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汽车碰撞测试是如何进行的
2014-02-13 11:47:36 来源:盖世汽车网 作者:Carter 【 】 浏览:3277次 评论:1

汽车碰撞测试能够帮助每一款新车测试其防撞性能,人们可以根据其评分作为该车是否安全的参考。在碰撞测试中,测试用的假人会经受无数次的摧残,从而 令测试人员获取各项参数。毋庸置疑,汽车的被动安全性能将会持续提升,交通事故死亡率的趋势也呈下降趋势。然而,汽车碰撞事造成的伤亡率仍然在所有事故中 占据很高比例。

除了材料和工艺的进步之外,汽车碰撞测试项目也是提升汽车安全性能的原因之一。那么汽车碰撞测试是如何进行的呢?

碰撞假人的作用

碰撞假人的最主要作用是代替人类在测试中承受碰撞,以使碰撞测试达到与现实碰撞最接近的水平。另外,显然碰撞测试是不可能让真人参与的。

在美国,所有的前方碰撞测试均采用Hybrid III型号假人,这么做是为了保持测试结果的一致性。假人材质基于人体生理特质采用仿制材料。例如,假人的“脊柱”是由金属圆盘和橡胶垫交错而成。

为了模拟各种体型的人类的碰撞过程,假人也采用多种尺寸,并且还以百分比和性别进行精确分类。例如,采用50百分位(fiftieth-percentile)“男性”假人,说明本次测试模拟的是中等身材的男性。

假人中除了仿制人体材质外,还包含了3类传感器,分别为加速度计、载荷传感器以及移动传感器。

加速度计

该设备用于测量特定方向上的物体加速度。获取的数据可用于判别假人的“受伤”可能性。加速度就是速度变化率。碰撞中导致人体受伤的罪魁祸首就是加速 度,例如将头部用力撞墙,由于墙体坚硬,因此头部会突然静止,速度变化过快,从而受伤;而对象如果是枕头,由于枕头很容易形变,因此加速度并不大,头部就 不会受伤。

假人中包含了许多加速度传感器。在假人头内部,加速度计将负责收集3个方向的加速度情况,前后,左右以及上下方向。在胸部、骨盆、腿部、足部和身体其他部分也安装有加速度传感器。

负载传感器

在假人内部还装有载荷传感器,负责收集假人在碰撞过程中所受力的大小。

位置移动传感器

移动传感器安装在假人胸部,用于测量碰撞过程中胸部偏移量。

碰撞过程

美国国家道路交通安全管理局NHTSA为NCAP项目中指定了2项必要测试:

35英里/时前方碰撞:在车速为35英里/时(56公里/时)条件下,汽车垂直撞向混凝土障碍物。相当于汽车以该车速撞向另一辆同等重量的汽车。

35英里/时侧方碰撞:采用一台重1368千克,并安装有可变形“保险杠”的滑车撞击车辆侧面。这是模拟汽车在穿越十字路口时被侧面的闯红灯车辆撞 击。滑车的实际撞击速度其实是38.5英里/时,但由于滑轮与滑车之间原本就呈一定倾斜角,因此换算一下撞击速度则正好为35英里/时。

碰撞假人涂漆

在假人被安置进碰撞测试车之前,工作人员将为其图上漆料。以此来判断测试中假人的哪些部分受到了撞击,从上图中可以看出,假人的脸部涂上了蓝色漆料,而在碰撞中弹出的安全气囊上有蓝色漆印,那就说明假人的脸部的确是接触到了气囊。而其膝部涂上了红色漆则撞击到了转向柱。

测试人员将假人涂漆部位与车内发现对应颜色触碰的部位配对。研究者以此可以针对性地针对某一处进行改进,缓解同类碰撞的严重性。

现在让我们详细介绍一下正面碰撞测试的过程。

汽车配置

下图展示了一辆即将进行碰撞测试的MPV。测试假人已经成功安置在驾驶座上。汽车和假人上所需传感器均安置并检查完毕。车上撞满了各类压载物,模拟出车辆满载时的重量和重量分布。

在车辆撞击点附近安装了15个高速摄像头,其中几个安装在车辆正下方,面朝上方,它们以每秒1000帧的刷新率拍摄画面。接着,汽车将退回起点准备进行碰撞。汽车撞上障碍物到它停下这一过程耗时仅约0.1秒。

碰撞之后

下图中的车辆在前方碰撞测试中获得了4星的成绩。

如图所示,车辆前端在碰撞后完全变形。这是一个好现象,说明前方材料几乎将所有的碰撞能量全部吸收。在这场碰撞测试中,形变一直延伸到车辆前轮,整车在碰撞后长度整整缩短了58公分。

“完美”碰撞

显然,从字面理解,所谓完美碰撞就是没有碰撞,这当然是不可能的。但是假设一辆车即将发生碰撞,如何才能结合所有的安全系统让车中的乘客受到最小的伤害呢?

在碰撞事故中受到伤害的大小主要取决于乘客吸收动能的大小。当人体以35英里/时的速度运动时,具有一定的动能。在碰撞后,人体随车辆一起完全停止 (前提是没有飞出车外),此时的动能变为零。为了最大程度降低受伤率,动能从某项数值变为零的过程越缓慢越好。这一点上,车中的一些被动安全设施能够起到 帮助。

假设理想状态下,车内安全带预紧器和力限制器会在汽车发生碰撞后的极短时间内作用,前者作用的时间点在安全气囊弹开之前。安全带能够吸收一些人体因 惯性而向前的冲力,间接减缓此后安全气囊弹出时对人体造成的冲击力。几微妙后,安全带的拉力过大或将对人体造成损伤,此时拉力限制器介入工作,令安全带的 束缚力不那么大。紧接着,安全气囊弹出,吸收人体前冲力,保护人体免于撞击到车内坚硬物体。

在上述假设场景中,车内各项被动安全系统协同工作,令乘客或司机减速。若司机没有系上安全带,那么第一阶段的保护就不存在,而后司机撞击安全气囊的力也会更大,严重时甚至会被气囊击晕。如今许多汽车中配备安全带预紧器和拉力限制器,也有一些车中已经配备了更先进的装置。

更先进的被动安全系统

安全气囊如今存在于汽车的每个角落,保护各位置乘客的安全。虽然这一技术已经比较成熟,但仍然有进步的空间,今后的被动安全系统将更加智能。

目前已经存在一种智能安全气囊,能够根据司机座椅位置、司机重量的不同,调节弹出时的速度和压力。

一些时候安全气囊弹出时会对人体造成伤害甚至死亡。因此全新的前方安全气囊技术的应用非常谨慎,美国因此还对联邦机动车辆安全标准(Federal Motor Vehicle Safety Standard)208号文件进行了修正。修正内容为,在未来的几年中,汽车制造商必须将这款新的安全气囊系统装入旗下车型中。将来的座椅安全带也将根 据人员的重量和位置调整张紧力。

技术让汽车更安全、更智能。在碰撞测试中虽然会撞毁许多新车,但其背后的价值则是提升汽车的整体安全性。

 

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