基于保護(hù)行人的車外安全裝置研究綜述

1、基于保護(hù)行人的車外安全裝置研究綜述摘要：汽車作為目前陸地上的主要交通工具, 其交通事故造成的人員死亡占各類事故死亡人數(shù)的首位。汽車的安全性設(shè)置越來(lái)越受到人們的重視，以往的汽車安全設(shè)計(jì)考慮的是駕駛員和乘客的安全，而忽視了對(duì)車外行人的保護(hù)，本文分析了國(guó)內(nèi)外車外保護(hù)行人安全裝置的研究現(xiàn)狀. 指出了其中存在的問(wèn)題. 最后,展望了車外保護(hù)行人安全裝置的發(fā)展方向。提出一種車外安全氣囊通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)碰撞信號(hào)來(lái)控制安全氣囊沿發(fā)動(dòng)機(jī)罩打開(kāi)，提高在碰撞過(guò)程中對(duì)行人的保護(hù)。關(guān)鍵詞：交通安全；碰撞；安全氣囊；發(fā)動(dòng)機(jī)罩；傳感器0 引言 在發(fā)生交通事故時(shí)對(duì)行人的傷害，其特征是幼兒和老人居多，6歲以下的幼兒為21%。60歲

2、以上的老人為40%。作為事故的原因，大多數(shù)因?yàn)楸寂芎蛷能囕v前后橫穿造成的。行人的傷害有一次碰撞時(shí)由保險(xiǎn)杠產(chǎn)生的下肢傷害，向發(fā)動(dòng)機(jī)罩、擋風(fēng)玻璃等二次碰撞時(shí)的傷害，接下去對(duì)路面的三次碰撞產(chǎn)生的傷害。二次碰撞時(shí)頭部傷害最為嚴(yán)重，從碰撞部位來(lái)說(shuō)擋風(fēng)玻璃的框架最重要，負(fù)傷人數(shù)的一半是30km/h以下的撞車事故發(fā)生的，死亡人數(shù)的一半是50km/h以下發(fā)生的。對(duì)行人采取保護(hù)時(shí)，必須掌握撞車時(shí)行人的動(dòng)作狀態(tài)，其不僅因撞車速度、體位，而且因車輛前部形狀差別很大，同時(shí)著眼于車輛前部發(fā)動(dòng)機(jī)罩的高度長(zhǎng)度的分析采取必要的措施加強(qiáng)碰撞過(guò)程中對(duì)行人的保護(hù)。以往采取的行人保護(hù)措施有緩沖吸能式保險(xiǎn)杠，緩沖式發(fā)動(dòng)機(jī)罩，汽車前安圍

3、全氣囊等，這些設(shè)施均在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)行人的保護(hù)。本文針對(duì)在碰撞過(guò)程中的三次碰撞特征提出了沿發(fā)動(dòng)機(jī)罩延伸的安全氣囊，在碰撞時(shí)有ECU控制其打開(kāi)，覆蓋汽車這一部位的堅(jiān)硬點(diǎn)，將更加有效地加強(qiáng)對(duì)行人的保護(hù)。1 研究現(xiàn)狀 緩沖吸能式保險(xiǎn)杠碰撞事故發(fā)生機(jī)率最高的是汽車前部的碰撞，且首先涉及到前部保險(xiǎn)杠的碰撞。緩沖吸能式保險(xiǎn)杠不僅考慮到內(nèi)部被動(dòng)安全性，而且也顧及外部被動(dòng)安全性。它通過(guò)軟化保險(xiǎn)杠和前散熱罩從而加強(qiáng)在碰撞過(guò)程中的吸能特性。該裝置在保險(xiǎn)杠中設(shè)置了高吸能能力的吸能體，而吸能體在車輛發(fā)生碰撞時(shí)能有效吸收碰撞能量，從而提高了車輛碰撞時(shí)對(duì)駕乘人員和車外行人的保護(hù)作用，并可避免或減輕車輛發(fā)動(dòng)機(jī)室碰撞損壞

4、，有效地提高了車輛保險(xiǎn)杠的被動(dòng)安全保護(hù)功能。新型的吸能體采取由吸能單元塊體組成的技術(shù)措施，不僅保持了高的吸能能力，而且又能使吸能體的制造簡(jiǎn)便易行，有利于達(dá)到在具有較高的碰撞能量吸收能力的前提下，減輕因此而附加的重量。此外，采用吸能單元塊體的技術(shù)措施可以更加合理地利用保險(xiǎn)杠內(nèi)的有限空間來(lái)提高吸能效果。其碰撞效果圖如圖1所示。圖1 碰撞效果圖1.2 吸能式發(fā)動(dòng)機(jī)罩在二次碰撞中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)罩存在鉸鏈區(qū)域等硬點(diǎn)，而且發(fā)動(dòng)機(jī)罩與下部發(fā)動(dòng)機(jī)之間變形空間較小，因此很容易造成二次碰撞中對(duì)行人的頭部沖擊。為提高發(fā)動(dòng)機(jī)罩對(duì)行人頭部的保護(hù)，提出在發(fā)動(dòng)機(jī)罩板加內(nèi)墊的方法和使用后沿自升式罩板，但前者受到空間不足的影響使

