解读大车碰小车的简化物理模型记者:Alegna 2009-04-17

美国IIHS进行了“罕见且极端”的对撞试验后,许多人开始质疑试验的可信度与参考价值何在,其实关于小车与大车在碰撞事故中的损坏程度,就以“常理”来看,对于“谁会撞输”应该不会有太大的问题;这里所谓的常理,并非只是用「小车一定比较吃亏」这种简单的说法一言以蔽之,若撇去车身结构的强度不同先不谈,将碰撞模型归纳出两大变因:尺码与重量,在理想的状况下,这两者正是造成人体伤亡的重要原因。

▲这里用夸张化的图解,呈现不同尺码的车身,面临撞击时,受到波及的範围不同,其中长车头的车辆缓冲的空间大,作用时间长,承受的冲量小,成为撞车比赛时的优势。

在IIHS的观点认为,这次迷你车会在与中型车对撞测试惨败其实一点也不令人惊讶,这只是反应出物理世界下的定律,特别是定律中的力与距离。在车与车对撞时,人员受伤的幅度取决于两个明显的因素:车身大小与车辆重量。

首先讲尺码,从插图看来,当汽车撞上坚硬的障碍物,结果是取决于车辆的撞击端尺码大小,通常这里指的是车头部份的长度;当大小车以同样的速度撞墙,如果大车的车头“可承受撞击的长度”是小车的两倍长,那幺过程中大车内的人体承受的冲击力就会是小车的两倍,因为从发生撞击开始算起,它会多花一倍的距离才会停止。由于多争取到的时间,让大车在惨烈的撞车比赛中胜出,所以在这个部份,可以发现不是动量这幺简单,现在是冲量的大小正在决定需不需要叫救护车,因为作用(或者勉强说是溃缩过程)时间越短,同样的冲击力道会让小车更吃亏。

▲用比较极端的例子来看,两部重量相差一倍,均以相同速度对撞,车内人员所承受的冲击截然不同。

再来是关于相对车重的因素,当两辆车以同样的速度对撞时,结果将由谁的重量比较大来决定;此时较重的车会把轻的车推向后,也就是说撞击时,重车相对移动的距离较短,所以重车在作用过程中「速度的改变率」会比轻车缓和些,想像一下,施予同样的力道在煞车踏板下,用慢踩的与用踹的方式,两者最后都可让车停住,但哪一个会让车上的人晃动剧烈?看似不起眼的作用时间最终决定了人员的存活率。基于以上的说法,当两部重量相差一倍的大小车对撞时,小车内的人受到冲击的程度就会将近是大车的两倍。

▲撞击发生后的瞬间,较轻的车被重车以时速13英里的速度推往后方。

以IIHS所进行的试验为例,大小车重量分别为3600磅与1800磅,当大小两车重量相差一倍,各以40mph进行对撞,撞击发生后的这短短不到1秒的时间内,大车会把小车以13mph的速度推向后,所以这段期间小车的速度改变为40+13=53mph,大车则是40-13=27mph,差了快一倍。

▲IIHS这次倒入迷你车与中型车对撞测试并非突发奇想,早在1971年,就已进行过史上第一次非同等级车的对撞试验,由一部当时的AMC Gremlin便宜小车,与AMC的大型车Ambassador进行对撞。

对撞时受到越大冲击的意谓越危险,因此小车与大车对撞就很吃亏,统计上也支持了这个论点,美国2007年出厂三年内的迷你车在车与车碰撞事故中的死亡率,将近是大车的两倍。有些小车确实拥有比较耐撞的设计,不过这次的对撞测试,纯粹只是凸显出小车在对上大车时的弱势这个事实,一切只因为它们较轻较小,部份车商或许不需要过度反应,看到媒体报导就来电关切。


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