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衝擊試驗中模擬汽車後座撞擊減速杆的瞬間,固定在座位上的兒童安全座椅被拋起。
如果一輛汽車以50km/h的速度在行駛過程中突然發生碰撞或者緊急剎車,將會由於慣性而產生30-40倍於乘客自身重量的衝擊力,汽車座椅安全帶的作用就是防止乘客在這樣的情況下飛出車外或者撞擊受傷。然而,安全帶是按照體重36kg、身高140cm成人標準來設計的,若給兒童使用,在發生意外時安全帶很可能卡住兒童的脖子,造成更大的傷害。而手抱嬰兒乘車也是危險的行爲,萬一發生碰撞,孩子一樣會很容易飛出車外。
專爲兒童設計的汽車安全座椅可能是目前最有效的保護兒童乘車安全的輔助工具。中山市隆成日用製品有限公司是珠三角最大的嬰童用品生產企業之一,並且已經參與制定了多項有關兒童推車、嬰兒學步車等產品的國家標準,兒童汽車安全座椅則是他們又一主攻領域,承接大量來自歐美的訂單。2012年,幾乎與新國標推行同時,隆成引進國外先進技術和設備,建立起一座達到世界頂尖水平的兒童汽車座椅衝擊實驗室,用於產品研發和安全性能檢測,走在行業前列。記者受邀走進這座實驗室,瞭解兒童汽車安全座椅的可靠性從何而來,窺探其複雜的技術標準如何實現?
高速攝像機透視危險瞬間
?運用航母飛機起飛原理實現瞬間加速
一條長度100英尺的軌道被安裝在實驗室的正中間,起點一頭的模擬汽車後座上固定着一張外形像搖籃、供1歲以下嬰兒使用的汽車專用座椅。監控室一聲令下,軌道上的滑塊開始加壓,當壓力達到所要求的強度,滑塊便被釋放,由鋼纜牽引,帶動模擬的汽車後座向前飛馳,速度在短時間內就提升到50km/h,急速向終點衝去。這個原理類似於航空母艦上的飛機起飛時所用的技術,通過滑塊和鋼纜牽引,讓飛機在較短的跑道上獲得足夠的加速度起飛。
終點處是一座液壓的減速裝置,汽車後座從100英尺外衝過來,碰到減速杆後的0.09秒內速度就降爲0,緩衝距離僅爲40至50釐米,模擬出車輛在正常行駛途中突然剎車或者遭遇撞擊的情況,減速杆同時會起緩衝的作用。用肉眼看,固定在後座上的嬰兒安全座椅向上拋起,並沒有鬆脫或飛出去。然而“眼見並不爲實”,科技才能告訴我們真相。
軌道和車座上的感測設備記錄下了汽車座椅的速度、加速度、各部位壓力、衝擊力等數據,傳送到監控室的電腦中進行技術分析和對比,終點的兩旁和頂端共架設了3臺高速攝像機,其拍攝速度可以達到每秒1000幀至每秒10000幀,記錄下每一個微秒瞬間在車座上發生的一切。比如剛纔的實驗,從監控室減速後的錄像畫面可以看到,在車座的碰撞瞬間,嬰兒安全座椅拋起的角度比肉眼看到的大,裏面的軟墊也飛了起來,重新落回到車座上時還有幾下反彈。想象一下,如果裏面躺着柔弱的小嬰兒,這種“正常行駛速度”的撞擊下,他的命運會怎麼樣?
