本期内容
客车座椅的靠背,既要承受载荷,又可能成为后排乘员向前运动时的接触面。过早失去承载能力,会扩大乘员的前移;接触区域过于刚硬,也可能增加人体承受的载荷。只问这张座椅够不够结实,还没有把它的保护任务讲完整。
这期我们用客车座椅法规中前向乘员座椅的材料,理解靠背、固定点和车辆安装之间的关系。讨论限定在法规相应适用类别和试验分支内,不把所有客车、所有座椅朝向混在一起。
正面碰撞时,车身首先减速,乘员身体继续向前运动。安全带把约束载荷传给固定点,未受约束的乘员则可能接触前排靠背。载荷随后经过靠背框架、调节和锁止机构、底架、支脚,进入车辆地板。如果安全带直接固定在座椅上,这部分约束载荷也会加入座椅的结构链。
所以,一张外形没有变化的座椅,换了支脚间距、连接方式,或者车身安装区域,实际受力条件仍然可能改变。软包的颜色和外轮廓,不能完整描述座椅型式与车辆安装的技术状态。
法规分别处理三个对象。座椅总成需要评价乘员前移、伤害和结构保持;车辆固定点及附近车身结构,需要承受传来的载荷;安装条件则决定前后排乘员与座椅如何接触。这些对象可以在适当布置的试验中一起评价,但各自的适用条件和判定仍然成立。
先看车辆固定点。静态试验采用能够代表拟装座椅的刚性结构,通过规定连接件固定在受试车身上。如果同一固定点能够安装不同前后支脚间距的座椅,试验采用最短的支脚间距。
这背后有一个容易理解的力学关系。水平力作用在一定高度,会对前后支承形成倾覆作用。在简化的支承模型中,平衡同一力矩时,支承间距越短,需要的支承反力越大。实际反力如何分配,还取决于连接和车身的刚度。因此,固定点试验的总载荷不能简单平均成每颗螺栓都要承担的法规载荷。
这项静态试验还要求记录载荷维持的过程。相应条款在规定期间持续承受了规定力的条件下,允许固定点或邻近区域出现永久变形,包括破坏。判断时需要把结构变化与力和时间对应起来。一张试后照片,无论看起来完好还是严重变形,都不能独自说明全过程是否满足要求。
再看座椅总成的动态试验。受试座椅与它后方的辅助座椅按规定关系布置,假人、软包、附件、座椅调节状态和约束配置,都属于试验条件。不同试验中,假人是否使用安全带也有区别,不能只看最后的一组伤害指标。
滑车输入需要满足规定的速度变化、平均加速度和完整脉冲走廊。乘员保持则关注运动全过程中,头部和躯干有没有越过规定边界;伤害指标另外评价人体响应。假人最终停在哪里,不能替代过程中最远到达的位置。
结构判据也和刚才的固定点静态试验不同。动态过程中,座椅需要保持,锁止系统不能松开,不能出现规定禁止的完全脱离,试后还要检查可能伤人的断口、锐边和尖角。不能因为固定点静态条款有条件地允许破坏,就把这项条件移到座椅动态试验上。
最后回到安装。后排地板升高,意味着后排乘员相对于前方靠背的位置改变,头部或胸部的接触区域也可能变化。法规因此将特定的前后排高度关系,与座椅的试验状态联系起来。这里使用的是规定的乘坐参考点和测量基准,不能拿座垫表面高度来代替。
一张座椅在台架上完成试验,证明的是这套受试结构和布置条件下的表现。把它安装到目标车辆以后,还需要对应车辆固定点和安装关系。靠背怎样保护乘员,载荷怎样进入地板,前后排怎样接触,这三件事接得上,客车座椅的保护逻辑才完整。