謝沐男 胡 偉

（重慶車輛檢測研究院有限公司，重慶 401122）

校車座椅三點式安全帶上固定點調節(jié)范圍仿真研究

謝沐男 胡 偉

（重慶車輛檢測研究院有限公司，重慶 401122）

本文針對配有三點式安全帶的校車座椅的上固定點進行研究，對其在不同高度下對P6假人的保護情況進行仿真分析，得出校車座椅三點式安全帶上固定點合理的調節(jié)范圍，以期為將來的標準修訂提供一定的依據(jù)。

安全帶 固定點 調節(jié)范圍 P6假人 仿真分析

引言

目前市場上的乘員約束系統(tǒng)以及相應的國家法規(guī)標準多是根據(jù)成人身體尺寸設計，而兒童身體尺寸與特征相比于成人身體尺寸相差很多，因此針對校車的相關標準中也放棄了公認保護效果優(yōu)于兩點式安全帶的三點式安全帶。所以，探討并設計針對兒童乘員約束系統(tǒng)的相關規(guī)范和標準迫在眉睫。

1 安全帶上固定點高度選取

根據(jù)法規(guī)GB14167-2013《汽車安全帶安裝固定點、ISOFIX固定點系統(tǒng)及上拉帶固定點》的相關要求，安全帶上有效固定點的布置位置范圍如圖1所示。

圖1 安全帶上有效固定點的位置

在此法規(guī)標準中，安全帶上有效固定點區(qū)域的確立與人體的H點直接相關。人體坐在座椅上，人體基本姿態(tài)確定后，法規(guī)區(qū)域也便確定下來。根據(jù)標準中第4.3.3.2條款的描述：

安全帶上有效固定點應位于垂直于座椅縱向中心面，并與軀干線成65°角的FN平面下方。對于后排座椅，此夾角可減小至60°。FN平面與軀干線相交于D點，此時須保證DR=315mm+1.8S。但是，當S≤200mm時，DR=675mm。

由于本文研究的對象是校車座椅，根據(jù)測量S＜200mm，故取DR為675mm。根據(jù)余弦定理，可以計算出以DR為斜邊、與CR共線的直角邊的長度約為552.9mm。

根據(jù)圖1標注的數(shù)據(jù)，可以計算出陰影部分上限至下限的寬度為182.9mm，即從R點上移450mm至上移約632.9mm。因此，本文如圖2至圖6所示以P6假人H點為基準，上移630mm接近至安全帶上有效固定點布置范圍的上限值為安全帶上固定點最高點，以30mm為單位下移4次，通過安全帶上固定點高度的變化，分析不同高度下的約束系統(tǒng)對P6假人的保護情況。

2 安全帶上固定高度對兒童頭部損傷的仿真結果分析

本次仿真分析建立了雙排校車座椅的模型，嵌入兩個標準P6假人有限元模型，并裝入三點式安全帶，座椅間距為標準要求的690mm。模型按照校車標準減速度曲線進行加載，碰撞速度為30km/h。針對頭部的仿真結果如圖7至圖11所示。

圖2 上固定點最高點

圖3 上固定點次高點

圖4 上固定點第三高點

圖5 上固定點第四高點

圖6 上固定點最低位置

圖7 最高點左、右席P6假人頭部加速度曲線及HIC值

圖8 次高點左、右席P6假人頭部加速度曲線及HIC值

圖9 第三高點左、右席P6假人頭部加速度曲線及HIC值

通過圖中5個不同上固定點高度下兒童乘員頭部的加速度以及HIC值情況可以看出，配備有三點式安全帶的校車座椅的約束系統(tǒng)對兒童頭部的保護較好，最大合成加速度峰值均未超過35g，HIC值均未超過50，大大低于500的國家標準，證明合理的三點式安全帶上固定點布置范圍，可以使三點式安全帶對兒童乘員的頭部起到很好的保護作用。

3 安全帶上固定高度對兒童胸部損傷的仿真結果分析

肋骨是形成胸部整體架構的主要骨骼，兒童較之成人更為柔韌，因此在汽車碰撞過程中不易發(fā)生骨折。但是，它的剛度不夠，就會使內部器官承受更大的壓力而發(fā)生損傷。當胸部受壓超過一定閾值后，其內部的主要器官包括心臟和肺就會有很高的概率而受到損傷[3]。特別是約束系統(tǒng)與兒童乘員不匹配時，這種情況就更為嚴重。因此，本部分通過分析安全帶上固定點高度對P6假人的胸部合成加速度、胸部位移量以及胸部壓縮量三方面的影響，探討其對P6假人胸部損傷的影響。

