蒯樂，劉光健

（上海東方久樂汽車安全氣囊有限公司，上海 201201）

前言

隨著我國汽車保有量的增加，安全問題日益突顯。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，2016年我國汽車保有量為19440萬量，2016年我國的道路交通事故死亡人數(shù)約為40824人，與2015年的36178人相比，增加4646人[1]。由此可見，我國的道路交通事故已經(jīng)嚴(yán)重威脅到群眾的生命健康和財(cái)產(chǎn)安全。在汽車側(cè)面碰撞事故中，乘員的頭部及胸部傷害是導(dǎo)致死亡的最主要傷害形式[2]。為了有效的保護(hù)乘員的頭部和胸部，在提高側(cè)面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的基礎(chǔ)上，加裝側(cè)面安全氣囊系統(tǒng)對乘員保護(hù)具有重要意義。

1 我國側(cè)碰汽車安全法規(guī)的發(fā)展

中國最早的乘用車關(guān)于側(cè)面碰撞乘員保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)則CMVDR是根據(jù)歐洲ECE法規(guī)制定而成，其中頒布了40多條相關(guān)規(guī)定。中國國家側(cè)面碰撞乘員保護(hù)法規(guī) GB20071從2006年正式發(fā)布實(shí)行，作為汽車側(cè)面碰撞的標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)是以歐洲的ECER95 法規(guī)為藍(lán)本，并結(jié)合中國國情所制定的。因?yàn)槲覈蜌W洲都是采用汽車產(chǎn)品認(rèn)證制度，所以參考?xì)W洲的法規(guī)也是合理的[3]。這項(xiàng)法規(guī)的推行標(biāo)志著中國側(cè)面碰撞安全系統(tǒng)方面正式進(jìn)入正規(guī)行列。隨著C-NCAP的順利實(shí)施及研究的深入，我國汽車技術(shù)研究中心也對《C-NCAP管理規(guī)則》進(jìn)行了多次完善和提升，目前C-NCAP已經(jīng)發(fā)展到了2018版，并計(jì)劃于2018年7月1日開始實(shí)施。

2018版《C-NCAP管理規(guī)則》[4]側(cè)面碰撞安全規(guī)則如下：移動壁障行駛方向與試驗(yàn)車輛垂直，移動壁障中心線對準(zhǔn)試驗(yàn)車輛R點(diǎn)向后250mm位置，碰撞速度為50±1km/h，在駕駛員位置放置一個(gè) WorldSID 50th型假人, 用以測量駕駛員位置受傷害情況。在第二排座椅被撞擊側(cè)放置 SID-IIsD(版)假人，用以測量第二排人員受傷害情況，如圖1所示。

圖1 C-NCAP側(cè)面碰撞圖

2 側(cè)面氣囊的發(fā)展

側(cè)面氣囊于 1995年首次被安裝在限量版奔馳及沃爾沃汽車上并進(jìn)入市場。至2011年，已有超過 230 款車型提供側(cè)面氣囊保護(hù)系統(tǒng)，美國乘用車市場的側(cè)面氣囊使用覆蓋率已達(dá)到85%左右。現(xiàn)在側(cè)氣囊已經(jīng)成為大多數(shù)乘用車的標(biāo)準(zhǔn)配置[5-6]。

3 側(cè)氣囊系統(tǒng)

3.1 側(cè)氣囊的介紹

側(cè)氣囊系統(tǒng)主要由控制裝置、氣體發(fā)生器和氣袋構(gòu)成，傳感器、電子控制系統(tǒng)和觸發(fā)裝置又構(gòu)成了氣囊系統(tǒng)的控制裝置。

圖2 安全氣囊系統(tǒng)的構(gòu)成

圖3 側(cè)氣囊安裝位置

圖4 頭胸一體式側(cè)氣囊

側(cè)面安全氣囊安裝在汽車座椅側(cè)面蒙皮下的發(fā)泡中，能夠在側(cè)面碰撞事故中對乘員胸部和頭部進(jìn)行保護(hù)，如圖3所示。側(cè)氣囊按照保護(hù)部位分為兩種如圖4、圖5所示，一種為保護(hù)乘客的胸部和頭部的頭胸一體式；另一種為主要保護(hù)乘員胸部、腹部及骨盆位置的胸部氣囊。

3.2 側(cè)氣囊設(shè)計(jì)要求

如圖6所示側(cè)氣囊的幾何形狀取決于駛員座椅的尺寸、R點(diǎn)位置及調(diào)節(jié)行程。側(cè)氣囊的初始輪廓保證能夠覆蓋整個(gè)駕駛員胸部范圍，以減少側(cè)碰時(shí)胸部的傷害。側(cè)氣囊充氣之后會在X和Z向上產(chǎn)生收縮，設(shè)計(jì)時(shí)保證其不能與簾式氣囊發(fā)生運(yùn)動干涉。泄氣孔通常設(shè)計(jì)在袋體的前下部，防止泄出的高溫氣體傷人。

