曹立波　歐陽志高　賈寓詞　徐　哲　張冠軍

湖南大學汽車車身先進設計制造國家重點實驗室，長沙，410082

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自動緊急制動與可逆預緊安全帶共同作用下乘員損傷分析

曹立波歐陽志高賈寓詞徐哲張冠軍

湖南大學汽車車身先進設計制造國家重點實驗室，長沙，410082

針對自動緊急制動(AEB)加重碰撞前的乘員離位現象，探討了使用可逆預緊安全帶改善該現象的有效性。建立了結合自動緊急制動、可逆預緊、主動人體模型的駕駛員側乘員約束系統(tǒng)模型，通過志愿者實車實驗獲取碰撞前乘員多種坐姿的安全帶約束參數，設定可逆預緊的關鍵參數范圍。分析了AEB與可逆預緊關鍵參數對碰撞前乘員運動響應及碰撞中乘員損傷風險的影響。結果表明：相同碰撞強度下，AEB增加了乘員的損傷風險，尤其是胸部損傷?？赡骖A緊安全帶通過改善乘員離位狀態(tài)，可明顯降低乘員在正面碰撞中的損傷風險。

自動緊急制動；離位；可逆預緊安全帶；預緊力；預緊時刻；損傷風險

0　引言

汽車自動緊急制動(AEB)技術能避免碰撞發(fā)生或降低碰強撞度，但同時也導致乘員出現前傾離位現象，減少了頭、胸部與安全氣囊的距離。尤其當乘員的初始坐姿便處于離位狀態(tài)時，AEB將進一步加重乘員的離位程度。當前針對離位乘員損傷防護的研究，都被動地接受乘員離位這一現象，通過對乘員約束系統(tǒng)采取改進措施，比如利用可斷裂式拉帶等方式，降低安全氣囊展開過程對離位乘員的沖擊傷害，達到降低損傷風險的目的[1-2]。

近些年出現的安全帶可逆預緊技術，是一種全新的預緊方式。這種技術在普通安全帶的基礎上增加了可逆預緊裝置，與AEB共同受控于汽車碰撞預判系統(tǒng)，在潛在碰撞事故發(fā)生前控制電機驅動卷收器預緊織帶，消除安全帶佩戴松弛量。安全帶原有的火藥預緊裝置仍然得以保留[3]，兩種預緊裝置分別在碰撞前與碰撞中被激活。國內外學者通過假人碰撞實驗、志愿者實驗與仿真虛擬實驗等方法，對可逆預緊在乘員損傷防護方面的作用進行了大量研究。Schoeneburg等[4]、Infantes等[5]、姚遠等[6]指出可逆預緊有利于降低碰撞中乘員的損傷程度；?sth等[7]、Ito等[8]說明可逆預緊在碰撞前消除織帶的佩戴松弛量，能顯著減小正常坐姿乘員因緊急制動導致的身體前移距離；而Good等[9]與Sander等[10]研究利用可逆預緊卷收肩帶，將乘員前傾的上肢軀干向后拉回至貼近座椅靠背，改善乘員離位坐姿的效果，結果表明在緊急制動的影響下，可逆預緊的預緊力越大，其改善乘員離位坐姿的效果就越好。

目前Euro NCAP與美國IIHS已經發(fā)布測評AEB性能的實驗規(guī)程，其他汽車安全測評機構也已將此事提上日程。在法規(guī)與公眾期望的雙重推動下，可預見未來短期內將普及應用AEB技術，由AEB導致乘員前傾離位現象也將更頻繁地出現。鑒于乘員離位是降低約束系統(tǒng)對乘員損傷防護效果的首要因素[11]，如何在AEB應用的基礎上，充分利用可逆預緊主動改善乘員離位坐姿，并進一步理解可逆預緊對減輕乘員損傷的作用，對乘員約束系統(tǒng)的設計開發(fā)具有非常重要的意義。因此，本文圍繞碰撞前AEB與多種乘員離位坐姿，首先通過志愿者實車實驗，從改善乘員離位坐姿的實際需求角度確定了可逆預緊關鍵參數的范圍，然后利用虛擬仿真實驗深入研究了這些參數對改善乘員離位效果，以及由此在碰撞中對乘員損傷風險的影響。

