鞭打试验

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30 30 30
270 360 470
0.12 0.15 0.22
3.0 3.2 4.1
9.40 9.30 12.50
低性能阈值
15.00 24.00 23.00
110 190 210
610 750 770
0.35 0.55 0.47
4.4 4.8 5.5
12.00 13.10 15.90
极限值
18.30 27.00 25.50
颈部伤害指数 NIC 建立在枕骨关节相对于 T1 的水平加
速度和速度上。计算 NIC 需要用到 BioRID II 型假人 3 个通道
的加速度信号、头部质心加速度 x 方向、T1 左侧加速度 x 方
向、T1 右侧加速度 x 方向。
( )=0.2 ( )+[ ( )]2
max= 其中相对加速度:
[ ( )]
欧 洲 NCAP 鞭 打 试 验 综 合 了 IIWPG 和 SRA 使 用 的 性 能参数对座椅进行评价,共 7 项指标,包括:颈部伤害指数 NIC、Nkm、颈部上剪切力 Fx、颈部上拉力 Fz、头部反弹速 度、头部和头枕接触持续时间和 T1 加速度 x 方向。其中,颈 部伤害指数 NIC、颈部上(C1)剪切力 Fx、颈部上(C1)拉 力 Fz 这三项指标在日本 JNCAP 中也被使用。此外,JNCAP 还评价颈部上(C1)扭矩 My、颈部下(T1)剪切力 Fx、颈
由于座椅靠背角调整上的差异,假人定位时,骨盆角也 随之不同。欧洲 NCAP 要求骨盆角调整到 26.5°±2.5°,日本 JNCAP 要求骨盆角调整到座椅设计靠背角 +1.5°,公差范围 同样是 ±2.5°。
此外,在假人定位方面,欧洲 NCAP 和日本 JNCAP 基 本相同。只是公差要求上,JNCAP 更为严格一些,以期望获 得更好的数据一致性。 2.3 评价指标的对比
38 ·
·
《交通标准化》2010年9月下半月刊·总第229期 TRANSPORT STANDARDIZATION.2 HALF OF SEPT., 2010(No.229)
部下(T1)拉力 Fz 和颈部下(T1)扭矩 My。
除了指标选取的不同,欧洲 NCAP 和日本 JNCAP 对于相
同指标所选取的高、低性能阈值也有很大不同。欧洲 NCAP
187 290 364
734 900 1024
0.50 0.69 0.78
4.7 5.2 6.0
14.10 15.55 17.80
头枕接触 持续时间
(ms)
低强度 中强度
高强度
表 2(续)
高性能阈值 61 57 53
低性能阈值
83 82 80
极限值
95 92 92
2.3.2 颈部载荷
颈部载荷是由假人颈部传感器直接测量出的物理量,包
鞭打试验在欧洲、日本与中国
◎文 / 娄 磊 杨运生 张晓龙
编者按 :本文对比介绍了欧洲 NCAP 和日本 JNCAP 中鞭打试验的评价体系 和评分方法,并通过列举我国某些车型在两个体系下的鞭打试验成绩,说明 了我国汽车在防鞭打伤害方面的差距和改进潜力,以期让鞭打伤害在中国引 起足够的重视,在不久的将来将鞭打试验引入中国 CNCAP。
有研究表明3如果头枕吸能不佳头部反弹速度随之升高当安全带突然作用时颈部会遭受瞬间弯曲同样会022max111120表2欧洲ncap动态指标性能阈值高性能阈值900110013003030302703604700120150223032419409301250低性能阈值150024002300110190210610750770035055047444855120013101590极限值1830270025501872903647349001024050069078475260141015551780nicm2s2低强度中强度高强度低强度中强度高强度低强度中强度高强度低强度中强度高强度低强度中强度高强度低强度中强度高强度颈部上fxn颈部上fznnkm头部反弹速度mst1加速度g高性能阈值615753低性能阈值838280极限值959292头枕接触持续时间ms低强度中强度高强度表2续intintint845gt
对于躯干向前,Fx 为负)和负向张力(头向下压,Fz 为负)
有很强的耐受力,因而不容易受伤。所以,颈部上、下的
Fx、Fz 只评价正向最大值。扭矩 My 则双向评价,对绝对值
最大值进行评分。
2.3.3 Nkm
Nkm 指数在 2001 年由 Schmitt 等人提出,它是基于颈
部上剪切力 Fx 和修正扭矩 MOyC 的线性组合。
