汽车实车碰撞试验方法探讨

　

试验与研究

　

汽车实车碰撞试验方法探讨

中国汽车技术研究中心　王　阳　孙振东

　　汽车整车碰撞试验作为综合评价汽车保护车内乘员能力最有效的方法, 早已为欧洲、美国、日本等汽车工业发达国家所普遍采用。的C M VDR 294《填。, 部分国内汽车生产厂家对相应车型按其要求进行了试验。试验过程与结果反映出我国汽车产品在碰撞安全性能方面尚存在许多问题。本文将针对执行该法规的程序和进行试验时出现的较为普遍的问题提出一些看法, 与大家探讨。

C M 的要求, 主要区别有30°改为0°; 二是考, 在调整座椅时

, “H ”点确定方式有所变化。其中第二点区别是我们仿效日本标准, 考虑到中国人体与日本人体比较相近, 鉴于我国目前相关基础科学发展水平, 采用日本方式确定人体三维“H ”点, 这是有一定道理的。对于第一点区别笔者认为确有可商榷之处, 因为试验是真实事件的再现, 我们应选取最接近的情况。大家知道, 在实际的交通事故中, 车前部整体发生正碰撞的情况十分罕见, 大部分为偏置角度碰撞。那么30°碰撞显然比正面碰撞更接近实际情况。尽管我国在标准上将30°改为0°, 但是相应的要求和机理并未作相应的变化,

1　汽车碰撞试验标准要求

汽车整车碰撞试验最早在美国提出, 首先针对正面

碰撞时乘员保护性能提出要求, 在1986年开始实施

“乘员FM V SS (美国联邦机动车安全标准) 208号标准碰撞保护”。该标准规定:车辆以48km h 的速度碰撞障碍壁障时, 车内测量假人的头部伤害值应不超过1000,

胸部加速度不应大于60g , 胸部变形量不超过76. 2mm , 大腿所受压力不超过10kN 。

欧洲在90年代公布ECE (联合国欧洲经济委员会) R 94法规。该法规规定:车辆以48～50km h 的速度碰撞障碍壁障时, 车内测量假人的头部伤害值应不超过1000, 胸部变形量不超过75mm , 大腿所受压力不超过10kN 。

日本采用的汽车碰撞保护标准为J 208, 类似

“乘员碰撞保护”, 但是近期日本方FM V SS 208号标准

面已经开始采用欧洲法规, 努力同ECE 94在乘员保护

方面保持一致。

如原标准的车身加速度传感器放在车身碰撞侧的B 柱下面, 用以测量车身最大减速度, C M VDR 294标准的要求未做相应的改进, 就显得有些画蛇添足。

2　汽车碰撞试验方法

在汽车碰撞试验中, 我们所评价的指标是假人头部的伤害值(H I C ) 、胸部加速度和腿骨力, 那么对假人本身性能的要求和对碰撞速度的控制将是碰撞试验中特别关键的问题。

2. 1　碰撞用假人(DUMM Y )

在C M VDR 294标准中规定, 采集分析碰撞时的各种评价指标使用装于H yb rid 型第50百分位男性假人上的传感器测量采集。因此, 对碰撞用假人(DUMM Y ) 的仿真程度的要求很高。现在世界上汽车正面碰撞认证

・32・汽车研究与开发

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试验用假人均采用H yb rid 型第50百分位男性假人。该试验装置的设计标准和性能指标在美国联邦机动车安全法规第572部分中作了规定, 对碰撞用假人的正确标定可以保证试验结果的精度和可重复性。假人标定时的环境应保持在一定的温度范围和湿度范围内, 对于头部、膝部和胸部的标定必须在美国联邦机动车安全法规第572部分所规定的试验装置上进行。2. 2　碰撞速度的控制

车辆碰撞速度精度的控制程度将直接影响最终试验结果, 在加速车辆的过程中还应保证假人姿态不能发生变化, 为此, 现在通常使用速度控制较为稳定可靠的直流电机(或液压马达) 驱动。其优势在于加速稳定, 并且可以按试验标准要求控制速度值, 采取紧急制动措施终止试验。2. 3　2. 3. 1　成, 在这段时间内, 通常至少需要100幅以上的画面才可以描述碰撞过程中发生的细节问题。早期汽车碰撞试验中普遍使用500fp s (每秒500幅) 高速摄影机拍摄画面, 使用相应图象分析系统分析碰撞过程。但是, 使用摄影机有很大的局限, 需要较长时间冲洗胶片, 保存胶片也需要较严格的环境。近期随着电子计算机技术的飞速发展, 在汽车碰撞试验中通常使用高速度摄像机, 其优势在于试验后可即时回放, 再现试验过程。图象保存也可利用光盘等介质, 既方便又简单。

