葛如海,黃凱凱，應(yīng) 龍

(1.江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江212013; 2.無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 無(wú)錫 210848；3.上海市東方久樂(lè)安全氣囊有限公司， 上海 201201)

兼顧女性駕駛員的約束系統(tǒng)研究

葛如海1,2,黃凱凱1,3，應(yīng) 龍1

(1.江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江212013; 2.無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 無(wú)錫 210848；3.上海市東方久樂(lè)安全氣囊有限公司， 上海 201201)

近年來(lái)，女性駕駛員人數(shù)逐年增加，但汽車約束系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)多以男性駕駛員為研究目標(biāo)，如何更好地保護(hù)身材矮小的女性駕駛員成為被動(dòng)安全領(lǐng)域一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。運(yùn)用多剛體動(dòng)力學(xué)分析軟件(MADYMO)建立某款車型正面碰撞的乘員約束系統(tǒng)仿真模型，將仿真結(jié)果和實(shí)車試驗(yàn)碰撞結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型的有效性。利用引入的綜合傷害指標(biāo)WIC以及WICF作為優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò)正交試驗(yàn)及極差分析法，綜合選取兼顧男女駕駛員的優(yōu)化參數(shù)；在分析男性駕駛員模型最優(yōu)解的基礎(chǔ)上，利用逼近準(zhǔn)則，選擇9組符合要求的參數(shù)組合代入女性駕駛員模型，利用提出的加權(quán)函數(shù)WICA對(duì)男女駕駛員傷害進(jìn)行兼顧優(yōu)化。最后經(jīng)與初始模型對(duì)比發(fā)現(xiàn)：男女駕駛員傷害在優(yōu)化后都得到顯著減少，達(dá)到兼顧女性駕駛員約束系統(tǒng)研究的目的。

汽車被動(dòng)安全;女性駕駛員;正交試驗(yàn);極差分析;綜合傷害指標(biāo)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，女性駕駛員群體增長(zhǎng)十分迅速。據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，截至2015年底，男性駕駛員2.4億人，占比74.29%，女性駕駛員8 415萬(wàn)人，相比上一年的7 092萬(wàn)人增加1 323萬(wàn)人，占比25.71%[1]。而目前車輛上匹配的乘員約束系統(tǒng)大多是以男性駕駛員為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，對(duì)身材相對(duì)矮小的女性駕駛員考慮較少，這在一定程度上限制了駕駛員約束系統(tǒng)的性能。在美國(guó)，碰撞法規(guī)FMVSS208規(guī)定了研究女性駕駛員安全的碰撞工況。在2015版Euro-NCAP試驗(yàn)要求中首次增加了針對(duì)第五百分位女性駕駛員的完全正面碰撞工況。由此可見(jiàn)，增加女性駕駛員碰撞工況是國(guó)際研究趨勢(shì)，我國(guó)新車評(píng)價(jià)體系也將向此發(fā)展。因此，研究女性駕駛員約束系統(tǒng)的匹配和兼容性具有較大的現(xiàn)實(shí)和法規(guī)意義。

Paulo Morassi 等[2]通過(guò)在相同約束系統(tǒng)及碰撞波形下應(yīng)用 5th、50th、95th駕駛員模型的研究發(fā)現(xiàn)，5th女性駕駛員在頭部 HIC、頸部 My 以及胸部壓縮量上明顯高于50th男性駕駛員，而頸部軸向力及大腿軸向力則要小于50th男性駕駛員。張學(xué)榮等[3]研究了 50th、5th、95th駕駛員在相同約束系統(tǒng)和碰撞波形下的傷害情況，針對(duì)存在的問(wèn)題設(shè)計(jì)了可根據(jù)乘員身材調(diào)節(jié)氣囊排氣孔面積和座椅安全帶限力器水平的智能約束系統(tǒng)。長(zhǎng)安大學(xué)的潘如楊等[4]運(yùn)用MADYMO 仿真軟件對(duì)女性駕駛員的傷害進(jìn)行分析，認(rèn)為同一車型50 km/h正面碰撞工況中，女性駕駛員受到的傷害比男性大，并通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向管角度、安全氣囊點(diǎn)火時(shí)刻等方法對(duì)女性駕駛員的安全性進(jìn)行了優(yōu)化。

