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1、人体的耐冲击性与伤害标准人体全身的耐冲击性研究 头部的耐冲击性和伤害标准 颈部的耐冲击性 胸部的耐冲击性车辆设计保护人体相关视频交通事故中，大部分人伤害都是因人体受到外力冲击所致。人体对外力的冲击有一定的承受能力，但当外力超过一定限度时，人体便会受到伤害。在设计汽车安全构造时，应该了解人体耐冲击性，使得车辆总体结构、乘员保护装置及车内构造物的设计安全合理，以保证人体受到的冲击力不会超过人体承受限度。 表示人体耐冲击性的物理量，一般采用加（减）速度、负荷、压力及位移（变形量）。特别是加速度，能准确地表示冲击大小的尺度，测量和数据处理也比较容易，负荷和位移往往用于表达骨折和挫伤的耐冲击性。由于人体
2、各部位的构造、机能不同，耐冲击性也各不相同，这里主要说明实际撞车时多发性重度伤害的头部、胸部、颈部的伤害标准。 一、人体全身的耐冲击性研究 人体耐冲击性的研究，最初是由航天技术的需要发展起来的。根据当时的研究，人体全身的耐冲击能力有无伤、中伤、重伤三个区域，无伤和中伤的界限可视为人体耐冲击界限，这一界限值随减速度作用时间的延长而降低。交通事故伤害是人体某个部位受到冲击，而不是全身受到均匀一致的冲击。因此，全身耐冲击能力对交通安全的实际意义不大，但这一成果对以后交通安全研究的发展却有很大的影响。 TOP二、头部的耐冲击性和伤害标准 在交通事故中，头部伤害是最重要的伤害形式。直线减速度作用下头部伤
3、害界限按下式计算：其中，GE为有效减速度，G(t)为减速度随时间变化的函数，T为减速度作用时间。显然，随着减速度作用时间的延长，安全界限降低，也就是伤害危险性增大。上述公式所示曲线是美国缅因州立大学于1960年提出的，所以又称WSTC曲线。在WSTC曲线的基础上以几经修改，1971年美国运输部决定采用下述HIC计算公式作为头部伤害界限的基准：式中：a头部重心加速度，用重力加速度g的倍数表示； t2，t1碰撞过程中所选择的两个时刻，它们应使上式计算结果达到最小值(秒)。HIC1000作为头部冲击伤害的安全界限，美国现行法定标准规定：时速为30英里（约合48kmh）的正面碰撞，其HIC值为1000
4、。这一安全界限已被美国联邦机动车安全标准（FMVSS）采用作为评价汽车安全措施的依据。据测定用IC值为1000时，发生恶性头骨骨折的概率相当于33。我国的国家标准GBT1155189汽车乘员碰撞保护也将此值作为防止乘员受伤的标准要求。TOP三、颈部的耐冲击性人体颈部的生理构造很复杂，即使受到轻微冲击，也可能造成伤害而产生严重后果。颈部的耐冲击性至今尚未完全明了。颈部向前及向后倾斜时的伤害界限约为60度左右，这一研究成果可用来指导汽车座椅靠背及安全枕的设计。TOP四、胸部的耐冲击性在交通事故中，驾驶员常因胸部与方向盘碰撞而受伤。为减轻事故中驾驶员的伤害，可将汽车的转向管柱作成安全转向管柱，这种转
5、向柱受到大于某一界限值的压力时，长度会缩短，从而起到保护作用。为了确定界限压力的数值，就需要了解人体胸部的耐冲击特性。美国20世纪70年代初期的研究结果表明，胸部受到的冲击力如超过6.4KN，人体便会受到严重伤害，发生胸骨、肋骨骨折和心肺损伤。因此，可以此值作为胸部的耐冲击界限。 另外，对于人体其它部位，如腹部、腿部及足部、臀部等，欧美国家都有相应的伤害界限标准。 TOP乘员约束装置的保护原理 安全是乘车人最关心的问题。一方面，生产厂家制造的汽车本身必须是安全、可靠的，即所谓主动安全，这主要从制动、操纵稳定性等汽车自身的性能上采取措施；另一方面，万一发生撞车、翻车事故时，也要能对乘员加以足够的
