《护栏碰撞试验乘员加速度伤害指标ASI与头部损伤指标HIC相关性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《护栏碰撞试验乘员加速度伤害指标ASI与头部损伤指标HIC相关性研究（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国汽车工程学会2 0 0 4 汽车安全技术国际研讨会 护栏碰撞试验乘员加速度伤害指标( A S I ) 与头部损伤指标( H I C ) 相关性研究 于树平，乔希永，王维，扬瑞峰 交通部公路科学研究所，北京，1 0 0 0 8 8 摘要：在汽车与公路护栏的实车碰撞试验中，其考核的重点是如何评价公路护栏对失控车辆 的防护作用和导向作用，即防止失控车辆冲出护栏和使失控车辆恢复到正常行驶状态。在欧 盟的护栏碰撞试验评价标准E N l 3 1 7 1 9 9 8 中，引入了一个乘员的加速度伤害指标A S I ( A e c e 1 e a t i o nS e v e r i t yI n d e
2、x ) 由于A S I 是通过车体的加速度经过换算得出，因此对人体的伤害程度的 评价有一定的误差。由于人体头部损伤指标( H I C ) 是一个很科学的评价指标，直接从假人头 部测得的加速度信号计算得出，为了更好的理解A S I 对人体伤害程度，有必要确定A S I 与H t C 的相关性。本文在大量汽车与公路护栏碰撞试验的基础上，对A S I 与H I C 的相关性进行了研 究，确定了A S I 与H I C 的关系。 关键宇：护栏碰撞试验，头部损伤指标H I C ，加速度伤害指标A S I ，碰撞后乘员头部减速度P H D R e ! s e a r c hf o rC o r r e l
3、 a t i o nB e t w e e nA c c e l e r a t i o nS e v e r i t y I n d e x ( A S I ) a n dH e a dI n j u r yC H t e r i o n ( H I C ) f o rH i g h w a yS a f e t yB a r r i e r Y uS h u p i n g ，Q i a oX i y o n g ，W a n gW e i ，Y a n gR u i f e n g R e s e a r c hI n s t i t u t e so fH i g h w a yt h
4、 eM i n i s t r yo fC o m m u n i c a f i o t r s ，B e i j i o g ，1 0 0 0 8 8 A l 矧t r a e t ：T h eT e s to fh i g h w a ys a f e t yb 口Y i e re m p h a s i z e so nr e s i s t a n c ea n dg l 】i d ef o re l r a n tv e h i c l e H o w t op r o t e c tp a s s e n g e ri nt h ec a rf r o mi n j “I yi
5、nt h ea c c i d e n to fC a Fc o l l i s i o nw i t hh i g h w a ys a f e t yb a r r i e r ? E u - l o p e l n lS t a n d a r dE N l 3 1 7i n t r o d u c e sf i ne v a l u a t i o nc r i t e r i a f o ri t ，A c c e l e r a t i o ns e v e d t yI n d e x ( A S I ) I t c a nb eg o tf r o mP a l rb o d
6、ya c c e l e r a t i o ns i 掣l a l A c c o r d i n gt oal o to ft e s t so fh i g h w a ys a f e t yb a r r i e r ，T h ep a - p e rg e tac o r r e l a t i o nb e t w e e nA c c e l e r a t i o nS e v e r i t yI n d e x ( A S I ) a n dH e a d m yC r i t e r i o n ( I - 玎C ) K e y w o r d s ：T e s to
7、fH i g h w a yS a f e t yB a r r i e r ，H e a dh j m yC r i t e r i o n ( H I C ) ，A c c e l e r a t i o nS e v e r i t yI n d e x ( A S I ) ，P o s t - i m p a c tH e a dD e c e l e r a t i o n ( P H D ) 1 前言 随着我国高速公路的飞速发展及机动车辆保有量的增加，道路交通安全事故也是与日剧 增，死伤人数年年创新高。目前，由道路交通安全事故引起的伤亡已经成为威胁人类自身安全 的世界第一大公害。在
8、以往的高速公路护拦的设计主要偏重于护拦的拦挡作用和导向作用， 对护拦对事故车辆内乘员的伤害程度考虑的不是很全面，认为乘员的安全主要是事故车辆本 身的被动安全性应考虑的事情。 9 9 中国汽车工程学会2 0 0 4 汽车安全技术国际研讨会 在护拦安全评价试验标准中，对车内乘员的人体伤害指标定义的也比较模糊，在护拦安全 评价试验中也没有要求安放试验假人。有些护拦往往只考虑护拦能有效地阻挡大型车辆，其 刚度相对设计的比较大，虽然护拦可能提高了护拦的阻挡能力，但是，往往会对小型车辆如小 轿车等及车内的乘员造成较大的伤害。 2 公路护拦试验乘员损伤的评估方法及计算方法 目前，我国的高速公路的护拦试验的评
