VOLVO汽車安全中心介紹

記者:HAYABUSA 2000-09-26

VOLVO汽車安全中心介紹

富豪汽車集團近年來又投資了將近6億5仟萬瑞典幣(約24億台幣)於富豪汽車安全中心,以期能藉助高科技的開發來增加各種模擬撞擊的真實性。其中最重要的就是全新安全撞擊實驗室,對汽車撞擊之分析能力,已遠超過世界上其他任何一個車廠。經由可移動式測試軌道與氣囊的輔助,實驗室可透過任何角度與速度來模擬兩車之間的衝撞。

全新安全撞擊實驗室

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在形似天主教堂的14.5公尺挑高建築物中,兩組移動式軌道(各為154 及108公尺,總重量達600公噸)藉由20 個橡膠氣囊及6輛特製的氣囊卡車,在水泥地上一層薄僅0.1公釐的氣體表層移動。此安全撞擊實驗室之所以遠比其他車廠先進,乃是因為兩組軌道最高可併成90度直角,如此一來便可模擬任何形式與方向之撞擊,輕易地在實驗室中重現道路的真實面。每組軌道安裝有 兩具電動馬達,並以直徑1.8公分的纜線互相連接。這兩具馬達可產生共24,509匹馬力,提供測試車加速時所需之動力。另有兩架測量測試車定點的精密雷射儀器,可將測試車所在位置(以公釐為單位)及其他訊息立即傳送至電動馬達,以確保正確的撞擊點與時間。在撞擊前兩公尺左右,測試車會以自由加速的方式前進。這套線路系統是由ABB Automation Systems 所提供。有別於前述之兩車撞擊測試,另一種撞擊牆測試則只使用固定式軌道。前述所提之氣囊技術亦被援用於移動重達850公噸的撞擊牆。

在測試後的分析過程中,研究紀錄影片則另是一個相當重要的部分。每一次測試紀錄皆由每秒可拍攝3000格畫面的攝影機及數個快速相機以各種不同速度拍攝而得。分析師可藉著比較紀錄影片與由安裝於車內之數個感應器所獲得的資料是否相互對應來進一步車子解體時的實際狀況。(回到頁首)

用超級電腦進行無實車撞擊測試

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一提到撞擊測試,浮現在我們腦海中的通常是汽車撞上測試牆,安全氣囊炸開,假人向前彈出等畫面。然而在富豪汽車安全中心,經由長期精密而先進的研究開發後,再藉由NEC SX-4超級電腦的輔助,已可將大部份撞擊測試以電腦模擬化。這部超級電腦被謹慎的安置於恆溫空調的房間內,而其所以被稱為"超級電腦",顧名思義,乃因它是目前世界上速度最快的電腦之一。從電腦模擬撞擊測試中,我們可獲得的資訊包括:如何能經由變更車身設計來降低駕駛人與乘客在撞擊中受傷的程度;在撞擊中車身解體的實際情形;以及安全系統該如何設計方能發揮最大的保護效果等。如此一來,Volvo將可縮短新車型的研發時間,且安全設計的精確度亦會更高。

藉著超級電腦的使用,Volvo 可以用最低成本、在最短時間內針對同一撞擊情況做出無數次的重覆模擬實驗,甚至還能根據不同的速度、安全系統及駕駛人體型做調整。原則上24小時內可以完成6次完整的模擬測試。誠如模擬撞擊測試中心經理Thomas Broberg 所言:「當一般撞擊測試只能藉著摧毀一部汽車來獲得一次單一資料的同時,超級電腦的優點則是能一次又一次不斷用同一輛模擬車重覆同一個撞擊實驗」。

在一次模擬撞擊測試中,一輛車可經由撞擊而最多碎裂為300,000個碎片。撞擊後殘留的車體與每個碎片都會被一個由設計師、安全技師及電腦工程師所組成的專業團體加以仔細研究。研究結果將會進一步提升富豪汽車原已市舉世聞名的車身安全系統,甚至在最早期(遠早於任何可供實車撞擊測試的原型車出廠前)的研發過程中即可確立其將來所須具備的安全特性。

