汽车A柱视野校核方法研究

方 星，高丽平

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州545007）

0 前言

汽车A柱指的是位于前挡风玻璃和前车门之间的柱子，对于目前常见的承载式车身而言，A柱可以提供更高的稳定性和车身刚度，是不可或缺的车体结构件。但是汽车在转弯或者进入弯道时，A柱或多或少都会遮挡驾驶者的视野，甚至有时不得不踩急刹车，存在一定的安全隐患。现如今汽车行驶道路和驾驶环境越来越复杂，A柱视野的好坏不仅影响驾驶舒适性，还直接影响驾驶安全，A柱视野是衡量驾驶员视野好坏的重要指标之一。本文主要对比研究了两种不同的A柱校核方法，同时明确了前侧窗玻璃导轨条在不同位置时的三种情况，对工程师在汽车设计中对A柱视野的优化起到指导的作用。

1 A柱视野使用国标G B11562-2014校核方法

国标GB11562-2014《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》中明确要求了汽车单侧A柱双目障碍角不得超过6°，防弹车辆的单侧A柱双目障碍角不超过10°.若车辆的A柱是对称设计的，则仅需测量驾驶员一侧的A柱双目障碍角[1]。A柱双目障碍角测量方法如下。

驾驶员观察其眼睛所在的水平面内的目标时头部转动的中心点称为P点，P点的不同位置用P1和P2点来标识。基于座椅设计参考点R点的坐标来确定P点位置，它们的相对位置关系如下表1.

表1 P点相对于座椅设计参考点R点的位置尺寸

表1给出的是设计座椅靠背角25°时的数值，若不是25°，则需对P点的X、Z坐标进行修正，具体见GB11562-2014.

若座椅设计X方向调节行程超过108mm时，则需要对P点在X方向进行修正，具体修正值如下表2所示。

表2 根据座椅设计X方向调节行程对P点X坐标的修正值

在A柱上按图1标注的位置做两个Z方向截面。S1截面：从Pm点向前作与水平面向上成2°的平面，过此平面与A柱相交的最前点作水平截面；S2截面：从Pm点向前作与水平面向下成5°的平面，过此平面与A柱相交的最前点作水平截面。

将S1，S2截面投影在P点所在的水平面内，在该平面内测量双目障碍角，如图2所示。E1和E2的连接线绕P1旋转，使E1至左A柱的S2截面外侧的切线与E1、E2连线成直角，从E1向左A柱的S2截面外侧作切线和从E2向左A柱S1截面内侧作切线，从E2点作前一切线平行线，与后一切线所成的平面视野角度即为驾驶员(左)侧的A柱双目障碍角[1]。

在UG中对A柱视野使用国标GB11562-2014进行测量，测得目标车型左A柱双目障碍角为2.35°，如下图 3 所示。

图1 A柱上Z方向截面

图2 A柱盲区测量

图3 使用G B11562-2014校核A柱视野

2 A柱视野使用U G_A-Pillar obstruction模块校核

（1）打开软件UG，打开人体2D假人数模。

图4 建立眼椭圆

（3）选中2D 假人上的 H 点，L31、W20、H70信息自动获得，同时填入A40和TL23的信息，点击Next，如图5，即可获得P点和E点数据，如图6.

图5 输入H点信息

图6 建立眼点

（4）在UG中装配打开前侧密封条组件、左前门玻璃升降系统、左前门总成、左侧围总成、挡风玻璃系统、左前门三角板总成、左A柱上饰板总成、外后视镜等属于A柱定义范围内的零件，如图7.

图7 打开U G数模

（5）点击UG_A-Pillar obstruction模块，按照提示分别选择GB-Chinese Standard和相对应的眼点及A柱障碍物，点击Next即可测得目标车型左A柱双目障碍角为2.41°，如图8.

