吳濤

摘 要：本文利用剛度系數(shù)在固定碰撞寬度及形變量的情況下對(duì)事故碰撞中駕乘人員的受力進(jìn)行估算分析，通過對(duì)主動(dòng)碰撞并主動(dòng)制動(dòng)、被動(dòng)碰撞無主動(dòng)制動(dòng)及側(cè)面被動(dòng)碰撞的三種情況進(jìn)行估算分析發(fā)現(xiàn)，主動(dòng)碰撞并主動(dòng)制動(dòng)情況下，駕乘人員受力最大，造成傷害的可能性也最大；被動(dòng)碰撞無主動(dòng)制動(dòng)的情況下，主要對(duì)駕乘人員頸部枕骨部位造成傷害，當(dāng)有效碰撞速度為80.85km/h時(shí)，可能會(huì)使被撞車輛駕乘人員枕骨產(chǎn)生骨折；側(cè)面被動(dòng)碰撞是三種碰撞情況下同樣撞擊力下形變量最大的碰撞方式，在此情況下，可能對(duì)駕乘人員造成傷害的是車輛變形造成的擠壓。

關(guān)鍵詞：剛度系數(shù)；碰撞；駕乘人員；受力

中圖分類號(hào)：U491.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）05-0118-02

Rigidity Coefficient Estimation during the Process of Vehicle

Collision Driving Force Analysis

WU Tao

（Xi 'an Technology University，Xi 'an Shaanxi 710021）

Abstract： The stiffness coefficient in a fixed width and collision deformation conditions of the occupants in a collision accident force estimation and analysis， were estimated through analysis found that three cases of active and passive collision collision and active braking without active braking and side passive collision， active collision and active braking conditions， the occupants the maximum force， the possibility of injury is the biggest； passive collision free active braking condition， the main harm to the occupants of the neck the occipital region， when the effective collision speed is 80.85km/h， may be hit by the vehicle occupants of the fracture side； passive collision is the three case of collision impact force under the same shape the biggest variable collision， in this case， may cause harm to the occupants of the vehicle is caused by the deformation of extrusion.

Keywords： stiffness coefficient；crush； driver；force

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，各種機(jī)動(dòng)車數(shù)量急劇增長(zhǎng)，隨之而來的交通事故發(fā)生量也逐年攀升。目前，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)關(guān)于汽車碰撞安全的試驗(yàn)研究仍相對(duì)較為滯后。本文主要通過剛度系數(shù)對(duì)三種碰撞方式進(jìn)行數(shù)據(jù)估算分析。

1 理論依據(jù)

本文以美國(guó)公路安全管理局通過實(shí)車碰撞試驗(yàn)得到的汽車碰撞剛度系數(shù)為依據(jù)[1]，并運(yùn)用相關(guān)公式對(duì)碰撞過程中駕乘人員受力及可能對(duì)頭部產(chǎn)生的傷害進(jìn)行分析。筆者從主動(dòng)碰撞并主動(dòng)制動(dòng)、被動(dòng)碰撞無主動(dòng)制動(dòng)及側(cè)面被動(dòng)碰撞三種情況對(duì)駕乘人員受力情況進(jìn)行分析，將對(duì)身體或頭部的受力情況轉(zhuǎn)換成加速度，以頭部產(chǎn)生骨折最大應(yīng)力[2]為參考標(biāo)準(zhǔn)來判斷是否會(huì)對(duì)駕乘人員頭部產(chǎn)生傷害。其中，在主動(dòng)碰撞并主動(dòng)制動(dòng)情況下，分析駕乘人員受力情況運(yùn)用公式（1），其余兩種情況下運(yùn)用公式（2），在制動(dòng)情況下計(jì)算輪胎與地面的摩擦力時(shí)運(yùn)用公式（3）。

[F=f+a+bxD] （1）

[F=a+bxD] （2）

其中，F(xiàn)為塑性碰撞中因形變而產(chǎn)生的力，a和b分別為剛度系數(shù)，x為縱向形變量，D為碰撞寬度[3]，本文采用全寬碰撞，取D=1.7m，b=0.5m。