1　志愿者實車實驗

考慮到乘員前傾離位會增加肩帶的佩戴長度，以及AEB激活后乘員受慣性作用前傾時安全帶約束乘員前傾的張力，可利用可逆預緊通過卷收肩帶實現改善乘員離位坐姿的目的，其預緊性能應滿足在一定時間范圍內將增長的肩帶卷收完成，即具備一定的預緊速度；而且預緊力必須大于安全帶約束乘員的張力。本文通過志愿者實車實驗，獲得乘員多種前傾離位坐姿中安全帶肩帶的增長量，以及AEB激活后安全帶約束乘員前傾的張力，為設定可逆預緊性能參數提供直接依據。

1.1安全帶佩戴長度測量實驗

為了獲得因乘員前傾離位導致的肩帶增長量數據，本次實驗組織了31名志愿者在兩種車型上輪流充當駕駛員，以四種坐姿(含正常坐姿與離位坐姿)佩戴安全帶。志愿者首先調整座椅前后位置、靠背角度，再佩戴安全帶，雙手握在方向盤3點、9點位置，使自身處于操縱便利、體感舒適的正常坐姿(IP)。隨后參考Zhang等[12]對乘員離位坐姿開展的問卷調查與實車拍攝調查的結果，讓志愿者前傾上肢軀干，模擬三種離位坐姿(OOP1、OOP2、OOP3)，如圖1所示。

(a)乘員正常坐姿(IP)(b)乘員離位坐姿一(OOP1)

(c)　　　乘員離位坐姿二(d)　　　乘員離位坐姿三　　　　 (OOP2)　　　　 (OOP3)圖1　志愿者的正常坐姿與離位坐姿

相對于正常坐姿，乘員各種離位坐姿中頭部與頭枕之間距離的增量如表1所示。在后續(xù)的實車緊急制動實驗與仿真分析中，都重現了這四種坐姿。

表1　乘員各種離位坐姿

從IP到OOP3，安全帶的肩帶長度逐步增加，具體測量結果數據經統(tǒng)計后如表2所示。

表2　安全帶的肩帶增長量數據

由于兩車型上座椅與安全帶固定點布置尺寸不同，導致車型一的測量數據略大于車型二的測量數據。

1.2實車緊急制動實驗

實車緊急制動實驗模擬了汽車在碰撞事故發(fā)生前實施的自動緊急制動行為，當乘員受慣性作用前傾時，傳感器分別采集了車身縱向制動加速度，以及安全帶約束乘員前移的肩帶張力，這些數據為設置可逆預緊的最大預緊力提供了參考。實驗場地選擇了平直雙向六車道瀝青道路?？紤]不同車型、乘員質量、身體尺寸等因素，一共組織了5種車型、6名志愿者。依照全因子實驗設計方法，共計完成30次實驗。緊急制動時，乘員除保持正常坐姿外，還需刻意重現前述的三種離位坐姿。

圖2所示是某車型實驗中乘員正常坐姿的緊急制動數據，由于安全帶松弛量的影響，肩帶張力的上升沿比車身制動加速度的上升沿滯后約0.3 s。

圖2　某車型實驗中乘員正常坐姿的實驗數據

對實驗數據進行統(tǒng)計分析，其中5種車型的緊急制動加速度峰值波動范圍為7.49～9.75 m/s2；而不同坐姿對6位乘員的肩帶拉力均值影響并不明顯，但乘員身高、體重對肩帶拉力均值影響較大，各乘員肩帶張力峰值波動范圍如表3所示。

1.3可逆預緊的關鍵參數

具備可逆預緊功能的安全帶主要由直流電機、傳動齒輪、卷收器本體、電子控制單元(electronic control unit，ECU)等組成[13]，如圖3所示。其預緊力大小與預緊速度共同直接影響著可

