車(chē)輛安全性能的研究現(xiàn)狀

【摘 要】隨著車(chē)輛保有量的不斷增加和車(chē)輛行駛速度的日益提高使交通事故頻發(fā)，造成的人員傷亡數(shù)量和經(jīng)濟(jì)損失巨大因此車(chē)輛安全性能的研究成為現(xiàn)今的熱點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】碰撞；安全裝置；研究現(xiàn)狀

1、車(chē)輛安全性能

車(chē)輛安全性能的研究中分為“主動(dòng)安全性”和“被動(dòng)安全性”。“主動(dòng)安全性”是指車(chē)輛能夠識(shí)別潛在的危險(xiǎn)因素而自動(dòng)減速，或者當(dāng)突發(fā)因素作用時(shí)，能夠在駕駛員的操縱下避免發(fā)生碰撞的性能，包括可靠性，環(huán)境可見(jiàn)性，操縱穩(wěn)定性和加速制動(dòng)性。而“被動(dòng)安全性”則是指車(chē)輛發(fā)生不可避免的交通事故時(shí)，能夠?qū)?chē)內(nèi)乘員或車(chē)外行人進(jìn)行保護(hù)，以免發(fā)生傷害或者將傷害減到最低程度的性能。因此，車(chē)輛被動(dòng)安全性技術(shù)仍是保護(hù)車(chē)輛乘員及行人安全的主要對(duì)策，是車(chē)輛安全性領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。車(chē)輛被動(dòng)安全性的研究?jī)?nèi)容包括：

1）車(chē)身結(jié)構(gòu)耐撞性研究：主要是研究轎車(chē)和微型客車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)對(duì)碰撞能量的吸收特性，尋求改善車(chē)身結(jié)構(gòu)耐撞性的方法，使得車(chē)身結(jié)構(gòu)在外力沖擊下能以預(yù)計(jì)的方式變形，其變形能量控制在一定的范圍內(nèi)。

2）人體碰撞生物力學(xué)研究：主要研究在碰撞過(guò)程中，人體各部分傷害機(jī)理、人體各部分的傷害極限、人體各部分對(duì)碰撞載荷的機(jī)械響應(yīng)。

3）乘員約束系統(tǒng)及安全駕駛室內(nèi)飾組件的開(kāi)發(fā)研究：主要研究不同形式的安全帶和安全氣囊的機(jī)械特性，以獲得最優(yōu)的約束性能，避免人體與駕駛室內(nèi)飾發(fā)生二次碰撞；研究開(kāi)發(fā)安全座椅體、吸能式轉(zhuǎn)向柱、安全儀表板、內(nèi)裝飾組件的吸能襯墊材料，使得人體與之發(fā)生二次碰撞時(shí)，所受到的傷害最小。

2、碰撞事故中乘員傷害原因及相應(yīng)對(duì)策

車(chē)輛發(fā)生碰撞事故一般是指車(chē)輛和外部事物之間的碰撞，稱(chēng)之為一次碰撞。乘員與車(chē)輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)的碰撞，稱(chēng)之為二次碰撞。乘員的傷害主要是由下述幾種原因造成的：第一，在碰撞時(shí)，車(chē)輛結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，車(chē)輛構(gòu)件侵入乘員生存空間，使乘員受到傷害；第二，碰撞時(shí)，由于車(chē)輛結(jié)構(gòu)破損等原因，使得乘員的部分身體或全部身體暴露到車(chē)輛外面二受傷；第三，當(dāng)車(chē)輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較好時(shí)，盡管車(chē)輛構(gòu)件沒(méi)有侵入乘員生存空間，乘員身體也沒(méi)有暴露到車(chē)輛外部，但在碰撞的作用下，車(chē)輛的速度急劇減小，這時(shí)乘員由于慣性作用繼續(xù)移動(dòng)，與車(chē)輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如方向盤(pán)，以表板等）發(fā)生碰撞而造成傷害。在第三種情況下乘員受到的傷害是直接由二次碰撞造成的。提高車(chē)輛的被動(dòng)安全性，可從下面兩個(gè)方面采取對(duì)策：第一，提高車(chē)輛結(jié)構(gòu)的安全性，即使得車(chē)輛碰撞部位的塑性變形盡量大，吸收較多的碰撞能量，降低車(chē)輛減速度的峰值，盡量減緩一次碰撞的強(qiáng)度；使得車(chē)輛乘員艙部分有足夠的強(qiáng)度和剛度，確保車(chē)輛乘員的生存空間，并保證發(fā)生事故后乘員能夠順利逃逸；同時(shí)保證碰撞時(shí)乘員身體不暴露到車(chē)外；第二，使用乘員保護(hù)系統(tǒng)，即使用安全帶，安全氣囊等乘員保護(hù)裝置對(duì)乘員加以保護(hù)，為了提高安全帶的約束性能，人們?cè)诎踩珟到y(tǒng)中增加了預(yù)緊器和卷收器，針對(duì)沒(méi)有鎖止能的卷收器，開(kāi)發(fā)了自動(dòng)鎖止卷收器銣嗽和緊急鎖止卷收器；另外，為了克服已有安全帶對(duì)人體造成的傷害，一種新型的充氣式安全帶已在研究之中嘲。安全氣囊主要用來(lái)防止乘員在正面碰撞事故中與駕駛室內(nèi)飾件的二次碰撞。在碰撞過(guò)程中，人體傷害的直接原因是人體與內(nèi)飾組件的二次碰撞。為了減輕和避免二次碰撞所造成的傷害，人們開(kāi)展了內(nèi)飾件對(duì)人體傷害的研究，并設(shè)計(jì)了安全座椅、吸能式轉(zhuǎn)向柱、安全儀表板。因此，提高車(chē)輛被動(dòng)安全性，要從車(chē)輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和乘員保護(hù)系統(tǒng)兩個(gè)方面入手。

