进行制动，车尾的后保险杠加强横梁较正常时位置更高。因此迈腾前部的水箱格栅和发动机盖板实际与雅阁的后保险杠加强横梁碰撞并且发生形变吸能，而前保险杠则没有发挥任何作用。而雅阁由于受到撞击的位置在于后保险杠加强横梁，因此尾灯，行李舱盖板得到很好的保护。
关于这起事故的讨论已经在网上热议了很长时间了，很多网友认为“很意外”，“出乎意料”。事实上，这起事故相当典型，并且非常普遍，不论派系任何两款轿车发生这样的碰撞都会有类似的结果。但是这起事故却暴露出保险杠设计的一大难题：保险杠加强横梁离地高度和自身高度如何选择。