表3　6名乘員肩帶張力峰值波動范圍

逆預緊改善乘員離位的效果，進而牽涉到對乘員損傷風險防護的效果[3]。志愿者實車實驗結果說明：針對不同身材的乘員，最大預緊力不能小于400 N；面對類似OOP3嚴重離位坐姿的情況，可逆預緊需要卷收的肩帶長度約為400 mm。為了快速改善乘員離位坐姿，其預緊速度越快越好。依據課題組前期設計試制的可逆預緊式安全帶樣件預緊性能實驗結果，本文設定最大預緊速度為0.6 m/s。

圖3　可逆預緊式安全帶的工作原理

在實際應用中，對可逆預緊力的調節(jié)通過ECU調節(jié)直流電機的電樞電壓實現。根據直流電機的調壓特性曲線，電機的最大輸出扭矩與最高轉速同向變化，即最大預緊力與最大預緊速度同向變化。此外，鑒于可逆預緊與AEB共同受控于汽車碰撞預警系統(tǒng)[14]，在AEB被激活之前實施可逆預緊，既能提供充足的時間裕度，又有利于減少AEB對改善乘員離位坐姿的干擾。因此，本文后續(xù)研究可逆預緊改善乘員離位坐姿效果只涉及預緊力大小與激活時刻兩個關鍵參數。

2　仿真模型的建立與驗證

2.1仿真模型的建立

仿真模型選用美國國家碰撞分析中心(NCAC)利用多剛體動力學分析軟件Madymo建立的豐田2006年款Yaris駕駛員側約束系統(tǒng)仿真模型，包括車身、吸能轉向柱、座椅、安全帶、安全氣囊以及假人模型。該仿真模型對Hybrid Ⅲ假人損傷的預測值通過了三次US-NCAP實驗的對比驗證。

為了模擬碰撞前AEB對多種乘員坐姿的影響，以及可逆預緊改善乘員離位坐姿的過程，對此仿真模型采取以下修改措施。

(1)整個仿真時長設定為1020 ms，其中碰撞前的仿真時間范圍設定為0～900 ms，模擬AEB與可逆預緊對各種坐姿乘員的運動響應；碰撞中為901～1020 ms，模擬乘員碰撞損傷結果。設定可逆預緊在仿真時間0～200 ms范圍內任一時刻被激活，而AEB在201 ms時被激活，并持續(xù)至碰撞發(fā)生。參考文獻[7]中實車AEB數據，車身速度從71.6 km/h降至碰撞時刻的56.3 km/h，如圖4a所示。將Yaris車型的US-NCAP正碰實驗獲得的車身左側B柱下端部位加速度作為碰撞中仿真分析的加載條件，如圖4b所示。

(a)　　　碰撞前AEB　　　(b)碰撞中左側　　　制動加速度　　　B柱下端加速度圖4　仿真模型全過程的車身加速度

(2)在安全帶模型的基礎上，增加了可逆預緊模型，其最大預緊設置力為400 N，最大預緊速度為0.6 m/s。

(3)將原Hybrid Ⅲ假人模型替換成主動人體模型(AHM)。利用AHM的主動控制器控制頸部、手臂、脊柱以及臀部的肌肉張緊程度，能較好地模擬乘員在碰撞前AEB影響下的動態(tài)響應。

2.2仿真模型碰撞前階段的驗證

文獻[7]中?sth等組織20名志愿者(11名男性，9名女性)充當駕駛員，保持正常坐姿并佩戴可逆預緊安全帶，記錄了所有志愿者在AEB制動加速度影響下身體軀干的運動響應，獲得了這些響應結果的波動范圍。參考文獻[7]中的實驗條件與志愿者運動響應結果，對本文仿真模型中AHM在碰撞前AEB與可逆預緊雙重作用下的運動響應進行驗證，驗證內容包括頭、胸部的X向位移曲線，頭部繞Y軸旋轉角度，以及左右腳踏板力，如圖5所示。從驗證結果可以看出，AHM模擬乘員在碰撞前AEB影響下的動態(tài)響應結果，符合文獻[7]中的相應結果。

