关于汽车碰撞试验和假人应用分析

关于汽车碰撞试验和假人应用分析

杨威

(北京毓铭汽车技术服务有限公司101100)

摘要:随着社会的发展和科技的进步，汽车行驶的安全性成为人们购买汽车时考虑的首要因素。本文就汽车试验规则介绍作为出发点，讨论了假人与中国人体型符合性问题，并针对汽车碰撞试验相关问题提出了一些解决思路，希望为汽车行业提供一些参考和建议。

一、汽车试验的重要性

汽车碰撞试验研究的目的是为了保护乘员的安全，减少安全事故的发生率。目前，据研究人员对汽车碰撞事故发生情况统计表明，汽车之间的追尾碰撞是造成安全事故最多的一种情况。汽车碰撞试验是一种被动性安全法规，是欧美国家在1998年提出来的。主要是针对乘员与车体内饰件的碰撞、头部约束、门锁及约束部件、追尾碰撞保护、安全带部件等内容制定的规则。关于欧美和中国的汽车碰撞试验法律法规有很大的不同。在美国，汽车碰撞试验主要是采用残缺产品招回制度。在欧洲，汽车碰撞试验主要是对碰撞试验角度和速度等方面规定细节评价标准。中国相对于欧洲和美国而言，在汽车碰撞试验的规章制度较为落后。

二、汽车碰撞试验设备与假人应用

1各装置的结构及其工作原理

（1）壁障

实车碰撞试验中，碰撞时与试验车辆相互作用的表面称为壁障。正面碰撞的固定壁障是一个混凝土主体和可拆装的硬表面的组合体，侧面碰撞和追尾碰撞采用带有吸能表面(如蜂窝铝块)的移动壁障。通常，在固定表面安装有若干载荷传感器，用来测量碰撞载荷。根据sAEJ850要求，固定壁障表面至少宽3m，高1．5m，壁障表面垂直于壁障前的路面且固定19mm厚的多层板，壁障尺寸和结构应足以限制其表面变形量小于测量压溃量的1％。正面碰撞时，试验车的纵向中心线应与壁障中心线重合，其不重合度应在300mm范围内。根据FMVSS和SAEJ972规定，移动壁障有两种冲击表面。一种是FMVSS30l舰定的用于侧面碰撞试验的平面刚性表面。另一种是FMVSS214规定的用于侧面碰撞试验的吸能表面。试验时可根据不同的碰撞形式选用不同的壁障。

（2）牵引系统

牵引系统是使被试车辆或移动壁障由静止达到设定碰撞前速度的装置。其基本要求包括：(1)高精度的速度控制：(2)牵引过程中加速度保持恒定且不能过大以保证在加逃过程中假人的姿势不发生变化。(3)安全可靠而且节能。在各种可能的牵引方案中，电力牵引、橡皮绳牵引和弹射式牵引为常见的几种方式。电力牵引具有控制精度高、适应性强等特点，“但其电机、电控系统结构复杂、价格昂贵。橡皮绳牵引结构最简单、价格便宜，但控制精度较低、加速过程不能满足加速度基本恒定的要求。弹射式牵引行程较短，加速度大且不能实现恒加速度，应用有一定的局限性。

（3）观测系统

要了解碰撞试验过程中车辆的损伤状况，需要分析车辆损坏的过程，特别要从车辆下部观测，因此在固定壁障前下部设置一个观测井，一般称之为地坑。地坑内设置反光镜、高速摄像机和照明灯，地坑上盖为一角钢钢精焊接网络状盖板，既可以防止被试车辆掉入坑内，又对摄影机无遮挡作用。

（4）轨道

轨道是被试车辆或移动壁障实现动力驱动的轨道，导轨有单轨和多轨等形式。日本汽车研究所碰撞试验场有六条轨道，每间隔15度有一条轨道，这可以方便的进行正面碰撞、侧面碰撞和其它形式的碰撞事故(诸如行人与车辆碰撞事故、自行车与车辆碰撞事故)的模拟，如果要实现FMVSS208和214法规，标准的试验单轨道就足够了。

（5）浸车环境室

碰撞试验需要用假人，假人的皮肤、颈部和胸部等采用了许多的塑料部件，这些塑料部件的特性是随着温度的变化而变化的，所以如果想要正确的测量假人各部位的伤害值，必须保证在专门设定的温度下进行试验。在碰撞试验前，装载有假人的被试车辆必须放入能保持规定温度的恒温室，即浸车环境室，FMV208标准规定了试验用假人的温度范围，HybridII为18．9～25．6℃：HybridHI为20．6～22．2"C。

