基于维修经济性的前防撞梁设计
摘要：本文以低速正面bumpertobumpertest为例，分析保险杆试验的壁障要求、尺寸、安装高度，结合试验验证，说明在前期架构设计阶段，防撞梁有效高度及安装高度的重要性，通过试验对比结果表明：防撞梁的有效高度及安装高度，决定在bumpertobumpertest试验后维修经济性的高低，防撞梁的设计可以有效降低损坏件的数量，减少维修费用，在现实生活中有实际意义。
关键词：保险杆低速碰撞维修经济性
随着经济的发展和人民生活水平的提高，汽车走进千家万户，特别是近十多年，汽车工业飞速发展，连续十多年蝉联全球汽车产销量第一。2023年，全球乘用车销量总计7245.72万辆，中国市场乘用车销量2232.01万辆，所占份额为30.8%，截止到2023年，我国机动车保有量达4.35亿辆，其中汽车3.36亿辆，乘用车保有量2.438亿。随着中国经济社会持续快速发展，机动车保有量继续保持增长态势，车辆的增加也带来一系列的问题，比如交通、能源、环境污染、停车空间等。我国人口较多，道路资源有限，交通拥堵成为普遍现象，为此发生追尾等低速碰撞的事故越来越多，低速碰撞后的车辆维修费用也是不菲的支出。
2017年，在中国保协行业协会的指导下，中国汽车工程研究院与中保研汽车技术研究院，在充分研究并借鉴国际先进经验的基础上，结合中国汽车保险与车辆安全技术现状，形成中国保险汽车安全指数（简称C-IASI）测试评价体系。此评价体系促使车企在车辆设计阶段考虑低速碰撞后的维修成本，将大大提高后续的维修经济性和方便性。
针对此问题，本文以正面低速bumpertobumpertest为例，根据试验验证来说明防撞梁的有效高度及安装高度的重要性。
1Bumpertobumpertest壁障参数
壁障采用国际通用壁障，如图1所示：
保险杠壁障中心圆弧半径3400mm±
25mm，宽1500mm±25m，带有一个平板，垂直面高100mm±2mm，除开轮缘部分，壁障中心至少有230mm深，能够安装在坚硬的不可移动的固定壁障上且高度可调。
保险杠壁障顶部安装一个刚性支撑架，高200mm±2mm，厚度至少有8mm，圆弧半径和宽度与壁障一样。支撑架安装在壁障顶部平板垂直向后25mm±1mm处（中心线处测量）。支撑架与壁障上表面有最大10mm的间隙，以便能量吸收器顶盖的滑移。
保险杠壁障的能量吸收装置由能量吸收器和独立的顶盖构成，能量吸收器与保险杠表面等长，厚50mm，沿3400mm的半径弧弯曲，以便安装在壁障表面。能量吸收器应能无间隙地固定在碰撞壁障上。
正面碰撞壁障最低面离地高度为455mm±
3mm，车辆以（10.0±0.5）km/h的撞击速度驶向壁障，撞击过程中车辆中心线应与壁障中心线重合，最大允许横向偏差±50mm，当车辆接触到碰撞壁障时刻车辆的车身高度应与撞击前车辆静态下测量的车身高度保持接近，两高度差应≤10mm，如图2所示。
正面碰撞时壁障各部位的高度如下图3所示。
2防撞梁参数的测量
2.1有效高度测量
测量防撞梁的有效高度时，拆除所有可拆组件（如吸能材料等），防撞横梁有效高度通过一个接触其侧面的垂直平面来测定，如图4所示。
2.2测量位置
如图5所示，防撞梁在如下3个位置进行测量：车辆中心点（C）、左（L）右（R）侧（纵梁）的前部中心点。这3个测量点均在±50mm的范围内进行测量，取该范围内的最小值。
2.3有效高度计算
防撞横梁有效高度=左边测量值×0.25+右边测量值×0.25+中间测量值×0.5。
2.4有效结合尺寸测量
在进行有效结合尺寸测量前，首先确认车辆参考高度。有效结合尺寸取决于防撞横梁有效高度和保险杠壁障间的重叠率，如图6所示。有效结合尺寸测量位置和计算方法同防撞梁有效高度。
2.5防撞横梁有效宽度测量
防撞横梁有效宽度测量如图7所示。当车辆防撞横梁的末端高度小于其有效高度时，两端的宽度将不被计算在防撞横梁的有效宽度尺寸内，如图7（c）所示。
防撞横梁有效宽度及车体宽度如图8所示。
防撞横梁有效宽度比率=100×（防撞梁有效宽度/整车宽度）
3防撞梁的设计要求
正面Bumpertobumpertest时，试验质量为整车整备质量加一个主驾位置75kg的假人重量，在此状态的整车，如果前防撞梁的横向中心线和壁障的横向中心线重合，则防撞梁和壁障的有效结合高度达到最大。
在实际设计时，受车辆布置、整车高度等因素的影响，很难满足前防撞梁的横向中心线和壁障的横向中心线重合。
在前期架构阶段，防撞梁的有效高度和安装高度必须定义好，一般要求防撞梁的有效高度不小于100mm，在整车整备质量加一个75kg的假人重量的整车姿态时，安装高度要确保和壁障的有效结合高度不小于75mm。
3.