考慮到之前的研究都是基于單獨(dú)分析男性駕駛員或者女性駕駛員的碰撞傷害，并沒(méi)有兼顧男性和女性駕駛員的共同優(yōu)化。本研究基于通過(guò)驗(yàn)證過(guò)有效性某車型正面碰撞仿真模型，選擇正交試驗(yàn)及極差分析法，同時(shí)利用提出的綜合傷害指標(biāo)，對(duì)男女駕駛員模型進(jìn)行兼顧優(yōu)化。

1 駕駛員側(cè)仿真模型的建立與驗(yàn)證

本研究以國(guó)內(nèi)某品牌A級(jí)車為原型，利用該車型的三維空間定位數(shù)據(jù)及約束系統(tǒng)參數(shù)，建立該車型正面碰撞駕駛員側(cè)約束系統(tǒng)仿真模型，并以實(shí)車在正面全寬碰撞試驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，保證仿真模型的有效性。

1.1 男性駕駛員仿真模型的建立

正面碰撞駕駛員側(cè)仿真模型包括車內(nèi)環(huán)境模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、假人模型、安全帶及氣囊模型，圖1所示為駕駛員側(cè)模型在軟件內(nèi)的各個(gè)系統(tǒng)模塊。將實(shí)車試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)，例如：B柱加速度曲線，車體碰撞Z向軌跡，假人H點(diǎn)，假人骨盆角等導(dǎo)入MADYMO模型，添加碰撞加速度曲線及各個(gè)部件之間的接觸，并調(diào)整假人坐姿與試驗(yàn)狀態(tài)相同[5]。

圖1 約束系統(tǒng)模塊

1.2 男性駕駛員模型的有效性驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行一系列的校正工作，將模型與實(shí)車碰撞試驗(yàn)的結(jié)果作比較驗(yàn)證,模型曲線對(duì)標(biāo)結(jié)果如圖2(a)～(f)所示，模型校正后的仿真與試驗(yàn)的結(jié)果如表1所示。

圖2 仿真曲線與實(shí)車試驗(yàn)曲線對(duì)比

參數(shù)HIC36H3MS/gThpc/mmT3MS/g試驗(yàn)654．9468．4736．1359．03仿真625．0665．8538．2452．46誤差/%4．563．835．8411．13

從假人各部位傷害的力、加速度以及位移曲線可以看出，基本滿足“起始時(shí)刻、形狀、峰值、峰值時(shí)刻及脈寬”等基本特征與試驗(yàn)曲線相似的要求。從表1可以看出：模型假人各部位傷害指標(biāo)都控制在15%以內(nèi)，滿足對(duì)標(biāo)要求，模型可用于該約束系統(tǒng)的后續(xù)優(yōu)化研究。

1.3 女性駕駛員模型的建立

在女性駕駛員約束系統(tǒng)模型仿真分析時(shí)需要將上述男性駕駛員模型中第五十百分位男性假人替換為第五百分位女性假人，并按照2015版Euro-NCAP對(duì)于完全正面碰撞測(cè)試的假人定位要求，將駕駛員的座椅位置由滑軌中間前移至前后行程的最前端(由于車座椅前后行程為240 mm，故將整個(gè)座椅模型前移120 mm)，座椅高度也由中間位置調(diào)至上下行程的最高位置(由于此車座椅上下可調(diào)行程為80 mm，故將整個(gè)座椅模型上移40 mm)，假人H點(diǎn)調(diào)整對(duì)應(yīng)位置(-0.12 0 +0.04)[6]，并同時(shí)調(diào)整第五百分位女性假人坐姿。通過(guò)MADYMO自帶的安全帶匹配器重新擬合安全帶,得到女性駕駛員模型。圖3所示為女性假人及男性假人在同一個(gè)約束系統(tǒng)里的y軸視圖。

