汽車側(cè)氣簾對(duì)乘員保護(hù)的研究

蒯樂

(上海東方久樂汽車安全氣囊有限公司，上海 201201)

0 引言

隨著我國(guó)汽車保有量的增加，汽車的安全問(wèn)題日益突出。按照國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)：2016年中國(guó)汽車完成產(chǎn)量為2 819.3萬(wàn)輛，同比增加15.1%，人均汽車保有量迅速提升達(dá)到0.15輛/人；2016年我國(guó)道路交通事故死亡人數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)約為40 824人，與2015年的數(shù)據(jù)36 178人相比，增加了4 646人[1]。因而可知，我國(guó)道路交通事故已經(jīng)嚴(yán)重威脅到大眾的生命健康及財(cái)產(chǎn)安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在汽車側(cè)面碰撞事故中，乘員頭部和胸部的傷害是最重要的死亡形式[2]。為了有效地保護(hù)乘員的頭部和胸部，在提高側(cè)面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的基礎(chǔ)上，加裝汽車側(cè)氣簾系統(tǒng)對(duì)乘員保護(hù)具有重要意義。

1 側(cè)碰汽車安全法規(guī)

在側(cè)面碰撞試驗(yàn)法規(guī)中，在車輛受到側(cè)面碰撞的狀況下，對(duì)乘員的保護(hù)作用和保護(hù)效果提出界定，最終目標(biāo)是減弱車輛側(cè)碰撞中乘員的損傷和受傷程度。目前，主要的汽車側(cè)面碰撞安全法規(guī)包括美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)FMVSS214《Side Impact Protection——Passenger Cars,Trucks,Buses & Multipurpose Passenger Vehicles with a GVWR of 10 000 Pounds or Less》(聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn))[3]和歐洲ECE-R95《Uniform Provisions Concerning the Approval of Vehicles with Regard to the Protection of the Occupants in the Event of Alathral Collision》(歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)汽車標(biāo)準(zhǔn)法規(guī))[4]。

目前，我國(guó)采用的側(cè)面碰撞法規(guī)為GB20071-2006《汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)》[5]。此標(biāo)準(zhǔn)參考?xì)W洲的ECE-R95法規(guī)，并結(jié)合中國(guó)國(guó)情所制定。因?yàn)槲覈?guó)和歐洲都是選用了汽車產(chǎn)品認(rèn)證制度, 這項(xiàng)法規(guī)的推行標(biāo)志著中國(guó)側(cè)面碰撞安全系統(tǒng)方面正式進(jìn)入正規(guī)行列。

歐洲和我國(guó)側(cè)碰撞臺(tái)車試驗(yàn)主要參數(shù)包括:(1)頭部HIC(Head Injury Criterion)值損傷參數(shù)；(2)胸部黏性系數(shù)VC(Viscous Criterion)；(3)肋骨變形參數(shù)RDC(Rib Deflection Criterion)；(4)腹部力損傷參數(shù)APF(Abdomen Peak Force)等。

2 汽車側(cè)氣簾

為了更加有效保護(hù)車內(nèi)乘員的生命安全，汽車側(cè)氣簾的應(yīng)用逐漸得到更大推廣。

2.1 側(cè)氣簾的發(fā)展

1953年8月18日，J W HETRICK取得了第一個(gè)美國(guó)安全氣囊的專利權(quán)。從1984年開始，汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS208)在美國(guó)經(jīng)多次被廢除以及重新被認(rèn)可和采納并開始推廣。在以后的時(shí)間里，側(cè)氣簾得到了逐步的完善和應(yīng)用。

2.2 側(cè)氣簾介紹

簾式氣囊系統(tǒng)由氣體發(fā)生器、氣袋、發(fā)生器支架、氣袋保護(hù)套、拉帶、拉帶固定片和緊固件構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 側(cè)氣簾結(jié)構(gòu)圖

汽車整個(gè)側(cè)簾氣囊安裝在車輛側(cè)面的頂棚內(nèi)。車輛發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)氣囊系統(tǒng)工作，氣袋彈出介于乘員頭部與車窗之間，能夠在側(cè)面碰撞事故中對(duì)乘員胸部和頭部進(jìn)行保護(hù)。膨脹展開后的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 汽車側(cè)氣簾展開結(jié)構(gòu)圖

對(duì)于側(cè)氣簾縫合好后的折疊方式，常見的有4種形式，如圖3所示。式樣1是水平折疊，將氣簾一層層羅列起來(lái)；式樣2開始是從下向上卷繞，再類似矩形一樣包圍折疊；式樣3開始是豎直折疊，再類似矩形一樣包圍折疊；式樣4是直接從下向上卷繞折疊。

