正碰假人胸部伤害值与安全带力值分析

田威，李君



正碰假人胸部伤害值与安全带力值分析

田威，李君

（中国汽车技术研究中心有限公司，天津 300300）

通过2018版C-NCAP 10款车型正面碰撞试验前排主驾假人的数据分析得知，安全带的力值与假人胸部压缩量存在较大的相关性，主要将安全带分两部分考虑，从肩带力值与腰带力值入手分析，具体分析了在正面碰撞过程中肩带力值和腰带力值与假人胸部压缩量的关系，同时结合肩带力值与腰带力值的对比，得出了在正面碰撞试验过程中可以考虑减小腰带力值改善假人胸部压缩量值，从而更好地保护乘员。

C-NCAP；肩带力值；腰带力值；胸部压缩量

2018-07-01起，《中国新车评价规程管理规则（2018版）》开始正式实施。与2015版相比，新版评价规程规则增加了相关方面的评价试验，对车辆安全性能提出更高的要求，假人的伤害值最能体现真实车辆碰撞情况下车辆对人的保护等级，作为前排假人，胸部压缩量这一指标是体现胸部伤害高低的参数，同时，作为易失分项，不得不对胸部压缩量进行更为细致、审慎的研究。

2018版C-NCAP与2015版C-NCAP相比，胸部得分均占了很大的分数（5分），不同的是得分率作为了2018版C-NCAP的评价标准[1]。在2018版C-NCAP正面碰撞中，胸部部位评分通过测量假人相关指标产生，最高得分为5分，其评价指标包括压缩变形量和粘性指数，通过大量的碰撞数据显示，粘性指数基本都是GOOD，所以，本文主要从胸部的压缩变形量入手分析胸部的伤害。

胸部的高性能限值为胸部压缩变形量为22 mm，低性能限值为胸部压缩变形量为50 mm，即胸部压缩变形量小于22 mm则可以得到GOOD的评价即5分的加分，处于两者之间的胸部压缩变形量采用线性插值的办法计算得出不同的得分及相应评级，相应的评级对应不同的分数，评级由好到差分别为GOOD、ADEQUATE、MARGINAL、WEAK。对于正面碰撞试验而言，前排假人的胸部得分率还是比较低的。胸部失分因素很多，比如安全带的高调位置、安全带的预紧限力、假人姿态等，基于试验车辆均为畅销车型，很多设计因素均不能发生改变，本文对于以上因素忽略，主要对安全带的力值进行详尽分析。

1 前排假人胸部得分情况

2018版管理规则实施以来，中国汽车技术研究中心有限公司已进行了数十款车的碰撞试验。为了研究正面碰撞前排假人的胸部得分情况与安全带力值之间的关系，本文收集了十款车的前排假人胸部压缩变形量结果与安全带值进行对比分析。对比分析的前提为假人均为标定过的50百分位的正碰前排假人，假人的H点设计值及其安全带的高调位置均为每一款车的设计值。同时，需要指出的是，本文研究的内容均为正碰前排主驾假人的胸部压缩量，这是由于这十款车型前排副驾假人的胸部压缩量均要小于主驾，在C-NCAP中指出前排得分情况按照得分低的一侧进行评价。

通过十款车的正面碰撞试验可以得出十款车辆前排主驾假人在碰撞过程中胸部压缩量的最大值及其相应的得分情况，如表1所示。

表1 碰撞过程中胸部压缩量的最大值及其相应的得分情况

车型胸部压缩量/mm得分 122.24.96 238.52.05 325.34.41 424.64.54 533.23 630.23.54 724.94.48 825.44.39 923.54.73 1041.71.48

通过表1可以看出，正碰碰撞前排假人胸部得分集中在3.5～4.5分，没有能够得到GOOD评级的，能够得到ADEQUATE评级的有7款，能够得到MARGINAL评级的有两款车型，分别为第2款和第5款，能够得到WEAK评级的有1款车型为第10款，大部分集中在评级的第二档，得分率不高，胸部压缩量偏高。

通过正碰碰撞试验前排主驾假人安全带肩部和腰部的力传感器分析出不同碰撞时刻的力值的大小，现在考虑在正面碰撞过程中主驾安全带的肩部受力与腰部受力为最大值的出现时刻，如表2所示。

表2 主驾安全带的肩部受力与腰部受力为最大值及其出现

车型12345678910 S-MAX/kN3.64.24.83.64.64.43.93.53.84.8 T1/ms75.23686.137.754.138.337.733.449.475.3 L-MAX/kN7.38.85.49.25.78.69.177.710.8 T2/ms63.557.466.361.666.661.859.862.365.863 胸压量/mm22.238.525.324.633.230.224.925.423.541.7 评级ADEMARADEADEMARADEADEADEADEWEAK

表2中显示了10次正面碰撞试验的数据，S-MAX为正碰试验肩部力的最大值，T1为S-MAX出现的时刻，L-MAX为正碰试验腰部力的最大值，L-MAX为正碰试验腰部力的最大值，胸压量为正碰试验的最大压缩量值，评级为正碰试验的得分评级。通过表1和表2可以看出，碰撞过程中安全带肩部力值和腰部力值均在一个量级范围内，不同之处是安全带肩部力值和腰部力值出现的时刻及大小有差别，胸部得分比较低。通过S-MAX、L-MAX与对应时刻T1、T2的关系，可以得出各款车型不同的结构设计导致出现的最值时刻不尽相同，差异性较大；通过S-MAX、L-MAX的对比，可以看出十款车型的胸部压缩量与最值关系不大。