圖3 男、女假人在同一約束系統(tǒng)的y軸視圖

由圖3可見(jiàn)：使用相同的約束系統(tǒng)時(shí)，第五百分位女性假人比第五十百分位男性假人更靠近方向盤，這將導(dǎo)致女性假人比男性假人更早地接觸到氣囊。圖4為碰撞發(fā)生0、30、45、60 ms時(shí)的男、女駕駛員模型運(yùn)算對(duì)比瞬態(tài)圖(上：男性駕駛員；下：女性駕駛員)。通過(guò)對(duì)比可知：女性駕駛員直接使用該約束系統(tǒng)，將更早地接觸氣囊，所受到的傷害也將更加嚴(yán)重。

圖4 0、30、45與60 ms男女駕駛員模型動(dòng)畫(huà)對(duì)比

由圖5的男性與女性駕駛員頭部加速度曲線對(duì)比可以明顯地看出：女性駕駛員頭部加速度峰值比男性駕駛員更大，女性駕駛員在該系統(tǒng)參數(shù)下的60 ms時(shí)達(dá)到了第一個(gè)峰值，并且高達(dá)70.3g。此外，安全氣囊氣袋在未完全展開(kāi)時(shí)如果與乘員的胸部和頸部相接觸，其繼續(xù)展開(kāi)產(chǎn)生的巨大膜張力將對(duì)乘員的頭部和頸部造成傷害(薄膜效應(yīng))[7]。由前所述，原模型氣囊完全展開(kāi)時(shí)間是以男性假人為基準(zhǔn)，女性駕駛員在位置相對(duì)靠前的情況下，使用原模型約束系統(tǒng)各參數(shù)值，將導(dǎo)致女性假人頭部在氣囊未完全展開(kāi)時(shí)就沖撞氣囊，使女性假人頭部加速度更早地達(dá)到峰值并且數(shù)值較大。后續(xù)研究時(shí)，需要考慮將該約束系統(tǒng)更好地兼顧，以防止女性駕駛員受到傷害。

圖5 男、女駕駛員頭部加速度對(duì)比曲線

2 約束系統(tǒng)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)包括試驗(yàn)指標(biāo)、試驗(yàn)因素、因素水平[8]。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要工具是正交表，本研究應(yīng)用的正交表有7因素3水平正交試驗(yàn)表以及5因素4水平正交試驗(yàn)表。

2.2 男女駕駛員完全傷害評(píng)價(jià)指標(biāo)的引入

2.2.1 男性駕駛員綜合傷害指標(biāo)

在對(duì)男性駕駛員模型進(jìn)行正交極差分析的時(shí)候，選取可以綜合評(píng)價(jià)約束系統(tǒng)的整體性能的完全傷害評(píng)價(jià)指標(biāo) WIC 作為目標(biāo)函數(shù)，WIC定義如式(1)所示[9]。

(1)

其中：HIC36為頭部傷害準(zhǔn)則，數(shù)值為36 ms；T3MS為胸部3 ms合成加速度(g)；Thpc為胸部壓縮量(mm)；Fleft為左大腿峰值(kN)；Fright為右大腿力峰值(kN)。

2.2.2 女性駕駛員綜合傷害指標(biāo)

對(duì)女性假人模型進(jìn)行正交極差分析，本研究引入式(2)所示的正面全寬碰撞女性駕駛員綜合傷害指標(biāo)WICF作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析。經(jīng)表2對(duì)比和分析得知：女性假人頭部損傷準(zhǔn)則(15 ms)、頭部3 ms合成加速度、胸部壓縮量、頸部彎曲力矩與2015版Euro-NCAP規(guī)定的正面碰撞傷害低性能限值比較接近，所以選用這4個(gè)傷害指標(biāo)作為公式變量。其中，HIC15、H3MS、Thpc這3個(gè)傷害值與Euro-NCAP低性能限值相比更加靠近，故在公式中所占的權(quán)重比較大，分別為0.3、0.3與0.35，具體如式(2)所示。