由于 NCAP 的影响力之大,鞭打伤害引起了汽车制造厂商 更大的重视,出现了越来越多的防鞭打伤害技术,并在车辆 中得到应用,推动了汽车在后碰撞中被动安全性能的提高。 1 欧洲 NCAP 和日本 JNCAP 评价体系的构成 1.1 欧洲 NCAP 评价体系分为:成人安全评价、儿童安全评 价、行人保护评价和安全辅助评价。在总体星级评价中影响 最大的是成人安全评价,其分值占整个评价体系的 50%。成 人安全评价总分 36 分,包括正面碰撞 16 分、侧面碰撞 8 分、 侧面撞柱 8 分、鞭打试验 4 分(如图 1 所示)。 1.2 日本 JNCAP 评价体系中,通过正面碰撞试验、正面偏 置碰撞试验和侧面碰撞试验,评价驾驶席和副驾驶席的安全 性。驾驶席满分 36 分、副驾驶席满分 24 分,分别用星级(1 星~6 星)表示。后碰撞颈部保护试验独立评价,满分 12 分, 用 4 种颜色对结果进行优良中差的划分。
鞭 打试验 4分
2 欧洲 JNCAP 和日本 CNCAP 鞭打试验评价方法对比 欧洲 NCAP 中的鞭打试验评价主要分为两部分,即静态
尺寸评价和动态试验评价,日本将静态测量部分以全球法规 (GTR No.7)为蓝本,加入了国家法规之中,JNCAP 中只评 价动态成绩,即后碰撞颈部保护试验。
欧洲 NCAP 和日本 JNCAP 中的动态试验部分均采用滑 车试验,将座椅及约束系统按照原车结构,固定在滑台上。 滑车以指定的加速度波形发射,模拟后碰撞过程。试验中使 用 BioRID II 型假人,用以测量后碰撞过程中,颈部受到的伤 害情况。 2.1 试验脉冲的对比
结果,以人体耐受程度为基础,将 WAD2+ 伤害等级 5% 风
险值设定为高性能阈值、95% 风险值设定为低性能阈值。
2.3.1 颈部伤害指数(NIC)
NIC 是目前应用最为广泛的颈部伤害指标之一,是建立
在 Aldman 的假设和 Svensson 等人的生物学试验基础上,由
Bostrom 等人 1996 年提出的一种损伤评价指标。
△V(km/h)
峰值加速度 (g) 平均加速度 (m/s2)
低强度 160 47.85
高强度 24.45 7.50 63.15
根据事故统计数据表明 :在追尾事故中,当被撞车辆速
度变化量△V 在 10km/h~20km/h 时,最容易导致鞭打伤害的
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TRANSPORT STANDARDIZATION.2 HALF OF SEPT., 2010(No.229)
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·
安全辅助 10%
侧面碰撞 8分
行人保护 20%
成人安全 50%
正面碰撞 16 分
侧面撞柱 8分
儿童安全 20%
图 1 欧洲 NCAP 评价体系
表 2 欧洲 NCAP 动态指标性能阈值
NIC(m2/s2)
颈部上 Fx(N)
颈部上 Fz(N)
Nkm
头部 反弹速度
(m/s) T1 加速度
(g)
低强度 中强度 高强度
低强度 中强度 高强度
低强度 中强度 高强度
低强度 中强度 高强度
低强度 中强度 高强度
低强度 中强度 高强度
高性能阈值
9.00 11.00 13.00
12
11
欧洲 NCAP 中强度△V=16km/h
10
日本 JNCAP △V=17.6km/h
9
8
7
6
5
4
3
2
1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
时间 (ms)
图 3 日本 JNCAP 加速度脉冲
2.2 座椅调整与假人定位的异同 欧洲 NCAP 鞭打试验和日本 JNCAP 后碰撞颈部保护试
NIC NIC(m2/s2) 颈部上 Fx(N) 颈部上 Fz(N) 颈部上 My(N) 颈部下 Fx(N) 颈部下 Fz(N) 颈部下 My(N)
高性能阈值
8 340 475 12 340 257 12
低性能阈值
30 730 1130 40 730 1480 40
由于人体生理结构的原因,颈部对于负向剪切力(头相
发生。欧洲 NCAP 采用三种不同强度的波形,能够最大程度
地评价座椅在不同情况下对于颈部的保护。 日本 JNCAP 更多地关注追尾事故中严重的、长期的鞭
