行人碰撞防护技术.doc

行人碰撞防护技术作者：周应军 来源：轿车情报杂志 日期：2002年第7期交通碰撞事故（尤其是那些发生在市区的碰撞事故）中，行人是高危人群之一。在欧盟，每年约有7000名行人丧命于交通碰撞事故，几乎占所有交通事故死亡人数的20%。在全球范围内，各国的这一比率约为14%（美国）至47%（泰国）不等。据统计，大部分（约80%）行人碰撞死亡事故源自头部撞击；而大部分头部撞击力来自发动机罩、前挡风玻璃及A柱。基本概念1碰撞速度 碰撞速度(Impact Speeds)是指碰撞瞬间车辆与行人之间的相对速度。2头部损伤指数 头部损伤指数HIC(Head Injury Criterion)是一个国际广泛接受，并能够反映碰撞事故中行人头部撞击强度的基于加速测量法的指数。当HIC低于1000时，在人车撞击事故中具有生命危险的头部损伤的几率为15或更低。但是该几率将随着HIC值的提高而急速攀升，当HIC达到2000时，该几率已经升至90了。相关数据链接 现代汽车的结构极其紧凑，其发动机罩下方布满了各种坚硬的部件及系统。在某些区域，它们与发动机罩之间的间隙还不足20mm，即这些区域已经没有足够吸收头部撞击能量所需的变形空间。理论上，在40kmh的碰撞速度下为了保证成年行人头部HIC值低于1000，发动机罩应至少具有55mm的变形空间。试验结果表明为了确保成年行人头部HIC值低于1000，需要70mm或以上的变形空间；对于儿童，这一数据为50mm或以上。 碰撞速度对行人的致伤程度具有至关重要的影响作用。当碰撞速度低于25kmh时行人通常轻度受伤；导致行人严重受伤的平均碰撞速度约为40kmh。 在典型的40kmh人车碰撞事故中，头部撞击约发生在腿部首次触及保险杆后的140150ms(毫秒)内。在同类碰撞中，典型的肩部发动机罩撞击约发生在腿部首次触及保险杆后的120130ms内。在30kmh的人车碰撞事故中，7岁大的儿童发生头部发动机罩撞击的时间间隔为60ms；对于9岁大的儿童该数值为90ms。Autoliv公司行人碰撞防护技术 在最近的几十年中，安全气囊、新型座椅安全带及防突然冲击系统的采用极大地提高了车辆乘坐的安全性。同时，保证行人安全也逐渐成为人车碰撞防护技术的重中之重。 Autoliv公司是当今全球最大的汽车安全部件及系统供应商之一。为了降低人车碰撞事故对行人的伤害，Autoliv公司开发了行人碰撞防护技术，它们主要包括主动发动机罩(AH)及行人保护安全气囊(PPA)。1主动发动机罩(AH) 主动发动机罩AH(Active Hood)技术就是指当发生人车碰撞时，发动机罩能够立即自动升起，使行人头部接触到可变形的(减缓撞击力)柔性表面，而不是坚硬粗糙的表面。同时，主动发动机罩还能够防止行人撞向挡风玻璃的底部区域。 主动发动机罩由两部分组成。第一部分是传感器系统，安装在保险杆内的传感器能够迅速感知发生的碰撞；第二部分是提升发动机罩后端的两只执行器(两根可充气升缩软管)，即提升发动机罩与其下坚硬部件之间的距离。该距离必须满足吸收头部撞击能量产生变形空间的需要。 车载传感器不仅能够快速感知发生的碰撞，而且还能辨别出碰撞的对象是人还是其它物体，传感器系统由保险杆前端面的接触传感器和位于保险杆后车架上的两只加速表组成。传感器系统通过来自接触传感器及加速表的信息快速识别出碰撞对象的特性，即究竟是人，亦或其它物体，如柱子等。 在传感器系统感知到人腿与车的碰撞后，发动机罩后端的两根可充气升缩软管于0.07秒内迅速地将发动机罩提升100mm，从而避免行人头部撞击车辆坚硬的结构件或其它部件。发动机罩升缩软管的气源来自微型气体发生器，所以其具有较强的设计及功能优势。 由气体发生器供能的升缩软管无需气体防漏设计，其唯一的开口正好与气体发生器相连。因此软管具有良好的保压性能。另外，升缩软管不受碰撞方向的影响，具有良好的抗扰性。同时，升缩软管还大大地简化了执行器的结构。 试验表明，在采用主动发动机罩技术的人车碰撞事故中，行人头部损伤指数（HIC）降低幅度达90，并且所有区域的HIC都低于800，能够满足欧盟将于2005年实施的标准(HIC1000)。 左图为未采用主动发动机罩（AH）技术的行人-汽车碰撞事故发生瞬间的模拟图；右图为采用主动发动机罩（AH）技术的行人-汽车碰撞事故发生瞬间的模拟图2行人保护安全气囊(PPA) 行人保护安全气囊PPA (Pedestrian ProtectiOn Airbags)是对主动发动机罩的补充，能够有效避免行人头部直接撞击A柱而导致的伤害。现代汽车的前鼻越来越短，即在人车碰撞事故中行人撞击A柱及其附近区域的风险越来越大。由于挡风玻璃自身便是可变形表面，所以如何降低A柱的危险系数具有举足轻重的意义。试验表明，具有额外变形空间的主动发动机罩与吸收撞击能量的行人保护气囊的协同作用能够显著降低人车碰撞事故中行人头部的撞击损伤程度HIC。 行人保护安全气囊由主动发动机罩的传感器系统触发。PPA秉承了Autoliv公司在安全气囊领域的技术优势，同时还根据实际需要作了重大的改进。为了防止在高速人车碰撞事故中行人头部冲破气囊，PPA技术在气囊中增设了一系列加强条。这些取得专利的创新加强条将行人头部的撞击力分散到面积宽大的气囊中，进而减缓了头部撞击。另外，加强条的应用还有利于缩减气囊的体积及降低成本。每只行人保护气囊的膨胀体积仅有7L。 未来的主动发动机罩与行人保护气囊既可以单独启动，又能够协调动作，即构成一个自适应组合系统。只有当行人头部存在撞击挡风玻璃及A柱的风险时，组合系统才会触发PPA进而省却了不必要的PPA更换成本。 在人车碰撞事故中，行人的年龄、身高、体重、反应速度、姿态、方位，驾驶者的素质，交通状况，车速及车况的不同都是碰撞瞬间的不确定因素，所以行人碰撞防护技术是一项极其复杂的系统工程。但是随着交通状况的不断恶化及汽车速度的一再飙升，如何提高行人安全性已经逐步成为制约人车环境和