實驗室負責人林明右告訴記者,現在看到的衝擊試驗僅測試座椅,今年夏天,他們還將引進從初生到3歲等多個不同年齡、不同重量的高仿真假人模型,配合感應實驗儀器,可以精確地測試出在撞擊時兒童汽車安全座椅的“乘客”頭、胸、腹等不同部位所發生的位移、承受的加速度和壓力,更有效地分析產品對嬰童的保護效果。
技術標準精確至毫米毫秒
?從外觀到動態新國標高於美國標準
兒童汽車座椅衝擊實驗室對送來的產品都會做詳細的技術分析,其標準則按照不同的目標市場來設置。我國從2006年開始對兒童汽車座椅的標準開始進行立項研究,其相關的產品技術國家標準於2011年底出臺,並在去年7月正式執行。據媒體報道,兒童汽車安全座椅的新國標對國內廠家的3C認證則將在兩年左右的過渡期後推行。
雖然各國所執行的技術標準具體數據並不相同,但對於兒童汽車安全座椅在緊急剎車制動或意外事故中所發生的動態物理變化,都有大致相同的幾項要求,其中對距離的測量要求精確到毫米,對時間的測算則精確到毫秒,非常嚴格。例如前文所提到碰撞時加速度的變化——在接觸到減速杆到完全停下的這段短暫的時間內,加速度會呈急速上升到震盪下降的趨勢,按照技術規範,這個變化曲線必須要落在一個狹窄的區間範圍以內;而安全座椅在碰撞時發生的位移和拋起的角度,必須不能超過一定的數值,否則不符合安全規範。
在新國標中,最關鍵的就是這個動態碰撞情況下的安全性能,主要是對發生碰撞時,安全座椅中兒童的身體,尤其是頭部因慣性的移動距離,和胸部承受的加速度等指標都有明確的限值,同時安全系統中保護兒童不因慣性而衝出去的裝置不能對其胸部和腹部有過大的作用力,以免兒童的內臟受到擠壓。據瞭解,我國執行的這一標準是在目前歐洲標準基礎上修改制定,相比美國標準要求更高。
除了這些動態中顯示的數據,在兒童汽車座椅的外觀上也有許多嚴格的控制,例如產品所使用的塑料、布料、油漆等必須無害無毒,產品不能有尖銳的點或者鋒利的邊緣,同時不能存在可能夾到嬰童手、脖子等零部件。另外,在功能性上,兒童汽車座椅中安全帶的強度與大人所使用的必須有所差別,不至於勒到兒童,開啓安全帶扣所需的壓力也有一個標準範圍,既不能讓兒童自己輕易就能打開安全帶扣,也不能過緊,以免在緊急情況下影響逃生。
不少歐美國家現在已就此立法,不僅嚴格規範兒童汽車座椅的技術標準,還強制規定兒童乘坐汽車必須使用合適的兒童安全座椅或加高座椅,以保障乘車兒童的安全。去年“六一”兒童節,作爲車手的韓寒就曾呼籲我國也應出臺法律規定強制使用兒童安全座椅。
自建實驗室
告別“洋”依賴
?將申請ISO認證
抵達頂尖水平
2010年,隆成就開始計劃建設這座衝擊實驗室,逐步擺脫以往對國外測試機構的依賴。林明右說,在實驗室落成之前,企業要研發新產品或者對現有產品進行測試都需要送到國外的機構去做,一些要求高的客戶更會指定將委託生產的產品送檢,以保證質量。在新產品研發時,還會採取另外一種形式,用電腦來模擬動態撞擊的過程得出相應的實驗數據。不過電腦模擬中必須以實際實驗的結果作爲參數,所得出的結論也只能是個估計值,其準確度無法與實驗相比。
從外觀看,這座實驗室和工業園內其它廠房別無二致,但隆成投入了鉅額資金,花費了整整一年時間纔將實驗室建起,從地基到室內設備,都要滿足器材的需要,有不少結構都是爲實驗室特別打造。“這個房間就是專門用來安放假人,對溫度和溼度都有嚴格控制,”林明右說,“假人和感測器都比較敏感,而且價格昂貴,必須要小心維護,所以特別闢出一個房間來放置和進行儀器調試等工作。”
林明右認爲,設立汽車座椅衝擊實驗室對公司研發產品的幫助較大,在自己的工廠裏就可以很直觀地瞭解產品的實際效果,有利於提高對產品質量的管控能力,同時降低委託國外機構測試的時間和金錢成本。“更重要的是,實驗室提升了企業形象,客人知道你有這樣的技術水平,自然對你有更好的印象、更大的信任。”林明右說。
和許多大型企業設立實驗室的目的一樣,爲業內同行提供高水平的檢測服務也是隆成這座汽車座椅衝擊實驗室的其中一個發展方向,據瞭解,在所有設備準備就緒、順利運行以後,他們將會申請ISO國際認證,目標是發展成國內最好的實驗室,提升行業整體在國際上的技術水平。
衝擊實驗室建成以前,隆成也擁有另一座專門檢測學步車、童車等產品的實驗室裏。在這裏,10多輛座位上放置了最大負重砝碼的嬰童手推車正在路跑測試機上進行測試,依據目前歐盟法規的要求,這些產品需要經受一共72000次的模擬路面障礙物撞擊,才能達到出廠標準。2012年12月,中山市隆成日用製品有限公司獲得首屆中山“政府質量獎”,其穩定的質量水平得到社會的認可和政府的表彰。據瞭解,隆成還在繼續參與行業內其他多項的國家標準制定工作,並積極推動國內兒童汽車安全座椅的規範使用。
撰文:南方日報記者孫嘉琳
攝影:南方日報記者王雲