基于台车试验的汽车安全气囊参数优化

王清，段敏

（辽宁工业大学，辽宁 锦州 121001）

基于台车试验的汽车安全气囊参数优化

王清，段敏

（辽宁工业大学，辽宁 锦州 121001）

车辆数量越来越多，交通事故频繁发生，汽车被动安全越来越别重视。汽车安全气囊的开发过程需要进行许多碰撞试验，实车试验造价昂贵，为减少成本，普遍采用台车来代替实车优化气囊，通过对试验数据结果及其影响分析不断对气囊进行优化，提高气囊保护作用。

台车试验；安全气囊；优化

前言

汽车安全气囊的的开发需要对气囊参数进行优化，虽然仿真在一定程度上缩减了试验数量，但模拟结果具有反复性和局限性，碰撞验证试验仍然必不可少。而碰撞试验需要大量的实车，实车试验不可重复，因此费用相当高。利用实车白车身，安装车内够影响假人运动的必要的结构件，模拟出与实车接近的空间结构，利用实车碰撞试验的B柱波形作为滑台的运动波形，搭建好台车试验模型，利用此模型来代替实车，进行反复的可重复的实验来不断优化气囊，最终达到完成气囊开发匹配的目的[1]。

1 台车试验方法

1.1 台车搭建

台车试验系统主要由白车身、油门踏板、仪表板、座椅、Hybrid II 50th假人、安全带、转向柱、方向盘、风挡玻璃、滑台及铁轨组成。白车身及其试验部件一般由主机厂提供，白车身要进行多次试验，因此将 B 柱、安全带固定点、座椅安装点等受力较大的部位根据具体车况进行适当的加固。将仪表板、油门踏板、管柱、方向盘、护膝板以及储物箱等附件安装在白车身上，这些附件与实验过程中假人的运动姿态密切相关，因此一定要按照实车具体情况仔细安装[2]。

1.2 试验假人定位

图1 假人空间位置测量图

图2 搭建完成的台车试验系统

台车实验中假人的定位需要使用 H 点，必须严格按照实车实验时假人与车体内部空间位置关系放置。安放好假人后，在头部以及主要的活动关节处（如肩、胳膊、腿等）粘贴标识点，利用高速摄像对标识点进行分析，可以获得实验过程中假人的运动姿态等相关信息，作为每次台车实验假人运动姿态的参考，有利于分析排除因假人安放等人为操作引起的不正常情况[1]。

1.3 台车标定试验

在碰撞试验中，车体的变形都出现在 B 柱以前，因此，根据 CM VDR294《台车试验程序》中规定，在进行正式的台车试验前，要进行台车标定试验，使试验中所复现的减速度波形与所需复现的车型的实车碰撞的减速度波形(B 柱)接近。图1满足试验法规的台车减速度波形与实车碰撞波形比较，并以此标定进行台车的碰撞优化试验。

图3 实车与台车B-柱加速度波形比较

2 高速摄像及数据采集系统的设置

传感器、高速摄影机、数据采集系统是滑台实验数据测量及分析的重要工具[3]。1、传感器：我得到的所有数据都是通过传感器得到，除了假人身上传感器及安全带传感器外，需要在台车体上安装一个单轴向（X 方向）传感器以及假人膝部与护膝板之间的接触开关。2、高速摄象机：台车试验要对碰撞过程进行记录，以便后期观察分析，架设高速摄像机一般不少于 3 台。3、数据采集系统：采集系统的精度高，得到的数据误差小，试验更准确，测量设备要进行定期校准，操作实验设备的工程人员要技术精湛并且经验丰富。

3 安全气囊的台车优化

3.1 优化试验方法

在台车碰撞试验中，利用传感器及数据采集系统采集假人伤害指标，高速摄像机在多角度对试验过程进行影像记录。记录的影像能完整详细地再现汽车碰撞过程(包括驾驶室内碰撞过程)，观察碰撞过程中的车体变形情况、假人运动姿态以及安全气袋展开过程等，通过分析软件分析出约束系统饰盖撕开时间、气囊全充满时间、头部与气囊接触时刻，并与伤害值进行综合分析，对袋体泄气孔的大小、有无拉带及拉带的长短进行修改。如此反复，直至气囊起到有效的保护作用为止[4]。

3.2 优化试验与分析

台车优化试验共进行9个工况试验，9次试验参数见下表1。在进行的9次台车试验过程中通过调整气袋排气孔大小和拉带长度，分析假人伤害值的变化情况，最终优化出具有较好保护作用的气囊状态。在9次滑台试验假人伤害结果列表如表2。其中第5次实验结果比较理想，观察录像气囊起爆状态与假人的接触良好，如图4、5，达到设计要求。至此，该车型滑台优化实验结束，气囊参数选择完成。DAB、PAB气袋排气孔分别由最终选定为 ϕ 25 mm、ϕ 40 mm，拉带长度分别为280mm、475mm。

表1 9次台车试验气囊参数表

图4 驾驶员气囊试碰撞试验过程

图5 乘员气囊碰撞试验过程

表2 9次台车试验假人伤害表

4 结束语

通过建立搭建正面碰撞台车试验，代替实车试验，利用数据分析及其录像分析，通过修改拉带长度、排气孔直径等参数，对驾驶员安全气囊进行仿真优化分析，提高气囊的保护作用。

[1] 杨忠伟.基于滑台试验的安全气囊参数优化方法的研究.吉林大学硕士学位论文,2007

[2] 时党勇,李裕春,张胜民.基于ANSYS/LS-DYNA8.1进行显示动力分析.北京:清华大学出版社, 2005.

[3] 高国源.基于前排正向气囊滑台优化实验的研究[J],机电技术,1672-4801（2016）01-113-04.

[4] 田玉耕.基于台车试验的汽车安全气囊优化.[J],农机使用与维修,2009.06.001.

Parameter optimization of car airbag based on sled test

Wang Qing, Duan Min
( Liaoning university of technology, Liaoning, Jinzhou 121001 )

the number of vehicles is increasing, traffic accidents are frequent, and the car's passive safety is becoming less and less important. The development process of automobile airbag requires many collision test, vehicle test cost, in order to reduce the cost, generally uses the trolley instead of real vehicle optimization airbag, by analyzing the experimental data and the influence analysis results continue to optimize the airbag, airbag protection for improving.

Sled test; Airbag; improve

U467

A

1671-7988(2017)22-101-02

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.22.036

王清，硕士，就读于辽宁工业大学。研究方向：车辆CAD,CAM,CAE技术。

CLC NO.:U467

A

1671-7988(2017)22-101-02