近期，有一起事故引起了广大网友的热议。在一条普通公路上，白天，气象状况良好，一辆三菱帕杰罗与哈弗H9全宽正面碰撞，造成帕杰罗车上三死一重伤，哈弗H9内驾驶副驾驶位重伤。愿逝者永生，伤者早日康复。
那么从车架变形来分析，谁胜谁败呢？且听S博士分解。


总的来说，从图片来分析，从专业的角度，H9取得了完胜，那么到底是为什么呢？
车辆发生事故有很多不同的种类，正面碰撞（发生概率最高），侧面碰撞，尾部碰撞，翻滚等。以正面碰撞为例，又有很多种类型，如全宽车与车的碰撞（比如此事故案例），柱撞，偏置碰撞，小偏置碰撞等等。不同的碰撞类型有着不同的变形模式，也会激励车身上不同区域吸能部件发生不同程度的变形。



我们今天要一起讨论的这起事故就是典型的全宽车与车的碰撞。有很多网友根据事故图片从车辆重量，是否佩戴安全带等方面对两辆车进行了分析。这些都是对的，但还不够全面。
从车身安全性角度来看，车与车之间的全宽碰撞是一个碰撞相容性（Compatibility）的问题，对于这一类问题，从理论角度看有三方面的影响因素（抛开约束系统不看），即车身质量相容性、车身刚度相容性和几何相容性。我们就从这三个角度对这一事故进行分析。
为了方便讨论， 我们把车辆简化为一个质量和弹簧（这里我们把弹簧假设为一个塑性弹簧，也就是在发生变形后不发生回弹）的模型进行分析。基于这种简化模型，就可以把车辆对撞简化为下图的模型。以此模型为基础，从三种相容性指标出发对该事故进行分析。



#1 质量相容性
如果将车身前端可变形区域视为模型中所示的塑性弹簧，变形但不反弹，并假设车辆在碰撞结束后获得共同的速度V。那么根据动量定律，容易算出两辆车的速度变化?V分别为：


那么也就是说，两辆车的速度变化比如下，与车辆质量为反比。也就是说质量越大，碰撞过程中的速度变化量越小。可能从这个结果很难看出质量影响之大，但若是我们从能量角度来看，就会发现，质量小的车辆将是以平方量级的形式吸收更大的初始动能之和。


根据事故统计，有这样一个结论：事故造成乘员死亡概率与碰撞的速度变化有如下的统计学结论（其中R为死亡概率，取值区间为0~1）。就是说当车辆在碰撞过程中，若其速度变化为70mph（约为112千米/小时），则其死亡概率为1。


以此统计学结论为基础，结合上面的质量兼容性结果，不难发现，车辆对撞过程中，车身质量与死亡概率是4次方关系。




也就是说，如上图，一辆2吨的车与1吨的车相撞（假设其他条件相同），1吨车辆内乘员死亡概率将是另一辆车的16倍。如下图，samrt虽说从Euro-NCAP实验结果来看是安全的，但和Mercedes C300相撞的结果一目了然。是不是有一种“相煎何太急”的感觉。这是基本的物理机理决定的，smart又能耐之以何？


那么，我们的这个事故案例是不是存在质量的不相容的问题呢？
哈弗H9，整备质量（可以理解为空车重量）为2250kg，车上有两名乘员（假设均为70kg），则其总质量约为2390kg。
帕杰罗，整备质量2155kg，车上有四名乘员，总质量约为2435kg。
从这一结果来看，除非哈弗H9后备箱背了四个大铅锤,两车并不存在明显的质量不相容问题。那么问题出在哪呢？
我们继续往下看。
#2 刚度相容性
刚度相容性比质量相容性要好理解些。假设两辆车相撞，其中一辆是完全刚体，那么想像一下对手的下场，所有的初始能量将被另一辆车完全吸收。
同样，我们还是用质量弹簧模型进行简化分析。


基于此模型容易得到两辆车所吸收的能量与其刚度成反比。通俗点说就是，“车越硬”吸收能量越少，因为“车越硬”变形越小，这是牛顿先生的“第三定律”使然，如下图。




我们再看看这起事故的照片，哈弗H9的A柱基本完好，乘员舱状态基本完好。再看看帕杰罗，车身本身已经完全被压亏，甚至发生了一定程度的扭转，前端侵入量很大，直接对乘员造成伤害，同时造成乘员生存空间被严重压缩，前排座椅都快到车外面去了。：（
从这些证据不难看出，哈弗H9的耐撞性很强，刚度较大，是条“硬汉”。日本车在这一方面确实是存在自身缺陷（当然这话说的可能有点武断）。不管怎么说，以后谁再“一棒子打死一片”的说自主品牌不安全，S博士第一个不愿意。
那么，分析至此，是不是单纯的由于刚度不相容造成的呢？
咱们继续往下聊。







#3 几何不相容
几何不相容，这个概念更好理解，就好比小车钻到大卡车“屁股”后面，这几何上的不适应，你说这小车还有活的希望嘛？



几何上的不相容，直接造成相对“低”的车辆核心吸能区域及部件无法引入到碰撞吸能的过程当中，这将直接造成乘员舱的大变形。因为能量总是需要被吸收，纵梁不变形，那就得A柱变形，或是直接侵入乘员舱，在这种情况下乘员受到严重伤害的概率将会显著提高。如下图，左侧（“大车”）车辆前纵梁（黑色区域）将会推动右侧（“小车”）车辆发动机舱显著侵入乘员舱；相反，小车的纵梁部分确作用在大车的轮胎区域，无法造成大车乘员舱的变形。




如果咱们往前翻翻就会看到，这起事故存在显著的几何不相容性。从图片中可以找到两点证据。第一，哈弗H9的发动机罩板几乎没有变形，相反，帕杰罗的罩板变形显著，从这一点可以看出，帕杰罗核心作用区域低。第二，哈弗H9的左前轮（驾驶员侧）位移显著，已经完全接触到了门槛位置，而看看帕杰罗的右前轮X向位置没有太大变化。这说明帕杰罗的纵梁侵入的高度与哈弗前轮的平均高度一致。两点证据第一点更为明显和确凿。第二点由于图片角度原因，仍需验证。
#4 其他因素
洋洋洒洒写了这么多，看着应该下结论了，从刚才的三方面来讲，H9完胜，而且还是忍不住想说另外一点，根据图片提供者陈述，哈弗H9内乘客都佩戴了安全带，而帕杰罗车主甚至没有驾照（大胆假设没有系安全带）。根据帕杰罗的前排座椅位置和前挡风玻璃状态，至少前排驾驶员、副驾驶乘员在碰撞过程中有很大可能直接被甩出车外，造成更为严重和致命的二次伤害。
那么，分析了这么多，不是要号召大家买更重、更高的车型，尽管更重更高的车在相撞后会胜出，但并不代表人的胜利，在这里清清寻车团队郑重提示大家，良好的驾驶习惯、正确的佩戴安全带才是安全最大的保障。
P.S. 文中大量引用了导师碰撞相容性课件（是S博士当助教的时候协助起草的这个章节哦）里的理论分析，重新拿来看还是觉得受益良多，在此特向清华汽车系的老师表示感谢！
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