基于臺車試驗的汽車安全氣囊參數優化

王清，段敏

（遼寧工業大學，遼寧 錦州 121001）

基于臺車試驗的汽車安全氣囊參數優化

王清，段敏

（遼寧工業大學，遼寧 錦州 121001）

車輛數量越來越多，交通事故頻繁發生，汽車被動安全越來越別重視。汽車安全氣囊的開發過程需要進行許多碰撞試驗，實車試驗造價昂貴，為減少成本，普遍采用臺車來代替實車優化氣囊，通過對試驗數據結果及其影響分析不斷對氣囊進行優化，提高氣囊保護作用。

臺車試驗；安全氣囊；優化

前言

汽車安全氣囊的的開發需要對氣囊參數進行優化，雖然仿真在一定程度上縮減了試驗數量，但模擬結果具有反復性和局限性，碰撞驗證試驗仍然必不可少。而碰撞試驗需要大量的實車，實車試驗不可重復，因此費用相當高。利用實車白車身，安裝車內夠影響假人運動的必要的結構件，模擬出與實車接近的空間結構，利用實車碰撞試驗的B柱波形作為滑臺的運動波形，搭建好臺車試驗模型，利用此模型來代替實車，進行反復的可重復的實驗來不斷優化氣囊，最終達到完成氣囊開發匹配的目的[1]。

1 臺車試驗方法

1.1 臺車搭建

臺車試驗系統主要由白車身、油門踏板、儀表板、座椅、Hybrid II 50th假人、安全帶、轉向柱、方向盤、風擋玻璃、滑臺及鐵軌組成。白車身及其試驗部件一般由主機廠提供，白車身要進行多次試驗，因此將 B 柱、安全帶固定點、座椅安裝點等受力較大的部位根據具體車況進行適當的加固。將儀表板、油門踏板、管柱、方向盤、護膝板以及儲物箱等附件安裝在白車身上，這些附件與實驗過程中假人的運動姿態密切相關，因此一定要按照實車具體情況仔細安裝[2]。

1.2 試驗假人定位

圖1 假人空間位置測量圖

圖2 搭建完成的臺車試驗系統

臺車實驗中假人的定位需要使用 H 點，必須嚴格按照實車實驗時假人與車體內部空間位置關系放置。安放好假人后，在頭部以及主要的活動關節處（如肩、胳膊、腿等）粘貼標識點，利用高速攝像對標識點進行分析，可以獲得實驗過程中假人的運動姿態等相關信息，作為每次臺車實驗假人運動姿態的參考，有利于分析排除因假人安放等人為操作引起的不正常情況[1]。

1.3 臺車標定試驗

在碰撞試驗中，車體的變形都出現在 B 柱以前，因此，根據 CM VDR294《臺車試驗程序》中規定，在進行正式的臺車試驗前，要進行臺車標定試驗，使試驗中所復現的減速度波形與所需復現的車型的實車碰撞的減速度波形(B 柱)接近。圖1滿足試驗法規的臺車減速度波形與實車碰撞波形比較，并以此標定進行臺車的碰撞優化試驗。

圖3 實車與臺車B-柱加速度波形比較

2 高速攝像及數據采集系統的設置

傳感器、高速攝影機、數據采集系統是滑臺實驗數據測量及分析的重要工具[3]。1、傳感器：我得到的所有數據都是通過傳感器得到，除了假人身上傳感器及安全帶傳感器外，需要在臺車體上安裝一個單軸向（X 方向）傳感器以及假人膝部與護膝板之間的接觸開關。2、高速攝象機：臺車試驗要對碰撞過程進行記錄，以便后期觀察分析，架設高速攝像機一般不少于 3 臺。3、數據采集系統：采集系統的精度高，得到的數據誤差小，試驗更準確，測量設備要進行定期校準，操作實驗設備的工程人員要技術精湛并且經驗豐富。

3 安全氣囊的臺車優化

3.1 優化試驗方法

在臺車碰撞試驗中，利用傳感器及數據采集系統采集假人傷害指標，高速攝像機在多角度對試驗過程進行影像記錄。記錄的影像能完整詳細地再現汽車碰撞過程(包括駕駛室內碰撞過程)，觀察碰撞過程中的車體變形情況、假人運動姿態以及安全氣袋展開過程等，通過分析軟件分析出約束系統飾蓋撕開時間、氣囊全充滿時間、頭部與氣囊接觸時刻，并與傷害值進行綜合分析，對袋體泄氣孔的大小、有無拉帶及拉帶的長短進行修改。如此反復，直至氣囊起到有效的保護作用為止[4]。

3.2 優化試驗與分析

臺車優化試驗共進行9個工況試驗，9次試驗參數見下表1。在進行的9次臺車試驗過程中通過調整氣袋排氣孔大小和拉帶長度，分析假人傷害值的變化情況，最終優化出具有較好保護作用的氣囊狀態。在9次滑臺試驗假人傷害結果列表如表2。其中第5次實驗結果比較理想，觀察錄像氣囊起爆狀態與假人的接觸良好，如圖4、5，達到設計要求。至此，該車型滑臺優化實驗結束，氣囊參數選擇完成。DAB、PAB氣袋排氣孔分別由最終選定為 ? 25 mm、? 40 mm，拉帶長度分別為280mm、475mm。

表1 9次臺車試驗氣囊參數表

圖4 駕駛員氣囊試碰撞試驗過程

圖5 乘員氣囊碰撞試驗過程

表2 9次臺車試驗假人傷害表

4 結束語

通過建立搭建正面碰撞臺車試驗，代替實車試驗，利用數據分析及其錄像分析，通過修改拉帶長度、排氣孔直徑等參數，對駕駛員安全氣囊進行仿真優化分析，提高氣囊的保護作用。

[1] 楊忠偉.基于滑臺試驗的安全氣囊參數優化方法的研究.吉林大學碩士學位論文,2007

[2] 時黨勇,李裕春,張勝民.基于ANSYS/LS-DYNA8.1進行顯示動力分析.北京:清華大學出版社, 2005.

[3] 高國源.基于前排正向氣囊滑臺優化實驗的研究[J],機電技術,1672-4801（2016）01-113-04.

[4] 田玉耕.基于臺車試驗的汽車安全氣囊優化.[J],農機使用與維修,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，碩士，就讀于遼寧工業大學。研究方向：車輛CAD,CAM,CAE技術。

CLC NO.:U467

A

1671-7988(2017)22-101-02