汽車行人保護區(qū)域的劃分

劉勇

摘 要：在機動車與行人碰撞的交通事故中，行人受傷死亡率非常高，因此我們需要在汽車碰撞區(qū)中進行緩沖設計，避免行人受到更大的傷害。在汽車造型面設計階段，就需要根據(jù)碰撞試驗的要求對碰撞區(qū)域進行劃分，從而為下一步的汽車布置提供安全保護區(qū)域，保證后期碰撞試驗的順利進行。

關鍵詞：行人保護區(qū)域；保險杠試驗區(qū)域；兒童頭型試驗區(qū)域；成人頭型試驗區(qū)域

中圖分類號： U467.5 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）29-92-2

0 引言

汽車作為消費品已經(jīng)進入千家萬戶，它給人們帶來了方便，但同時也帶來了很多的問題，交通事故就是車主面臨的最大的麻煩。隨著安全帶、氣囊、ESP、ABS等汽車安全裝備的普及，駕乘者的安全得到了更多保護。國內(nèi)外各大主機廠及研發(fā)機構也在積極致力于提升車輛的安全性能，不少的安全碰撞標準也應運而生，比如NCAP、NHTSA以及C-NCAP等。然而在日常的交通事故中，與汽車發(fā)生碰撞的行人處在了弱勢地位，由于行人沒有保護，所以極容易受傷。目前國外許多國家已經(jīng)將對行人的保護寫入法規(guī)標準，而在我們國內(nèi)似乎還沒有引起大家的重視。車輛研發(fā)機構對汽車安全性能的要求還大多僅局限于車輛自身的安全性能上，對行人保護關注比較少。因此，對于行人保護研究、提升車輛的行人保護的性能在我國迫在眉睫。2009年10月30日國家發(fā)布了GB-T 24550-2009《汽車對行人的碰撞保護》，標準于2010年7月1號實施。據(jù)有關部門初步估計，該標準實施后，每年可挽救2000個生命，減少17000多個重傷人員。該標準的實施對保護行人的人身安全，減少發(fā)生碰撞后的經(jīng)濟損失、維護社會和諧穩(wěn)定有著重要的意義，并將汽車安全保護性能提高的新的高度。

1 行人保護區(qū)域劃分的意義

根據(jù)歐洲車輛安全促進委員會（EEVC）的調(diào)查研究，人車碰撞事故主要具備以下特點：

通過對受傷人群的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在行人死亡的總數(shù)中，25歲以上的人占79%，在行人受傷總數(shù)中，20歲以下的人占40%。而在我國的行人事故中，兒童的傷亡比例遠高于國外。

通過對事故的分析，在大部分行人于機動車的事故中，行人身體多與汽車前部發(fā)生碰撞。

通過對人體受傷位置的分析研究發(fā)現(xiàn)，頭部及腿部是最容易受傷的部位，頭部受傷通常是與發(fā)動機蓋、前風窗玻璃及A柱碰撞汽車碰撞造成的；骨盆與大腿多是與發(fā)動機蓋碰撞造成；大約75%的小腿受傷和45%以上的膝蓋受傷是與保險桿碰撞造成的。

《汽車對行人的碰撞保護》通過腿型對保險杠、兒童頭型沖擊、成人頭型沖擊等實驗來驗證腿部、頭部（如圖1）傷害指標是否符合要求。基于大量的試驗數(shù)據(jù)，按照該標準的規(guī)定，車輛在時速40km/h正常行駛條件下發(fā)生碰撞，對行人的傷害程度大大降低，最嚴重的就是造成腿部受傷和輕微腦部沖擊，但不足以讓行人喪命。

汽車對行人的碰撞保護應該從汽車研發(fā)時給予高度的重視，在造型面設計時，就需要在汽車造型面劃分發(fā)動機罩上部、保險杠試驗區(qū)域及頭部試驗區(qū)域，以便在汽車后期設計時，針對這些區(qū)域采取相應的技術保護措施。比如采用軟性車身設計，在前保險杠、發(fā)動機蓋等前臉部位放置可變形的塑料泡沫，發(fā)動機蓋和翼子板設立專門的可彎折機構，這樣在發(fā)生碰撞時，這些措施發(fā)揮緩沖效能，能夠讓行人“軟著陸”，從而達到降低人身損害保護行人的目的。

2 行人保護區(qū)域的劃分

對應國標的規(guī)定以及行人保護試驗，需要在三維數(shù)模中劃分出四個區(qū)域：

發(fā)動機罩上部、保險杠試驗區(qū)域、兒童頭型試驗區(qū)域、成人頭型試驗區(qū)域。

2.1 發(fā)動機罩上部

發(fā)動機罩前緣基準線：長1000mm的直尺與發(fā)動機罩前表面的接觸點的幾何軌跡。幾何軌跡是當直尺平行于車輛的縱向垂直平面，且從垂直方向向后傾斜50°以及直尺底端距地面為600mm時與發(fā)動機罩前緣接觸點所構成。

