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[摘 要]随着我国经济的飞速发展，人民对汽车的需求量越来越大。目前我国即将成为第二大汽车市场。随着汽车保有量的增加，道路交通安全事故也频频发生，这无疑考验了对汽车安全性的生产技术水平。侧翻事故很容易发生在客车上。客车因为载客量较大，一旦发生事故往往造成巨大的生命财产的损失。客车顶棚结构对避免造成侧翻事故有着重要作用。因此，要进一步探究提高客车的结构安全性能对侧翻的影响。
[关键词]客车顶棚结构；侧翻安全；
中图分类号：U461.91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0074-01
客车交通安全事故经常出现碰撞，侧翻追尾的现象。由于客车重心较高，侧面接触面积大，当与其他大型车辆发生碰撞时，由于惯性较大，极易引发侧翻。
汽车侧翻有两种原因。第一，汽車因受到羁绊而引起的侧翻；指汽车在行驶过程中由于发生侧向滑移，碰到路面障碍物或凹坑，或是由于路面的着附力不够导致的侧翻。
汽车内饰设计非常重要，因为汽车内饰是驾驶员及乘员使用汽车时需要长时间接触到部件。顶棚内饰的设计不仅关系着乘员的舒适性，其安全性尤为重要。
1客车简述
客车就是以人为运载对象的交通工具，按用途来分，客车可以分为旅行客车、城市客车和公路客车。按总体结构可分为单车和列车。客车由发动机、底盘、车身和电气设备四部分组成。客车车身一般是整体结构，有明显骨架，车身壳体通常包括在其上敷设的隔音、隔热、防震、防腐和密封等材料涂层。
客车顶棚结构一般由面料层，基材层和背面无纺布层组成。面料层体现外观效果，一般采用无纺布、TPO和PVC膜。基材层一般采用PU玻璃纤，瓦楞纸板，麻纤维板等。
设计顶棚与周边配件搭接时。要考虑和周边件的制造精度，车身的制造精度和安装精度。定义合适的搭接量，保证实物装配时搭接而配合合理并且装置后外观良好。
2客车侧翻
客车侧翻事故可分为轻微侧翻、中度侧翻、中度侧翻、严重侧翻和混合侧翻5类。可以通过考察转弯过程中稳定车身的受力进行对汽车侧翻了解。稳定的车辆是指悬架和轮胎的偏置在分析中被忽略掉。转弯时，侧向力作用在地面上来平衡作用在汽车重心上的侧向加速度。侧向力作用在车辆上的位置的不同产生一个力矩，使车辆外侧翻。另外一种情况是车辆在侧向滑行中受到某物体的障碍，导致绊倒侧翻。当客车在道路上发生失控，与路肩或护栏发生碰撞，这些设施对小型车能起到保护作用，但对于中型或大型客车，其作用甚微。当客车高速撞上护栏后，由于客车质心较高，车辆产生向外翻滚的趋势，其下宽上窄的结构反而助使客车向上滑溜，导致翻车。
客车转向中松开加速踏板或紧急制动也会导致侧翻。转弯时紧急制动载荷会向前移动，前轴垂直力会增大，后轴垂直力减小，由此产生的横摆力矩使得后轴的侧偏角增大，帮助乘客转弯。后轴驱动时，客车纵轴上的后轴驱力会使乘客产生转向不足效应，紧急制动会对车产生转向过多效应，加剧客车的转动，使得客车出现偏向不稳定的状态，从而增大侧翻风险。
另外，后轴驱动时制动力矩突然提高会提高制动滑移率提高，减小同一侧偏角条件下的侧向定力系数，导致轮胎保持稳定、防止侧滑的能力降低。因此弯道上的制动会使得客车的侧翻稳定性变差。
上部结构强度影响客车侧翻。1客车的车型在前后侧面结构强度设计上前弱后强，因为车辆前部有车门，且前围结构的横向强度及刚度比后卫结构差。2由于用粘胶粘在立柱上的窗框粘接强度不够，发生非侧翻侧可滑动玻璃窗整体脱落，直接侵入乘员生存空间，对乘员造成伤害风险。
客车在侧翻过程中对乘员造成的伤害有三种类型：由于客车结构变形导致生存空间减小，车内乘员与客车内部发生装机，乘客被完全或部分抛出窗外。
3顶棚设计