6、保护，减轻二次碰撞，使伤害降低到最低限度，即所谓被动安全。这主要从车身结构（吸收撞击能量）、内饰软化、乘员保护等方面采取措施。、二次碰撞 加速度（或减速度）是造成人体伤害的主要原因。当车辆发生碰撞时，车速会发生急剧变化，这称为第一次碰撞。由于车速发生急剧改变，车内乘员在惯性力作用下，将与车内结构物发生剧烈碰撞，并因此而受伤，这称为第二次碰撞。汽车在第一次碰撞中的加（减）速度越大，车内乘员第二次碰撞的加（减）速度也越大，乘员的伤害也越严重。如以60km/h车速进行碰撞试验，一个体重75kg的人可产生3吨的冲力。 乘员的伤害值可用乘员各部分产生的减速度来表示，乘员的减速度以车辆碰撞时刻为起点，随着
7、碰撞后时间的延长而变大，通常在二次碰撞发生时达到峰值。乘员约束装置的作用就是为防止二次碰撞的发生，同时将减速度限制在乘员所能忍受的范围之内。 2、乘员下沉安全带作为基本的乘员保护装置，之所以能起到保护作用，是因为在高减速过程中，由于安全带的约束作用，将产生一种“乘员下沉现象”，利用安全带吸收乘员的动能。假定乘员质量为M，因安全带使乘员获得的减速度为C，减速中车体的速度为V(t)，则利用“乘员下沉”所吸收的能量为：设撞车前汽车的速度为V0，则乘员所具有的能量为：因此，安全带起作用时的能量吸收率为： 由公式看出，获得一个较高而安全的减速度，是安全带起保护作用的根本原因。措施1-使用安全带安全带的种
8、类 安全带的组成部分 安全带的效果相关视频安全带是一种将乘员柔性地固定在汽车座椅上的安全装置。在汽车紧急制动或碰撞发生时，能防止或减轻乘员所受伤害。公安部规定自1993年7月1日起，上路行驶的小型客车和前排座乘车人必须使用安全带。这是因为小型车辆的行驶速度一般较高，自身质量较小，同时汽车的刚度、强度也较低，即使未发生撞车事故但采取了紧急制动，乘员也会由于惯性而发生二次碰撞。一旦发生了撞车事故，车辆往往在极短时间内由高速运动状态变为静止状态，巨大的惯性使得乘员无法自控，导致身体受到致命撞击。有时乘员甚至还会撞碎挡风玻璃飞出车外，与前方障碍物再次相撞。如果拥有安全带的保护，乘员将得到一个比较安全的
9、减速度值，限制其向前移动的距离，防止乘员受到二次碰撞，对保护乘员的头部、面部、胸腹部都有明显作用。在车辆发生翻滚时，还可以保护乘员不致被甩出车外。、安全带的种类安全带一般分为：（1）两点式一般称为腰带或大腿带，是应用范围最广的基本型。但撞车时不能充分保护上半身，故单独使用时不理想。由于对防止乘员甩出车外的效果很好，主要在后排座椅上使用。（2）斜式也叫肩带，欧洲各国用得较多。发生撞车事故时，下半身会朝前钻，导致小腿受伤，因此需要在仪表板下侧加设膝垫。斜式也可视为两点式。 （3）三点式是腰带和肩带的组合，乘员保护性能优良，实用性高，是目前最常用的形式，而且多半是使肩带和腰带连为一体，三个固定点中的
10、一个点是共用的。 （4）背带式对乘员保护好，但佩戴麻烦，主要用于对儿童的保护。以上是按固定点区分的，如从使用方式看，除乘员自己动手佩戴的主动式安全带之外，还有无需乘员动手的被动式或自动式安全带。这种安全带肩带的一端固定在座椅上，另一端固定在车门上，打开车门，乘员可以自由出入，坐进车内关上车门后乘员就被束缚起来。之所以设置自动式安全带，就是要强制乘员处于被保护的状态，以免出现有安全带而不能自觉使用的现象。TOP2安全带的组成部分安全带组成一般由织带、带扣锁、调节件、卷收器和预张器等组成。（1）织带指安全带组成中把乘员约束在座椅上的柔性带状物，分为腰带、肩带和连续带三种。常用尼龙丝、聚酞胺丝、聚酯
