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    水木英才铸栋梁——访清华大学汽车碰撞试验室主任张金换教授

  • 时间:2019-05-21
  • 来源:产品安全与召回
  • 炎炎夏日,暑期未至,正是一年当中老师们最忙碌、劳累的日子。笔者本不愿在此时打扰张金换教授的工作,但和蔼可亲的张教授,却热情地招待了笔者这个“不速之客”。甚至在她忙碌了一上午之后,连水都顾不上喝一口。果然久慕盛名的百年学府,水木清华,地集灵氛。培育栋梁,辉耀乾坤。英才济济,麟凤振振。

    亲切、热情的张金换教授,1977年毕业于清华大学留校工作至今,现任清华大学汽车安全与节能国家重点实验室汽车碰撞试验室主任,是清华大学著名的教授、博士生导师。兼任中国汽车工程学会汽车安全技术分会秘书长、中国汽车整车碰撞试验工作组成员、国家质检总局汽车召回特聘专家、《汽车安全与节能学报》副主编等职务。作为中国汽车碰撞安全性研究的创始人之一,主持建成国内最早的汽车碰撞试验室,并在2000年获得中国实验室国家认可委和计量认证二合一认证,获得高校中唯一的国家发改委授权实验室资质。主要研究方向为汽车碰撞安全性设计、试验方法与测试分析技术、乘员约束系统及行人碰撞保护、汽车安全气袋ECU设计、运载工具冲击人员安全防护等。先后获得国家和省部级科技进步奖及GM-中国科技成就奖(个人奖)10余项,发表学术论文120余篇,出版《汽车碰撞与安全》、《汽车碰撞安全性设计》等专著。培养人才更是不计其数。

    中国汽车第一撞

    干净的会议室,朴素的穿着,和蔼的态度,一点也不看出忙碌的疲惫,就好像炎热夏日里的一缕清风,那么的怡然自得。热情地招呼后,张金换教授开始谈起自己的工作历程。“77年我清华大学毕业,一晃还真快,如今也将近40年了。留校以后,最开始主要研究的其实是汽车传统的的性能。在80年代研究的是汽车的操纵稳定性和平顺性,包括汽车的振动、模态分析等,进行了大量的汽车路上试验。”

    据张金换教授介绍,80年代末、90年代初的时候,汽车的安全领域研究开始进入中国。当时,张教授跟随我国汽车碰撞安全性研究的创始人黄世霖教授一起,最早开始了中国汽车碰撞安全领域的研究。1992年,从一无所有开始,黄世霖教授带领课题组建立了中国第一个汽车碰撞实验台。“当时是教委(教育部)给了我们5万块钱的基金,于是就把这中国第一个试验台搞起来了。其实就是一个简单的、室外的,由几个槽钢组成的两条轨道,牵引动力就用橡皮绳,因为比较便宜。橡皮绳拉长了以后聚集力,然后放开,弹出去,就把汽车带出去了。所以说从那个最艰苦、什么都没有的时候,我们就开始从事汽车碰撞安全领域的研究了。”谈起往日的艰辛,张金换教授平静的脸上带着微笑。

    在如此艰苦的条件下,完成了中国汽车第一撞,可以说翻开了我国汽车碰撞被动安全演绎新的一页。1999年,上汽集团捐款,帮助清华大学建立了我国第一个室内的汽车碰撞试验室。到了2009年,由于清华大学迎来百年校庆,所处校园中心位置的汽车碰撞试验室,拆迁到如今靠近校园东门的位置。经过20余年的发展变迁,如今的汽车碰撞试验室,已经是第三代了。这个第三代的试验室,也是清华大学里面单个面积最大的试验室。“现在国内的汽车碰撞试验室已经发展到了几十家,但毕竟我们清华大学的试验室,开创了汽车碰撞安全研究领域的先河。其实最开始的时候,也没有觉得什么特别。但是研究搞到现在,我自己深刻感受到的是,过去对汽车安全并不像现在这样得到人们那么高的重视。”张金换教授的语气里,流露出了一点点的遗憾。

    工作是兴趣所在

    1992年的时候,我国的汽车保有量只有100万辆,没有汽车厂家愿意将汽车产品用来进行碰撞试验。对于所有人来说,汽车的碰撞试验都是一个很新鲜的事情。然而一步一步走过来,发展到今天,汽车已经越来越多地进入每个家庭,甚至有些家庭已经拥有了第二辆汽车。而汽车的安全性,也正逐渐被公众所重视,公众也已经把汽车安全放到了首要位置上。

    “我觉得汽车安全,应该是汽车性能里面最最重要的一部分。如果安全性能都不能保障,那么汽车的操纵稳定性再好也没有用。所以说对于汽车安全性这一领域的研究,我是越做越觉得有兴趣。”张金换教授开心的和笔者讨论着现在的工作,目光炯炯有神。

