侯福震，欒 鵬，李月明，韓 剛

(浙江吉利汽車(chē)研究院有限公司 浙江省汽車(chē)安全技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 311228)

某車(chē)型正面角度碰撞中未佩戴安全帶情況下的假人傷害試驗(yàn)研究

侯福震，欒 鵬，李月明，韓 剛

(浙江吉利汽車(chē)研究院有限公司 浙江省汽車(chē)安全技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 311228)

對(duì)某款乘用車(chē)進(jìn)行了FMVSS 208正面角度碰撞不佩戴安全帶試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)前排乘員試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析，指出該種碰撞形態(tài)下的各性能指標(biāo)值特點(diǎn)，頸部、小腿受到的傷害較小，頭部、胸部以及膝部會(huì)受到較大的傷害。所以，在現(xiàn)實(shí)事故中，若是乘用車(chē)以一定角度撞向建筑物或車(chē)輛，頭部、胸部及膝部應(yīng)是救治或檢查過(guò)程中的重點(diǎn)關(guān)注部位。

FMVSS 208；正面角度碰撞；安全帶；假人傷害

1 前 言

自2000年以來(lái)，隨著主被動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展以及交通法規(guī)的完善普及，中國(guó)年交通事故已由2000年的60萬(wàn)起降至2013年的20萬(wàn)起，傷亡人數(shù)亦由2000年的50萬(wàn)人下降至2013年的27萬(wàn)人，效果較為顯著[1]。但從圖1可以看出，自2010年以來(lái)，無(wú)論交通事故，還是傷亡人數(shù)，下降趨勢(shì)緩慢。那么，在繼續(xù)推動(dòng)主被動(dòng)安全技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，將各種交通事故中人員受傷害部位、受傷嚴(yán)重程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，對(duì)醫(yī)護(hù)人員的救治工作提供數(shù)據(jù)支持，使受傷害人員得到更準(zhǔn)確、快速的救治，成為降低人員傷亡的一個(gè)重要手段。

圖1 全國(guó)歷年道路交通事故傷亡情況

另外，在交通事故中，轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下導(dǎo)致的交通事故占比例14.51%。本文中的試驗(yàn)形式，試驗(yàn)車(chē)輛模擬的為正向行駛車(chē)輛與轉(zhuǎn)彎車(chē)輛發(fā)生交通事故的情況。在該種交通事故中，通常轉(zhuǎn)彎車(chē)輛會(huì)被撞到側(cè)面，而正向行駛車(chē)輛通常為正面角度碰撞。正向行駛車(chē)輛車(chē)速一般較快，碰撞過(guò)程中，車(chē)輛損壞及乘員受傷害情況較為嚴(yán)重。若此時(shí)正向行駛車(chē)輛乘員未佩戴安全帶，后果將更加糟糕。

基于此，本文對(duì)正面角度碰撞中，乘員未佩戴安全帶的情況進(jìn)行了深入研究。

2 正面角度碰撞法規(guī)介紹

2.1 碰撞形式介紹

FMVSS 208法規(guī)中，對(duì)于乘員在正常乘坐位置的正面碰撞試驗(yàn)分為以下5種[2](如圖2所示)：(1)20mph至25mph男性假人未佩戴安全帶正面角度剛性壁障碰撞；(2)35mph男性假人佩戴安全帶全正面剛性壁障碰撞；(3)20mph至25mph女性假人未佩戴安全帶全正面剛性壁障碰撞；(4)35mph女性假人佩戴安全帶全正面剛性壁障碰撞；(5)25mph女性假人佩戴安全帶正面40%可變性壁障碰撞。本次試驗(yàn)類(lèi)型為男性假人未佩戴安全帶、試驗(yàn)車(chē)輛以25mph的速度撞向剛性壁障。

圖2 FMVSS 208的5種碰撞形式

2.2 假人運(yùn)動(dòng)姿態(tài)及傷害簡(jiǎn)析

在正面角度碰撞中，乘員未佩戴安全帶情況下，乘員前沖較快，極有可能與正在展開(kāi)的安全氣囊接觸，從而導(dǎo)致較大的頭、頸部傷害，且因?yàn)檫^(guò)程中沒(méi)有安全帶約束作用，乘員向前的幅度亦較大，頭部易與前擋風(fēng)玻璃、胸部易與方向盤(pán)等產(chǎn)生硬性接觸，導(dǎo)致頭部、胸部受到較大的沖擊加速度，而腿部亦會(huì)與儀表板接觸并產(chǎn)生較大的力與位移。

3 乘用車(chē)試驗(yàn)研究

為了模擬直行車(chē)輛與轉(zhuǎn)彎車(chē)輛交通事故中，直行車(chē)輛內(nèi)乘員受傷害情況，進(jìn)行了某車(chē)型的實(shí)車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)車(chē)輛前排布置兩個(gè)HⅢ50%男性假人，未佩戴安全帶，試驗(yàn)車(chē)輛以25mph(40km/h)的速度撞擊剛性壁障，碰撞角度30°。試驗(yàn)后，假人傷害情況見(jiàn)表1。

