侧向碰撞车辆工程解决方案及改进措施

在侧向碰撞时使用特别的乘员拉回系统保护乘员的可能方案由于乘员局部部位靠近车门而受到限制。可影响的参数之一是被撞汽车的车身相对撞击汽车的刚度比，如可通过被撞汽车车门槛的合理碰撞设计或通过车门抗弯架和在乘员肩部高度加强车门提高车身刚度。同样，在乘员室内通过在仪表板下面、座椅横梁和座椅结构的横向加强以及在汽车后部范围的横向加强都有助于保护乘员。

可影响的参数之一是汽车内部空间形状，特别是车门饰面和车门侧件饰面的造型和所用材料，对提高车身的刚度有重要作用。从汽车方面看，安全气囊系统与传感器系统工作能力有关。传感器系统灵敏地可及早识别出现的严重交通事故和在乘员接触风窗玻璃前安全气囊就可充气。

1.理论上的观察

与前碰撞相比，在侧碰撞时交通事故发展过程的可能变化范围还要大（如碰撞方向、碰撞点）。此外，乘员只能利用很小的变形行程。

影响侧碰撞的主要因素是：

1）参与的碰撞对象（质量、结构刚度、构件几何形状）。

2）碰撞部位、角度、碰撞速度和乘员位置。

3）汽车内部空间轮廓、乘员拉回系统的使用状况。

图6.5-25是汽车—汽车直角侧向碰撞原理说明。图上表示了碰撞的和在碰撞侧有乘员的被碰撞的汽车、推导出的机械等效模型、简化的碰撞过程运动学速度—时间变化过程实例。

图6.5-25 汽车—汽车直角侧碰撞时汽车构件和乘员的速度—时间的图形表示

数字1到7是表示与汽车有关的部件和乘员的速度—时间的图形表示。由这些“速度轨道”限定的几个平面就表示各部件之间或各部件与乘员之间的相对变形行程。

假定各部件或构件和侧向乘员拉回系统（缓冲层）的力—行程特性线用简单的矩形表示，不考虑等效系统的机械振动，由此得到的函数a=f（t）和s=f（t）偏离实际交通事故的函数。由于这样的边界条件和单质量—乘员系统，所以只能定性地将下面要讨论的碰撞模型与实际的碰撞比较。碰撞汽车以速度v_st成90°驶向停止的被碰撞汽车侧面。被碰撞汽车车门外侧在短暂时间后具有与碰撞汽车保险杠6一样的速度。被碰撞汽车车门内侧在t_T时刻具有与保险杠6一样的速度。乘员和乘员拉回系统3之间的接触发生在时间点t_A。在t_T时刻乘员和车门的相对速度最大，它大于被碰撞汽车的速度变化。乘员由车门缓冲层减速，变形行程为s_R。乘员1和保险杠6在t_R时刻速度一样，直至总时间t_ges时乘员和保险杠减速。在时刻t_F侧向构件变形结束（如座椅成为一个整块，即不再有进一步的变形行程）。碰撞汽车的前部构件已变形s_F。侧面构件变形由车门3到汽车未变形点的相对移动确定。

2.美国和欧洲定义的侧向碰撞试验

在用运动的障碍物进行碰撞试验时得到碰撞障碍物和被碰撞汽车的减速度—时间变化过程，见图6.5-26。试验根据以下数据：(www.xing528.com)

试验汽车（被碰撞汽车） m₂=1435kg

初始车速 v₂=0km/h

障碍物（碰撞障碍物） m₁=1385kg

初始速度 v₁=54.5km/h。

图6.5-26 被试汽车和障碍物碰撞的减速度—时间变化过程（试验按美国侧碰撞规范FMVSS 214）

由图可见，在约100ms后碰撞结束。碰撞标准是胸部和骨盆加速度。

自1998年以来，在欧洲采用专门的障碍物和专门的试验方法（欧洲-SID）。利用欧洲-SID试验方法进行头部加速度、胸部变形和加速度的评定。

遗憾的是不同的试验假人（在美国和欧洲）得到的侧向保护措施是不同的。

首先，在侧向碰撞时依靠汽车本身（具有抵抗碰撞能力的车身和能量吸收的车内空间）实现乘员保护。在使用由座椅靠背或手臂窗围组成的安全气囊后，越来越多的使用“上身（躯干）安全气囊”和“头部安全气囊”^[29]（图6.5-27）。图中的“风窗玻璃安全气囊”有2m长、250mm宽和60mm厚。有9个小室的“风窗玻璃安全气囊”容积为12L，可在25ms内充满气。在新汽车上，通过“风窗玻璃安全气囊”可进一步改善乘员侧向保护，并经进一步改进后可在汽车翻滚时保护乘员。

为改善在侧向碰撞时的兼容性，将进行新的试验（见6.5.10小节）。

图6.5-27 在侧碰撞时的头部安全气囊[31]