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)置越來越受到人們的重視，以往的汽車安全設(shè)計考慮的是駕駛員和乘客的安全，而忽視了對車外行人的保護(hù)，本文分析了國內(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傳感器監(jiān)測碰撞信號來控制安全氣囊沿發(fā)動機(jī)罩打開，提高在碰撞過程中對行人的保護(hù)。關(guān)鍵詞：交通安全；碰撞；安全氣囊；發(fā)動機(jī)罩；傳感器0 引言 在發(fā)生交通事故時對行人的傷害，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)因為奔跑和從車輛前后橫穿造成的。行人的傷害有一次碰撞時由保險杠產(chǎn)生的下肢傷害，向發(fā)動機(jī)罩、擋風(fēng)玻璃等二次碰撞時的傷害，接下去對路面的三次碰撞產(chǎn)生的傷害。二次碰撞時頭部傷害最為嚴(yán)重，從碰撞部位來說擋風(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。對行人采取保護(hù)時，必須掌握撞車時行人的動作狀態(tài)，其不僅因撞車速度、體位，而且因車輛前部形狀差別很大，同時著眼于車輛前部發(fā)動機(jī)罩的高度長度的分析采取必要的措施加強(qiáng)碰撞過程中對行人的保護(hù)。以往采取的行人保護(hù)措施有緩沖吸能式保險杠，緩沖式發(fā)動機(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現(xiàn)了對行人的保護(hù)。本文針對在碰撞過程中的三次碰撞特征提出了沿發(fā)動機(jī)罩延伸的安全氣囊，在碰撞時有ECU控制其打開，覆蓋汽車這一部位的堅硬點，將更加有效地加強(qiáng)對行人的保護(hù)。1 研究現(xiàn)狀 緩沖吸能式保險杠碰撞事故發(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杠的碰撞。緩沖吸能式保險杠不僅考慮到內(nèi)部被動安全性，而且也顧及外部被動安全性。它通過軟化保險杠和前散熱罩從而加強(qiáng)在碰撞過程中的吸能特性。該裝置在保險杠中設(shè)置了高吸能能力的吸能體，而吸能體在車輛發(fā)生碰撞時能有效吸收碰撞能量，從而提高了車輛碰撞時對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)動機(jī)室碰撞損壞

4、，有效地提高了車輛保險杠的被動安全保護(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杠內(nèi)的有限空間來提高吸能效果。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)動機(jī)罩在二次碰撞中，由于發(fā)動機(jī)罩存在鉸鏈區(qū)域等硬點，而且發(fā)動機(jī)罩與下部發(fā)動機(jī)之間變形空間較小，因此很容易造成二次碰撞中對行人的頭部沖擊。為提高發(fā)動機(jī)罩對行人頭部的保護(hù)，提出在發(fā)動機(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，碰撞傳感器將信號傳遞給相應(yīng)的ECU，ECU發(fā)出指令使發(fā)動機(jī)罩后邊沿升起一定高度以提供足夠的吸能空間。但是采用該方法對傳感器精確性要求非常高，價格也較昂貴。還有通過改進(jìn)普通鉸鏈結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種壓潰式鉸鏈。該鉸鏈在汽車與行人頭部發(fā)生撞擊時使機(jī)構(gòu)發(fā)生塌陷， 增加了發(fā)動機(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)又叫保險杠內(nèi)藏式氣囊。當(dāng)汽車在正面碰撞行人時，安裝在保險杠上的若干個超聲波探測器探測到前方障礙物，并測出障礙物距車的距離。便發(fā)

6、出信號給控制器，控制器接收信號并進(jìn)行處理，然后傳給顯示器和聲音報警裝置，提醒司機(jī)作出相應(yīng)的判斷。同時給氣體發(fā)生器發(fā)出信號，氣體發(fā)生器接收信號給氣囊充氣。當(dāng)檢測到障礙物接近時氣囊打開，那么撞在人身上的就不是堅硬的保險杠，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)展趨勢在汽車的安全性受到人們重視的同時，在汽車碰撞中對行人的保護(hù)也越來越受到重視?；谠谂鲎仓械娜闻鲎蔡攸c，對于行人的保護(hù)裝置的主要發(fā)裝趨勢如下。（1）實現(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）實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。由于碰撞發(fā)生的時間極短，在這個過程中人往往來不及反應(yīng)，這就要求新型保護(hù)裝置能夠自動采取措施，彌補(bǔ)人類的生理缺陷。3 總結(jié)（1）本文通過分析現(xiàn)階段汽車碰撞過程中的特點，同時總結(jié)了吸能式保險杠，吸能式發(fā)動機(jī)罩，汽車前圍安全氣囊的優(yōu)點和存在的不足，提出了一種更加有效的保護(hù)措施。設(shè)想了一種發(fā)動機(jī)罩安全氣囊，能夠覆蓋汽車前部的整個堅硬點，減少碰撞過程中的沖擊力，減少對行人的傷害。（2）該系統(tǒng)

8、完全改變了傳統(tǒng)的汽車碰撞吸能方式，其主要特點是通過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）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)測障礙物的距離。二次碰撞傳感器的安裝位置和一次碰撞過程怎樣更好的結(jié)合從而控制發(fā)動機(jī)罩安全氣囊的打開減少對行人的頭部碰撞。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,這就要求開發(fā)新材料，采用新工藝來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)動機(jī)罩展開，覆蓋整個發(fā)動機(jī)罩堅硬點，同時覆蓋風(fēng)擋玻璃堅硬點。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.汽車運用工程M.北京