表1 假人傷害一覽表

從結(jié)果來(lái)看，駕駛員整體傷害高于前排乘員；頭部傷害指數(shù)及累積3ms加速度、胸部壓縮變形量以及膝蓋滑動(dòng)位移傷害值較大，頸部、小腿傷害值較小。

3.1 頭部傷害情況分析

碰撞過(guò)程中，假人整體向前運(yùn)動(dòng)，接觸到氣囊。由于假人未受到安全帶約束作用，假人屁股抬起，假人上半身繼續(xù)前探，98ms至125ms假人頭部與前擋風(fēng)玻璃產(chǎn)生硬性接觸(見(jiàn)圖3)。結(jié)合頭部加速度曲線(xiàn)(如圖4所示)知，該過(guò)程為假人頭部加速度峰值產(chǎn)生的主要區(qū)間。故，在正面角度碰撞中，假人未佩戴安全帶情況下，頭部具有向前運(yùn)動(dòng)量大、加速度峰值較大、存在硬性接觸等特點(diǎn)。

圖3 假人頭部與前擋風(fēng)玻璃接觸狀態(tài)

圖4 假人頭部加速度曲線(xiàn)

3.2 胸部傷害情況分析

假人胸部由于未受到安全帶約束作用，在0至67ms區(qū)間內(nèi)，胸部壓縮量基本為0(如圖5所示)。67ms時(shí)，假人胸部與安全氣囊接觸(見(jiàn)圖6)，胸部壓縮變形量急劇增大，并在121ms時(shí)達(dá)到32.8mm。由圖7胸部相對(duì)速度曲線(xiàn)知，在67ms時(shí)，胸部相對(duì)于車(chē)體運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到7m/s。撞擊過(guò)程中，加速度峰值達(dá)到43g(如圖8所示)。故，對(duì)于正面角度碰撞試驗(yàn)中，假人在未佩戴安全帶情況下，胸部具有接觸時(shí)間短、沖擊力大、壓縮變形量大等特點(diǎn)。

圖5 胸部壓縮變形量曲線(xiàn)

圖6 假人胸部與氣囊接觸狀態(tài)

圖7 胸部相對(duì)速度

圖8 胸部加速度曲線(xiàn)

3.3 膝部傷害情況分析

圖9 膝部壓縮變形量

圖10 骨盆相對(duì)于車(chē)體向前位移量

由圖9可知，膝部壓縮變形量在90ms前較小；在90ms至122ms區(qū)間內(nèi)，急劇增大至11.48mm。試驗(yàn)過(guò)程中，骨盆向前位移量最大約500mm(如圖10所示)。本次試驗(yàn)中，試驗(yàn)前膝部與儀表板距離為107mm，結(jié)合試驗(yàn)后假人膝部與儀表板狀態(tài)(如圖11所示)知，由于假人骨盆未受到安全帶的約束作用，假人膝部具有向前運(yùn)動(dòng)量大、膝部壓縮變形量大等特點(diǎn)。

圖11 試驗(yàn)后膝部與儀表板接觸狀態(tài)

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)車(chē)試驗(yàn)，進(jìn)行未佩戴安全帶情況下假人傷害研究，得出結(jié)論：通常情況下，駕駛員位置受到的傷害高于前排乘員；未佩戴安全帶情況下，假人各部位向前位移量較大，頭部易與前擋風(fēng)玻璃、內(nèi)飾等產(chǎn)生硬性接觸，從而產(chǎn)生較大頭部傷害，胸部、膝部位移量偏大。所以，針對(duì)此類(lèi)交通事故，應(yīng)對(duì)傷者頭部、胸部及大腿部位進(jìn)行較為細(xì)致的檢查，以保證在事故初期對(duì)傷者進(jìn)行及時(shí)救治。

[1]中華人民共和國(guó)道路交通事故統(tǒng)計(jì)年報(bào)[M].2013.

[2]Standard No. 208 Occupant crash protection[S].2015.

Study on Injury Test of Unbelted Dummy in Frontal Impact of a Vehicle

Hou Fuzhen, Luan Peng, Li Yueming, Han Gang

(Geely Automobile Research Institute, Zhejiang Key Laboratory of Automobile Safety Technology, Hangzhou 311228, Zhejiang, China)

Unbelted dummy in front seat of a certain type of vehicle is tested in frontal impact according to FMVSS 208, and the test results are compared and analyzed. The characteristics of frontal impact indicate that the neck and the legs of dummy have small injuries, but the head, the chest and the knees hurt more serious. In the real traffic accident, if the vehicle crashes a building or vehicle in a certain angle, the head, the chest and the knees of passenger are the key parts which should be treated or checked carefully.

FMVSS 208; frontal impact; seat belt; dummy injury

2016-10-18

侯福震(1986-)，男，本科，工程師，主要研究方向：汽車(chē)被動(dòng)安全。

U467.1+4

B

10.3969/j.issn.1674-3407.2016.04.004