（6）照明系统

实车碰撞试验过程中，为了分析假人的运动特性和车辆的碰撞特性，须同时采用几部高速摄影机，这就要求有足够的照明设备来保证足够的照度。在固定壁障前方5m×2rn范围内应能保证500001x的照度。这可依靠自然光和反射镜或必要的照明灯来保证。

2假人

为了检验汽车碰撞时的汽车结构的吸能性，人的生存空间和约束系统对人体的保护能力，在有关的动态试验标准中，都规定了人体的头部、胸部和大腿等关键部位的碰撞响应信号限值。由于碰撞试验属于破坏性试验，十分的危险，无法用真人来进行试验，所以美国和欧洲先后开发了模拟人的试验装置——假人。随着科学技术的发展，目前制造的假人已经具有很好的似人性质，它已经成为汽车动态试验不可缺少的工具。

三、假人与中国人体型符合性问题讨论

汽车碰撞试验最重要的道具之一就是假人（Dummy），用假人代替真人感受汽车碰撞时的速度、位移对乘员的伤害程度。数据就是从安装在假人身上的数据采集仪中采集，研究人员收集数据并得出HPC、ThPC、FPC等方面的指标，来检测汽车对乘员的安全保护性能。但是在CMVDR294号的演示中，假人模型是根据美国男子尺寸来制作的，不符合中国成年男子的体型。因此，得出的数据会存在偏差，不能够完全符合汽车碰撞试验的安全标准规定。从人机工程学可知，人机试验结果与人的身高、体重、头部重心、躯干重心等存在紧密联系，任何的不同都会产生巨大的差异。比如，乘员在汽车碰撞时产生头部重心偏移的话，就会造成HPC值偏大或者偏小。乘员在汽车碰撞时产生躯干重心偏移的话，就会造成ThPC值与CMVDR294中假人得出的ThPC值存在误差。目前，由于我国对汽车碰撞试验的法规制度还不够健全，因此对假人在汽车碰撞试验中的应用还不够成熟，科技人员在对假人研究方面还缺乏一些专业经验。由此可见，CMVDR294不能够完全作为中国汽车行业关于汽车正面碰撞数据分析的标准，不能够完全保证中国乘员的安全。无论是对中国汽车厂家还是对乘员而言，都是不合实际的试验。一方面，CMVDR294试验不能够保护乘员的安全，使乘员的安全得不到保障。另一方面，正是由于CMVDR294试验不能够保护乘员的安全和利益，对厂商来说将会面临更严峻的考验，国家对厂商的要求将会更加严格。与欧美国家的厂商相比，中国厂商处于不利地位。

四、解决问题思路

在假人与中国人体型符合性问题讨论中可以得出，汽车碰撞试验中的假人最好是按照中国成年男子的比例来制定。但是，制作假人的工序很复杂，需要集合生物学专家、工程学专家、统计学专家、材料学专家、力学专家共同进行制作假人模型。假人模型的制作还需要医院提供大量的鲜尸作为标本，专家对标本试验，然后在数据采集仪器中采集数据，保证数据的真实性和可靠性。另外，需要耗费大量的人力、物力和财力在假人模型制作程序上，还需要专家消耗大量的时间反复证明HPC、ThPC、FPC数据值的比例是否恰当。从现阶段的技术水平来看，欧美国家的假人是其自己生产制作的，因为欧美国家有制作假人并得到认可的FTSS公司。但是中国没有这种专业性的公司，在短期内中国要想研制“中国假人”的难度系数很大。由于我国制作假人的技术还比较低下，法律法规体系还不够完善，在短时间内提升试验水平不够现实。但是，国家和厂商可以采取一些措施来改变这种现象。首先，厂商要引进国外先进的汽车生产技术，并与汽车碰撞试验成功的厂商进行合作，吸取成功经验。其次，国家要建立健全汽车试验机构，并在相关部门机构下专门设置假人模型制作部门，通过不断的试验来调整数据，得出适合中国成年人的数据比例，为保障乘员的安全提供有效保障。

结束语

综上所述，中国在采用国际先进汽车试验技术的同时一定要根据自身国情和企业的实际情况来衡量试验标准。汽车碰撞试验的目的是为了保障乘员的安全，减少安全交通事故。要将保护乘员的安全和利益放在首位，制定合适的汽车正面碰撞标准体系以及符合中国人特点的假人。

参考文献：

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[2]方取玉，唐玲凤.减少侧面碰撞假人胸部肋骨变形量的方法研究[J].安徽工程大学学报，2012

[3]刘珍海，等.正面小重叠碰撞工况模拟研究与实车优化分析[J].汽车安全与节能学报，2012