(2)

其中：HIC15為頭部傷害準(zhǔn)則，數(shù)值為15 ms；H3MS為3 ms合成加速度(g)；Thpc為胸部壓縮量(mm)；MOCy為頸部彎曲力矩(N·m)。

2.3因素水平選擇

在進(jìn)行靈敏度分析之前，需要從眾多約束系統(tǒng)參數(shù)中選取對(duì)系統(tǒng)性能影響較大、且容易修改的參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析。經(jīng)過(guò)正面碰撞模型假人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析以及系統(tǒng)參數(shù)對(duì)假人各部位傷害影響程度的分析，本研究從大量的約束系統(tǒng)參數(shù)中選出7個(gè)參數(shù)來(lái)進(jìn)行靈敏度分析，這7個(gè)參數(shù)分別是：氣囊點(diǎn)火時(shí)刻，氣囊排氣孔直徑，氣體質(zhì)量流率，氣囊拉帶長(zhǎng)度，安全帶織帶延伸率，安全帶限力等級(jí)，安全帶肩帶與假人(表面)之間的摩擦因數(shù)。

表2 初始模型與法規(guī)限值對(duì)比

利用正交表對(duì)這7個(gè)因素安排正交試驗(yàn)。由于因素較多，本研究為每個(gè)參數(shù)選取3個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)分析，最終確定使用7因素3水平的因素水平表，共安排18次試驗(yàn)。參照參數(shù)在實(shí)際中的變化范圍確定因素水平在初始系統(tǒng)參數(shù)水平基礎(chǔ)上的變化幅度，具體如表3所示。

表3 因素水平

2.4 因素靈敏度分析(極差分析)

首先對(duì)男性駕駛員模型安排試驗(yàn)，并利用本文2.2.1節(jié)介紹的綜合傷害指標(biāo)WIC來(lái)綜合評(píng)價(jià)男駕駛員模型，利用極差分析法(R法)來(lái)確定試驗(yàn)因素的影響程度。

2.4.1 極差分析法(R法)

R法計(jì)算內(nèi)容和主要步驟如圖6所示[10]。

圖6 極差分析法(R法)示意圖

(3)

Rj反映了第j因素水平變動(dòng)時(shí)試驗(yàn)指標(biāo)的變動(dòng)幅度。Rj大說(shuō)明變更該因素對(duì)設(shè)計(jì)響應(yīng)特征有較大的影響，設(shè)計(jì)時(shí)改變參數(shù)值要慎重；Rj小說(shuō)明變更該因素對(duì)目標(biāo)值影響相對(duì)較小，在設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)其他的需要適當(dāng)改變?cè)O(shè)計(jì)值。因此，依據(jù)極差Rj的大小就可以判斷因素對(duì)目標(biāo)值靈敏程度的大小。

2.4.2 男性駕駛員模型參數(shù)靈敏度分析

利用7因素3水平安排18組試驗(yàn)，利用MADYMO軟件作為求解器分別計(jì)算這18組不同參數(shù)組合的模型。結(jié)合綜合傷害指標(biāo)WIC分別算出18個(gè)相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)值，通過(guò)極差分析法得出表4所示的數(shù)據(jù)(表4中A-G是表3中相對(duì)應(yīng)的參數(shù)；Xj代表j因素不同水平相應(yīng)綜合傷害指標(biāo)和；Kj代表j因素不同水平相應(yīng)綜合傷害指標(biāo)平均值；Rj代表j因素綜合傷害指標(biāo)平均值極差)。

