顏瀟　孟佑銘　王群　童燮　羊玢

摘 要：目前國內(nèi)外的防撞柱產(chǎn)品大都采用固定式，防撞效果明顯但是對沖擊力的吸收程度不夠，可重用性較差，有對車身和乘客造成的傷害比較嚴(yán)重等缺點。該項目設(shè)想一種新型汽車碰撞防護(hù)裝置，它主要由水箱系統(tǒng)、氣囊系統(tǒng)和彈簧吸能系統(tǒng)等組成，通過多次碰撞吸能有效吸收汽車與防護(hù)系統(tǒng)之間產(chǎn)生的沖擊力，起到很好的緩沖效果，從而有效地保護(hù)車輛及人員的安全。

關(guān)鍵詞：汽車碰撞 防護(hù)裝置 設(shè)計

中圖分類號：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0106-02

隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)展，我國私家車的數(shù)量逐年上升，汽車行車安全性等方面越來越受到廣大關(guān)注。就國內(nèi)外的防撞柱的研究現(xiàn)狀來說，關(guān)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防爆加固及防爆墻等研究國外已有報道。而對防爆路障，尤其攔阻型路障研究尚欠缺。國內(nèi)也有可伸縮障礙器的專利，但國內(nèi)外的目前產(chǎn)品都無法有效減少對車身和乘客的傷害。

1 防撞路障裝置的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外防撞路障裝置的發(fā)展現(xiàn)狀

起初國外的防撞路障裝置的研究是從加大爆炸物與重要建筑物的距離的角度來分析設(shè)計的，其理論依據(jù)是：爆炸的沖擊波的壓力會因為傳播距離的減小而急劇下降。而防爆防撞型路障又可以細(xì)分為路刺型路障和阻攔型路障。常用的阻攔型路障又可以分為阻攔型路刺、防撞護(hù)欄、楔形路壘、防撞桿等。

英國和美國等國家已經(jīng)較早地開始研究并且相繼于1985年、2003年、2007年發(fā)布了本國阻攔型防撞路障的試驗測試與評定最新規(guī)范。采用了車輛侵入距離即路障外側(cè)（直接受撞擊側(cè)）到撞擊車輛車架縱梁最前端的距離這一指標(biāo)來作為阻攔是否成功的唯一標(biāo)準(zhǔn)[1]。而國外研究的路刺型路障采用柔韌性比較高的材料編織成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，同時在網(wǎng)狀節(jié)點位置布置了針刺裝置，當(dāng)汽車碾壓在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上時，釘刺帶纏繞車輪從而使汽車減速停止[2]。這些裝置在一定程度上有效地將危險車輛阻攔在一定距離內(nèi)。

1.2 國內(nèi)防撞路障裝置的發(fā)展現(xiàn)狀

早期我國對阻攔型防撞路障的研究較為缺乏，阻攔型防撞路障產(chǎn)品的試驗與測試規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也沒有建立。目前國內(nèi)很多科研機構(gòu)和車輛廠商也在努力研發(fā)汽車防撞裝置，一款由北京機械設(shè)備研究所開發(fā)的升降柱式車輛攔截裝置采用將防撞柱埋于地下的構(gòu)造，當(dāng)檢測到汽車需要攔截時，自動控制系統(tǒng)通過液壓舉升裝置將防撞柱升起到一定高度，攔停車輛。該裝置安裝于路面上不會影響汽車的正常通行，易于實現(xiàn)控制自動化[3]。與此類似的還有同濟(jì)大學(xué)開發(fā)的可自動升降式防撞柱系統(tǒng)，同樣采用液壓驅(qū)動的方式來舉升防撞柱，通過遙控的方式實現(xiàn)即時升降[4]。

