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纵骨在正面碰撞中起到的作用
E S Ng*, A M Hassan* and R Cuerden**
*Birmingham Automotive Safety Centre, Birmingham University, Edgbaston, Birmingham, B15 2TT, UK **TRL Limited (Transport Research Laboratory), Crowthorne House, Nine Mile Ride, Wokingham, Berkshire, RG40 3GA, UK
摘要
纵骨已被并入现代乘用车中,目的是在正面碰撞期间管理冲击能量以减轻驾驶员的伤害严重性。冲击能量由在特定模式(弯曲和/或褶皱)下经历变形的纵骨吸收。这种冲击能量管理方法的有效性以及因此在实际碰撞中的伤害减轻尚未明确。
研究了2031辆汽车(4062纵向)和他们的带子司机年龄16岁以上涉及真实世界的碰撞进行了解了纵向的有效性。 53%的案件只涉及一个纵向,而27%涉及两个纵向的装载。在一个纵向接合期间,车辆前部的直接接触的比例为58%,而在纵向加载期间为100%。损伤严重程度与单独接触的纵骨损伤的机制无关。
关键词:正面碰撞,规章EEC96 / 79 / EC,能量吸收成员,纵向损伤机制,碰撞严重性,损伤严重性。
简介
英国在道路交通碰撞中死亡或严重受伤的人数在过去十年中显著减少(图1)。交通安全的许多方面的发展有助于减少。在乘用车中安装辅助安全设备如安全气囊,安全带,可折叠转向组件和碰撞管理系统有助于减少乘用车乘员的致命和严重头部和胸部损伤的发生率[1]。这些特征被设计成主要在正面碰撞中执行,其在欧洲的碰撞类型中占一半以上(表1)。
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伤亡类型 |
事故发生占比 |
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正面碰撞 |
50 to 60 |
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侧碰撞 |
22 to 35 |
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翻车 |
8 to 15 |
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追尾 |
3 to 5 |
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多种情况 |
3 to 6 |
碰撞管理系统是1996年欧洲立法对前部碰撞乘员保护(EEC 96/79 / EC)[3]的结果。该立法涉及汽车制造商实施碰撞能量吸收结构的使用,例如保险杠,挤压罐,长筒和连接位于车辆前部的称为“冲击区”的横梁。这些结构用于通过应对冲击的梁的逐渐变形更有效地直接吸收冲击能量,从而防止危及乘员。
正面碰撞是从碰撞的时刻到车辆及其乘客停止运动的时刻的能量传递。 图2示出了当参与正面碰撞时沿着吸能的碰撞能量的流动。 大部分碰撞能量通过连接它们的横梁导向保险杠。 保险杠的作用是通过利用弯曲和/或起皱的损坏机构的变形来吸收正面碰撞能量; 减少乘客受到的冲击能量。 车辆前部中的能量吸收构件旨在通过钢梁的受控变形来吸收大部分碰撞能量[4]。
图2:正面碰撞中汽车冲击能量
较旧的车辆具有在车辆的前缘处的前轮,其在撞击时突然停止并且向乘员传递较大的冲击力,现代设计允许平均60厘米(2英尺)的可压碎车体和转向机构塌陷[5]。
在冲击能量吸收期间的纵向塌陷的各种模式如图3所示。纵向构件以如下方式制造:在接触和接合点处,制造成钢梁的波纹效应将以预测的变形模式变形, 以提高能量吸收效率。 通过这些塌陷方法,碰撞能量的吸收被最大化,从而减少了传递到乘客舱的剩余能量的大小。 然而,实际碰撞不会如预期那样发生,因为纵向构件通常不以同步方式加载[4]。 通常仅仅一个纵向被加载并且仅在弯曲机构中变形,而不是更有效的能量吸收皱缩效应(渐进折叠模式)。
图3:纵向倒塌的各种情况[6]。
