車輛中心 整車安全部/工程分析課 楊沛霖

汽車已經是每個家庭不可或缺的代步工具，然而車輛的設計要求都是以成年人為考量，若家中的嬰幼童需乘坐汽車時，往往就是行車安全的最大隱憂。隨著世界各國對於兒童乘車安全的重視與相關法規標準的訂定，目前兒童安全座椅的使用已經廣被接受且推廣普及，但是對於兒童安全座椅的選擇與使用，您的瞭解足夠嗎？


兒童在不同年齡層會因為發育狀況使用不同的安全座椅。當2歲以下的兒童乘坐安全座椅時，若發生碰撞意外會有20%是造成頸部傷害，因此這個年齡層的兒童應該是針對保護頸部安全著手；但是幼童若不滿1歲、體重不及9公斤之前必須面朝後乘車，這種方式可以有效降低頸部傷害。2~4歲的兒童乘坐安全座椅發生意外，最常產生傷害的部位在頭部，約有45%，因此座椅設計上需加強頭部安全保護。當兒童成長到4~10歲時，乘坐安全座椅發生傷害會有26%是在腹部，此時的座椅設計便要針對腹部加強保護。圖1為不同年齡層兒童發生意外傷害區域。
 

目前，國際上已有一套以兒童的體重及年齡為依據分類的兒童汽車座椅標準，分別是0、0+、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，如表1所示。大致來說，級別?0的座椅，適用於體重10kg以下，年齡約?6~9個月大的嬰兒。而0+級的座椅適合體重在13kg以內、年齡在15個月以內的嬰兒使用。目前，市售的兒童座椅產品會標示0/0+，代表已涵蓋這兩種級別。從外觀看來，這兩種級別的座椅都是採用手提籃的設計，兩側有高突的保護軟墊，中間有三點式安全帶，可將嬰兒牢靠地固定在座椅上，且此兩種級別座椅都必須以面向車尾的方向安裝。另外，絕對不可安裝在前方有安全氣囊的座椅上，否則一旦發生碰撞意外，安全氣囊將可能會對嬰兒的頸椎造成致命性的傷害。級別Ⅰ的座椅代表可供體重?9~18kg、年齡約?9個月~4歲大的孩童使用。此款座椅體積較大，在安裝上皆?面朝前，兩側同樣有很高的保護軟墊，內置三點或五點式安全帶。級別Ⅱ的座椅主要是供體重15~25kg、年齡4~6歲的兒童使用，這個級別的座椅大部分都會註明是可以跨越級別Ⅰ或Ⅲ，因為這個年齡層的兒童在體形上與適用級別Ⅰ或Ⅲ的兒童相近。在外觀上，級別Ⅱ的兒童座椅已經沒有獨立安全帶，安裝上是面朝前安裝，並使用車上的成人安全帶，座椅兩側的保護軟墊也沒有之前的那?突起。級別?Ⅲ的兒童座椅，主要供體重在22~36kg、年齡?6~11歲的兒童使用。從外觀來看，這個級別的座椅通常已經退化成增高座墊，主要是?了墊高兒童的乘坐位置，來配合使用車上的成人安全帶，以免安全帶勒到兒童的頸部，在意外發生時帶來危險隱患。不同級別的座椅標準也是為了降低不同年齡層兒童易發生傷害區域而設計的。

兒童安全座椅的主要效用就是要能安全地固定住兒童，當碰撞發生時，安全座椅的吸能設計能夠緩衝吸收碰撞所產生的衝擊力量，並且將座椅的變形程度減至最低，兒童能夠被安全地固定在安全座椅，?兒童提供安全的保護，讓其他的安全保護措施才有發揮作用的機會。目前兒童安全座椅在汽車上的使用已由自發性轉為強制性，各國皆已制定法規標準，並藉由實車碰撞測試或是分析模擬獲得兒童人偶損傷程度，作為安全座椅設計變更之依據。圖2為利用CAE技術(MADYMO及LS-DYNA)模擬兒童座椅的法規測試。圖3為兒童安全座椅台車測試。
 

兒童安全座椅的設計良窳與安裝使用在汽車中不單單是關係到兒童安全，更是行車安全的重要指標。近年來，車輛中心(ARTC)在CAE的軟體發展與人才培育上不遺餘力，關於兒童安全座椅方面針對結構強度或是疲勞耐久等分析都能夠從模擬分析、改善偵錯、產品改良與設計變更等提供完整的CAE技術服務，並且配合ARTC既有的實車測試能量進行測試驗證，除了能夠確實提供業者先期判斷與解決產品設計的相關問題，更加快業者在產品開發的時程掌握與產品銷售競爭力。

想進一步了解兒童安全座椅的分析設計嗎？
請洽本中心：
吳建勳 工程師，聯絡電話:04-7811222分機3314
楊沛霖 工程師，聯絡電話:04-7811222分機3329


圖片來源：
圖一：http://www.renault.com.tw/renaultsafety/02-2.htm
圖二：
1.W. Lee, “A CAE Methodology to Simulate Testing a Rearward Facing Infant S
eat during FMVSS 208 Low Risk Deployment”, 2007 World Congress, 2007
-01-1770, Detroit, Michigan, USA.
2. Q. Wang, T. Kapoor, W. Altenhof, L. Chen, A. Howard, “Use of Rigid Deformable
 Child Restraint Seats in Finite Element Simulations of Frontal Crashes”, 2006 SAE
World Congress, 2006-01-1141, Detroit, Michigan, USA.
圖三：車輛中心動安課服務簡介。
表一：
1.http://www.lerado.com/rd/outdoor_carry_cot.html
2.http://59.42.241.184:82/gate/big5/life.dayoo.com/auto/200706/04/60839_
   4189733.htm
3.http://www.autohome.com.cn/user/200412/654.html
4.http://www.lerado.com/rd/outdoor_bugger.html

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