表4 針對(duì)WIC的正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

綜合上面的數(shù)據(jù)可以得出7個(gè)因素對(duì)男性假人模型的響應(yīng)程度，按靈敏程度從大到小分別為：氣囊點(diǎn)火時(shí)刻，氣囊排氣孔直徑，肩帶與假人之間摩擦系數(shù)，氣囊拉帶長(zhǎng)度，安全帶限力水平，氣體質(zhì)量流率，安全帶織帶延伸率。

由于極差分析得到的參數(shù)靈敏度排序是因素在其他參數(shù)共同變化下該參數(shù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的靈敏程度，能夠真實(shí)地反映參數(shù)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響趨勢(shì)，故在此基礎(chǔ)上進(jìn)行7因素單因素靈敏度分析，證實(shí)該排序與單因素對(duì)目標(biāo)函數(shù)的靈敏度排序一致。

2.4.3 女性駕駛員模型參數(shù)靈敏度分析

在進(jìn)行女性駕駛員正交試驗(yàn)及極差分析的過(guò)程中，利用2.2.2節(jié)引入的WICF作為目標(biāo)函數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)傷害程度，運(yùn)用分析男性駕駛員模型的方法進(jìn)行分析計(jì)算，數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 針對(duì)WICF的正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)分析得到女性駕駛員模型7個(gè)參數(shù)靈敏度的排序?yàn)椋簹饽尹c(diǎn)火時(shí)刻，氣囊排氣孔直徑，氣囊質(zhì)量流率，安全帶限力水平，安全帶織帶延伸率，肩帶與假人之間摩擦因數(shù)，氣囊拉帶長(zhǎng)度。經(jīng)單因素靈敏度分析發(fā)現(xiàn)，與該靈敏度排序一致。

2.4.4 約束系統(tǒng)參數(shù)的綜合分析及選取

在分析了7個(gè)參數(shù)對(duì)男性與女性駕駛員模型靈敏程度的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步綜合分析及選取5個(gè)約束系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行接下來(lái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本研究提出如下思路：首先選取2～3個(gè)對(duì)男女駕駛員模型響應(yīng)都比較靈敏的參數(shù)，然后在余下的參數(shù)里選擇對(duì)女性駕駛員模型比較靈敏而對(duì)男性駕駛員模型相對(duì)不靈敏的系統(tǒng)參數(shù)。按照所述思路進(jìn)行分析篩選，確定對(duì)男女駕駛員模型響應(yīng)都比較靈敏的參數(shù)為氣囊點(diǎn)火時(shí)刻、氣囊排氣孔直徑和安全帶限力水平這3個(gè)參數(shù)。由于最終參加優(yōu)化設(shè)計(jì)的為5個(gè)參數(shù)，所以在余下的參數(shù)中再次篩選2個(gè)參數(shù)。經(jīng)過(guò)分析比較，確定這2個(gè)參數(shù)分別為氣囊氣體質(zhì)量流率和安全帶織帶延伸率。

最終確定的5個(gè)參數(shù)為氣囊點(diǎn)火時(shí)刻、氣囊排氣孔直徑、安全帶限力水平、氣囊氣體質(zhì)量流率、安全帶織帶延伸率。

2.5 男性駕駛員模型的正交優(yōu)化

運(yùn)用正交試驗(yàn)，選取5因素4水平正交表，安排16次試驗(yàn)，并通過(guò)本文2.4.1節(jié)介紹的極差分析法處理數(shù)據(jù)，得到針對(duì)完全傷害評(píng)價(jià)指標(biāo)WIC的最優(yōu)參數(shù)組合。在單因素對(duì)假人各部位傷害影響趨勢(shì)分析基礎(chǔ)及參數(shù)在實(shí)際中的變化范圍確定具體因素水平，因素水平見(jiàn)表6，以WIC為目標(biāo)的正交試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析見(jiàn)表7。

表6 因素水平

表7 以WIC為目標(biāo)的正交試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析

續(xù)表(表7)

