基于小重疊碰撞信息的汽車高速碰撞安全性研究

當(dāng)汽車行駛遇到緊急情況時(shí)，駕駛員的自然反應(yīng)之一是轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，躲避障礙物。若未能成功躲避障礙物，汽車也會(huì)偏離原行駛中心線，使碰撞時(shí)接觸面積大大降低。美國公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)將接觸面積小于汽車寬度40%的碰撞稱為小重疊碰撞。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，約1/4的汽車前排乘員重傷或死亡事故是在小重疊碰撞下發(fā)生的，因而有必要對(duì)小重疊情況下的汽車碰撞安全性進(jìn)行分析。2012年美國公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)進(jìn)行了大量輕型汽車與障礙物以及輕型汽車之間的小重疊碰撞測(cè)試，使通過測(cè)試得到的數(shù)據(jù)幫助消費(fèi)者選擇較為安全的汽車。對(duì)于測(cè)試得到的數(shù)據(jù)，過去只用于對(duì)汽車安全性等級(jí)進(jìn)行劃分，而不將其用于汽車碰撞和事故重建中。對(duì)此，研究了如何將小重疊碰撞測(cè)試得到的數(shù)據(jù)用于汽車碰撞和事故重建中。

首先分別從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)小重疊碰撞進(jìn)行了明確的定義。從定性角度，小重疊碰撞只沿著汽車側(cè)面發(fā)生，在整個(gè)碰撞過程中。汽車與障礙物或汽車與汽車的碰撞接觸面上始終存在非零的切向速度。定量來說，小重疊碰撞是指碰撞接觸面的接觸面積小于汽車寬度的40%。之后對(duì)2012年美國公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)進(jìn)行的50次小重疊碰撞測(cè)試進(jìn)行說明，這些試驗(yàn)中包括41種汽車與障礙物碰撞和9種汽車與汽車的碰撞，碰撞接觸面積在汽車寬度的20%～28%。為保證數(shù)據(jù)來源的可靠性，這50個(gè)碰撞測(cè)試的測(cè)試報(bào)告、測(cè)試視屏及其它相關(guān)的數(shù)據(jù)和報(bào)告均由美國公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)下屬分公司直接提供。直接獲得的數(shù)據(jù)包括AVI格式的碰撞視屏以及駕駛員座椅后背處的加速度值。介紹了如何對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)視屏進(jìn)行分析時(shí)，每10幀進(jìn)行1次提取。將提取的視屏幀導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件中，用于縮放和測(cè)量。測(cè)量各視屏幀中汽車的重心和平移速度變化，結(jié)合駕駛員座椅后背處的加速度值計(jì)算出汽車的行駛速度和橫擺角速度。最后，利用平面沖擊力學(xué)計(jì)算每個(gè)碰撞測(cè)試的碰撞參數(shù)，采用最小二乘法對(duì)汽車質(zhì)量、橫擺慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑進(jìn)行擬合，所得到的參數(shù)值可用于汽車碰撞和事故重建。

R.Matthew Brach et al. SAE 2014-01-0469.

編譯：王祥