9、价标准还没有发布，报批稿正在审查中，不久将正 式颁布施行。国内外常用的评价标准主要是美国的护拦评价标准N C H R PR e p o r t3 5 0 和欧洲护 拦评价标准E N l 3 1 7 。在这两个标准中，汽车与护拦的碰撞试验都没有对安放试验假人提出要 求。这是因为在试验中，试验车辆的车速是很高的，如E N l 3 1 7 中规定轿车的最高碰撞车速为 1 1 0 9 a n h 在试验车辆与护拦碰撞过程中，其冲撞力是很大的，而且车辆在碰撞后其运动形态 各式各样，试验车辆容易冲出路外、翻车和翻滚。在试验过程中，对试验仪器及假人的损害是 很严重的。因此，出于当时试验条件和经济的等原因，在
10、试验中没有提出安放假人的要求。那 么，在试验中，如何评价护拦对车内乘员的伤害程度呢? 国外科研人员经过理论研究和大量试 验研究，在欧洲标准E N l 3 1 7 中引入了通过车体加速度计算导出的几个有关车内乘员伤害程度 的指标：乘员加速度伤害指标A S I ( A e c e l e r a f i o nS e v e r i t yI n d e x ) 、理论乘员头碰撞速度T I - 1 1 V ( T h e o r e t i e a lH e a dI m p a c tV e l o c i t y ) 、乘员碰后头减速度P r m ( P o s t i m p a c tH
11、e a dD e c e l e r a t i o n ) 表1 为欧洲标准E N l 3 1 7 对于护拦评估试验中对车内乘员伤害提出的评价指标。 评价指标表1 碰撞程度分级评判指标 AA s I 1 0 T H I V 3 3k m h 和 P H D , 2 0 9 B A s I 1 4 对于理论乘员头碰撞速度1 1 “ I I V 指标，由于它需要一个转角传感器来测量试验车辆在碰 撞过程中的转角，由于试验条件的限制，没有测量该值。因此，本文重点是研究假人的头部伤 害指标m c ( H e a dI n j u r eC r i t e r i o n ) 与乘员加速度伤害指标A S
12、 I 、乘员碰后头减速度P H I ) 的相关 性。 2 1 乘员加速度伤害指标A S I 的计算方法 乘员加速度伤害指标A S I 是通过车辆重心处的加速度传感器测得的三方向的加速度信 号，经过计算推导出的一个指标。 1 A S I ( ) ； ( i ，a ，) 2 + ( i ，a ，) 2 + ( i 。a ：) 2 5( 1 ) 其中二1 ，二，二2 分别是汽车车体重心处加速度a 。，口，。三个分量的极限值；而i ；，二。，二： 分别是汽车车体重心处加速度n a ，a ；三个分量任意时间段 d = 5 0 m s 的平均值，即： i 。= 1 1 a ；出；珊 ( 2 ) 一1 0
13、0 中国汽车工程学会2 0 0 4 汽车安全技术国际研讨会 a S I ( t ) 是一个时间t 的函数，它表示汽车与护拦碰撞过程中，乘员受到的伤害程度。它没有说 明什么位置的乘员伤害程度。 二。，二，二。表示乘员在佩带安全带情况下，乘员受到轻微伤害的极限值，在欧洲标准 E N l 3 1 7 中规定： o 。= 1 2 9。，= 9 9口：= 1 0 9 ( 3 ) 其中g = 9 8 1 m s 。2 表示重力加速度 从方程式( 1 ) 可以看出，A S I ( t ) 是一个时间t 的函数，是一个标量，且为正值。它表明A S I ( t ) 值越大，乘员伤害越大在欧洲标准E N l 3
14、1 7 中，A S I 取A S I ( t ) 中最大值为护栏的评判标准。 2 2 碰擅后乘员头部减速度哪 碰撞后乘员头部减速度P H I ) 表示，在汽车与护栏碰撞过程后，乘员头部与汽车的内部部 件如内饰接触后，没有分开与车体一起运动。碰撞后乘员头部减速度P H I ) 也是根据车身的加 速度经过换算得出，用于评价乘员头部在碰撞后的伤害程度。 1 P H I ) = m a x ( 2 + 一 t l , ，) 2 ) 2( 4 ) 和 表示车身重心处x 方向加速度4 ，和y 方向加速度。，在任意时刻1 0 m s 的平均值。用g 来表示。g = 9 8 1 m s 一2 。 2 3 汽车
15、碰撞头部伤害指标I t l C H I C 值是国际上通用的用于评价汽车碰撞试验中乘员头部伤害程度的一个重要指标。 H C 值等于或大于10 0 0 ，表明乘员头部出现头骨骨折，脑部受到很大的伤害。 H I C = 一沁咄) 【点! ( 岫n ( 5 ) 其中o 。( t ) 为碰撞过程中假人头部质心处合成加速度，以g 为单位。 t I ，t 2 为碰撞过程中的两个时刻，以秒为单位。 其中“一t I 3 6 m s 3 试验与计算结果 为了验证欧洲标准E N l 3 1 7 中，乘员加速度伤害指标A S I 、碰后乘员头部减速度指标P H I ) 与假人头部真实的伤害指标H I C 的关系我们
16、选取了5 辆重量为1 5 吨左右的小轿车和高速 公路常见的两波和三波护栏进行了5 次护栏的碰撞试验在试验车的前排座椅上放有2 名 I y - b r i d R B 0 分位的假人，在假人的头部、胸部等部位及车的中心位置上装有3 向加速度传感器。 表2 为试验的车型、重量、碰撞车速、碰撞角度及护栏形式等参数。 表2 车型车自重( t )车总重( t )速度( k m h )角度( 。)护栏形式 皇冠 11 91 5 2l 2 0 护栏板为2 波；圆型立柱 桑塔纳 1 0 515 11 2 0 护栏扳为3 渡；H 型立柱 桑塔纳 1 0 5151 0 02 0 护栏板为3 波；H 型立柱 标致 1 4 21 5 21 0 02 0 护栏板为3 渡；圆型立柱 标致 i 循 1 5 1 0 02 0 护栏板为2 渡；H 型立柱 中国汽车工程学会2 0 0 4 汽车安全技术国际研讨会 试验车辆以1 0 0 k m h 速度、2 0 度角度与车辆
