美国车辆儿童约束固定点系统技术要求解读

美国车辆儿童约束固定点系统技术要求解读

王颂1, 田泽洋1, 赵准1

 1.中国汽车技术研究中心有限公司 天津 300300

[摘要]中美两国的儿童约束固定点系统强制性标准在许多方面存在差异，本文对美国儿童约束固定点系统标准FMVSS 225进行了解读，详细介绍了美标的技术要求和试验方法，为国产车辆出口北美地区提供了支持。

关键词：儿童约束固定点系统；FMVSS；标准解读；强度试验

1  引言

中国汽车工业协会数据显示，2022年1~9月，全国汽车出口211.7万辆，居世界第二位[1]。在中国企业走向海外的过程中，因为标准体系不同，中国和美国汽车相关的强制性标准在许多方面有所区别，其中在儿童约束系统及其固定点方面，二者差异尤为凸出，这为中国车企出口北美市场带来了风险和挑战。

儿童约束系统，也被称为儿童座椅，是指带有保护带扣的织带或相应柔软的部件、调整装置、连接装置以及辅助装置（例如手提式婴儿床、婴儿携带装置、辅助座椅和碰撞防护），且能将其稳固放置在机动车上的装置[2]。儿童约束系统的作用是在车辆碰撞事故或突然减速时，减小对儿童造成的伤害。

目前国际上主流的安装儿童座椅的方式可以分为三类：国际标准化组织固定装置(International Standards Organization FIX， ISOFIX)，儿童使用的下扣件和拴带(Lower Anchors and Tethers for Children, LATCH)和使用车载成人安全带进行固定。ISOFIX方式起源于欧洲，其特点是儿童座椅与车辆通过两个固定点进行刚性连接，同时还必须提供一个限制儿童座椅翻转的装置。LATCH方式起源于美国，其特点是儿童座椅与车辆通过三个固定点进行柔性连接，其中两个固定点在下部，一个固定点在上部。

为实现ISOFIX和LATCH两种安装方式，车辆需提供相应的儿童约束固定点系统。儿童座椅与儿童约束固定点系统连接，并通过这一系统将其所受的载荷传递至车身[3]。不同的安装方式对儿童约束固定点系统的要求也不尽相同，欧洲使用的标准为ECE R145，标准主要规定了ISOFIX固定点系统的数量、位置和强度要求[4]（该标准由原ECE R14标准中ISOFIX固定点系统相关内容整合而成[5]）。现行国标GB 14167—2013《汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》参考ECE R14制定，删除了关于车辆认证的相关内容[6]，在技术要求方面与欧标基本一致。美国使用的标准为FMVSS 225，国标与美标在儿童约束固定点系统的技术要求和试验方法上有较大的不同。本文将对FMVSS 225的技术要求和测试方法进行详细介绍。

2  FMVSS 225技术要求

FMVSS 225中定义的儿童约束固定点系统由三个固定点组成（见图1），其中位于座椅上部的称为上拉带固定点，位于座椅下部的两个固定点称为下固定点[7]。标准主要规定了儿童约束固定点系统的数量和位置要求、每个儿童约束固定点系统中上拉带固定点和下固定点的一般要求和性能要求，下面将分别进行介绍。

图1 儿童约束固定点系统的组成

2.1  儿童约束固定点系统数量和位置

FMVSS 225根据车辆后排前向席位的数量不同，提出了不同的要求：

1、具有三个或更多后排前向席位的车辆：至少要在两个席位配备儿童约束固定点系统，如果车辆有三排或更多的座椅，至少要有一个儿童约束固定点系统位于第二排座椅上。对于除了上述两个席位以外的第三个后排前向席位，必须配备一个上拉带固定点；如果存在后排非外侧前向席位，这个席位至少要配备一个上拉带固定点（有没有下固定点均可）；

2、具有不超过两个后排前向席位的车辆：每个席位都必须配备儿童约束固定点系统；

3、没有后排前向席位的车辆：必须在副驾驶席位配备上拉带固定点。

除了上述要求之外，标准还对一些特殊情况进行了说明：

1、对于敞篷车，不要求配备上拉带固定点；

2、如果车辆安装了集成式儿童座椅，则可以相应减少对儿童约束固定点系统数量的要求；

3、对于没有后排前向席位或虽然有后排席位，但前排座椅靠背后表面和后排座椅靠背前表面之间的距离小于720 mm时，如果副驾驶席位气囊可以关闭或没有气囊，则副驾驶席位必须配备儿童约束固定点系统。