2 前排假人肩带力的分析

假人胸部压缩量涉及到假人胸部刚度，在正面碰撞试验中，安全带作用下产生的刚度与安全带和假人胸部的接触方式有关，胸部上方（肩部）接触为主刚度较强，胸部下方（肋骨架下沿）接触为主刚度较小[2]。胸部上方接触产生力的大小通过碰撞过程中肩带力可以体现出来，在10次正面碰撞过程中，肩带力与时间的关系如下图1所示。

通过图1看出，10次碰撞试验中前排假人肩带力值的峰值分别为：3.5 kN、4.2 kN、4.6 kN、3.5 kN、4.5 kN、4.1 kN、3.7 kN、3.4 kN、3.8 kN、4.7 kN，肩带力值最大值均小于5 kN，碰撞时刻基本发生在0～150 ms的过程中，肩带力在中间一段时间内基本保持稳定波形，说明安全带采用了限力的结构，采用了这种结构可以使得肩带力不会一直增大，假人胸部压缩量因更大力挤压而一直增大，对乘员起到了很好的保护作用。

3 前排假人腰部力的分析

胸部下方接触产生力的大小通过碰撞过程中腰带力可以体现出来，在10次正面碰撞过程中，腰部力与时间的关系如图2所示。通过图2看出，10次碰撞试验中前排假人腰带力值的峰值分别为：7.1 kN、8.4 kN、4.9 kN、8.7 kN、5.3 kN、8.1 kN、8.7 kN、6.8 kN、7.3 kN、10.4 kN，腰带力值最大值均小于10.5 kN，部分腰带力峰值较大，在一定程度上不利于假人的胸部压缩量的减小，碰撞时刻基本发生在0～150 ms的过程中，腰带力在中间一段时间内有一个峰值的出现，说明安全带基本没有采用限力的结构，这种结构可能使假人胸部压缩量一直增大而造成失分，各大主机厂可以考虑优化腰带部分的结构以减少腰带力值继而改变假人的胸部压缩量值。

4 肩部力与腰部力分析

这10次正面碰撞试验中，可以得出假人胸部压缩量最大时的时刻及对应的胸部压缩量值，如表3所示，从表3中可以看出每次碰撞试验中的胸部压缩量最大值出现的时刻不一样，说明不同车型有着不同的结构设计及被动安全逻辑，暂不考虑胸部压缩量值最大时刻的原因。

表3 假人胸部压缩量最大时的时刻及对应的胸部压缩量值

车型胸压最大值时刻/ms胸压量/mm 198.422.2 271.838.5 36625.3 480.924.6 车型胸压最大值时刻/ms胸压量/mm 510133.2 669.130.2 772.524.9 865.525.4 992.623.5 1072.641.7

假设人的肩部力与腰部力反映了肩部与腰部的力与时间的关系，将两部分的力与时间的曲线合成后如图3所示。

图3 10次碰撞试验的前排主驾假人的肩部力与腰部力关系

通过图3可以得出，胸压量最大时刻均出现在腰带力力值的下降通道中，此时应该为胸部压缩量增大时的最后时刻，之后胸部压缩量变小。

肩带力的峰值小于腰带力的峰值，当胸部压缩量最大后，腰带力处的力值减小而肩带力处的力值基本不变，胸部压缩量会变小，说明此时肩带力的大小的基本影响很小。通过车型2和车型4对比发现，同样的腰带力峰值而胸压缩量差很多，说明腰带力的峰值对胸压缩量结果的影响比较小，同时可以发现5的腰带力峰值较小但胸压缩量压缩量较大。综上所述，肩带力的峰值一般要小于腰带力的峰值，腰带力的峰值大小对胸部压缩量影响较小，同时，想要减小胸部压缩量的最大值，可以考虑在碰撞过程中减小腰带力的大小。

5 结论

本文通过10次正面碰撞前排假人的胸部压缩量值与安全带力值的关系进行了较为详细的分析，而安全带力值主要从两个方面进行了讨论。从碰撞结果曲线中分析发现，肩带力值会有一段相对稳定的时间段，而腰带力值则会出现波峰及最大值，这主要取决于当下车辆的安全带配置，安全带力值波形可以准确地反映碰撞过程。肩带力值与腰带力值进行对比发现，胸部压缩量的峰值均出现在腰带力峰值之后，而此时肩带力值变化不大，说明了胸部压缩量的最大值与腰带力相关性较大，可以考虑在碰撞过程中减小腰带力值进而减小胸部压缩量值，进而在胸部得到更高的评分。

［1］中国汽车技术研究中心. C-NCAP管理规则（2018年版）［S］.天津：中国汽车技术研究中心有限公司，2018.

［2］商恩义.基于女性假人胸部伤害的后排安全带固定点位置［J］.上海：上海电机学院学报，2017（04）.

2095－6835（2019）07－0046－03

U467.14

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.046

田威（1990—），男，研究方向为车辆碰撞试验研究。李君（1990—），男，研究方向为车辆碰撞试验研究。

〔编辑：张思楠〕