汽车碰撞儿童乘员约束系统的研究综述

1、(2015-2016学年 夏季 学期)重庆理工大学研究生课程论文课程论文题目：汽车碰撞儿童乘员约束系统的研究综述课程名称学位论文写作课程类别学位课 非学位课任课教师 所在学院汽车工程学院学科专业姓名 学号 提交日期 注意事项：1、以上各项由研究生认真填写；2、研究生课程论文应符合一般学术规范，具有一定学术价值，严禁网上下载或抄袭；凡检查或抽查不合格者，一律取消该门课程成绩和学分，并按有关规定追究相关人员责任；3、论文得分由批阅教师填写（见封底），并签字确认；批阅教师应根据作业质量客观、公正的在文后签写批阅意见；4、原则上要求所有课程论文均须用A4纸打印，加装本封面封底，左侧装订；5、课程论文由

2、各学院（部）统一保存，以备查用。4、卷纸不够写，可另附纸。 汽车碰撞儿童乘员约束系统的研究综述摘要:过去的30年以来，为了保护儿童乘员的生命安全，已经发展出了各种针对不同年龄和尺寸的儿童乘员约束系统（CRS），目前国内外的有关汽车碰撞儿童安全约束系统的研究主要是针对儿童乘员约束系统的不同路径的进行不同方法的优化仿真，鉴于此对国内外汽车碰撞儿童安全约束系统的研究进行了综述，分析了目前各种儿童安全约束系统研究的优缺点，并指明了儿童安全约束系统的研究发展方向。关键词:汽车碰撞；儿童乘员约束系统；综述An Overview on the Research of Child Restraint Syst

3、em for Vehicle CrashAbstract During the past 30 years, different child restraint systems (CRS) have been developed to improve protection for children of different sizes and ages. The research of child restraint systems at home and abroad is mainly aimed at different methods of optimization simulatio

4、n of different paths. In view of this situation ,The Research of child restraint system for Vehicle Crash at home and abroad is over-viewedThe advantages and drawbacks of various child restraint system at present are analyzed and the development direction of the research is also pointed outKeywords:

5、 vehicle crash;child restraint system;over-viewed前言儿童约束系统(CRS)：是一种专为不同年龄（或体重）儿童设计、安转在汽车内，能有效提高儿童乘车安全性的座椅。它刚开始是在机动车或飞机上使用，能够使体重小于等于22.68kg的儿童约束、定位或坐定的一切装置。随着我国汽车保有量的增长，交通事故频繁发生，近然而汽车装备的常规座椅、安全带约束系统和安全气囊是针对成人设计的，不能对儿童乘员提供保护，反而带来的是严重的伤害。儿童乘员安全受到社会广泛关注，相关研究表明：在车辆交通事故中，汽车儿童安全座椅对降低儿童死亡或严重受伤发挥着很大作用，在美国仅200

6、6 年，儿童约束就很好地保护了约425名5岁以下儿童，其中392名使用了儿童安全座椅，欧美国家早在1981年和1971年颁布了各自的儿童约束系统法规1,2，欧美等许多国家也相继出台了很多儿童乘车法规，要求儿童在乘车时必须使用儿童乘员约束系统（CRS），相较于我国的话，这方面才刚刚起步，我国于2014年9月起对汽车儿童安全座椅实施强制性认证制度，2015 年9月1日起，未获得强制性产品认证的儿童安全座椅不得销售3。汽车儿童座椅的平均使用率却仅为5%左右，正确使用率估计不超过2%。儿童乘车的安全问题急待解决。另外据世界卫生组织数据统计：全世界每天有超过2000个家庭因交通事故而失去他们的孩子4，

7、根据公安部发布的数据显示，我国每年超过1.85 万名14 岁以下儿童死于交通安全事故，死亡率是欧洲的2.5 倍、美国的2.6 倍，交通事故已经成为14岁以下儿童的第一死因5。如此高的死亡人数和致死率使得对儿童乘员约束系统提出了较高的要求。因此对汽车碰撞儿童安全约束系统的研究显得尤为重要，作者将对国内外目前儿童乘员约束系统的研究方法进行总结，并提出今后的研究发展方向。1、儿童约束系统的组成 总体上大致说来，儿童约束系统可由乘卧空间、约束带系统和固定装置三部分组成。（1）乘卧空间主要为儿童提供乘坐或躺卧的空间，将儿童以仰卧或俯卧的姿势固定在一个连续的平面系统，主要形式有婴儿床、座椅、支撑坐垫等（2

8、）约束带系统主要是将儿童可靠的固定在约束系统中。（3）固定装置是将约束系统固定在车上，市场上大部分儿童安全座椅都是用安全带固定在汽车座位上，安装麻烦且安全带容易出现松弛的现象，也容易出现误使用情况，儿童座椅的误使用对于儿童的安全性有显著影响，不同的误使用模式对对儿童的安全性有不同程度的影响6。为了减少儿童座椅的误用和正确安装，欧美分别制定了儿童约束系统在车辆上固定方式的标准，ECER44 使用ISOFIX (儿童安全座椅固定装置的国际标准) 的方式进行固定，而FMVSS 213则要求使用儿童座椅柔性带（Lower Anchors and Tethers for Children, LATCH)

9、 的方式进行固定，由于两法规对儿童约束系统固定方式的差异，在儿童安全性方面也存在一定的差异，研究结果表明7侧撞中使用ISOFIX的CRS比使用LATCH 的CRS 的安全性要好，在使用便捷性方面ISOFIX也要好于LATCH，并且误用率也相对较低。2、儿童约束系统的分类 在汽车碰撞事故中儿童安全约束系统对儿童的损伤减少程度是非常明显的，在目前的最新研究中按儿童安全座椅安装方方式不同可分为两类，前向式儿童约束系统（forward facing child restraint systems,如图一所示）后向式儿童约束系统（rearward facing child restraint syste