客车的顶棚有软顶和硬顶两种。软顶一般由面料和泡沫层用层压法或火焰法符合在一起。硬顶是具有一定刚性和立体形状的内饰件。软顶主要用于货车、面包车和抵挡轿车上。
客车顶棚的设计基本为纵横梁正交形式，稳定性不足。斜撑是一种较好的增加稳定性的方法，目前顶棚斜撑形式较少，研究顶棚不同斜撑布置形式增加客车稳定性能有效防止客车侧翻。
客车顶棚运用斜撑方法，不会过大增加车身质量，且保证顶棚的主要承载能力，因为当相邻斜撑布置方式不同时，构件的应力最小。
顶棚添加斜撑方法有两种。第一种是在相邻顶棚横梁之间添加斜撑。第二种是在顶棚纵梁和顶棚边缘纵梁间添加斜撑。
顶棚与立柱斜撑布置方案包括顶棚与侧围之间斜撑布置的8种情况。是确定斜撑的最优布置方案。它根据斜掌与车身之间不同角度，研究侧翻过程中斜掌布置方案对车身变形的影响规律。
确定弯梁的最优布置方案要研究弯梁不同弯角曲率半径对侧翻车身变形的影响。因为在侧翻碰撞过程中，顶棚与侧围连接的弯梁负责将碰撞区形变与碰撞力通过顶棚传递到非碰撞区的侧围，此时弯梁的构型对车身变形有影响。改进方案保证弯梁横跨度不变，改变内外侧圆角半径，通过调整车顶棚与侧围间相对高度，保持弯梁圆弧与顶棚为弯曲过渡。
结论
最好的改进方案就是在顶棚与侧围间添加斜掌，这种方式的缺点是操作工艺复杂，需要在侧围与顶棚间布置斜掌时在车内对侧围与顶棚间焊接斜掌。在顶棚纵梁间布置斜掌，当相邻斜掌左右方向相同、前后方向不同时效果最佳。改变顶棚连接弯角半径，当弯角半径为99mm时效果最优。
参考文献
[1]杨双，邓松.客车顶棚结构对侧翻安全的影响[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2017，（1）：155-160.
[2]厦门金龙联合汽车工业有限公司.一种兼具成本低及客车侧翻安全的客车闭环结构：CN201210335435.2[P].2013-01-16.
[3]张帆.空气悬架大客车有限元建模方法及工程应用研究[D].山东理工大学，2012.
[4]曹立波，张冠军，欧阳志高， 等.自动展开收拢式特种车辆的关键技术研究[Z].湖南大学等.2014.
[5]曹立波，刘智毅，张冠军， 等.移动式大型可展开装备的关键结构设计及其产业化[Z].湖南大学.2013.
[关键词]客车顶棚结构；侧翻安全；
中图分类号：U461.91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0074-01
客车交通安全事故经常出现碰撞，侧翻追尾的现象。由于客车重心较高，侧面接触面积大，当与其他大型车辆发生碰撞时，由于惯性较大，极易引发侧翻。
汽车侧翻有两种原因。第一，汽車因受到羁绊而引起的侧翻；指汽车在行驶过程中由于发生侧向滑移，碰到路面障碍物或凹坑，或是由于路面的着附力不够导致的侧翻。
汽车内饰设计非常重要，因为汽车内饰是驾驶员及乘员使用汽车时需要长时间接触到部件。顶棚内饰的设计不仅关系着乘员的舒适性，其安全性尤为重要。
1客车简述
客车就是以人为运载对象的交通工具，按用途来分，客车可以分为旅行客车、城市客车和公路客车。按总体结构可分为单车和列车。客车由发动机、底盘、车身和电气设备四部分组成。客车车身一般是整体结构，有明显骨架，车身壳体通常包括在其上敷设的隔音、隔热、防震、防腐和密封等材料涂层。
客车顶棚结构一般由面料层，基材层和背面无纺布层组成。面料层体现外观效果，一般采用无纺布、TPO和PVC膜。基材层一般采用PU玻璃纤，瓦楞纸板，麻纤维板等。
设计顶棚与周边配件搭接时。要考虑和周边件的制造精度，车身的制造精度和安装精度。定义合适的搭接量，保证实物装配时搭接而配合合理并且装置后外观良好。
2客车侧翻
