汽车碰撞试验

　　引言

　　碰撞试验假人已经成为公益公告、漫画和模仿秀的主题，甚至有些乐队以此为名。真正的碰撞假人是拯救无数人生命的英雄，汽车碰撞试验不可或缺的一部分。即使汽车的安全性逐年提升，死亡事故率同步下降，但撞车仍是造成人员伤亡主要原因之一。美国国家高速公路交通安全管理局（nhtsa）供图汽车之所以变得会更加安全，原因之一是因为有一个切实可行的测试程序。在本文中，您将会了解汽车碰撞试验的方方面面，包括碰撞试验程序、分级、假人功能以及发展方向等内容。为了确保汽车可以在公路上安全行驶，人们花费了如此多的心思和准备工作，您一定会感到惊异不已！碰撞试验假人假人的作用是在碰撞期间模拟真人，同时收集不可能从真人乘客身上收集到的数据。

　　在美国，进行所有正面碰撞试验时使用的都是同一种类型的假人，即混合ⅲ型假人。这可以保证结果的一致性。假人是由模仿人体生理技能的材料制成的。例如，它的脊柱由金属盘和橡胶垫一层层地交替叠加构成。假人有各种各样的尺寸，它们按照百等分和性别进行查阅。例如，排名为50的男性假人代表中等身材的男性，即在全部男性人群中身材适中。在碰撞试验中最常使用的就是这种假人。它重77千克，高1.78米。

　　假人包括三种装置：
　　1、加速度计
　　2、负载传感器
　　3、运动传感器

　　加速度计这些设备可以测量特定方向上的加速度，所测数据可用于确定伤害的几率。加速度是速度的变化率。举个例子，如果您的头部撞到砖墙上，则头部速度的变化会非常快（可能会造成伤害）。但是，如果您的头部碰到枕头上，那么头部的速度在枕头变形的瞬间变化要慢得多（不会造成伤害）。碰撞试验假人的全身布满加速度计。假人的头内有一个加速度计，可测量所有三个方向（前后、上下和左右）的加速度。在胸部、骨盆、腿部、脚和身体其他部分也都装有加速度计。

　　碰撞试验过程中的头部加速度上图显示了速度在56.3公里/小时的正面碰撞过程中驾驶员头部的加速度。请注意，这不是一个稳定值，而是在碰撞期间上下波动。该表以头部撞到硬物或安全气囊时加速度达到的最高值，反映出头部在碰撞期间减速的方式。负载传感器假人中的负载传感器用来测量碰撞过程中身体不同部位所承受的力的大小。

　　碰撞过程中驾驶员股骨受力，在56公里/小时的正面碰撞过程中驾驶员的股骨（大腿骨）所受的力（以牛顿为单位）。骨头所承受的最大负荷可用于确定它折断的几率。运动传感器这些传感器用在假人的胸部。它们测量碰撞过程中胸部偏斜的程度。美国国家高速公路交通安全管理局（nhtsa）供图在56公里/小时的正面碰撞过程中的胸部偏斜情况以上显示了碰撞过程中驾驶员胸部偏斜的程度。在此次特殊碰撞中，驾驶员的胸部压缩了大约46毫米。此类损伤会非常疼痛，但可能不会致命。现在，我们来看一看实际碰撞试验。实际碰撞试验美国国家高速公路交通安全管理局(nhtsa)为制定新车评估标准，进行了包括以下两种类型在内的碰撞试验。

　　56公里/小时正面撞击—汽车以56公里/小时的速度，径直驶向坚固的混凝土护栏。这相当于行驶速度为56公里/小时的汽车撞向另一辆重量相当且行驶速度同为56公里/小时的汽车。56公里/小时侧面撞击—装有可变形“保险杠”的重量为1368千克的滑车撞击测试车辆的侧面。滑车轮胎扭曲。该测试模拟了一辆正在穿过十字路口的汽车被另一辆闯红灯的汽车从侧面撞击的情景。滑车实际是以约62公里/小时的速度行驶，但是如果大致计算一下，鉴于滑车上车轮扭曲的程度，此运动相当于56公里/小时的侧面撞击。碰撞试验彩绘将碰撞试验假人放入车辆之前，研究人员先为它们涂上颜料。假人身体在碰撞过程中最有可能受到撞击的各部位涂有不同颜色的颜料。假人的膝部、面部和头骨区域各自涂上不同的颜色。在以下图片中，可以看到撞在安全气囊上的假人的脸部被涂成了蓝色，而撞在转向柱上的左膝被涂成了红色。

