基于小重叠碰撞信息的汽车高速碰撞安全性研究

基于小重叠碰撞信息的汽车高速碰撞安全性研究

当汽车行驶遇到紧急情况时，驾驶员的自然反应之一是转动转向盘，躲避障碍物。若未能成功躲避障碍物，汽车也会偏离原行驶中心线，使碰撞时接触面积大大降低。美国公路安全保险协会将接触面积小于汽车宽度40%的碰撞称为小重叠碰撞。统计数据表明，约1/4的汽车前排乘员重伤或死亡事故是在小重叠碰撞下发生的，因而有必要对小重叠情况下的汽车碰撞安全性进行分析。2012年美国公路安全保险协会进行了大量轻型汽车与障碍物以及轻型汽车之间的小重叠碰撞测试，使通过测试得到的数据帮助消费者选择较为安全的汽车。对于测试得到的数据，过去只用于对汽车安全性等级进行划分，而不将其用于汽车碰撞和事故重建中。对此，研究了如何将小重叠碰撞测试得到的数据用于汽车碰撞和事故重建中。

首先分别从定性和定量两个方面对小重叠碰撞进行了明确的定义。从定性角度，小重叠碰撞只沿着汽车侧面发生，在整个碰撞过程中。汽车与障碍物或汽车与汽车的碰撞接触面上始终存在非零的切向速度。定量来说，小重叠碰撞是指碰撞接触面的接触面积小于汽车宽度的40%。之后对2012年美国公路安全保险协会进行的50次小重叠碰撞测试进行说明，这些试验中包括41种汽车与障碍物碰撞和9种汽车与汽车的碰撞，碰撞接触面积在汽车宽度的20%～28%。为保证数据来源的可靠性，这50个碰撞测试的测试报告、测试视屏及其它相关的数据和报告均由美国公路安全保险协会下属分公司直接提供。直接获得的数据包括AVI格式的碰撞视屏以及驾驶员座椅后背处的加速度值。介绍了如何对这些数据进行处理，对视屏进行分析时，每10帧进行1次提取。将提取的视屏帧导入到计算机辅助设计软件中，用于缩放和测量。测量各视屏帧中汽车的重心和平移速度变化，结合驾驶员座椅后背处的加速度值计算出汽车的行驶速度和横摆角速度。最后，利用平面冲击力学计算每个碰撞测试的碰撞参数，采用最小二乘法对汽车质量、横摆惯性矩和回转半径进行拟合，所得到的参数值可用于汽车碰撞和事故重建。

R.Matthew Brach et al. SAE 2014-01-0469.

编译：王祥