图8 按U G_A-Pillar obstruction校核A柱视野

3 两个校核结果的对比分析

从以上两个校核结果可以看出，对任意的同一台汽车的A柱视野，不同的校核方法将测得不同的A柱双目障碍角数据。按国标GB11562-2014《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》的规定，汽车单侧A柱双目障碍角不得超过6°，防弹车辆的单侧A柱双目障碍角不超过10°，目标车型设计了一个优秀的A柱视野。对两个校核结果的大小进行比较，UG_APillar obstruction模块的结果＞GB11562-2014的结果。同时发现校核A柱视野时，使用GB11562-2014校核需要多次获取截面线，工程师在校核时需要保持足够的耐心，另外GB11562-2014操作过程也相对复杂些，需要花费更多的时间。

4 前侧窗玻璃导轨

透明三角窗可以减小侧窗玻璃宽度，并对A柱整体强度进行增强。在汽车高速行驶且前侧窗玻璃打开时，如果设计了三角窗，那么风对驾驶员的影响会大大减小，车内噪声也会有所降低。但正是由于前三角窗的存在，必须要将前侧窗玻璃导轨往车后布置，这将影响驾驶员A柱视野，同时降低了驾驶员及行人的安全系数。在校核A柱视野时必须考虑三角窗，但GB11562-2014中未清楚说明对前侧窗玻璃导轨对视野的影响。本文通过以上对A柱视野的校核分析，提出根据前侧窗玻璃导轨在前侧窗玻璃上的位置，A柱视野校核分为3种情况，见图9～图11.

图9 前侧窗玻璃导轨不影响A柱视野校核

图10 直线S与前侧窗玻璃导轨上端相交

图11 直线S与前侧窗玻璃导轨中部相交

如图9所示，m点为S1截面上的上2°点，n点为S2截面上的下5°点，直线S（过m点和n点的直线）与前侧窗玻璃导轨不相交，说明前侧窗玻璃导轨不影响A柱视野校核。

如图10所示，直线S与前侧窗玻璃导轨上端相交，这是可能的一种临界状态，此时必须考虑前侧窗玻璃导轨对A柱视野的影响。

如图11所示，直线S与前侧窗玻璃导轨中部相交，n1点为S2截面与前侧窗玻璃导轨的交点，n2点为S2截面与A柱的交点，此时校核A柱视野时无须考虑前侧窗玻璃导轨的影响。

本文提出的以上几种情况，判断前侧窗玻璃导轨对A柱视野的影响简单明了，对设计或强制性检验中测量A柱视野有很大帮助。

5 总结

对于A柱的设计，从安全性考虑，A柱不仅要支撑车顶盖，作为前门的支柱，安装前挡风玻璃，还要能抵御突如其来的冲击，故需满足一定的强度和刚度要求，这就要求A柱的横截面积不能太小；而从行驶安全和驾驶舒适性来说，需要A柱障碍角越小越好，即A柱横截面积越小越好；从流体力学角度上看，越大倾斜角度的A柱，空气阻力越小，但A柱视野角也将势必会增大。这些设计要求本身都自相矛盾，故汽车工程师在设计A柱时要充分考虑，在刚/强度、视野和风阻要求上做一个合理的平衡。

从以上分析可知：按照当前的设计理论，A柱只要存在就不能完全地消除，只能尽量地去减小。所以驾驶者为避免交通安全事故，除了左右摇晃身体去改变驾驶姿态，使驾驶员的视野能绕过A柱以外，沃尔沃还提出了一种安全概念车，它采用在树脂玻璃中填充入少量的三角形钢铁作为A柱的材料（如图12），这样既保证了A柱刚度又能实现近乎透明的A柱，从而做到了最小A柱障碍角。另外，目前有些高档车把前视摄像头安装在外后视镜上，并把收集到的影像还原到驾驶室内的显示屏上，被A柱遮挡的物体将被一览无余，除成本过高目前还无法普及外，这无疑是减小A柱障碍角最有效的方法。

图12 沃尔沃安全概念车A柱