汽车侧气帘对乘员保护的研究

蒯乐

(上海东方久乐汽车安全气囊有限公司，上海 201201)

0 引言

随着我国汽车保有量的增加，汽车的安全问题日益突出。按照国家统计局统计：2016年中国汽车完成产量为2 819.3万辆，同比增加15.1%，人均汽车保有量迅速提升达到0.15辆/人；2016年我国道路交通事故死亡人数据统计约为40 824人，与2015年的数据36 178人相比，增加了4 646人[1]。因而可知，我国道路交通事故已经严重威胁到大众的生命健康及财产安全。据统计，在汽车侧面碰撞事故中，乘员头部和胸部的伤害是最重要的死亡形式[2]。为了有效地保护乘员的头部和胸部，在提高侧面结构设计安全性的基础上，加装汽车侧气帘系统对乘员保护具有重要意义。

1 侧碰汽车安全法规

在侧面碰撞试验法规中，在车辆受到侧面碰撞的状况下，对乘员的保护作用和保护效果提出界定，最终目标是减弱车辆侧碰撞中乘员的损伤和受伤程度。目前，主要的汽车侧面碰撞安全法规包括美国联邦法规FMVSS214《Side Impact Protection——Passenger Cars,Trucks,Buses & Multipurpose Passenger Vehicles with a GVWR of 10 000 Pounds or Less》(联邦机动车辆安全标准的联邦机动车辆安全标准)[3]和欧洲ECE-R95《Uniform Provisions Concerning the Approval of Vehicles with Regard to the Protection of the Occupants in the Event of Alathral Collision》(欧洲经济委员会汽车标准法规)[4]。

目前，我国采用的侧面碰撞法规为GB20071-2006《汽车侧面碰撞的乘员保护》[5]。此标准参考欧洲的ECE-R95法规，并结合中国国情所制定。因为我国和欧洲都是选用了汽车产品认证制度, 这项法规的推行标志着中国侧面碰撞安全系统方面正式进入正规行列。

欧洲和我国侧碰撞台车试验主要参数包括:(1)头部HIC(Head Injury Criterion)值损伤参数；(2)胸部黏性系数VC(Viscous Criterion)；(3)肋骨变形参数RDC(Rib Deflection Criterion)；(4)腹部力损伤参数APF(Abdomen Peak Force)等。

2 汽车侧气帘

为了更加有效保护车内乘员的生命安全，汽车侧气帘的应用逐渐得到更大推广。

2.1 侧气帘的发展

1953年8月18日，J W HETRICK取得了第一个美国安全气囊的专利权。从1984年开始，汽车碰撞安全标准(FMVSS208)在美国经多次被废除以及重新被认可和采纳并开始推广。在以后的时间里，侧气帘得到了逐步的完善和应用。

2.2 侧气帘介绍

帘式气囊系统由气体发生器、气袋、发生器支架、气袋保护套、拉带、拉带固定片和紧固件构成，如图1所示。

图1 侧气帘结构图

汽车整个侧帘气囊安装在车辆侧面的顶棚内。车辆发生侧面碰撞时气囊系统工作，气袋弹出介于乘员头部与车窗之间，能够在侧面碰撞事故中对乘员胸部和头部进行保护。膨胀展开后的结构图如图2所示。

图2 汽车侧气帘展开结构图

对于侧气帘缝合好后的折叠方式，常见的有4种形式，如图3所示。式样1是水平折叠，将气帘一层层罗列起来；式样2开始是从下向上卷绕，再类似矩形一样包围折叠；式样3开始是竖直折叠，再类似矩形一样包围折叠；式样4是直接从下向上卷绕折叠。

图3 侧气帘折叠方式

2.3 侧气帘工作原理

汽车侧气帘主要由控制装置、气体发生器和气袋构成(见图4)，传感器、电子控制系统和触发装置又组成了侧气帘系统的控制装置。

图4 侧气帘系统的构成

基本工作原理是通过传感器将汽车侧面碰撞强度信号传递到控制器，控制器处理并判断是否需要打开气帘。在需要逻辑判断后，快速发出点火信号触发燃气发生器点火，然后在车体与结构间隙之间短时间内产生大量气体。在侧面碰撞发生时，汽车侧气帘通过排气节流阻尼作用来充当侧面吸能部件，减缓施加在乘员身上的碰撞力，以达到保护乘员的目的。研究表明，与未安装侧气帘的车型相比，帘式气囊的设置能够分别降低14%和31%碰撞侧乘员的伤害[6]。

3 侧气帘应用效果

在侧面碰撞试验中，安全配置的侧帘具有良好的缓冲效果，减少了碰撞时假人的损伤程度，有效地保护了假人。在汽车发生交通事故时，车内的气囊气帘能够有效及时地保护车内成员的身体状况和生命安全，也就是说气囊气帘的个数多能更加有效地保障乘员在发生事故时的生命安全，当然条件是要针对车辆在处于碰撞时来自各个不同方向的撞击力合理地设置安全气囊气帘的位置及个数。

4 侧气帘未来发展

随着新式电子传感器、识别技术的完善，智能安全气囊开始得到发展，目前在智能安全气囊乘员识别技术和分级气囊点爆方面研究比较深入。乘员识别系统基于先进的图像识别技术，通过在座椅上安装重量传感器感知座椅上是否有乘员，在碰撞发生时选择性地点火安全气囊；分级气囊点爆技术根据碰撞的严重程度，根据乘员的静态和动态状态，确定并制定分级点火策略；一体式侧气帘，包括前后排一体式和胸部与头部一体式，更全面地保护乘员的身体，减轻事故的伤害。

5 结论

由于车身侧面结构强度相对较弱，空间较小，侧面碰撞过程中乘员容易受到严重损伤，加装汽车侧气帘具有现实意义。介绍了汽车侧气帘对人体的防护作用和汽车侧气帘的发展情况，重点分析了侧气帘的组成及工作原理，同时对未来汽车侧气帘的发展进行了论述。

参考文献:

[1]2017年中国人均汽车保有量、汽车平均零售价格、销量分析[OL].http://www.chyxx.com/industry/201711/580313.html.

[2]姜立标.现代汽车新技术[M].北京：北京大学出版社，2012.

[3]National Highway Traffic Safety Administration.FMVSS 214 Side Impact Protection——Passenger Cars,Trucks,Buses & Multipurpose Passenger Vehicles with a GVWR of 10 000 Pounds or Less[S],2014.

[4]Economic Commission for Europe. ECE R95 Uniform Provisions Concerning the Approval of Vehicles with Regard to the Protection of the Occupants in the Event of Alathral Collision[S],2015.

[5]侯飞.轿车侧面碰撞新车评价程序及提高轿车侧面碰撞性能的措施[J].汽车工程，2000,22(6):413-417.

HOU F.An Introduction to Lateral Impact New Car Assessment Program and Some Measures for Improving Car’s Side Impact Performance[J].Automotive Engineering,2000,22(6):413-417.

[6]Federal Register.Rules and Regulations[M].Washington:Federal Prodamation,2008.