为获取高清晰度的画面, 也是必须的, 否则取得、。

, 必须, 这就要求使用耐冲击能力达50g 以上的摄影机或摄像机。2. 3. 3　其它测量方式

减速度和假人的各种伤害指标等。在我国C M VDR 294标准中, 对电信号只要求测量车体减速度(B 柱下) 和假人伤害指标(头部H I C 、胸部位移和大腿受力) 。测量所需传感器最少约17个。如有特别需要, 可以随要求增加。在17个传感器中, 有加速度传感器7个:分布于车身B 柱下1个, 两个假人(驾驶员和前排乘员) 头部各3个; 位移传感器6个:分布于两个假人(驾驶员和前排乘员) 胸部各3个; 力传感器4个:分布于两个假人(驾驶员和前排乘员) 4条大腿上。这17个传感器是必须的。选用碰撞试验测量用加速度传感器时应该考虑其过载特性, 特别注意其耐冲击特性。还要注意尽量不要产生低频响应和飘零。

在开发性试验中, 为尽可能多地测量数据, 可多选用测量通道。为更简便更可靠地采集试验数据, 现在通常采用车载式测量装置, 由耐冲击电器元件构成信号调适、信号放大、滤波处理和数据收集等部分以保存试验产生的数据。在试验后, 使用计算机等将数据下载处理分析, 计算得出结果。2. 3. 2　光学采集和分析系统

除上述数据收集和分析方法外, 在同一车型多辆次试验时, 为保持试验数据的可比性, 还应测量假人额部、鼻部、下巴、胸部、膝部等与车体相应部位的距离并加以记录, 以确定比较假人位置。

3　实车碰撞试验可以解决的问题

汽车碰撞试验是一项需要资源相对较多、费用较为昂贵的精密试验, 要求试验人员必须具有较强的专业技能和相对广泛的专业知识。由于该试验在我国刚刚起步, 很多人包括汽车生产企业的技术人员对它不十分了解, 觉得很神秘。

下面谈谈我们可以从汽车碰撞试验中获得什么。

3. 1　汽车整体安全性能的综合评价

通过对试验车辆上安放假人的伤害值的评价, 我们可以得到对汽车整体安全性能的综合评价。除了取得前述头部伤害值、胸部位移量和腿骨力外, 我们还可以安装另外一些传感器如颈部传感器(测量力矩用) 、胸部力传感器、胸部加速度传感器、脊柱力传感器、骨盆加速度传感器和小腿胫骨力传感器等。这些测量装置可以提供更多的信息以评价假人身体相应部位所感受到的冲击力等指标。

汽车碰撞试验以再现交通事故的方式, 用以分析汽车在碰撞过程中车内乘员与车辆相对运动状态、乘员及

使用高速度影像分析系统可以清晰、缓慢地再现高

速碰撞短暂的全过程, 结合使用电信号测量和光学测量同步比对分析, 可以得到汽车碰撞过程完整的资料。

汽车碰撞从发生到结束的全过程约在0. 2s 内完

2001年第3期・33・

　

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车辆伤害状态等, 借助分析结果可以改进车辆结构安全性设计和增设汽车乘员保护装置。3. 2　汽车零部件安全性能评价

　　通过进行汽车碰撞试验, 还可以对汽车座椅、座椅头枕、安全带、门锁和门铰链、转向系统、安全气囊、油箱、儿童约束系统等部件进行安全性能评价。对汽车车身上的安全带连接部、座椅连接部、车身结构强度与吸能、车内凸出物等方面进行安全性能评价。

果与标准的符合程度相对较差。这与我国一直未执行汽

车碰撞试验安全标准有很大关系。同时也与

《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》标准

C M VDR 294

从制定到实施的时间周期较短有一定关系。但对于现代化汽车生产企业来说, 后者不应成为理由, 因为就现代轿车技术发展而言

, 在新型轿车开发设计阶段, 就应将汽车的碰撞安全性能(或称为乘员保护性能) 作为一个主要项目考虑进去, 而不应在标准实施方面出现问题。

(2) 汽车碰撞安全性能试验是一种较大型综合性精密试验, , 必须严格, 没, 将产品的开发研究引入歧途。

4　进行汽车碰撞试验应注意的问题

(1) 从我们做过的国产轿车碰撞试验结果来看, 引

进国外80标准的指标性能, ・34・汽车研究与开发