圖5 胸腹式側(cè)氣囊

圖6 駕駛員側(cè)結(jié)構(gòu)圖

常見的側(cè)面氣囊常用的折疊方式大致可分為卷繞式折疊法、折入式折疊法、Z字形折疊法三類，如圖7所示。卷繞式折疊法適合貼著車內(nèi)飾平鋪展開，多用于帶飾蓋SAB，展開速度比較慢。折入式折疊法適合朝某一方向快速展開，多為軟體保護(hù)套SAB，展開速度比較快。Z字形折疊法適用上下端距出氣口距離差異不大多為軟體保護(hù)套SAB，展開速度適中。

圖7 側(cè)氣囊折疊方式圖

3.3 側(cè)面氣囊的工作原理

側(cè)面安全氣囊的基本工作原理是通過傳感器將汽車側(cè)面碰撞強(qiáng)度信號傳遞到控制器，控制器處理并判斷是否需要打開氣囊。經(jīng)過邏輯判斷是需要時(shí)，迅速發(fā)出點(diǎn)火信號使氣體發(fā)生器觸發(fā)點(diǎn)火，而后在乘員與車體結(jié)構(gòu)間隙之間以較短時(shí)間生成大量氣體全部展開。在側(cè)面碰撞發(fā)生時(shí)，側(cè)面氣囊通過排氣節(jié)流阻尼作用來充當(dāng)側(cè)面吸能部件，減緩施加在乘員身上的碰撞力，以達(dá)到保護(hù)乘員的目的。研究表明，與未安裝氣囊系統(tǒng)的車型相比，側(cè)面胸部氣囊和簾式氣囊的設(shè)置能夠分別降低16%和33%[7]碰撞側(cè)乘員的傷害。

4 側(cè)面氣囊的未來發(fā)展

隨著新型電子傳感器、識別技術(shù)的發(fā)展，智能側(cè)面安全氣囊開始得到發(fā)展，目前智能安全氣囊在乘員識別技術(shù)和分級氣囊點(diǎn)爆方面研究比較深入。乘員識別系統(tǒng)基于先進(jìn)的圖像識別技術(shù)，通過在座椅上安裝重量傳感器感知座椅上是否有乘員，在碰撞發(fā)生時(shí)選擇性的點(diǎn)火安全氣囊；通過紅外線傳感器來判斷每個(gè)座椅上的乘員身高來確定乘員為大人或小孩，選擇性起爆不同部位的安全氣囊；通過光學(xué)傳感器超聲波傳感器判斷乘員的坐姿，對氣囊的點(diǎn)火做出相應(yīng)調(diào)整[8]。

分級氣囊點(diǎn)爆技術(shù)能夠根據(jù)碰撞嚴(yán)重程度，通過電子控制單元判斷和制定與乘員靜態(tài)和動態(tài)狀態(tài)相適應(yīng)的分級點(diǎn)火策略。智能型氣囊[9-10]對保護(hù)離位乘員尤其是兒童乘員尤為重要，可以有效防止或減緩在氣囊展開過程中對人體的意外。

5 結(jié)論

由于車身側(cè)面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對薄弱且空間較小，側(cè)面碰撞過程中乘員容易受到嚴(yán)重的損傷，本文介紹了側(cè)氣囊對人體的保護(hù)作用，針對不同類型的側(cè)氣囊進(jìn)行了研究分析，重點(diǎn)分析了側(cè)氣囊的設(shè)計(jì)要求及分類，同時(shí)對未來側(cè)氣囊的發(fā)展進(jìn)行了論述。在側(cè)面碰撞中加裝側(cè)氣囊可有效減少對乘員的損傷。

[1] 2016年全國道路交通事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),[EB/OL],http://www.peichang.cn/detail/id18666.html.

[2] 姜立標(biāo).現(xiàn)代汽車新技術(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2012.

[3] 朱西產(chǎn).實(shí)車碰撞試驗(yàn)法規(guī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.中國汽車技術(shù)研究中心, 2000.4.

[4] C-NCAP 管理規(guī)程(2018年版）[EB/O]天津：中國汽車技術(shù)研究中心, 2017-04.

[5] Karen M. Balavich, Nathan R. Soderborg etc. Deployment Charac te-ristics of Seat Mounted Side Impact Airbags[C]. Proceedings of 22ESV Conference, Paper No11-0358.

[6] Federal Register. Rules and Regulations[M]. Volume 73, No. 111,June, 2008.

[7] Robert Lange etc. Side Impact Air Bag Efficacy, Injury Mitigation Performance in Vehicle Models With and Without Side Impact Air Bags and Inflatable Head Protection[C].Proceedings of 22ESV Con-ference, Paper Number11-0115.

[8] Angelo D’Elia, Stuart Newstead, Jim Scully, Evaluation of vehicle side airbag effectiveness in Victoria, Australia, Accident Analysis &Prevention, Volume 54, May 2013, Pages 67-72.

[9] 田迪斯.某乘用車側(cè)面乘員約束系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成優(yōu)化[D] 2013.

[10] David Schreiber. Seat Detection in a Car for a Smart Airbag Appli-cation[J]. Pattern Recognition Letters, 2007(28):534-544.