    20多年的时间里,我国的汽车被动安全有了突飞猛进的发展。从非常简陋的汽车碰撞试验台,到现在全国50多个汽车碰撞试验室,而且试验室的规模越来越大,已经包含了正撞以及各个角度的碰撞试验。可以说中国汽车安全技术已经有了突飞猛进的发展,而最大的进步,就是从被动安全到主动安全的过渡、发展和融合。

    被动安全与主动安全

    2003年6月1日,《乘用车正面碰撞的乘员保护》标准正式实施后,国内新车上市前必须进行正面碰撞测试,并要满足国家标准。2006年7月1日,《汽车侧面碰撞的乘员保护》和《乘用车后碰撞燃油系统安全要求》两项强制性国家标准正式实施,乘用车安全标准逐步向国际惯例接轨。

    清华大学汽车碰撞试验室在汽车整车碰撞这一研究领域,如对汽车正面碰撞、侧面碰撞等的研究,对于帮助我国建立整车碰撞法律法规体系,有直接的推动和促进作用。我国的汽车碰撞标准是从1998年开始研究起草的,作为这方面的专家,张金换教授从始至终都参与了法规的起草与制定。

    汽车整车碰撞安全发展到现在已经比较全面了,从发展历史和发展趋势来看,被动安全性发展主要体现在汽车结构的耐撞性和乘员约束系统,如汽车安全带和安全气囊等。汽车安全带应该说是目前对车上人员最主要的保护措施。安全带在汽车高速行驶发生碰撞的时候,紧紧的把车上人员束缚住,防止人员被甩出汽车。但不可否认的是,汽车安全带的腹带、斜肩带,在发生高速碰撞的时候,对人体的内脏是有很大伤害的。目前正在进行的大量汽车人体工效学研究,其结果也表明汽车安全带对人体容易造成较大的伤害。现在美国已经投入使用的一种新型气囊式安全带,可以在发生高速碰撞的时候,像气囊一样充满气体,从而保护人体免受伤害。

    汽车安全气囊的发展,总体来说对保护车上人员安全也是非常重要的。但实际上安全气囊有很多的缺陷,例如误爆时有发生,以及某些特定情况下也不能够保护人体安全。但是从目前情况来看,现在汽车的被动安全已经逐渐的和主动安全融合在一起了。所谓被动安全,只是在交通事故发生以后对人体提供一个更好的保护,这毕竟是事故发生后才会有的措施。而主动安全则是在事故发生前采取措施,能够避免事故的发生,或者减少事故的损害。这是从源头上解决交通事故的问题。

    张金换教授目前正在组织进行主动安全的碰撞预判研究,其理想的状态,就是在碰撞还没有发生前,判断碰撞是否有可能会发生。如果判断发生,汽车就会自动采取预先措施,如将安全带、座椅移动到合理的位置,气囊准备双极点爆等,以此减少事故可能造成的损害。这其实就是主动安全与被动安全融合的例子。当然主动安全的领域更广,如车道线偏离车联网雷达的使用等等。国外这方面的许多技术,已经非常成熟的进行应用了,我国汽车主动安全研究也进入了一个快速发展的阶段。对于汽车安全的发展趋势,张金换教授肯定地表示,未来一定是主动安全与被动安全相融合的发展。

    “制定统一的安全气囊强制性国家标准,我觉得这么做是有难度的。根据我国目前的情况,我认为可以先制定一个行业标准,大家先试行一下,再根据实际情况,看看时机成不成熟,适当地进行推进,比如说再上升成国家标准。”对于为何我国的汽车安全气囊产品没有标准这一问题,张金换教授道出了自己的想法,“其实我还是一直觉得,可以先制定一个行业标准或者规范。我在安全气囊标准工作组也一直是这个很明确的态度。一步就制定强制国标,可能会产生很多问题,毕竟安全气囊有其特殊性。”

    其实在国外,一般的汽车安全气囊生产公司都有自己的企业标准。汽车主机厂采购安全气囊的时候,也会向安全气囊公司提供自己的一套标准,但这都属于企业标准。目前国际上确实没有哪个国家制定了汽车安全气囊的国标或者是强制性标准,究其原因,就是因为汽车安全气囊本身是非常复杂的,而且是针对具体每一个不同的车型和工况,进行产品的设计和生产。由于安全气囊其工作的特殊性,张金换教授对于标准制定的意见是稳步推进,分步实施。

    儿童乘车安全需立法

    近期“六一”儿童节“童车安全行”和“儿童道路安全主题研讨会”上,张金换教授作为专家,均向消费者讲解了儿童安全座椅保护儿童安全的重要性。据介绍,清华大学汽车碰撞试验室一直与国家质检总局缺陷产品管理中心进行着关于儿童安全座椅的合作。从2010年到现在,张金换教授参与组织了多次的儿童安全座椅市场调研,也进行了大量的儿童安全座椅试验。在她看来,目前我国消费者整体的安全意识正在逐渐提高,但是与欧美国家相比还是有很大的差距,特别是对于儿童乘车安全,例如家长抱着儿童坐在副驾驶座位上,或者什么约束系统都不使用就把儿童直接放在车上等,这些情况在我国还是非常多见的。