　　假人身上的彩色颜料显示了哪个身体部位撞在了汽车上。如果研究人员从假人驾驶员头中的加速度计中采集到特别大的加速度数据，汽车中的颜料标记会指示是身体的哪个部位撞到了车的哪里。此信息将帮助研究人员改进设计，以防止在今后的撞车中发生此类伤害。碰撞过程中前方乘客侧假人的膝部撞到了仪表板。同时请注意，发动机舱的部件没有进入驾驶室。安装在大多数的汽车上的发动机在碰撞中被迫向后和向下移动，这样才不会插入驾驶室。

　　现在，我们来看一看速度为56公里/小时的正面碰撞试验。车辆设置以下照片是用于碰撞试验的大蓬货车。已将假人放入车内并就位。汽车上的所有装置以及假人都已固定好并经过了检查。在汽车上加装了镇流器，以便碰撞试验车辆的重量（重量的分布）与满负载车辆的重量相同。车上装有并固定了车速传感器，使其在汽车撞击护栏时可以传输数据。美国国家高速公路交通安全管理局（nhts a）供图护栏前的小型货车（请注意相机的速度传感器）有15台高速相机，其中几台位于汽车下方。这些相机每秒拍摄大约1000帧的图片。接着，汽车从护栏处后退并准备撞击。在轨道上安装有皮带轮，可将汽车拉向跑道。汽车以56公里/小时的速度撞向护栏。汽车撞向护栏直至停止大约只需要0.1秒。

　　在这次坐有两个假人的正面碰撞试验中，这辆汽车获得了四颗星。美国国家高速公路交通安全管理局（nhtsa）供图碰撞前后同一辆车的前部正如您所看到的，测试之后这辆车的前部已彻底变形。这是正常的，因为汽车必须经过变形和塌陷才能吸收动能并使汽车停止。美国国家高速公路交通安全管理局（nhtsa）供图更好地观察前部变形的程度大蓬货车的前部被撞毁，贴在前轮上，而前轮也已向后挤压。在本次碰撞中，大蓬货车实际车身比原来缩短了58厘米！“完美”碰撞不发生撞车事故当然最好。但是，假如发生到您的身上，您要的是最大的生还几率。怎样使所有的安全系统协调工作，使您尽可能平安地度过这突如其来的灾祸呢？

　　碰撞后能否生还，这与“动能”息息相关。当您以56公里/小时的速度行进时，您的身体实际具有一定量的动能。在碰撞后完全停止时，您的动能为零。要将受伤的风险降至最低，您需要尽量慢地匀速减少动能。汽车中的某些安全系统有助于达到这一目的。理想情况下，您的汽车配备有安全带预紧器和限力控制装置，它们都会在汽车撞向护栏后和安全气囊展开前快速收紧安全带。当您身体的动能移向前方的安全气囊时，安全带可随即吸收您的部分动能。几毫秒后，安全带中使您保持向后的力开始使您觉得疼痛，所以限力控制装置立即反弹，以确保安全带中的力不会变得过大。接着，安全气囊会展开并缓冲您向前的动作，以防止您撞到任何硬物。在这个假想的碰撞中，车内的安全系统都将共同发挥作用使您的速度逐渐减慢。

　　如果没有系安全带，就失去了第一道防线，即使您撞到安全气囊，所受的伤也会严重得多。许多汽车配备有安全带预紧器和限力控制装置，但未来，在安全性能方面，还会有更多令人振奋的改进。未来的安全性改进似乎安全气囊在汽车内无处不在。如果在碰撞期间它们使您免受硬物的撞击，它们就发挥了自身的作用。但是仍然存在改善的空间。目前以及在可以预见的未来，安全装置的重点是“更加智能化”。安全装置中的最新改进称为“智能安全气囊”。这些安全气囊可以以不同速度、不同压力展开，具体取决于乘客的体重和乘坐位置，以及碰撞的剧烈程度。