5、得效果有限，而且對(duì)于頭部落在吸能區(qū)外的情況，撞擊損傷得不到改善，后者當(dāng)汽車與行人發(fā)生碰撞時(shí)，碰撞傳感器將信號(hào)傳遞給相應(yīng)的ECU，ECU發(fā)出指令使發(fā)動(dòng)機(jī)罩后邊沿升起一定高度以提供足夠的吸能空間。但是采用該方法對(duì)傳感器精確性要求非常高，價(jià)格也較昂貴。還有通過(guò)改進(jìn)普通鉸鏈結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種壓潰式鉸鏈。該鉸鏈在汽車與行人頭部發(fā)生撞擊時(shí)使機(jī)構(gòu)發(fā)生塌陷， 增加了發(fā)動(dòng)機(jī)罩的變形空間，從而達(dá)到提高行人頭部保護(hù)效果的目的。壓潰式鉸鏈如圖2所示。圖2 壓潰式鉸鏈 汽車前圍安全氣囊車外氣囊系統(tǒng)又叫保險(xiǎn)杠內(nèi)藏式氣囊。當(dāng)汽車在正面碰撞行人時(shí)，安裝在保險(xiǎn)杠上的若干個(gè)超聲波探測(cè)器探測(cè)到前方障礙物，并測(cè)出障礙物距車的距離。便發(fā)

6、出信號(hào)給控制器，控制器接收信號(hào)并進(jìn)行處理，然后傳給顯示器和聲音報(bào)警裝置，提醒司機(jī)作出相應(yīng)的判斷。同時(shí)給氣體發(fā)生器發(fā)出信號(hào)，氣體發(fā)生器接收信號(hào)給氣囊充氣。當(dāng)檢測(cè)到障礙物接近時(shí)氣囊打開(kāi)，那么撞在人身上的就不是堅(jiān)硬的保險(xiǎn)杠，而是充滿氣體的氣囊。氣囊緩解了撞擊力，起到緩沖作用，降低了撞擊力所造成的傷害，有效地保護(hù)了被撞者的生命。效果圖如圖3所示。圖3 汽車前圍安全氣囊2 保護(hù)行人裝置的發(fā)展趨勢(shì)在汽車的安全性受到人們重視的同時(shí)，在汽車碰撞中對(duì)行人的保護(hù)也越來(lái)越受到重視?；谠谂鲎仓械娜闻鲎蔡攸c(diǎn)，對(duì)于行人的保護(hù)裝置的主要發(fā)裝趨勢(shì)如下。（1）實(shí)現(xiàn)保護(hù)的最大化。在碰撞中既要考慮到各年齡段人群，同時(shí)不同人的身

7、高和體重的差異也要考慮在內(nèi)。（2）不同的車速采取不同的保護(hù)措施。車速在碰撞過(guò)程中起著重要的因素，三次碰撞理論的建立就是基于車輛的行駛速度，要求新的保護(hù)裝置能夠根據(jù)車速的不同采取不同的保護(hù)措施。（3）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。由于碰撞發(fā)生的時(shí)間極短，在這個(gè)過(guò)程中人往往來(lái)不及反應(yīng)，這就要求新型保護(hù)裝置能夠自動(dòng)采取措施，彌補(bǔ)人類的生理缺陷。3 總結(jié)（1）本文通過(guò)分析現(xiàn)階段汽車碰撞過(guò)程中的特點(diǎn)，同時(shí)總結(jié)了吸能式保險(xiǎn)杠，吸能式發(fā)動(dòng)機(jī)罩，汽車前圍安全氣囊的優(yōu)點(diǎn)和存在的不足，提出了一種更加有效的保護(hù)措施。設(shè)想了一種發(fā)動(dòng)機(jī)罩安全氣囊，能夠覆蓋汽車前部的整個(gè)堅(jiān)硬點(diǎn)，減少碰撞過(guò)程中的沖擊力，減少對(duì)行人的傷害。（2）該系統(tǒng)

8、完全改變了傳統(tǒng)的汽車碰撞吸能方式，其主要特點(diǎn)是通過(guò)降低碰撞力與緩沖速度的作用，減少一次碰撞和二次碰撞產(chǎn)生的沖擊力，達(dá)到保人又保車的效果使損失減少，避免發(fā)生事故后造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，從根本上突破了汽車碰撞（被動(dòng)）安全的理論、大大提高了汽車的碰撞安全性。（3）尚待解決的問(wèn)題:a.傳感器的安裝 如何確定超聲波傳感器的安裝位置能夠準(zhǔn)確而廣泛的監(jiān)測(cè)障礙物的距離。二次碰撞傳感器的安裝位置和一次碰撞過(guò)程怎樣更好的結(jié)合從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)罩安全氣囊的打開(kāi)減少對(duì)行人的頭部碰撞。區(qū)別于汽車內(nèi)部安全氣囊，外側(cè)安全氣囊要承受更大的撞擊力和爆發(fā)力,這就要求開(kāi)發(fā)新材料，采用新工藝來(lái)滿足車外安全氣囊耐沖擊、耐摩擦、耐高溫的要求。在二次碰撞中如何保證氣囊沿發(fā)動(dòng)機(jī)罩展開(kāi)，覆蓋整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)罩堅(jiān)硬點(diǎn)，同時(shí)覆蓋風(fēng)擋玻璃堅(jiān)硬點(diǎn)。參考文獻(xiàn)：1 吳鋒飛. 車外安全氣囊E/B.百度專利 ，2006-11-08.2 肖永清，楊忠敏.  汽車的發(fā)展與未來(lái)M.北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2003.3 吳關(guān)昌，陳倩譯. 汽車的安全M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988.4 高延齡.汽車運(yùn)用工程M.北京