[f=mgue] （3）

因?yàn)橹鲃?dòng)碰撞并主動(dòng)剎車時(shí)汽車受到與速度方向相反的因剎車而產(chǎn)生的摩擦力f，同時(shí)也受到因撞擊而產(chǎn)生的與摩擦力同方向的撞擊力。其中，m為普通汽車質(zhì)量，取1.5×103kg；g為重力加速度，取9.8m/s2；u為干燥情況下輪胎與地面的摩擦系數(shù)，取平均摩擦系數(shù)0.71；因?yàn)槭莿x車制動(dòng)，所以e=1。

在被動(dòng)碰撞無制動(dòng)時(shí)，根據(jù)造成駕乘人員頭部枕骨骨折的撞擊形變量進(jìn)行估算，通過公式 （4）[4]可以估算出有效碰撞速度V，X為碰撞形變量。

V=105.3X （4）

2 估算數(shù)據(jù)

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，在碰撞時(shí)，主動(dòng)碰撞車輛在主動(dòng)制動(dòng)情況下，車上人員將產(chǎn)生一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向同向的加速度；人體對(duì)應(yīng)加速度當(dāng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頭部碰撞應(yīng)力峰值產(chǎn)生的加速度。由此可推斷出，導(dǎo)致人員受傷的主要原因是剎車，剎車使人產(chǎn)生的加速度是碰撞的10倍左右。在交通事故發(fā)生前，采用緊急制動(dòng)是造成駕乘人員碰撞受傷的重要因素，可采用點(diǎn)剎的形式進(jìn)行制動(dòng)，以減小碰撞對(duì)人造成的傷害。

在被動(dòng)碰撞無主動(dòng)制動(dòng)的情況下，主動(dòng)碰撞車輛的撞擊力會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向前的加速度，由于駕乘人員頭部懸空沒有座椅支撐，會(huì)有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，如若頭部受到撞擊，會(huì)造成枕骨骨折。根據(jù)表2數(shù)據(jù)估算在當(dāng)前形變量下造成枕骨骨折的可能，另根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算在被動(dòng)碰撞過程中當(dāng)有效碰撞速度為80.85km/h時(shí)，對(duì)駕乘人員造成枕骨骨折的風(fēng)險(xiǎn)。

從表3數(shù)據(jù)分析側(cè)面被動(dòng)碰撞情況下駕乘人員受力情況，碰撞過程中的撞擊力使駕乘人員產(chǎn)生一個(gè)與所受到的撞擊力反向的加速度，由于駕乘人員頭部完全無支撐，因此會(huì)產(chǎn)生一個(gè)靠向主動(dòng)撞擊車輛方向的加速度。根據(jù)表3數(shù)據(jù)估算在當(dāng)前形變量情況下會(huì)對(duì)駕乘人員頭部側(cè)面造成骨折傷害。

3 結(jié)論

對(duì)比表1、表2和表3發(fā)現(xiàn)，在交通事故中主動(dòng)碰撞車輛，由于駕駛員反應(yīng)及時(shí)，往往會(huì)采取緊急制動(dòng)，而緊急制動(dòng)會(huì)使駕乘人員產(chǎn)生的加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碰撞使人產(chǎn)生的加速度，因而，會(huì)對(duì)車內(nèi)駕乘人員造成嚴(yán)重傷害；而相比之下，被動(dòng)碰撞的追尾車輛，車內(nèi)駕乘人員受到的撞擊力及造成的傷害要小一些；三種撞擊情況中，同樣的形變量下，側(cè)面碰撞產(chǎn)生的撞擊力最小，但此時(shí)可能會(huì)因?yàn)檐囕v變形對(duì)駕乘人員造成擠壓傷害及碰撞傷害。此外，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算在被動(dòng)碰撞過程中當(dāng)有效碰撞速度為80.85km/h時(shí)，存在對(duì)駕乘人員造成枕骨骨折的風(fēng)險(xiǎn)。

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