圖3 側(cè)氣簾折疊方式

2.3 側(cè)氣簾工作原理

汽車側(cè)氣簾主要由控制裝置、氣體發(fā)生器和氣袋構(gòu)成(見圖4)，傳感器、電子控制系統(tǒng)和觸發(fā)裝置又組成了側(cè)氣簾系統(tǒng)的控制裝置。

圖4 側(cè)氣簾系統(tǒng)的構(gòu)成

基本工作原理是通過(guò)傳感器將汽車側(cè)面碰撞強(qiáng)度信號(hào)傳遞到控制器，控制器處理并判斷是否需要打開氣簾。在需要邏輯判斷后，快速發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)觸發(fā)燃?xì)獍l(fā)生器點(diǎn)火，然后在車體與結(jié)構(gòu)間隙之間短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體。在側(cè)面碰撞發(fā)生時(shí)，汽車側(cè)氣簾通過(guò)排氣節(jié)流阻尼作用來(lái)充當(dāng)側(cè)面吸能部件，減緩施加在乘員身上的碰撞力，以達(dá)到保護(hù)乘員的目的。研究表明，與未安裝側(cè)氣簾的車型相比，簾式氣囊的設(shè)置能夠分別降低14%和31%碰撞側(cè)乘員的傷害[6]。

3 側(cè)氣簾應(yīng)用效果

在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，安全配置的側(cè)簾具有良好的緩沖效果，減少了碰撞時(shí)假人的損傷程度，有效地保護(hù)了假人。在汽車發(fā)生交通事故時(shí)，車內(nèi)的氣囊氣簾能夠有效及時(shí)地保護(hù)車內(nèi)成員的身體狀況和生命安全，也就是說(shuō)氣囊氣簾的個(gè)數(shù)多能更加有效地保障乘員在發(fā)生事故時(shí)的生命安全，當(dāng)然條件是要針對(duì)車輛在處于碰撞時(shí)來(lái)自各個(gè)不同方向的撞擊力合理地設(shè)置安全氣囊氣簾的位置及個(gè)數(shù)。

4 側(cè)氣簾未來(lái)發(fā)展

隨著新式電子傳感器、識(shí)別技術(shù)的完善，智能安全氣囊開始得到發(fā)展，目前在智能安全氣囊乘員識(shí)別技術(shù)和分級(jí)氣囊點(diǎn)爆方面研究比較深入。乘員識(shí)別系統(tǒng)基于先進(jìn)的圖像識(shí)別技術(shù)，通過(guò)在座椅上安裝重量傳感器感知座椅上是否有乘員，在碰撞發(fā)生時(shí)選擇性地點(diǎn)火安全氣囊；分級(jí)氣囊點(diǎn)爆技術(shù)根據(jù)碰撞的嚴(yán)重程度，根據(jù)乘員的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)狀態(tài)，確定并制定分級(jí)點(diǎn)火策略；一體式側(cè)氣簾，包括前后排一體式和胸部與頭部一體式，更全面地保護(hù)乘員的身體，減輕事故的傷害。

5 結(jié)論

由于車身側(cè)面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對(duì)較弱，空間較小，側(cè)面碰撞過(guò)程中乘員容易受到嚴(yán)重?fù)p傷，加裝汽車側(cè)氣簾具有現(xiàn)實(shí)意義。介紹了汽車側(cè)氣簾對(duì)人體的防護(hù)作用和汽車側(cè)氣簾的發(fā)展情況，重點(diǎn)分析了側(cè)氣簾的組成及工作原理，同時(shí)對(duì)未來(lái)汽車側(cè)氣簾的發(fā)展進(jìn)行了論述。

參考文獻(xiàn):

[1]2017年中國(guó)人均汽車保有量、汽車平均零售價(jià)格、銷量分析[OL].http://www.chyxx.com/industry/201711/580313.html.

[2]姜立標(biāo).現(xiàn)代汽車新技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2012.

[3]National Highway Traffic Safety Administration.FMVSS 214 Side Impact Protection——Passenger Cars,Trucks,Buses & Multipurpose Passenger Vehicles with a GVWR of 10 000 Pounds or Less[S],2014.

[4]Economic Commission for Europe. ECE R95 Uniform Provisions Concerning the Approval of Vehicles with Regard to the Protection of the Occupants in the Event of Alathral Collision[S],2015.

[5]侯飛.轎車側(cè)面碰撞新車評(píng)價(jià)程序及提高轎車側(cè)面碰撞性能的措施[J].汽車工程，2000,22(6):413-417.

HOU F.An Introduction to Lateral Impact New Car Assessment Program and Some Measures for Improving Car’s Side Impact Performance[J].Automotive Engineering,2000,22(6):413-417.

[6]Federal Register.Rules and Regulations[M].Washington:Federal Prodamation,2008.