(a)頭部X向位移曲線(b)胸部X向位移曲線

(c)頭部Y向轉角(d)左右腳踏板力圖5　碰撞前AHM運動響應驗證曲線

2.3仿真模型碰撞中階段的驗證

根據2006年款Yaris車型的US-NCAP實驗結果與高速錄像，對本文仿真模型中AHM的損傷響應進行驗證。圖6所示為AHM損傷響應與實驗結果的對比。

(a)安全帶肩帶力(b)安全帶腰帶力

(c)頭部合成加速度(d)胸部壓縮量

(e)左大腿力(f)右大腿力圖6　乘員損傷響應曲線

可以看出，肩帶力曲線與實驗結果曲線吻合較好，在第一個峰值時，預緊器被激活，瞬間的拉力達到2.5 kN左右；由于限力器作用，肩帶力基本穩(wěn)定在3.5 kN左右。腰帶力曲線與實驗曲線在脈寬、形狀、變化趨勢方面比較吻合，但峰值大小偏差較大，達到12.2%。頭部合成加速度曲線與實驗曲線都吻合較好，誤差均在6%以內。胸部壓縮量曲線與實驗曲線的輪廓以及變化趨勢一致，峰值偏差達到11.1%，這是由于AHM胸部剛度更為接近真實人體狀態(tài)，小于實驗中所用的Hybrid-Ⅲ假人，因此產生的胸部壓縮量偏大。此外，AHM的左右大腿力的仿真峰值、變化趨勢與實驗結果曲線比較接近。AHM仿真結果中各項主要損傷指標與實驗結果吻合程度較高，其中腰帶力峰值誤差也控制在15%以內，因此該模型仿真精確度較高，可用于后續(xù)研究。

3　仿真模型設置

調節(jié)仿真模型中AHM各關節(jié)鉸鏈參數，重現實車實驗中乘員的三種離位坐姿，如圖7所示。在相同碰撞強度基礎上，為了分析AEB與可逆預緊的關鍵參數對改善乘員離位與乘員損傷風險防護效果的影響，利用建立的仿真模型完成三組仿真模擬，具體設置如表4所示。

(a)IP坐姿(b)OOP1坐姿

(c)OOP2坐姿(d)OOP3坐姿圖7　AHM的四種坐姿仿真模型

第Ⅰ組第Ⅱ組第Ⅲ組AEB無有有可逆預緊無無有

第Ⅰ、Ⅱ組中均未激活可逆預緊，用于對比分析有AEB和無AEB對各種坐姿乘員損傷風險的影響。對比第Ⅱ、Ⅲ組的仿真結果，分析可逆預緊關鍵參數對改善乘員離位與乘員損傷風險防護效果的影響。其中第Ⅲ組仿真模擬中，將預緊時刻tPPT與預緊力大小FPPT兩個關鍵參數作為設計變量，其取值范圍分別為0～200 ms與50～400 N。應用均勻實驗設計方法在各自范圍內設置60個采樣點進行虛擬仿真實驗，相應得到了60組乘員損傷風險的輸出響應。兩個關鍵參數的均勻設計采樣點如圖8所示。

圖8　可逆預緊關鍵參數的均勻實驗設計

在三組仿真模擬結果中提取表示乘員離位坐姿變化的胸部X向位移DT1_X，以及乘員損傷預測值，包括頭部傷害指標HIC15、胸部壓縮量Cdef、頸部損傷準則Nij、頸部前彎曲力矩My、頸部拉伸力Fn_t、頸部壓縮力Fn_c、左大腿力Ffl與右大腿力Ffr。依據US-NCAP的損傷風險曲線，評估乘員頭部、頸部、胸部、腿部出現簡明損傷準則3級以上(含3級)，其中腿部為2級以上(含2級)等級的概率分別為Phead、Pneck、Pchest與Pfemur，進一步由這四個損傷概率合成而得到乘員正碰損傷風險Pjoint；最后根據Pjoint的大小評定乘員約束系統(tǒng)的損傷防護性能級別，防護性能最差為一顆星，最優(yōu)為五顆星。