選取傷害值最低的水平為相應(yīng)參數(shù)最優(yōu)組合的水平，通過(guò)表7的數(shù)據(jù)處理情況來(lái)看,最優(yōu)參數(shù)組合為A4B1C1D1E2。通過(guò)查看發(fā)現(xiàn)，安排的16組試驗(yàn)中沒(méi)有這樣的組合，因此在MADYMO中再進(jìn)行1次模擬試驗(yàn)，以驗(yàn)證優(yōu)化效果，得到WIC值0.519 6為最優(yōu)解。

2.6男女駕駛員模型約束系統(tǒng)的兼顧優(yōu)化

本研究將本文2.2.1節(jié)的WIC與2.2.2節(jié)引入的WICF綜合傷害指標(biāo)通過(guò)加權(quán)的方法結(jié)合在一起，稱為兼顧正面碰撞男女駕駛員的綜合傷害指標(biāo)WICA。根據(jù)公安部交管局公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以得出至2015年底全國(guó)男女司機(jī)人數(shù)的比例約為7∶3，因此設(shè)置WIC之前的加權(quán)因子為0.7，WICF之前的加權(quán)因子為0.3，具體如式(4)所示。

WICA=0.7·WIC+0.3·WICF

(4)

依照不同約束系統(tǒng)參數(shù)組合對(duì)應(yīng)的WIC值接近2.5節(jié)男性駕駛員模型最優(yōu)解WIC值這一思路，通過(guò)微調(diào)氣囊氣體質(zhì)量流率和安全帶織帶延伸率這兩個(gè)對(duì)男性假人傷害相對(duì)不靈敏的參數(shù)，選出9組約束系統(tǒng)參數(shù)組合。然后，分別將這9組參數(shù)組合代入女性駕駛員仿真模型進(jìn)行運(yùn)算，求得每組相對(duì)應(yīng)的WICF值。

利用提出的綜合傷害加權(quán)公式WICA對(duì)男女駕駛員綜合傷害指標(biāo)進(jìn)行加成，具體數(shù)據(jù)如表8所示。表8中：A代表氣囊排氣孔直徑縮放系數(shù)；B代表氣囊點(diǎn)火時(shí)刻；C代表安全帶限力水平縮放系數(shù)；D代表安全帶織帶延伸率；E代表氣囊氣體質(zhì)量流率縮放系數(shù)。

WICF值越小，男女駕駛員傷害綜合值越小。從表8可以得出：第1組參數(shù)組合為本研究得出的兼顧男女駕駛員約束系統(tǒng)最優(yōu)參數(shù)組合。

表8 男女綜合傷害數(shù)據(jù)分析

3 男女模型優(yōu)化前后假人傷害對(duì)比

由表9的男性駕駛員模型優(yōu)化前后傷害對(duì)比，可以得到以下結(jié)論：目標(biāo)值WIC的優(yōu)化程度較大，達(dá)到了16.48%，其他4個(gè)傷害指標(biāo)也都得到明顯的優(yōu)化，其中頸部彎矩優(yōu)化效果最好，達(dá)到了33.3%。

表9 男性駕駛員模型優(yōu)化程度

從表10可以得出以下結(jié)論，優(yōu)化效果最好的是頭部HIC15，其次是頭部3 ms加速度，然后是胸部壓縮量，頸部彎矩在歐標(biāo)規(guī)定的高性能限值內(nèi)有所上升。圖7所示為女性駕駛員優(yōu)化前后的頭部合成加速度對(duì)比圖，綜合表10與圖7，可得出女性駕駛員頭部傷害得到顯著地降低，此約束系統(tǒng)很好地兼顧了女性駕駛員。

