某车型正面角度碰撞中未佩戴安全带情况下的假人伤害试验研究

侯福震，栾 鹏，李月明，韩 刚

(浙江吉利汽车研究院有限公司 浙江省汽车安全技术研究重点实验室，浙江 杭州 311228)

某车型正面角度碰撞中未佩戴安全带情况下的假人伤害试验研究

侯福震，栾 鹏，李月明，韩 刚

(浙江吉利汽车研究院有限公司 浙江省汽车安全技术研究重点实验室，浙江 杭州 311228)

对某款乘用车进行了FMVSS 208正面角度碰撞不佩戴安全带试验，通过对前排乘员试验结果进行比较分析，指出该种碰撞形态下的各性能指标值特点，颈部、小腿受到的伤害较小，头部、胸部以及膝部会受到较大的伤害。所以，在现实事故中，若是乘用车以一定角度撞向建筑物或车辆，头部、胸部及膝部应是救治或检查过程中的重点关注部位。

FMVSS 208；正面角度碰撞；安全带；假人伤害

1 前 言

自2000年以来，随着主被动安全技术的发展以及交通法规的完善普及，中国年交通事故已由2000年的60万起降至2013年的20万起，伤亡人数亦由2000年的50万人下降至2013年的27万人，效果较为显著[1]。但从图1可以看出，自2010年以来，无论交通事故，还是伤亡人数，下降趋势缓慢。那么，在继续推动主被动安全技术发展的同时，将各种交通事故中人员受伤害部位、受伤严重程度进行统计、分析，对医护人员的救治工作提供数据支持，使受伤害人员得到更准确、快速的救治，成为降低人员伤亡的一个重要手段。

图1 全国历年道路交通事故伤亡情况

另外，在交通事故中，转弯状态下导致的交通事故占比例14.51%。本文中的试验形式，试验车辆模拟的为正向行驶车辆与转弯车辆发生交通事故的情况。在该种交通事故中，通常转弯车辆会被撞到侧面，而正向行驶车辆通常为正面角度碰撞。正向行驶车辆车速一般较快，碰撞过程中，车辆损坏及乘员受伤害情况较为严重。若此时正向行驶车辆乘员未佩戴安全带，后果将更加糟糕。

基于此，本文对正面角度碰撞中，乘员未佩戴安全带的情况进行了深入研究。

2 正面角度碰撞法规介绍

2.1 碰撞形式介绍

FMVSS 208法规中，对于乘员在正常乘坐位置的正面碰撞试验分为以下5种[2](如图2所示)：(1)20mph至25mph男性假人未佩戴安全带正面角度刚性壁障碰撞；(2)35mph男性假人佩戴安全带全正面刚性壁障碰撞；(3)20mph至25mph女性假人未佩戴安全带全正面刚性壁障碰撞；(4)35mph女性假人佩戴安全带全正面刚性壁障碰撞；(5)25mph女性假人佩戴安全带正面40%可变性壁障碰撞。本次试验类型为男性假人未佩戴安全带、试验车辆以25mph的速度撞向刚性壁障。

图2 FMVSS 208的5种碰撞形式

2.2 假人运动姿态及伤害简析

在正面角度碰撞中，乘员未佩戴安全带情况下，乘员前冲较快，极有可能与正在展开的安全气囊接触，从而导致较大的头、颈部伤害，且因为过程中没有安全带约束作用，乘员向前的幅度亦较大，头部易与前挡风玻璃、胸部易与方向盘等产生硬性接触，导致头部、胸部受到较大的冲击加速度，而腿部亦会与仪表板接触并产生较大的力与位移。

3 乘用车试验研究

为了模拟直行车辆与转弯车辆交通事故中，直行车辆内乘员受伤害情况，进行了某车型的实车试验验证。试验车辆前排布置两个HⅢ50%男性假人，未佩戴安全带，试验车辆以25mph(40km/h)的速度撞击刚性壁障，碰撞角度30°。试验后，假人伤害情况见表1。