然而最後必須強調的是,電腦模擬撞擊測試並無法完全取代實車撞擊測試。「因為電腦模擬測試無法百分之百預測所有實際撞擊中所發生的變數,因此仍須要實車撞擊測試來做最後確認」;「在撞擊實驗室中所做的實驗,將可進一步提供資訊,以不斷改善電腦模擬測試的精確度」(回到頁首)

世界最先進之撞擊模擬裝置

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在撞擊點位於車身前方的車禍中,從撞擊的那一刻開始,到駕駛人身體前傾,然後撞上面前的車身內裝(或被安全帶拉回)的全部時間約僅0.1秒。而這0.1秒正是模擬撞擊測試的主要研究目標。模擬裝置可以讓我們一次又一次重覆這0.1秒的情況,不須要摧毀任何「實車」。在模擬車中,只要放入欲測試的部份(如安全帶、方向盤、空氣囊等)即可,無須模擬整部車。與實車撞擊不同的是,模擬車一開始保持靜止不動,接著在瞬間加速時往後拉。這股往後拉的力量就等於當車子撞上另一部車或其他障礙物時所產生的反彈力。

事實上,在車禍事故中,有太多可能的情況會發生。其中一項就是車子可能以直線方向向前翻滾。目前在世界各大車廠中,只有富豪安全中心能成功模擬這類撞擊情況。測驗過程中,車體在雙軌測試道上以直線方向進行。在撞擊發生的一霎那,車身所在的平台會被數個液壓機往下拉,以模擬翻滾時的撞擊。整個過程以高速相機攝影存檔,以做為研究分析之用。

安全中心的另一項先進模擬技術是經由「Intrusion Actuator System」,也就是一套由10具液壓活塞所組成的偵測器,成功模擬隔開引擎與乘坐車箱之間那塊分隔板在撞擊中碎裂的情形。這代表安全中心能進一步了解碎裂的分隔板可能對乘客所造成的傷害,例如膝蓋、小腿及足部。高速相機被安裝於車體內部以記錄整個過程。

與實車測試比較起來,模擬撞擊測試的優點是能夠一次一次不斷針對某一特定的撞擊進行測試,並在每個測試之間依據所須做出些微的調整,例如安全帶或空氣囊等。這些功能可以幫助安全中心的專家們深入了解如何將每一樣安全設備的功能提升到最大。同時,模擬測試也可以幫助他們在設計之初即能提早判斷何為正確與錯誤的選擇。(回到頁首)

局部測試

「汽車音響該如何設計才能將撞擊中顏面受傷的機率降至最低?」「引擎蓋設計如何影響遭受撞擊之行人的受傷程度?」諸如此類的問題,富豪汽車安全中心所研發的局部測試儀器都已找出了答案。在開發出數種特殊儀器與設備後,許多測試專案也隨之開始進行,最主要是關於當人體的一部份與車輛的內部(或外部)的某一部份發生撞擊時,將有何種結果產生的研究。例如,如何藉著對方向盤的修正來確定方向盤對安全性的影響。經由這些設備的輔助,此類局部測試可以非常精確的一次又一次不斷執行,不須要做複雜的完整實車撞擊測試。這些局部測試儀器包含以下幾種:

FMH (Free Motion Head)

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這項設備是用來進一步確保所有車子的內裝符合規定的安全標準,換句話說,當人體的任何一部份與車身內部發生撞擊時,不應該產生預期標準外的傷害。測試過程中,先將一具人工假頭裝置於本設備的機器手臂上,然後經由如車窗之類的空隙伸入車身中我們要測試的定點。機器會將假頭擊向預定的定點,如此便可藉由車身內部定點所承受的撞擊力來分析人體可能的受傷程度。人體的其他部份如軀幹、腳、膝蓋等處,則被裝置於同一條測試線上的其他類似設備上。這些則是用來測試當行人在完全未受任何保護的情況下,身體的某部份與車身外部定點產生撞擊時受傷害的程度。

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Fall Rigs (墜落裝置)

富豪汽車安全中心擁三具不同的墜落裝置,分別為18、7及2.5公尺高。測試時將某特定部份的模型人體高懸於機器上,再以自由落體的方丟擲於測試目標物上,如車門或儀表板等,以研究其所產生的撞擊力,然後歸納出人體可能的受傷程度。

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Dynamic Impactor Test System (動態撞擊測試系統)