4　仿真結果分析

鑒于第Ⅰ組IP坐姿仿真模型的碰撞工況與US-NCAP正碰實驗工況相同，選擇此模型仿真結果中的乘員損傷風險作為基礎數據，如表5所示。

表5　第Ⅰ組IP坐姿仿真模型乘員損傷風險

4.1AEB的影響

第Ⅱ組仿真模擬中AEB被激活后，導致AHM的頭、胸部更靠近安全氣囊模塊，尤其是OOP3坐姿中乘員頭部已與方向盤上邊緣接觸。碰撞發(fā)生后，盡管第Ⅰ組、第Ⅱ組中安全帶的火藥預緊裝置被激活，其中第Ⅰ組預緊長度約110 mm，第Ⅱ組預緊長度約40 mm，都未有效改善乘員的離位狀態(tài)。圖9對比了第Ⅰ組、第Ⅱ組OOP2坐姿仿真模型中碰撞發(fā)生時刻與碰撞中40 ms時刻乘員的坐姿。

(a)　　　第Ⅰ組OOP2(b)　　　第Ⅱ組OOP2　　　坐姿碰撞前　　　坐姿碰撞前

(c)第Ⅰ組OOP2　　　(d)第Ⅱ組OOP2　　　坐姿碰撞中40 ms　　　坐姿碰撞中40 ms圖9　AEB對乘員坐姿的影響

隨著乘員離位程度的加重，頭部、胸部與安全氣囊接觸時刻也越來越早。由于安全氣囊與轉向柱的潰縮吸能特性，在整個碰撞過程中，乘員頭部并未與方向盤等硬物發(fā)生接觸碰撞。雖然安全氣囊展開過程對乘員頭部產生沖擊效應，然而頭部傷害指標HIC15值卻遠小于耐受限度(HIC15=700)。但是，安全氣囊直接對乘員胸部造成沖擊，增大了胸部壓縮量Cdef。第Ⅰ組中，胸部損傷風險Pchest隨離位坐姿呈遞增趨勢；而第Ⅱ組中OOP2坐姿乘員的Pchest最大，約為對應基礎數據的4.5倍。同時，安全氣囊的高速展開過程使得乘員頸部損傷也呈現遞增趨勢，其中第Ⅱ組中OOP3坐姿乘員的頸部前彎曲力矩My峰值為76.15 N·m，導致Nij增大至0.38。然而，乘員臀部并未明顯向前移動，所以腿部損傷風險變化范圍較小。

參照US-NCAP中正碰損傷風險Pjoint劃分約束系統(tǒng)的防護性能等級，在沒有AEB影響的情況下，第Ⅰ組中約束系統(tǒng)對處于IP、OOP1、OOP2三種坐姿的乘員損傷防護性能為四星等級，對應的OOP3坐姿乘員為三星等級。而第Ⅱ組中，雖然IP與OOP3坐姿的乘員損傷防護等級仍與第Ⅰ組中保持相同，但對應的OOP1坐姿降低至三星等級，OOP2坐姿降低至二星等級。根本原因在于AEB惡化了乘員的離位坐姿，對乘員胸部損傷風險產生顯著的影響，使得乘員正碰損傷風險Pjoint有所增大。圖10表示乘員損傷風險隨乘員坐姿的變化關系，縱坐標的數值表示第Ⅰ組、第Ⅱ組的乘員損傷風險與選為基礎數據的第Ⅰ組IP坐姿仿真模型中乘員損傷風險的比值。