發(fā)動機罩后面基準線：當直徑為165mm的球與前風窗保持接觸，在車輛前部結構上橫向滾動時，球與車輛前部結構的最后接觸點所形成的幾何軌跡。

發(fā)動機罩側(cè)面基準線：當長700mm直尺平行于車輛橫向垂直平面且向內(nèi)傾斜45°，并保持與車輛前部結構的側(cè)面相接觸時，直尺與車輛側(cè)面最高接觸點所形成的幾何軌跡。

發(fā)動機罩上部：由發(fā)動機罩前緣基準線，發(fā)動機罩側(cè)面基準線發(fā)動機罩后面基準線所圍成的區(qū)域。

2.2 保險杠試驗區(qū)域

保險杠上部基準線：行人與保險杠有效接觸點的上部界限。當長700mm直尺平行于車輛縱向垂直平面且從垂直方向向后傾斜20°，沿著車輛前部橫向移動并保持與保險杠表面接觸時，直尺與保險杠最高接觸點所形成的幾何軌跡。

保險杠下部基準線：行人與保險杠有效接觸點的下部界限。當長700mm直尺平行于車輛縱向垂直平面并且從垂直方向向前傾斜25°，沿著車輛前部橫向移動并保持與地面和保險杠表面相接觸時，直尺與保險杠最低接觸點所形成的幾何軌跡。

保險杠角：與車輛縱向垂直平面成60°角并與保險杠外表面相切的垂直平面與車輛的接觸點。

保險杠試驗區(qū)域：過保險杠角的兩個縱向垂直平面分別向內(nèi)平行移動66mm，兩個縱向垂直平面之間的保險杠表面。

2.3 兒童頭型試驗區(qū)域

兒童頭型前基準線：使用WAD1000的線，在車輛前部結構上所形成的幾何軌跡。當發(fā)動機罩前緣基準線上任何點的WAD大于1000mm時，則該點的發(fā)動機罩前緣基準線即是。

包絡線（WAD）：使用柔性卷尺在車輛縱向垂直平面內(nèi)沿著車輛前部結構橫向移動，柔性卷尺的一端在車輛前部結構外表面上所形成的幾何軌跡。在全部操作過程中，卷尺處于拉緊狀態(tài)，卷尺的一端與地面基準平面接觸，垂直地落在保險杠前表面的下面，卷尺的另一端與車輛前部結構接觸，車輛處于正常行駛姿態(tài)。

兒童頭型試驗區(qū)域：車輛前部結構的外表面區(qū)域，區(qū)域的界限是前至兒童頭型前基準線，后面至WAD1700的包絡線，兩側(cè)至側(cè)面基準線。

2.4 成人頭型試驗區(qū)域

成人頭型后基準線：使用WAD2100的線，在車輛前部結構所形成的幾何軌跡。

成人頭型試驗區(qū)域：車輛前部結構的外表面區(qū)域，該區(qū)域的界限是前面至WAD1700，后面至成人頭型的后面基準線，兩側(cè)至側(cè)面基準線。

3 行人保護區(qū)域在設計中的運用

以行人頭型碰撞及行人下腿型碰撞為例，說明行人保護區(qū)域在設計中的運用。

我們可以使用CATIA軟件在新車造型面中劃分出這些碰撞區(qū)域，由于后期會對造型面做大量的修改，我們在第一次劃分的時候?qū)⒋藚^(qū)域劃分進行模塊化設計，從而減少重新劃分區(qū)域的工作量。

3.1 行人頭型碰撞的運用

3.1.1 行人頭型碰撞區(qū)域檢查

根據(jù)行人頭型碰撞區(qū)域，確保碰撞區(qū)域內(nèi)重要結構件都要檢查到。

需要校核的區(qū)域有散熱器中上支架，發(fā)動機罩支架，前大燈總成，發(fā)動機罩鎖扣，雨刮電機，雨刮器轉(zhuǎn)動軸，A柱，側(cè)開口線等。

3.1.2 變形空間檢查

發(fā)動機罩外板與下方剛性部件之間保持最小80mm的間隙。

需要校核的區(qū)域有，發(fā)動機，蓄電池，雨刮電機，前圍蓋板，散熱器中上支架，散熱器左右上支架，前擋泥板上板。

3.2 行人下腿型碰撞的運用

4 結論

近幾年里，許多消費者已經(jīng)把安全作為選購汽車的首要條件，提高汽車對行人的碰撞保護也成為汽車生產(chǎn)企業(yè)的首要問題。在設計研發(fā)初期，尤其是在造型面設計時，需要按照國標對行人保護區(qū)域進行精準劃分，在總布置階段對行人保護區(qū)域內(nèi)及周邊的零部件進行有效的布置設計，從而為后期的碰撞試驗減少時間、經(jīng)濟成本。

參 考 文 獻

[1] Krishnakanth et.al.The Biomechanical Aspects of Prdestrian Protection.Int.J.Vehicle Design，2003，32：28-50.

[2] 陳會.汽車對行人的碰撞保護標準探討.客車技術與研究，2010（03）.

[3] 趙艷男.基于行人保護的汽車前部造型設計[D].同濟大學中德學院，2007（08）：1-10.