本系統主要用於側撞防護測試。測試時先將車門吊起並加以擺盪,接著以預先設定的力量撞擊座位上的假人,得到的結果可用來分析車身遭受側面撞擊時可能對人體造成的傷害。(回到頁首)

高科技撞擊牆

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近年來,富豪汽車安全中心將前端撞擊列為主要的研究重點之一。所謂「前端撞擊」,指的是當兩車撞擊(或一車撞上固定物)時,只有車子的前端受損。前端撞擊約佔所有撞擊的百分之四十。安全中心全新設計的撞擊牆在安裝了壓電感應器後,將可同時由車體前端與側面兩個方向來感應車身的撞擊(對低速度的撞擊尤其精確),歸納的結果可有助於對此類前端撞擊研究出最佳的保護裝置。這片感應牆上所安裝的壓電感應氣器不僅比其他車廠更多,且精確度更高。據安全中心主管Stefan Nilsson表示:「我們對各種不同的撞擊力有了更深的了解,並且有足夠的能力加以測量。這些知識將有助於我們在毋需犧牲任何安全性能的情況下製造出更輕的汽車。」

這片撞擊牆還有其他數個值得稱許的特性。首先是它兼具簡單與多變的特性。相對於以前一週只能做三次撞擊測試,現在可增加為十次。而其所提供的功能更接近真實的道路狀況,如不同規格的路燈、道路障礙物及卡車平台等。撞擊牆的規格亦值得一提。牆高為四公尺,總重八百五十公噸,牆中心混合鐵礦與混凝土以增加其密度。這塊高密度中心外圍還另外再加上一層三十公分寬的特殊剛硬混凝土。直接與測試車撞擊的表面則是一層厚三十公分的鋼板。為了抵擋撞擊時的衝力,尤其是對高速行駛中的大卡車,八百五十噸的重量是必需的。雖然看似笨重,然而在十二個氣囊及兩輛拖曳車的幫助下,撞擊牆不僅可輕易被移動,還可依據真實道路狀況的差異性以不同角度擺設 (回到頁首

VOLVO交通事故研究中心

知識挽救生命。30年來,富豪交通事故研究中心為此目的,研究了超過28,000件實際發生在各地的交通事故。富豪交通事故研究中心緣起於1960年代。在富豪工程技師研究出3點式安全帶,並將之納為其所有車種前座的安全配備後,一個全面性的調查便馬上被展開,以期能減少交通事故之傷害。這個調查在1966年開始施行,期間超過一年,其對象包括發生在瑞典境內所有交通事故之各廠牌車輛,富豪汽車亦包括在其中。

研究結果顯示,安全帶可減少50%的傷害。因此富豪汽車了解,在事故發生後,研究並掌握事故對車子本身及乘客所造成的傷害與問題,對未來產品開發具有相當高的價值。所以在1970年,富豪公司決定設立交通事故研究中心,而且此機構也一直持續運作至今。

深度與廣度

富豪汽車交通事故研究員們的研究兼具深度與廣度。對個別事故的深入研究,可提供多面性的分析-包括造成不同類型事故的複雜原理、安全保護系統的功能及乘客是如何受傷等情形。在此同時也廣泛的蒐集統計數字,以便確立所須的技術,並得知可能發生的意外事故類型的機率。這意味富豪汽車可以決定在新車研發的過程中,何者為較具研究價值的重點。為了得知在事故當時所發生正確情形,詳細的研究是必要的-即是從事故發生的那一霎那開始蒐集。

每次當富豪的車輛在哥登堡方圓一百公里範圍之內發生重大事故時,交通事故研究中心可透過官方緊急事件交換機的通知,日夜24小時獲得第一手資訊。被通知後,富豪公司至少會派一人到事故現場。如果可能的話,警方會延後事故車的移動直到公司技術人員到來為止。 這使技術人員有較多的時間可以測量並拍照存檔,並對警方、目擊者及其他相關人員進行訪談。之後,事故車會被送到修理廠或富豪公司的安全中心做進一步的詳細分析。同時,其他有價值的資訊亦可在此時蒐集以供研究。在獲得所有的資訊後,這些資料會被送到安全中心、設計部門及專業醫療部門加以分析。交通事故研究中心的基本原則是儘量廣泛的蒐集資料,愈多愈好,目的是希望能更瞭解各種車禍的原因與結果,以幫助新車型的開發。 (回到頁首)