　　不幸的是，有时安全气囊展开反而会造成驾驶员或乘客严重受伤，甚至死亡。先进的前部安全气囊系统中采用的新技术旨在减少这类可能的风险，并加强安全气囊自身的性能。为了确保严格实施此项新技术，已经对美国联邦机动车安全标准第208条进行了修订。此修订要求在未来的几年内，制造商在所有准备销售的新车型内安装这种新型安全气囊，这样截止到2009年9月1日，所有2009年款车辆都将配备有该系统。

　　将来，我们会看到同样可以感应到乘客体重和位置的安全带，并能够相应地调整张力和最大力。技术的发展使汽车制造商可以设计并生产出更安全、更智能的汽车，消费者在选购车型时也反映出了对这一趋势的认可。这可能要毁坏掉大量汽车和碰撞试验假人，但是从汽车碰撞试验中获取到的信息意味着您和您的家人朋友可以从交通事故中幸免于难，少受伤或不受伤。碰撞试验的背景和分级近年来，汽车的安全性日益增强。其中一个原因就是，安全性成为新车一大卖点，人们实际上要寻找和购买的是更安全的汽车。在美国，为了提高汽车安全性，美国国家高速公路交通安全管理局做了大量汽车碰撞试验，并分析获得的数据。

　　汽车制造商本身每年也撞毁许多车辆。政府要求汽车制造商保证他们的汽车符合联邦机动车辆安全标准(fmvss)的要求。这些规则涵盖了方方面面，如转向信号灯泡得亮度必须未多少以及碰撞试验的要求等。汽车制造商必须保证，如果美国国家高速公路交通安全管理局从美国境内任何一家经销商手中买到任意一辆车，并以48.2公里/小时撞击它，该汽车必须通过联邦机动车辆安全标准的所有要求。要确保发动机、变速器和附件的不同组合可以通过各项要求，汽车制造商自己每年就可能要撞毁60-100辆车。汽车无法通过联邦机动车辆安全标准要求是很少见的，因此为了进一步提高门槛，也为了向购买汽车的消费者提供有价值的信息，美国国家高速公路交通安全管理局启动了新车评估程序(ncap)。

　　新车评估程序以56公里/小时的速度进行正面和侧面碰撞，并根据碰撞过程中乘客可能受伤的程度对汽车进行分级。严重受伤的几率是多少？这是一个很难回答的问题。为了回答这个问题，必须先对“严重伤害”进行定义。过去进行了并且目前仍在进行着大量对伤害程度分类的研究。碰撞试验的研究人员提出了一个称为简明损伤分级(ais)的标准以对不同级别的伤害进行分类。进行测试的这批研究人员出版了一本手册，其中涉及了通常在汽车碰撞中发生的伤害的详细描述。每种伤害根据其严重程度归类为一个等级：1级指轻微的伤口及划伤；3级指需要立即进行医疗救治并可能危及生命的严重伤害；6级指致命的伤害。分级系统研究人员已采用碰撞试验数据确定碰撞中可能遭受伤害的可能性。此外，本测试数据用于建立美国国家高速公路交通安全管理局星级评分系统。此数据使用户在买车时更容易了解汽车安全等级。

　　在“正面撞击”时，星级由以下三条标准中分数最低的一条决定：头部碰伤标准(hic)胸部受力减速程度
腿部承受力为达到5星级指标，此三项标准必须全部低于严重伤害为10%几率的级别。对每位前排座椅乘客进行各种测试（正面或侧面撞击）时，都有一个星级指标。
正面撞击测试级别星级严重伤害几率5<10%411%-20321%-35236%-451>46%

　　在“侧面撞击测试”中，有两条标准：
　　胸部损伤指标(tti)侧骨盆加速值(lpa)在侧向撞击测试中为达到5星级指标，两条标准必须都控制在严重伤害几率低于5%的范围内。
　　侧面撞击测试级别星级严重伤害几率5<5%46%-10311%-20221%-251>26

 

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