    “那天我在路上,看到一个男的开着车,居然抱着他的孩子,还让孩子扶着方向盘,我看那个小孩儿也就2岁左右,还在那儿转着玩,我就觉得,天哪!竟然会有这种情况。”张金换教授讲到这个她亲眼所见之事的时候,笔者可以深切感觉到她眼睛里的熊熊烈火。而这种情况在美国,家长就会被剥夺孩子的监护权。

    清华大学汽车碰撞试验室最新的数据显示,德国、澳大利亚、美国、加拿大、日本等国儿童安全座椅的使用率均已经达到了90%以上。而在我国,通过一些问卷调研等形式进行评估,儿童安全座椅的普及率确实是非常低的,甚至还不到10%。张金换教授参与组织的多次调研结果也发现,国内现在已经购买了儿童安全座椅的家长里,真正为儿童经常使用的也仅仅50%左右。由此可见,我国消费者的安全意识还是有待加强,包括社会、学校、幼儿园等各方面都需要加强安全意识的宣传和教育。

    “国内2012年已经开始实施《机动车儿童乘员用约束系统》强制性国标,但这仅仅是产品的技术标准。目前只有上海、山东两地对安装和使用儿童安全座椅进行了强制规定,从法律层面上讲,我还是要大力呼吁,在近两三年之内,全国应该强制使用儿童安全座椅,这是有条件实施的。使用儿童安全座椅可以减少儿童的伤亡。没有法律法规,只是去要求人们提高安全意识,这个力度是远远不够的。”张金换教授态度坚定地说道。

    儿童安全座椅的产品质量状况如何,据张金换教授介绍,现在市场上有很多仿冒品牌儿童安全座椅的产品,贴着某个牌子,但销售的价格却很便宜,只有200~400元不等,如此多山寨产品的出现,使得儿童安全座椅产品的质量状况不容乐观。在她看来,造成这种情况的原因,关键还是监管的缺失。而且将儿童安全座椅产品划分为玩具一类,是不可行的。儿童安全座椅产品应该跟汽车安全气囊产品一样,是儿童乘车安全必备的一个部件,不应该当做玩具对待。政府部门应当严抓产品的市场监管,这样对控制市场上的儿童安全座椅产品质量以及行业的发展,都是非常有好处的。

    易用性评价降低误使用率

    儿童安全座椅的误使用是国际普遍存在的问题,美国和加拿大以及欧盟都分别对儿童安全座椅误安装或者不恰当使用进行了深入研究。结果表明,对于一款合格的儿童安全座椅,如果不正确使用,非但不能起到应有的保护作用,反而可能会带来其他伤害。相比其他国家,我国消费者对儿童安全座椅的理解和正确使用意识薄弱,误使用的问题也比国外更为严峻。

    自2010年起,由国家质检总局缺陷产品管理中心、清华大学汽车碰撞实验室等联合,开展了符合中国儿童安全座椅市场特征和现状的安全易用性评价规程的研究,并已将《中国儿童座椅安全易用性评价规程》初步方案在国家质检总局缺陷产品管理中心网站上挂出,供业内外研究与讨论。易用性和误使用是紧密相连的,误使用对安全性有直接的影响和关联。即使在欧美国家,儿童安全座椅使用率如此之高的情况下,误使用率仍然能达到70%以上。我国目前也面临这个问题,可能的原因有许多方面。

    儿童安全座椅安全易用性以4个方面进行评价,分别为标识、说明书、儿童保护和座椅安装。国家质检总局缺陷产品管理中心与清华大学汽车碰撞实验室做了大量的儿童安全座椅误使用试验,以及许多的调研工作,。“接下来我们还会继续做大量的工作,尽快的把评价规程完善起来。其实评价规程本身涉及的标识、说明书等,对儿童安全座椅产品来说,也会起到设计规范的作用,这对于引导行业进行规范化设计会起到直接的推动作用。易用性评价作为儿童安全座椅非常正面的参考数据,也会给消费者一个科学合理的购买选择。所以我也希望咱们的杂志能够正面、大量地报道一下这些事情。”话语中透露出张金换教授对易用性评价殷切的期望。

    召回力度还需加大

    作为汽车安全领域的专家,张金换教授从2004年汽车召回第一次会议开始,到后来众多的讨论会、专家评估会,基本上都参加,她对汽车召回的感情很深,也见证了它的发展历程。在被问及如何看待我国汽车召回制度的时候,她给出了肯定的评价:“汽车召回已经整整十年了啊。我觉得还是做得很不错的,挺好的。召回对减少交通安全事故,确实起到了非常大的作用。但我总感觉它的法律地位还是不够,力度还是不够。希望随着《消费品安全法》的立法,我国的召回制度未来可以进一步完善起来。”

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