淺談高速攝像系統(tǒng)在車(chē)輛碰撞試驗(yàn)中的應(yīng)用

高龍，梁亞飛

（河南凱瑞車(chē)輛檢測(cè)認(rèn)證中心有限公司地，河南焦作，454950）

0 引言

高速攝像系統(tǒng)在車(chē)輛碰撞試驗(yàn)中地應(yīng)用可以彌補(bǔ)以往對(duì)碰撞過(guò)程描述不直觀(guān)，不清晰的缺憾。通常在一個(gè)試驗(yàn)過(guò)程，需要多臺(tái)高速攝像機(jī)通過(guò)不同角度進(jìn)行錄制，以達(dá)到更清晰更直觀(guān)的目的。

1 高速攝像系統(tǒng)在不同工況下的應(yīng)用

1.1 正面25%小偏置碰撞試驗(yàn)

正面25%偏置碰撞試驗(yàn)為車(chē)內(nèi)乘員安全指數(shù)的一個(gè)試驗(yàn)工況，本試驗(yàn)規(guī)程參考IIHS中“Small Overlap Frontal Crashworthiness Evaluation Crash Test Protocol”(Version Ⅲ)編制。試驗(yàn)車(chē)輛以63.4 km/h～65.4km/h 的速度、25%±1%的重疊率（駕駛員側(cè)）正面撞擊壁障，采集假人傷害數(shù)據(jù)、車(chē)體結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)、假人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。而高速攝像系統(tǒng)在該試驗(yàn)中主要用來(lái)分析假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和車(chē)體形變的過(guò)程，主要用到地面相機(jī)和車(chē)載相機(jī)。

在正面25%偏置碰撞試驗(yàn)中，地面相機(jī)A～F共計(jì)6臺(tái)（詳見(jiàn)圖1），其中A、D、E位于天上，B、C、F位于地面。相機(jī)A：位于碰撞車(chē)輛與25%偏置碰撞壁障的碰撞點(diǎn)正上方，碰撞點(diǎn)在畫(huà)面的中心位置，視野范圍至車(chē)輛的B柱位置，該相機(jī)用來(lái)分析碰撞時(shí)刻，以及車(chē)輛前部的形變。相機(jī)B：位于碰撞車(chē)輛的左側(cè)后方45°位置，視野范圍由左側(cè)后輪中心到壁障，該相機(jī)用來(lái)分析車(chē)輛前部的形變。相機(jī)C：位于碰撞車(chē)輛的正左側(cè)，鏡頭軸線(xiàn)垂直于碰撞車(chē)XZ平面，視野范圍需包含整個(gè)碰撞車(chē)輛和部分壁障，該相機(jī)用來(lái)分析碰撞時(shí)刻，假人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)以及車(chē)輛前部的形變。相機(jī)D：位于碰撞車(chē)輛正前斜向上45°，鏡頭垂直于車(chē)輛前擋風(fēng)玻璃，視野范圍為碰撞面最下部位置至車(chē)輛的全部車(chē)頂，該相機(jī)用來(lái)分析車(chē)輛碰撞后，假人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，和假人與氣囊的接觸。相機(jī)E：位于碰撞車(chē)輛右側(cè)前45°上方位置，視野范圍為碰撞面最下至車(chē)頂包含整個(gè)碰撞車(chē)輛，該相機(jī)用來(lái)分析車(chē)輛前部的形變以及撞擊之后車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。相機(jī)F：位于碰撞車(chē)輛的正右側(cè)，視野范圍為B柱至3/4壁障，該相機(jī)用來(lái)分析車(chē)輛撞擊后，假人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，和假人與氣囊的接觸狀態(tài)。

圖1 25%偏置碰撞地面相機(jī)的布置

在正面25%偏置碰撞試驗(yàn)中，除了6臺(tái)地面相機(jī)之外，還需要在車(chē)內(nèi)安裝車(chē)載相機(jī)，H～K共計(jì)4臺(tái)（詳見(jiàn)圖2）。相機(jī)H：安裝在右側(cè)前門(mén)位置，視野范圍正對(duì)前排駕駛員，視角包含座椅至中央儀表板，該相機(jī)用來(lái)分析碰撞之后，假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、假人與主氣囊和車(chē)內(nèi)飾的接觸狀態(tài)以及側(cè)面氣簾的展開(kāi)時(shí)刻和氣簾與假人的接觸狀態(tài)。相機(jī)I：安裝在假人右后方頂部，視野范圍包含B柱至中央儀表板，假人頭部的居中，該相機(jī)從右后方來(lái)分析碰撞之后假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及主氣囊的展開(kāi)時(shí)刻。相機(jī)J：安裝在假人正后方頂部，視野范圍包含B柱至中央儀表板，假人頭部居中，該相機(jī)從正后方來(lái)分析碰撞之后假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。相機(jī)K：安裝在右側(cè)后門(mén)位置，正對(duì)后排的座椅拉線(xiàn)，該拉線(xiàn)是用來(lái)分析碰撞之后座椅的滑動(dòng)，視野范圍包含拉線(xiàn)安裝支架和座椅，主要用來(lái)分析拉線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及側(cè)面氣簾的展開(kāi)時(shí)刻和狀態(tài)。

圖2 25%偏置碰撞車(chē)載相機(jī)的布置

在正面25%偏置碰撞試驗(yàn)中，共計(jì)用到高速攝像10臺(tái)，6臺(tái)地面相機(jī)主要用于分析車(chē)輛外部的形變以及車(chē)輛撞擊之后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；4臺(tái)車(chē)載相機(jī)主要用于分析車(chē)內(nèi)假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及車(chē)輛撞擊之后，假人與車(chē)內(nèi)氣囊、車(chē)內(nèi)內(nèi)飾的接觸狀態(tài)。