打伤害,因此 JNCAP 中只选取了一种较高强度的三角形加速 度脉冲,其速度变化量△V=20km/h,加速度峰值 10g~13g, 平均加速度 45m/s2~70m/s2,脉冲持续时间 80ms~110ms。 但是考虑到日本国内现有车辆后碰撞颈部保护性能的现状以 及设计周期,JNCAP 规划了为期 3 年(2009 年 ~2011 年) 的导入期间,在此阶段,采用三角波形,峰值加速度 11g, 速度变化量△V=17.6km/h,即将欧洲 NCAP 中强度脉冲提高 10%(如图 3 所示)。
欧洲 NCAP 采用低、中、高三个强度的波形对座椅进行 评价,其中低强度脉冲和高强度脉冲为梯形波,中强度脉冲 为三角波(如图 2 所示)。低、中两个强度的脉冲能量相似, 速度变化量△V 在 16km/h 左右。低强度脉冲的加速度峰值为 5g;中强度脉冲的加速度峰值提高到了 10g;高强度脉冲的峰 值加速度并不大,只有 7.5g,但速度变化量达到了 24km/h。 脉冲参数如表 1 所示。
验对于调整座椅试验状态的要求基本相同。简单地概述为, 座椅滑轨居中,座椅和座垫高度调整到中间位置,头枕高度 中间可锁死位置,头枕倾角中间可锁死位置。唯一的差别在 于座椅靠背角的调整,欧洲 NCAP 鞭打试验中,要求座椅靠 背角一律调整到 25°,而日本 JNCAP 后碰撞颈部保护试验要 求座椅靠背角调整到设计角度。
而未受到重视。近些年的事故统计数据表明,在低速后碰撞
中,鞭打(Whiplash)伤害的发生率极高,这种伤害已经给
伤者个人和社会带来越来越严重的负担。
鞭打伤害是指在追尾事故中,被碰撞车辆的驾驶员、
乘员在碰撞加速度与头部惯性力的共同作用下,颈部会产生
一个像鞭子猛抽的动作。事故后,伤者的颈部会感到不同程
度的不适,这种伤害并不致命,但是伤后康复的过程非常复
括颈部上(C1)剪切力 Fx、拉力 Fz、扭矩 My、颈部下(T1)
剪切力 Fx、拉力 Fz 和扭矩 My。
欧洲 NCAP 只选用了其中两项进行评价,即颈部上剪切
力 Fx 和拉力 Fz,性能阈值如表 2 所示 ;日本 JNCAP 则全部
选用,性能阈值如表 3 所示。 表 3 NCAP 动态指标性能阈值
12 11 10
9 8 7 6 5 4 3 2 1
0 10
低强度脉冲△ V=16km/h 中强度脉冲△ V=16km/h 高强度脉冲△ V=24km/h
20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 时间 (ms)
图 2 欧洲 NCAP 加速度脉冲
表 1 欧洲 NCAP 加速度脉冲参数
= | | +| |
int
int
int=845
杂、漫长,有些甚至是不可治愈的永久伤害。
在日本,追尾在交通事故中的比例占 30%,对其中 90%
的被撞车辆驾驶员造成颈部鞭打伤害。欧洲在鞭打伤害的医
疗支出占交通事故总医疗支出的 40%,在英国这个数字高达 为 76%,意大利为 66%,挪威为 53%,德国为 47%。
目前,世界上各发达国家都有 NCAP 新车安全评价体 系,并在不断升级,先后将鞭打试验引入评价体系。2002 年 欧洲 NCAP 建立鞭打工作组,经过 6 年的努力,2008 年鞭打 试验正式加入欧洲 NCAP 评价体系。日本经过 4 年的项目研 究后,于 2009 年将后碰撞颈部保护试验引入 JNCAP 评价体 系。
综合了已经评价的 31 款座椅的试验结果和已有的经验数据,
选用 5% 位置的数值作为高性能限值、70% 位置的数值作为
低性能限值,此外还将 95% 位置的数值设定为极限值 [2],如
果试验结果超过此极限值,则将取消本次试验的所有分数,
具体惩罚方式将在下文详细说明。
日本 JNCAP 依据已有生物力学的研究和志愿者活体试验
作者:娄磊
0 前言 随着汽车工
业 的 发 展, 汽 车
的被动安全性能
也 在 不 断 提 升,
从起初的保全车
内乘员的生命安
全, 逐 步 转 变 为
降 低 伤 害。 在 安
全性测试中,有不同形式的正面碰撞和侧面碰撞,用以模拟
真实世界中各种交通事故,但有一种事故形式却被忽视,即
低速后碰撞,这种类型事故的发生率很高,但由于伤亡少
( )= 1( )- ( )
1( )=
1 ( )+ 1 2
()
相对速度:
( )= ( ) 0
欧洲 NCAP 和日本 JNCAP 都选取了 NIC 指标进行评价。
日本 JNCAP 中 NIC 的高性能阈值为 8m2/s2、低性能阈值为
30m2/s2,欧洲 NCAP 对 NIC 的性能阈值的选取如表 2 所示。
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