表1 假人伤害一览表

从结果来看，驾驶员整体伤害高于前排乘员；头部伤害指数及累积3ms加速度、胸部压缩变形量以及膝盖滑动位移伤害值较大，颈部、小腿伤害值较小。

3.1 头部伤害情况分析

碰撞过程中，假人整体向前运动，接触到气囊。由于假人未受到安全带约束作用，假人屁股抬起，假人上半身继续前探，98ms至125ms假人头部与前挡风玻璃产生硬性接触(见图3)。结合头部加速度曲线(如图4所示)知，该过程为假人头部加速度峰值产生的主要区间。故，在正面角度碰撞中，假人未佩戴安全带情况下，头部具有向前运动量大、加速度峰值较大、存在硬性接触等特点。

图3 假人头部与前挡风玻璃接触状态

图4 假人头部加速度曲线

3.2 胸部伤害情况分析

假人胸部由于未受到安全带约束作用，在0至67ms区间内，胸部压缩量基本为0(如图5所示)。67ms时，假人胸部与安全气囊接触(见图6)，胸部压缩变形量急剧增大，并在121ms时达到32.8mm。由图7胸部相对速度曲线知，在67ms时，胸部相对于车体运动速度达到7m/s。撞击过程中，加速度峰值达到43g(如图8所示)。故，对于正面角度碰撞试验中，假人在未佩戴安全带情况下，胸部具有接触时间短、冲击力大、压缩变形量大等特点。

图5 胸部压缩变形量曲线

图6 假人胸部与气囊接触状态

图7 胸部相对速度

图8 胸部加速度曲线

3.3 膝部伤害情况分析

图9 膝部压缩变形量

图10 骨盆相对于车体向前位移量

由图9可知，膝部压缩变形量在90ms前较小；在90ms至122ms区间内，急剧增大至11.48mm。试验过程中，骨盆向前位移量最大约500mm(如图10所示)。本次试验中，试验前膝部与仪表板距离为107mm，结合试验后假人膝部与仪表板状态(如图11所示)知，由于假人骨盆未受到安全带的约束作用，假人膝部具有向前运动量大、膝部压缩变形量大等特点。

图11 试验后膝部与仪表板接触状态

4 结束语

通过实车试验，进行未佩戴安全带情况下假人伤害研究，得出结论：通常情况下，驾驶员位置受到的伤害高于前排乘员；未佩戴安全带情况下，假人各部位向前位移量较大，头部易与前挡风玻璃、内饰等产生硬性接触，从而产生较大头部伤害，胸部、膝部位移量偏大。所以，针对此类交通事故，应对伤者头部、胸部及大腿部位进行较为细致的检查，以保证在事故初期对伤者进行及时救治。

[1]中华人民共和国道路交通事故统计年报[M].2013.

[2]Standard No. 208 Occupant crash protection[S].2015.

Study on Injury Test of Unbelted Dummy in Frontal Impact of a Vehicle

Hou Fuzhen, Luan Peng, Li Yueming, Han Gang

(Geely Automobile Research Institute, Zhejiang Key Laboratory of Automobile Safety Technology, Hangzhou 311228, Zhejiang, China)

Unbelted dummy in front seat of a certain type of vehicle is tested in frontal impact according to FMVSS 208, and the test results are compared and analyzed. The characteristics of frontal impact indicate that the neck and the legs of dummy have small injuries, but the head, the chest and the knees hurt more serious. In the real traffic accident, if the vehicle crashes a building or vehicle in a certain angle, the head, the chest and the knees of passenger are the key parts which should be treated or checked carefully.

FMVSS 208; frontal impact; seat belt; dummy injury

2016-10-18

侯福震(1986-)，男，本科，工程师，主要研究方向：汽车被动安全。

U467.1+4

B

10.3969/j.issn.1674-3407.2016.04.004