客车侧翻事故可分为轻微侧翻、中度侧翻、中度侧翻、严重侧翻和混合侧翻5类。可以通过考察转弯过程中稳定车身的受力进行对汽车侧翻了解。稳定的车辆是指悬架和轮胎的偏置在分析中被忽略掉。转弯时，侧向力作用在地面上来平衡作用在汽车重心上的侧向加速度。侧向力作用在车辆上的位置的不同产生一个力矩，使车辆外侧翻。另外一种情况是车辆在侧向滑行中受到某物体的障碍，导致绊倒侧翻。当客车在道路上发生失控，与路肩或护栏发生碰撞，这些设施对小型车能起到保护作用，但对于中型或大型客车，其作用甚微。当客车高速撞上护栏后，由于客车质心较高，车辆产生向外翻滚的趋势，其下宽上窄的结构反而助使客车向上滑溜，导致翻车。
客车转向中松开加速踏板或紧急制动也会导致侧翻。转弯时紧急制动载荷会向前移动，前轴垂直力会增大，后轴垂直力减小，由此产生的横摆力矩使得后轴的侧偏角增大，帮助乘客转弯。后轴驱动时，客车纵轴上的后轴驱力会使乘客产生转向不足效应，紧急制动会对车产生转向过多效应，加剧客车的转动，使得客车出现偏向不稳定的状态，从而增大侧翻风险。
另外，后轴驱动时制动力矩突然提高会提高制动滑移率提高，减小同一侧偏角条件下的侧向定力系数，导致轮胎保持稳定、防止侧滑的能力降低。因此弯道上的制动会使得客车的侧翻稳定性变差。
上部结构强度影响客车侧翻。1客车的车型在前后侧面结构强度设计上前弱后强，因为车辆前部有车门，且前围结构的横向强度及刚度比后卫结构差。2由于用粘胶粘在立柱上的窗框粘接强度不够，发生非侧翻侧可滑动玻璃窗整体脱落，直接侵入乘员生存空间，对乘员造成伤害风险。
客车在侧翻过程中对乘员造成的伤害有三种类型：由于客车结构变形导致生存空间减小，车内乘员与客车内部发生装机，乘客被完全或部分抛出窗外。
3顶棚设计
客车的顶棚有软顶和硬顶两种。软顶一般由面料和泡沫层用层压法或火焰法符合在一起。硬顶是具有一定刚性和立体形状的内饰件。软顶主要用于货车、面包车和抵挡轿车上。
客车顶棚的设计基本为纵横梁正交形式，稳定性不足。斜撑是一种较好的增加稳定性的方法，目前顶棚斜撑形式较少，研究顶棚不同斜撑布置形式增加客车稳定性能有效防止客车侧翻。
客车顶棚运用斜撑方法，不会过大增加车身质量，且保证顶棚的主要承载能力，因为当相邻斜撑布置方式不同时，构件的应力最小。
顶棚添加斜撑方法有两种。第一种是在相邻顶棚横梁之间添加斜撑。第二种是在顶棚纵梁和顶棚边缘纵梁间添加斜撑。
顶棚与立柱斜撑布置方案包括顶棚与侧围之间斜撑布置的8种情况。是确定斜撑的最优布置方案。它根据斜掌与车身之间不同角度，研究侧翻过程中斜掌布置方案对车身变形的影响规律。
确定弯梁的最优布置方案要研究弯梁不同弯角曲率半径对侧翻车身变形的影响。因为在侧翻碰撞过程中，顶棚与侧围连接的弯梁负责将碰撞区形变与碰撞力通过顶棚传递到非碰撞区的侧围，此时弯梁的构型对车身变形有影响。改进方案保证弯梁横跨度不变，改变内外侧圆角半径，通过调整车顶棚与侧围间相对高度，保持弯梁圆弧与顶棚为弯曲过渡。
结论
最好的改进方案就是在顶棚与侧围间添加斜掌，这种方式的缺点是操作工艺复杂，需要在侧围与顶棚间布置斜掌时在车内对侧围与顶棚间焊接斜掌。在顶棚纵梁间布置斜掌，当相邻斜掌左右方向相同、前后方向不同时效果最佳。改变顶棚连接弯角半径，当弯角半径为99mm时效果最优。
参考文献
[1]杨双，邓松.客车顶棚结构对侧翻安全的影响[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2017，（1）：155-160.
[2]厦门金龙联合汽车工业有限公司.一种兼具成本低及客车侧翻安全的客车闭环结构：CN201210335435.2[P].2013-01-16.
[3]张帆.空气悬架大客车有限元建模方法及工程应用研究[D].山东理工大学，2012.
[4]曹立波，张冠军，欧阳志高， 等.自动展开收拢式特种车辆的关键技术研究[Z].湖南大学等.2014.
[5]曹立波，刘智毅，张冠军， 等.移动式大型可展开装备的关键结构设计及其产业化[Z].湖南大学.2013.