圖12至圖16為安全帶上固定點不同高度下，P6假人胸部合成加速度的曲線。

圖11 最低位置點左、右席P6假人頭部加速度曲線及HIC值

通過圖12至圖16顯示的數(shù)值曲線可以看出，當安全帶上固定點處于最高點位置點和次高位置點時，左右兩側P6假人胸部合成加速度均未超過30g，完全符合相應的國家標準，可以對兒童假人起到非常好的保護作用。當安全帶上固定點處于第三高點位置時，右側假人胸部最大加速度峰值達到了37.2g，ThAC值達到了32.1g，已經超出30g的國家標準。當安全帶上固定點的位置繼續(xù)下降，處于第四高點位置時，左側假人胸部加速度峰值達到了33.1g，ThAC值達到26.8g，逼近標準上限，右側假人胸部加速度峰值達到了40.3g，ThAC值達到33.6g，繼續(xù)超過30g的國家標準。當安全帶上固定點處于本次仿真研究的最低點位置，左側假人的胸部加速度峰值達到了31.7g，ThAC值達到28.1g，右側假人胸部加速度峰值達到44.2g，ThAC

圖12 最高位置點左、右席P6假人胸部加速度曲線

圖13 次高位置點左、右席P6假人胸部加速度曲線

圖14 第三高位置點左、右席P6假人胸部加速度曲線

圖15 第四高位置點左、右席P6假人胸部加速度曲線

圖16 最低位置點左、右席P6假人胸部加速度曲線

值達到35.3g，超過國家標準。

通過仿真計算可以看出，P6假人的胸部前移量、胸部壓縮量與安全帶上固定的高度位置并沒有十分密切的關系。在不同高度位置情況下，胸部前移量均未超過75mm，最大值為安全帶上固定處于最高點位置時的右側假人的74.1mm。相較于690mm的法規(guī)標準座椅間距，均可保證安全帶很好地將兒童乘員約束在合理范圍內，保證兒童乘員不撞擊到前排座椅，最大程度上保護兒童乘員。同時，通過計算，假人胸部壓縮量均小于20mm。雖然相關法規(guī)標準中對于胸部壓縮量并沒有詳細的考核標準，但參考正碰標準GB11551中胸部壓縮量不超過75mm的要求，可以看出家人胸部壓縮量處于較低的量值范圍內。

4 總結

通過仿真計算安全帶上固定點處在不同高度位置情況下對P6兒童假人頭部HIC值、胸部合成加速度、胸部位移量和胸部壓縮量進行分析考核，發(fā)現(xiàn)在安全帶上固定點處于最高位置點至次高位置點時，即從P6兒童假人H點上移630mm至600mm范圍內，對兒童乘員的保護效果最好，HIC值、胸部合成加速度、胸部位移量以及胸部壓縮量均處于較好狀態(tài)，完全符合國家相應標準。而當安全帶上固定點處于第三高位置點，左側假人ThAC值已經逼近30g國家標準上限，而右側假人胸部ThAC值已經超過30g的標準限值。同時，隨著安全帶上固定點位置的不斷下移，假人胸部合成加速不斷增大，對兒童乘員的傷害也不斷增大。

[1]盧靜.集成式兒童乘員約束系統(tǒng)優(yōu)化匹配及設計理論研究[D].長沙：湖南大學，2013.

Simulation of Fixed Point Adjustment Range of Three Point Safety Belt on School Bus Seat

XIE Munan，HU Wei
(ChongQing Vehicle Test&Research Institue Co.,Ltd., ChongQing 401122)

The according to the equipped with three point safety belt of the school bus seat fixed point for research, the in different height of P6 dummy protection simulation analysis, obtained the school bus seat three point safety belt fixed point to a reasonable adjustment range. To provide a basis for future revision of the standard.

safety belt fixed point, adjustment range, P6 dummy, simulation analysis

重慶市質量技術監(jiān)督局（CQZJKY2014016）。