表10 女性駕駛員模型優(yōu)化程度

圖7 女性駕駛員優(yōu)化前后頭部加速度對(duì)比

4 結(jié)論

1) 本研究提出了正面碰撞工況兼顧男性與女性駕駛員的綜合傷害指標(biāo)WICA，以及評(píng)價(jià)女性駕駛員的綜合傷害指標(biāo)WICF，同時(shí)引入了在同一個(gè)約束系統(tǒng)中兼顧優(yōu)化男女駕駛員傷害的研究思路，包括優(yōu)化參數(shù)的選取、兼顧方法，經(jīng)優(yōu)化結(jié)果證實(shí)本研究的思路可行。

2) 通過(guò)對(duì)初始模型進(jìn)行兼顧優(yōu)化，使得男性假人的各種傷害得到很大程度的降低，并利用引入的綜合傷害指標(biāo)對(duì)男女傷害進(jìn)行加權(quán)優(yōu)化，使得女性假人的傷害程度也得到一定程度的降低，尤其是頭部傷害優(yōu)化明顯。女性假人胸部壓縮量在歐標(biāo)規(guī)定的低性能限值內(nèi)優(yōu)化程度不高，后續(xù)將針對(duì)這一傷害指標(biāo)做進(jìn)一步研究，比如：氣囊用雙級(jí)點(diǎn)火發(fā)生器。

3) 在男女駕駛員兼顧研究的思路方面，利用逼近準(zhǔn)則選取了9組參數(shù)組合。后續(xù)研究將增加選取樣本的個(gè)數(shù)，分析目標(biāo)值WIC是否與變量成固定的線性關(guān)系。

[1] 2015年全國(guó)機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)?.27億人女性占25.71%[EB/OL].2016-1-25.http://news.xinhuanet.com/local/2016-01/25/c_128667495.htm.

[2] MORASSI,BLINDER P,AKIOSSI L,et al.Effectiveness of a vehicle restraint system considering different anthropometric human standards[J].SAE Technical Paper,2010,29(9):15-25.

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[9] 洪亮.多工況下駕駛員座椅被動(dòng)安全性研究[D].鎮(zhèn)江:江蘇大學(xué),2014.

[10] 杜亮.汽車正面碰撞駕駛員側(cè)約束系統(tǒng)模型建立與性能優(yōu)化[D].錦州:遼寧工學(xué)院,2007.

(責(zé)任編輯楊黎麗)

ResearchonRestraintSystem:TakingintoFemaleDriver

GE Ruhai1,2, HUANG Kaikai1,3, YING Long1

(1.School of Automobile & Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China；2.Wuxi Institute of Technology， Wuxi 210848， China；3.Shanghai East Joy Long Corporation, Shanghai 201201, China)

Currently, the number of female drivers increases year by year, but the development of automotive restraint systems mostly focuses on male drivers as the research target, how to protect the diminutive female drivers better has become a serious problem in the field of passive safety. MADYMO software has been used to establish a driver constraint system model for impact simulation for a certain type of car. The simulation and real vehicle collision test results were compared to verify the validity of the emulational model. It selects sensitive parameters both male and female drivers by orthogonal test and range analysis, and based on this condition it optimizes the model of male drivers firstly, and then uses approach criterion, selects parameter combinations of several groups of objective function values close to the optimal solution and puts them into the female driver model calculated, and uses weighting function to optimize both men and women drivers’ model. Finally, compared with the original model, the optimal degree of injury of the male and female pilots are optimized.

automotive passive safety;female drivers;orthogonal test;range analysis;comprehensive damage index

2016-11-17

中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2013M541607)

葛如海(1957—)，男，江蘇如皋人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事汽車主被動(dòng)安全研究；通訊作者 黃凱凱(1991—)，男，江蘇南通人，碩士研究生，主要從事汽車被動(dòng)安全研究，E-mail：18252585327@163.com。

葛如海,黃凱凱，應(yīng)龍.兼顧女性駕駛員的約束系統(tǒng)研究[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，2017(11):16-24.

formatGE Ruhai, HUANG Kaikai, YING Long.Research on Restraint System:Taking into Female Driver[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2017(11):16-24.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2017.11.003

U461.91

A

1674-8425(2017)11-0016-09