10、ms，如图二所示） 图一 前向式儿童约束系统 图二 后向式儿童约束系统 其中前向式儿童安全座椅主要针对4岁至8岁之间的儿童包括有儿童约束带高靠背增高座椅和安全带定位式座椅。儿童约束带高靠背增高座椅采用5点式儿童约束带，约束带带子穿槽齐平或高于儿童肩部，安全带定位式座椅安装时座椅要配合肩带腰带一起使用，腰带部分要紧贴儿童大腿上部区域穿过避免腹部损伤。后向式儿童约束系统主要针对1岁以下婴儿，为了更安全起见其中1岁至4岁儿童最好也使用后向式儿童座椅，主要类型包括有婴儿专用后向式可转换座椅和后向式可转换座椅，这两种座椅在安装时不要放置在安装有安全气囊的前排座椅，儿童座椅大约以45度角倾斜放置，儿童约束

11、带带子穿槽齐平或低于儿童肩部。3、 儿童约束系统的研究现状及发展趋势3.1国外儿童约束系统的研究现状国外儿童约束系统研究相对国内较早，50多年前沃尔沃发明了全球第一款后向式儿童安全座椅，由于儿童的颈部非常脆弱，而且新生儿的头部重量占到全身总重量的30%，儿童在生长发育期头部所占全身重量的比例也远远大于成年人，因此在汽车发生碰撞时，儿童的颈部受到的冲击和伤害比成年人要高得多。后向式儿童安全座椅，能确保婴幼儿在车辆发生正面碰撞冲击时，头部和颈部受到最小的伤害，50多年来的数据表明，使用后向式安全座椅能够将事故率降低90%以上。近些年了国外对儿童约束系统的研究主要在1）儿童约束系统的误使用研究，国外

12、有的学者已经研究得出了约测和评定儿童约束系统的误用方法，用以估计误使用的可能性以及对安全性的影响。2）评价标准的研究，由于缺乏儿童尸体试验，对假人伤害指标的评价完善以及对约束系统性能评价指标完善，前者是借鉴现有成熟的成人乘员约束系统的评价标准，为儿童约束系统提出更为详细和完善的伤害标准，后者是为了更好的推广儿童约束系统的使用7。3.2我国儿童约束系统的发展现状（1） 对不同参数基于不同试验方法的优化研究。包括对不同约束路径的优化，还有不同碰撞工况下的安全性能以及优化分析，台车碰撞试验的优化，试验假人模型的选择等。（2） 儿童约束系统的设计。设计需要考虑多方面因素，如材料力学、人体工程学、儿童心

13、理学等多方面因素。主要工作有安全带的布置方式、结构形式、适用范围、佩戴的舒适性；研究新型的安全带，如预紧式安全带，智能型可调节安全带；研究可靠的儿童约束系统定位装置；研发适合儿童的低能量气囊；智能型的集成式的儿童安全座椅控制系统等5个方面。（3）借鉴国外的约束系统法规和标准，制定和逐步完善适合本国国情的相关法规体系。4、儿童约束系统的未来研究方向4.1、儿童损伤生物力学的研究 成人的损伤生物力学研究已经相当成熟，但是儿童碰撞生物力学的研究刚刚起步。儿童的颅骨尚未完全地发展好，并且重心点较高，所以碰撞条件下更容易引起脑震荡，头骨破裂，或颅内出血等症状。国内外通过尸体试验和计算机仿真等手段对成人的

14、碰撞、跌落等造成的损伤研究比较成熟，但是由于伦理等原因，儿童尸体的获取则非常困难，目前能够检索到的使用儿童尸体进行头部碰撞试验并获取了定量试验数据的文献仅有一篇文献8。所以目前国内外对儿童头部损伤的研究主要通过建立基于解剖学的儿童头部计算机模型来实现。到目前为止，已建立的儿童头部三维有限元模型仅有有限几个9,11。这些模型多数没有通过实验验证。其他部位儿童有限元模型则更少。由于儿童尸体试验的缺乏，对于直接使用试验数据来研究儿童损伤和对计算机模型的验证都带来一定的困难。有上述问题的存在，儿童头部碰撞事故为定性验证计算机模型提供了一种间接地手段。同时，如果能用计算机模型对实际实际生活中儿童头部碰撞

15、事故进行重现，那么也是模型在儿童头部损伤研究方面的一个重要应用。4.儿童假人的改进优化 目前儿童假人的开发一直在逐步完善，特定年龄的儿童童假人各部位的几何形态应该能够代表该年龄段统计化的几何形态特征。Reed M P 等人通过统计儿童髋部形态特征对Hybrid-III 6 岁儿童假人的髋部进行了改进，改进后的儿童假人的髋部尺寸与原始儿童假人比较相似，但是位置与原始儿童假人有较大差异，而今后的儿童假人能够较好地模拟儿童假人的下潜。儿童假人的改进，包括肩部，脊椎，髋部等是目前今后的一个研究方向。参考文献1Goldwitz J, Van Arsdell W. FMVSS Child Occupant

16、 Protection Regulations R. SAE Tec Paper, 2006-01-1138.2 Turbell T, Jeyes J. ECE Regulation 44-An Update on the Current Revision R. SAE Tec Paper, 1993: 29-33.3欧志葵. 儿童安全座椅实施3C 强制认证N/OL. 南方日报, A07 版, 2014-09-02. (in Chinese）4 Peden M, Oyegbite K, Hyder A A, etal.World report on child injury preventio

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