2.2  上拉带和下固定点的一般要求

对于每一个儿童约束固定点系统中的上拉带和下固定点，FMVSS 225还分别对其结构和位置要求进行了规定。对上拉带固定点，标准要求：

1、固定点应能允许连接规定形状的儿童座椅的上拉带钩；

2、无需使用螺丝刀或硬币以外的任何工具即可进入并迅速使用；

3、每个上拉带固定点需要密封以防止废气进入乘客舱。

对下固定点，标准要求每个下固定点应由一根横杆组成：

1、其直径为6 mm ± 0.1 mm；

2、该横杆应为一条横向水平的直线；

3、其有效长度不小于25 mm，在距与杆件后表面相切的垂直平面后方7 mm处测量，其长度应小于60 mm；

4、杆件作为车辆的一部分，不得收起，只能使用工具（如螺丝刀和扳手）将其拆下，且刚性连接到车辆上，在任何方向上受到100 N力时变形不超过5 mm。

在上拉带固定点位置方面，标准规定车辆的上拉带固定点应位于图2所示的阴影区域内。

图2 上拉带固定点允许布置位置

在下固定点位置方面，标准规定使用如图3a)所示的模拟儿童座椅外形尺寸的儿童约束模块(Children Restraint Fixture, CRF)或如图3b)所示的拆除了侧框、背框和顶框的简易CRF安装到下固定点时（可调式座椅调至最后和最下位置），CRF模块下表面相对车辆坐标系的角度应满足：

1、前后倾斜度角15°±l0°，左右偏转角度0°±5°，翻转角度0°±10°；

2、在CRF的A点上施加100 N水平压力，沿平行于CRF底面的方向测量，与下固定点杆前表面相切的垂直平面应在Z点之后不超过70 mm，沿车辆纵向测量，与下固定点杆前表面相切的垂直平面应在座椅R点之后不小于120 mm。

a)完整CRF               b)简化的CRF

图3 模拟儿童座椅外形尺寸的儿童约束模块(CRF)

2.3  上拉带和下固定点的性能要求

儿童约束固定点系统将儿童座椅受到的载荷传递至车身结构，因此强度是其至关重要的性能。FMVSS 225分别对上拉带和下固定点的强度进行了规定。

上拉带固定点强度试验采用如图4所示的静态加载装置(Static Force Applied Device, SFAD)进行加载。对于只配备了上拉带固定点的席位，使用SFAD1；对于配备了上拉带和下固定点的儿童约束固定点系统，使用SFAD2进行加载。加载试验前，对可调式座椅，应将座椅调至最后、最下位置，座垫高度可调时，将座垫调至最高位置。若座垫处于最高位置导致SFAD2与下固定点无法连接时，可将座垫调至SFAD2与下固定点能够连接的高度，连接后再调至可以达到的最高位置。加载载荷方向与水平面所成角度为向上10°±5°，使用500 N的力进行预加载，随后在24~30 s内加载至15000 N并保持载荷1 s，上拉带固定点不得与座椅或车辆结构完全分离。

下固定点强度试验采用SFAD2进行加载，加载方向分为正向和斜向。对正向加载，加载载荷方向与水平面所成角度为向上10°±5°，与车辆纵向垂直平面所成角度为0°±5°，使用500 N的力进行预加载，随后在24~30 s内加载至11000 N并保持载荷1 s，加载点水平方向位移不得超过175 mm；对斜向加载，加载载荷方向与水平面所成角度为0°±5°，与车辆纵向垂直平面所成角度为75°±5°，使用500 N的力进行预加载，随后在24~30 s内加载至5000 N并保持载荷1 s，加载点水平方向位移不得超过150 mm。

a)SFAD1               b)SFAD2

图4 静态加载装置(SFAD)

此外，标准还明确提出：使用SFAD2模块进行了上拉带固定点强度试验的席位，其下固定点不用再进行下固定点强度试验。

3  结论

我国国家标准GB 14167—2013《汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》、欧洲法规ECE R145和美国联邦法规FMVSS 225是目前国际上常用的儿童约束固定点系统标准，三项标准之间存在着诸多差异。

FMVSS 225与国标的主要差异为：

1、后排中间席位必须配备上拉带固定点；

2、对于只配备了上拉带固定点的席位，使用SFAD1进行上拉带固定点强度试验；

3、下固定点强度正向加载，加载力增大为11000 N，相应的对加载点位移的限值也增大到175 mm；

4、上拉带和下固定点强度试验要求加载时间为24~30 s，保持载荷1 s。

本文详细介绍了美国儿童约束固定点系统标准FMVSS 225的技术要求和测试方法，为国产车辆出口北美地区提供了支持。

参考文献

[1]  2022年9月汽车工业产销情况简述.中国汽车工业协会[OL]. http://www.caam.org.cn/chn/4/cate_34/con_5236352.html.

[2]  张金换,许述财,杨欣,等.汽车儿童乘员碰撞伤害与防护[M].清华大学出版社, 2015: 2-15.

[3]  毛星子. ISOFIX儿童约束系统固定装置的技术要求及对比分析[J]. 客车技术与研究, 2013(6), 54-58.

[4]  ECE R145. Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to ISOFIX anchorage systems ISOFIX top tether anchorages and i-Size seating positions[S]. United Nations Economic Commission for Europe, 2022

[5]  ECE R14. Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard tosafety-belt anchorages[S]. United Nations Economic Commission for Europe, 2021

[6]  GB 14167—2013. 汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点[S]. 北京: 中国标准出版社, 2013

[7]  49 CFR 571.225. Child restraint anchorage systems[S]. Washington DC: U.S. Government Printing Office, 2022