通過對比第Ⅰ組、第Ⅱ組的乘員損傷風險結果，說明在乘員初始離位的基礎上，AEB進一步加重乘員的離位程度，進而惡化了約束系統(tǒng)對乘員損傷的防護效果。

(a)乘員胸部損傷風險比較(b)乘員正碰損傷風險比較圖10　AEB對乘員損傷風險的影響

4.2可逆預緊關鍵參數的影響

從第Ⅲ組各種坐姿的60組虛擬仿真實驗中，選擇可逆預緊對乘員離位坐姿改善作用最好的一組，與第Ⅱ組對應坐姿中乘員頭、胸位移進行對比，體現有可逆預緊或無可逆預緊對乘員離位坐姿的影響，如圖11所示。

(a　　　)第Ⅱ組IP(b　　　)第Ⅲ組IP　　　坐姿碰撞前　　　坐姿碰撞前

(c　　　)第Ⅱ組OOP1(d　　　)第Ⅲ組OOP1　　　坐姿碰撞前　　　坐姿碰撞前

(e　　　)第Ⅱ組OOP2(f　　　)第Ⅲ組OOP2　　　坐姿碰撞前　　　坐姿碰撞前

(g　　　)第Ⅱ組OOP3(h　　　)第Ⅲ組OOP3　　　坐姿碰撞前　　　坐姿碰撞前圖11　第Ⅱ組、第Ⅲ組乘員頭、胸位移對比

圖12　第Ⅱ組、第Ⅲ組的胸部X向位移

經統(tǒng)計獲得第Ⅲ組中四種坐姿的碰撞發(fā)生時刻DT1_X(仿真時刻為900 ms)，以及乘員正碰損傷風險Pjoint的極值與四分位數，并與第Ⅱ組中對應坐姿的DT1_X和Pjoint對比，分別如圖12、圖13箱形圖所示。圖12中乘員IP坐姿的DT1_X介于0與第Ⅱ組對比值之間，說明可逆預緊減少了乘員在碰撞前受AEB影響的身體前移量；而超過75%的OOP2坐姿乘員的DT1_X小于0，說明可逆預緊向后拉乘員的上肢軀干，比初始離位坐姿更靠近座椅靠背，起到了改善乘員離位的作用。然而，由于OOP3坐姿的離位程度過于嚴重，主動預緊改善離位所需時間較長，乘員受AEB影響前傾時對安全帶的張力抵消了可逆預緊的拉力，所以乘員離位改善效果并不如OOP2坐姿顯著。

圖13　第Ⅱ組、第Ⅲ組的乘員損傷風險

可逆預緊的介入，還降低了乘員的碰撞損傷風險，使乘員約束系統(tǒng)對OOP1與OOP2兩種坐姿乘員的損傷防護等級由原來的三星與二星等級均提升至四星等級。但是OOP3坐姿乘員的60次虛擬仿真實驗中，只有1次虛擬實驗的損傷風險低于第Ⅱ組的對比值。主要原因是改善離位狀態(tài)后的OOP3乘員坐姿與第Ⅱ組中受AEB影響的OOP2乘員坐姿非常接近，其胸部損傷風險Pchest不降反升，導致乘員正碰損傷風險Pjoint增大。

為了探究可逆預緊關鍵參數與改善乘員離位效果的關系，以及由此對乘員正碰損傷風險的影響，對第Ⅲ組中預緊時刻tPPT，預緊力FPPT，胸部X向位移DT1_X，乘員正碰損傷風險Pjoint進行相關性分析，相關系數r與顯著性水平p如表6所示?？芍狣T1_X與Pjoint除在OOP3乘員坐姿呈顯著負相關性外，在其余乘員坐姿中均呈現顯著正相關性，意味著應用可逆預緊，有效地減小了乘員受AEB的影響而導致的身體前移量。改善乘員離位坐姿效果越好，乘員的正碰損傷風險就越低。而預緊時刻tPPT、預緊力FPPT與胸部X向位移DT1_X的顯著相關性說明：可逆預緊激活時刻越提前，預緊力越大，越能獲得更好的改善乘員離位坐姿效果；而且預緊力的大小與改善乘員離位坐姿效果的關系更緊密。