3、國(guó)內(nèi)外車(chē)輛碰撞模擬研究現(xiàn)狀

3.1國(guó)外車(chē)輛碰撞模擬研究

國(guó)外近20年計(jì)算機(jī)碰撞模擬技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，已經(jīng)有了許多成熟的用于碰撞模擬的商業(yè)化軟件。目前，在國(guó)際上車(chē)輛被動(dòng)安全研究方面，具有代表性的商業(yè)軟件有美國(guó)的CDL3D軟件、DYNA3D軟件、ANSYS/LS.DYNA軟件，荷蘭的MADYMO軟件，法國(guó)的PAM.CRASH軟件。根據(jù)建模的方法和功能不同，可以將這些軟件分成兩類(lèi)：一類(lèi)是CV（SCrash Victim Simulation）碰撞傷害軟件，主要模擬在車(chē)輛碰撞事故中乘員與環(huán)境的相互作用，以CDL3D和MADYMO為代表；另一類(lèi)是采用顯示有限元理論建模，主要用來(lái)描述車(chē)身結(jié)構(gòu)的抗撞行，以DYNA3D、ANSYS/LS.DYNA和PAM—CRASH為代表。國(guó)外在車(chē)輛碰撞計(jì)算機(jī)模擬方面已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，達(dá)到了很高的水平。國(guó)外的GM、Ford、VolksWagon等大型車(chē)輛制造商，以及像國(guó)家碰撞分析中心（NCAC）這樣大型的科研機(jī)構(gòu)每年都進(jìn)行幾百次的碰撞試驗(yàn)對(duì)各種車(chē)型進(jìn)行認(rèn)證和考核。

3.2國(guó)內(nèi)車(chē)輛碰撞模擬研究

國(guó)內(nèi)在車(chē)輛碰撞仿真方面雖然起步較晚，但是在引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)軟件之后，發(fā)展速度也是非?？斓?。目前在我國(guó)車(chē)輛的被動(dòng)安全性是車(chē)輛安全性研究的重要課題，而且人們對(duì)車(chē)輛的被動(dòng)安牟性的要求也越來(lái)越高。盡管我國(guó)對(duì)車(chē)輛被動(dòng)安全性的研究不足十年，但取得了顯著的成績(jī)，不僅制定了和國(guó)際接軌的系列法規(guī)，而且在試驗(yàn)研究方面已經(jīng)具備了開(kāi)展模擬碰撞實(shí)驗(yàn)以及整車(chē)的碰撞試驗(yàn)?zāi)芰Α．?dāng)前我國(guó)的車(chē)輛碰撞模擬仿真的研究工作主要分為兩個(gè)方面：一個(gè)方面是應(yīng)用有限元的方法研究在碰撞過(guò)程中的車(chē)輛車(chē)身、車(chē)架的變形情況，速度和加速度的值，以及各部分的應(yīng)力分布情況；另一個(gè)方面應(yīng)用多剛體動(dòng)力學(xué)研究車(chē)輛在碰撞過(guò)程中，人體各部分的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和人體備部分的傷害值。隨著國(guó)家安全法規(guī)的實(shí)施，國(guó)內(nèi)有許多家單位相繼成立了碰撞實(shí)驗(yàn)室：長(zhǎng)春國(guó)家車(chē)輛技術(shù)檢測(cè)中心、天津國(guó)家車(chē)輛技術(shù)檢測(cè)中心、上海市機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)中心、湖南大學(xué)車(chē)輛碰撞實(shí)驗(yàn)室等。它們的建立，極大的促進(jìn)了實(shí)車(chē)試驗(yàn)和整車(chē)模擬研究的結(jié)合。

總結(jié)：

本文主要介紹了車(chē)輛安全性能的研究方向和國(guó)內(nèi)外車(chē)輛碰撞模擬研究現(xiàn)狀由于作者的水平限制，會(huì)有許多考慮不到的地方，希望以后的研究者加以完善。相信隨著科技的不斷發(fā)展車(chē)輛安全性能將會(huì)不斷的提高。

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