1.2 側(cè)面碰撞試驗(yàn)

側(cè)面碰撞試驗(yàn)為車(chē)內(nèi)乘員安全指數(shù)的一個(gè)試驗(yàn)工況，本試驗(yàn)規(guī)程參考IIHS中“Side Impact Crashworthiness Evaluation Crash Test Protocol ”(Version Ⅶ)編制。側(cè)面碰撞試驗(yàn)使用前端安裝IIHS碰撞塊的移動(dòng)變形壁障（MDB）撞擊試驗(yàn)車(chē)輛駕駛員側(cè)。移動(dòng)變形壁障車(chē)行駛方向應(yīng)垂直于試驗(yàn)車(chē)輛的縱向中心平面，移動(dòng)變形壁障車(chē)的縱向中心線(xiàn)應(yīng)與試驗(yàn)車(chē)輛碰撞參考線(xiàn)重疊，碰撞速度為50 km/h±1km/h。試驗(yàn)車(chē)輛駕駛員和駕駛員后方位置均應(yīng)放置一個(gè)SID-IIs（D版）型假人，用來(lái)測(cè)量碰撞過(guò)程中假人的傷害值【2】。高速攝像系統(tǒng)在該試驗(yàn)中主要用來(lái)分析假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和車(chē)體形變的過(guò)程，主要用到地面相機(jī)和車(chē)載相機(jī)。

在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，地面相機(jī)A～F共計(jì)6臺(tái)（詳見(jiàn)圖3），其中A、D位于天上，B、C、E、F位于地面。相機(jī)A：位于碰撞位置正上方，視野范圍左側(cè)至車(chē)輛最前端，右側(cè)至車(chē)輛最后端，包含整個(gè)被撞車(chē)輛，該相機(jī)主要用于分析車(chē)輛碰撞點(diǎn)和碰撞時(shí)刻。相機(jī)B：位于碰撞車(chē)輛左前45°位置，視野范圍為整車(chē)，該相機(jī)主要用于分析車(chē)門(mén)的形變。相機(jī)C：位于碰撞車(chē)輛正前上部，視野范圍為碰撞車(chē)輛前擋風(fēng)玻璃上沿至下沿，該相機(jī)主要用于分析車(chē)內(nèi)假人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，以及側(cè)氣囊的展開(kāi)時(shí)刻。相機(jī)D：位于碰撞車(chē)輛正前方，視野范圍為整車(chē)，該相機(jī)主要用于分析車(chē)輛被撞擊之后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。相機(jī)E：位于碰撞車(chē)輛右前部，視野范圍為碰撞車(chē)輛的前擋風(fēng)玻璃，前排的假人應(yīng)在畫(huà)面中間位置，該相機(jī)主要用于分析前排假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及與側(cè)面氣簾的接觸狀態(tài)。相機(jī)F：位于碰撞車(chē)輛右前部，視野范圍為試驗(yàn)車(chē)右側(cè)B柱到左側(cè)A柱中間，后排假人應(yīng)在畫(huà)面中間位置，該相機(jī)主要用于分析后排假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及與側(cè)面氣簾的接觸狀態(tài)。

圖3 側(cè)面碰撞地面相機(jī)的布置

在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，除了6臺(tái)地面相機(jī)之外，還需安裝車(chē)載相機(jī)，G（詳見(jiàn)圖3）、H～J共計(jì)4臺(tái)（詳見(jiàn)圖4）。相機(jī)G：該相機(jī)安裝在移動(dòng)壁障車(chē)上，視野范圍包含IIHS碰撞塊和車(chē)輛A柱至C柱，主要用于分析碰撞位置以及IIHS碰撞塊的侵入狀態(tài)和形變。相機(jī)H：安裝在車(chē)輛右側(cè)前門(mén)位置，視野范圍包含前排和后排假人，該相機(jī)主要用于分析前、后排假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及假人與側(cè)面氣簾的接觸狀態(tài)。相機(jī)I：安裝在車(chē)輛右側(cè)前門(mén)位置，正對(duì)前排假人，視野范圍為側(cè)面氣簾展開(kāi)位置至大腿膝蓋，該相機(jī)主要用來(lái)分析側(cè)面氣簾展開(kāi)時(shí)刻、前排假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及假人與氣簾和車(chē)輛內(nèi)飾的接觸狀態(tài)。相機(jī)J：安裝在車(chē)輛右側(cè)后門(mén)位置，正對(duì)后排假人，視野范圍為側(cè)面氣簾展開(kāi)位置至大腿膝蓋，該相機(jī)主要用來(lái)分析側(cè)面氣簾展開(kāi)時(shí)刻、后排假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及假人與氣簾和車(chē)輛內(nèi)飾的接觸狀態(tài)。

圖4 側(cè)面碰撞車(chē)載相機(jī)的布置

在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，共計(jì)用到高速攝像10臺(tái)，6臺(tái)地面相機(jī)主要用于分析被撞車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及移動(dòng)壁障車(chē)的侵入狀態(tài)；4臺(tái)車(chē)載相機(jī)主要用于分析車(chē)內(nèi)假人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及車(chē)輛被撞之后，假人與車(chē)內(nèi)氣囊、車(chē)內(nèi)內(nèi)飾的接觸狀態(tài)，其中安裝在移動(dòng)壁障車(chē)上的相機(jī)G主要用來(lái)分析IIHS碰撞塊的侵入狀態(tài)。

2 結(jié)語(yǔ)

隨著汽車(chē)行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)不斷更新，高速攝像系統(tǒng)也必須與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新，更好的適用于各種工況下的試驗(yàn)，為汽車(chē)安全性能的研究提供更有力的保障，進(jìn)而推動(dòng)汽車(chē)安全性能的提升。