11、丝等合成纤维织成，宽约50mm，厚约1.5mm，合成纤维经过热处理，具有一定的强度和延伸率，其抗拉强度不得低于下表。 安全带的抗拉强度数值表类别腰带肩带腰肩连续带拉抗强度(N)267001770022300另外，还应满足耐低温、耐高温、耐光、耐湿、耐磨、染色坚固等多方面的要求。top（2）带扣锁指既能把乘员约束在安全带内，又能快速解脱的连接装置。带扣锁必须结合牢靠，而且耐热、耐腐蚀、耐久省力。因此，对带扣锁开启按钮的尺寸、开启力、耐久性等均有要求。如安全带上有66739N载荷时，带扣锁的开启力应不得大于137N。top（3）调节件指用于调节织带使用长度的部件，其调节力不得大于49N。top（4
12、）卷收器指安全带组成中用于收卷、贮存部分或全部织带，井在增加某些机构后起特定作用的装置。卷收器的作用是在平时不用时将织带收藏起来，在使用时拉出即可，无需调节织带长度，乘员活动自如。发生碰撞事故时，又能锁住织带，以防止乘员因过分前冲而受伤。卷收器分为自锁式卷收器（ALR）和紧急锁止式卷收器（ELR）。自锁式卷收器可自由地将织带拉出，一旦将织带拉到所需长度之后即自动锁紧。如果在拉出过程即使尚未达到所需长度而中途停顿，也会被自动锁紧，只能使其缩回重拉。因此，使用不大方便且带子的束缚力较大，舒适感差，通常用于腰带。 紧急锁止卷收器在汽车正常行状态下，织带随乘员需要自由伸缩，但当汽车速度急骤变化时，其锁
13、止机构锁止并保持束紧力，使紧急锁止起作用的传感方式有三种：感受织带拉出加速度的、感受汽车加速度的和两者兼而有之的。 top（5）预张器 这是在紧急锁止卷收器之外单独设置的安全带张紧装置。发生撞车事故时，它能在乘员前冲之前，预先锁住并张紧安全带，使织带更快的与乘员贴紧，以提高束缚效果。预张器弥补了紧急锁止卷收器的不足，是重大事故发生时保护乘员的有效手段。 预张器由传感器、张紧装置、自诊装置等组成。如日本日产公司的CEDRIC牌轿车上使用的预张器，当汽车以50Km/h的速度发生正面碰撞时，在15/1000sec内开始工作，至21/1000sec时，张紧、防逆转等一系列动作已经完成。即在乘员前冲之前
14、，已被牢固地束缚在座椅上了。预张器只能用一次，事故过后修车时必须予以更换。 TOP3安全带的效果安全带装置结构简单、成本低、减轻乘员事故伤害的效果大，是现代汽车上广泛使用的安全装置。许多国家包括我国都以法律的形式规定安全带是汽车必备的安全装置，并规定车内前排乘员在行车中必须系好安全带。 下图是瑞典对约2900起事故的调查，统计资料表明，不使用安全带的乘员在20Km/h的撞车速度时即会发生死亡事故，而如果使用三点式安全带，在95Kmh以下的撞车速度时没有死亡事故，也没有甩出车外的事故。可见安全带对降低死亡率和减轻伤害程度是非常有效的。 使用安全带与否比较图联邦德国汽车交通保险公司对15,000起
15、有乘员伤亡的轿车碰撞事故的分析结果表明，使用安全带能够很大程度上减轻乘员的受伤危险。按照AIS（简略受伤分类）确定的轻度和中度级别的头部受伤，驾驶员和前座乘员大约可减少75，胸部和腹部受中等程度的重伤可以减少2060，胳膊和腿受伤的概率大约能减少60，颈脊骨遭受严重损伤的危险性也大大减小。 在我国由于规定使用安全带的时间不长，很多驾驶员不了解安全带的安全作用，没有养成自觉佩戴的习惯，再加上部分安全带不符合标准，车辆管理部门对安全带的安装使用缺乏有效的管理，造成一些不该出现的事故损失。强化安全带使用的规定，应该采取下列措施： 控制安全带的选型与安装，并列入车辆安全检查项目之中； 强化安全带的佩戴管理； 把安全带的使用作为考评驾驶员的依据之一等。行驶速度为30km/h车碰撞过程中，驾驶员未佩带安全带、佩带腰部安全带（腰带）和三点式安全带三种情况下的运动姿态模拟措施2-使用安全气囊安全气囊的组成部分 气囊的可靠性设计 安全气囊是在汽车撞车或遇到障碍受到猛烈撞击时，装在乘员前面的一种自行充气的装置，其作用是防止乘员在碰撞中与转向盘、仪表板等车内结构物接触，从而避免因二次碰撞而受伤，它对保护前排乘员的头部和脸部是非常有效的