因此,重要的是要知道在实际碰撞中如何有效地管理碰撞能量,以减轻伤害。 一项研究表明在车辆(1996年后)在实际碰撞中纵向构件的能量管理能力的有效性。 分析了涉及正面碰撞的超过2000辆客车的样本。 还检查了这些车辆的驾驶员所受到的损伤类型和严重程度。
本研究中使用术语offside和nearside。 越位指车辆的右侧或驾驶员侧。 靠近指的是车辆的左侧或前排乘客侧。
研究方法
本研究中使用的数据来源是英国的合作性伤害损伤研究(CCIS)[1]。 成立于1983年,深入的事故研究继续调查在英国的真实客车碰撞,以确定乘客的伤害因果关系。 每次调查都将乘客所受的伤害与受损车辆的详细检查联系起来,以了解人们如何在车祸中受伤。
CCIS追溯调查现实世界的汽车乘客伤害事故。 警方报告,英国(英国)确定的地理区域的道路交通事故受伤,以确定他们是否符合CCIS样本标准。 在事故可考虑列入数据库之前,必须首先满足以下标准,才有资格纳入CCIS:
bull;车辆是汽车或汽车衍生品;
bull;车辆在事故发生时必须少于7岁;
bull;车辆必须至少有一名受伤的乘客;
bull;车辆应该被拖到修理车库或车辆拆除工人。
这产生了2031辆汽车和他们的司机用于这项研究的样本。
图4显示了与这个驱动因子样本相关的最大缩略性损伤严重程度的分布。
图 4: 驾驶者身体各部位受伤程度
使用SPSS(版本15.0)软件(SPSS Inc.2008)进行分析。 [10]
分析
表2显示了其纵骨加载车辆数量的分布。 所有正面碰撞中的大约81%涉及至少一个纵向的装载。 19%的车辆接触了他们的纵骨,但在车辆检查期间没有明确的证据表明装载。 边境纵骨最常载有34%的车辆,27%的车辆有两条纵骨。 这是预期的,因为只有正面影响的驾驶员被调查。
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纵骨的装载 |
N |
% |
|
情况 |
||
|
无装载 |
391 |
19.3 |
|
近边装载 |
397 |
19.5 |
|
边境装载 |
688 |
33.9 |
|
两个纵骨装载 |
555 |
27.3 |
|
总值 |
2031 |
100 |
表2:装载纵骨的车辆分布情况
为了进一步分析装载的纵骨的有效性,必须研究损伤机理。这些分为四类:无损伤,褶皱,弯曲,以及褶皱和弯曲。
注意,每辆车都装有2个纵骨,因此在该样本中总共有4062个纵骨。同样重要的是要记住,尽管没有纵向的直接负载,但是它仍然可以具有损坏机构,例如,在连接纵向的梁已经在中间被撞击但是没有与纵骨的直接接合的情况下,然而,由于梁连接到纵骨的性质,梁使得一个或两个纵骨在由相应的损伤机理模式表示的冲击中向内弯曲。
在这项研究中,发现最常见的纵向负荷(34%)和两个纵骨已接触(27%)。当只有侧面纵向接触时,最常见的损伤机制是弯曲和起皱(38%)和仅弯曲(34%)。当两个纵骨接触时,最常见的损伤模式是皱折(46%)和弯曲(43%)。
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边境损伤情况 |
总值 |
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|
无 |
皱折 |
弯曲 |
皱折及弯曲 |
||||||||||||
|
伤 害 |
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|
N |
% |
N |
% |
N |
% |
N |
% |
N |
% |
||||||
|
近边 |
无 |
441 |
59.5 |
81 |
54.4 |
158 |
32.2 |
251 |
38.6 |
931 |
45.8 |
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|
伤害 |
|||||||||||||||
|
损伤 |
|||||||||||||||
|
皱折 |
54 |
7.3 |
30 |
20.1 |
19 |
3.9 |
16 |
2.5 |
119 |
5.9 |
|||||
|
情况 |
|||||||||||||||
|
弯曲 |
113 |
15.2 |
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