表6　輸入變量與輸出響應的相關性分析

5　討論

從安全帶約束力角度來看，可逆預緊降低乘員損傷的原因并不僅是改善了乘員的離位坐姿?？赡骖A緊消除了安全帶佩戴松弛量，安全帶被初步張緊后的殘余張力結合火藥預緊裝置，使安全帶張力快速上升，縮短了安全帶約束乘員的反應時間，提高了Ride-down效率；同時限力器提前發(fā)揮作用，均勻吸收乘員的動能?？赡骖A緊對約束力的影響，符合Kent等[15]提出的安全帶最優(yōu)約束力特征。

針對OOP3之類的嚴重離位坐姿，利用可逆預緊改善此類離位坐姿所需時間較長。如果應用基于圖像處理等手段的乘員離位識別技術，結合汽車碰撞預警系統(tǒng)，共同動態(tài)決策可逆預緊相對于AEB的提前激活時刻，有利于顯著改善此類乘員坐姿。

鑒于可逆預緊對乘員坐姿與安全帶約束力存在影響，在設計開發(fā)新的乘員約束系統(tǒng)時，可對可逆預緊關鍵參數與安全帶限力值、織帶延伸率、火藥預緊點火時刻與預緊力值、氣囊點火時刻與阻尼孔直徑等參數進行協同優(yōu)化處理，進一步挖掘乘員約束系統(tǒng)對碰撞損傷的防護能力。

6　結束語

本文以實車實驗為基礎，通過三組仿真模擬，對比分析了AEB與可逆預緊共同作用對乘員損傷風險的影響。結果表明：AEB加重了乘員的離位程度，乘員四種坐姿的碰撞損傷風險都明顯增大。而可逆預緊介入后，其改善乘員各種離位坐姿的效果，與降低乘員損傷風險的程度密切相關。將AEB搭配可逆預緊共同推廣應用，有利于彌補AEB對乘員坐姿的不利影響，同時進一步提升乘員約束系統(tǒng)對碰撞損傷的防護性能。

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(編輯王旻玥)

Analyses of Occupant Injury Affected by Combination of Autonomous Emergency Braking and Reversible Pretensioner Seatbelts

Cao LiboOuyang ZhigaoJia YuciXu ZheZhang Guanjun

State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacture for Vehicle Body,Hunan University,Changsha,410082

Aiming at the occupant seat posture aggravated by AEB, the effectiveness of RPS in improving occupant OOP seating posture was investigated. A numerical simulation approach was utilized to establish a driver-side restraint system model involving AEB, RPS and active human model(AHM). On the basis of volunteer tests which were conducted to obtain the key parameters induced by restrained occupants with different seat postures in the pre-crash phase, the tension force and increased length of seatbelts of RPS were set. The influences imposed by AEB and RPS on the occupants movement in the pre-crash phase were interpretted, as well as the injury risk during in-crash phase. The results indicate that AEB increases occupants injury risk in identical impact severity, especially thorax injury. Nevertheless, occupants injury risk decreases significantly with the utilization of RPS through improving occupants OOP seat posture.

autonomous emergency braking(AEB); out-of-position(OOP); reversible pretension seatbelt(RPS); pretension force; activation time; injury risk

2015-09-07

國家自然科學基金資助項目(51205118)

U461.91

10.3969/j.issn.1004-132X.2016.16.023

曹立波，男，1964年生。湖南大學機械與運載工程學院教授、博士研究生導師。主要研究方向為汽車車身設計及碰撞安全。歐陽志高，男，1986年生。湖南大學機械與運載工程學院博士研究生。賈寓詞，男，1989年生。湖南大學機械與運載工程學院碩士研究生。徐哲，女，1990年生。湖南大學機械與運載工程學院碩士研究生。張冠軍，男，1980年生。湖南大學機械與運載工程學院講師。