2 汽車碰撞防護(hù)裝置的設(shè)計

2.1 汽車碰撞防護(hù)裝置設(shè)計的目的及意義

目前國外的阻攔型防撞路障共同的缺點在于：采用了剛性的豎立于地面的防撞柱，剛度足夠，但緩沖性能有所缺乏。因此該文的目的和意義就是設(shè)計一種汽車碰撞防護(hù)裝置來彌補現(xiàn)有的防撞設(shè)備的不足，采用新型的汽車碰撞防護(hù)裝置不僅僅可以使具有威脅性質(zhì)的汽車能夠在足夠短的距離內(nèi)停車，同時最大程度地吸收碰撞能量，從而有效地減少對汽車和駕駛員的傷害。

2.2 汽車碰撞防護(hù)裝置基本結(jié)構(gòu)

該文介紹的汽車碰撞防護(hù)裝置如圖1所示，主要由水箱系統(tǒng)、氣囊系統(tǒng)和彈簧吸能系統(tǒng)、L型鋼板組件、旋轉(zhuǎn)鋼板等構(gòu)成。其中水箱吸收能量系統(tǒng)由可折疊水箱、橡膠密封套、水三部分組成。吸能氣囊系統(tǒng)主要由位置傳感器、氣體發(fā)生器、氣囊、氣囊控制單元ECU、飾蓋等組成。彈簧吸能系統(tǒng)主要由彈簧管、彈簧板組成。L型鋼板組件由接地鋼板、吸能鋼板以及鎖死桿臂組成，鎖死桿臂的作用是當(dāng)兩塊鋼板處于90度夾角的狀態(tài)時，使吸能鋼板只能繞軸線做單向旋轉(zhuǎn)。另外在接地鋼板的外側(cè)附著高摩擦系數(shù)的橡膠材料，摩擦材料內(nèi)部布置眾多的小鋼釘與接地鋼板連接為一個整體。

3 工作過程

當(dāng)碰撞開始時，碰撞防護(hù)裝置具體工作過程如下。

第一步：防護(hù)裝置與車之間的產(chǎn)生碰撞。

第二步：滑塊掉落，水箱變形，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)開始翻轉(zhuǎn)，借著汽車動能，L型鋼板上的鋼針與地面接觸，造成地面變形，完成一次碰撞。

第三步：旋轉(zhuǎn)鋼板已經(jīng)劃過氣囊位置傳感器檢測的位置，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的L型鋼板前端的氣囊系統(tǒng)中的傳感器激發(fā)氣體發(fā)生器迅速給氣囊充氣，在L型鋼板前端展開，完成二次碰撞。

第四步：氣囊泄氣，汽車前輪開上裝置鋼板，撞上彈簧板，剩余的碰撞動能將變?yōu)閺椥詣菽芤约把b置和汽車之間逐漸增大的摩擦力，完成3次碰撞。

第五步：裝置完全展開，汽車成功停在安全距離。

4 結(jié)語

該文通過對國內(nèi)外現(xiàn)有的路障防撞障礙系統(tǒng)的研究，在現(xiàn)有的路障防撞障礙系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出改進(jìn)并設(shè)計了一種新型的汽車碰撞防護(hù)裝置。從理論上講，整個裝置符合使用要求，但整個汽車碰撞防護(hù)裝置尚未進(jìn)行實物可行性評估試驗，處于理論階段，需要進(jìn)一步完善。汽車碰撞防護(hù)裝置的開發(fā)和研究不僅可以加強對失控汽車的保護(hù)，也對行車安全具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖巖，陳林，肖果，等.防撞柱實車碰撞性能研究[J].振動與沖擊，2013，32（11）：1-6.

[2] Craig Howard Horton，Gary R.Cook.Portable Vehicle Barrier[J].United States Patent，2002，64（B1）：1-10.

[3] 北京機械設(shè)備研究所.一種升降柱式車輛攔截裝置：中國，CN202688916U[P].2013-01-23.

[4] 同濟(jì)大學(xué).可自動升降式防撞柱系統(tǒng)：中國，CN103510480 U[P].2012-02-20.endprint