汽車碰撞防護裝置設計分析

武帥京、李建平

（鄭州宇通客車股份有限公司 450000)

1 目前防撞路障裝置在國內的發展現狀

我國對于阻攔型防撞路障的早期研究相對缺乏，并且也尚未建立起與阻攔型防撞路障產品相關的試驗與測試規范標準。為了滿足安全需求，國內各廠商逐漸重視對汽車防撞裝置的研究與開發。北京機械設備研究所開發的是一款升降柱式車輛攔截裝置，此種裝置主要應用的原理就是在地下埋設防撞柱，當檢測到車輛需要被攔截時，攔截裝置的自動控制系統就會將防撞柱利用液壓升舉裝置上升到一定的高度，進而可以攔停需要攔截的車輛，進而發揮良好的保護作用。與此相類似的裝置還有可自動升降式防撞柱系統，同樣是使防撞柱在液壓驅動的情況下實現升舉，通過遙控來實現防撞柱的即時升降。

2 設計碰撞防護裝置的主要作用

當汽車發生碰撞后，對車輛內人員造成損傷主要有2方面的原因：一是車輛變形，導致無法打開車門，加之乘車人員身體受到擠壓，人員不能夠及時逃生；另一方面是車輛發生嚴重碰撞后，車內人員由于慣性而出現前傾，導致胸部與方向盤、頭部與擋風玻璃發生撞擊而造成損傷。雖然安全氣囊可使這種傷害得到有效避免，但是當氣囊沒有足夠緩沖作用時間的情況下，就會出現無法順利打開的情況[1]。

本次所設計的新型汽車碰撞防護裝置，不但可以實現迅速停車，而且還能夠最大限度的吸收碰撞能量，減輕車輛及人員的傷害，達到理想的保護目的，使現有防撞設備的不足得到有效彌補。

3 汽車碰撞防護裝置的基本設計結構

本次研究的汽車碰撞防護裝置主要的構成部分有彈簧吸能系統、水箱系統、氣囊系統、旋轉鋼板以及L型鋼板組件等。彈簧吸能系統由彈簧與彈簧板構成；水箱系統由水、可折疊水箱及橡膠密封套構成；氣囊系統由位置傳感器、氣囊控制單元ECU、氣體發生器、氣囊及氣囊飾蓋等構成；L型鋼板由吸能及接地鋼板與鎖死桿臂構成。鎖死桿臂的主要作用是能夠在2塊鋼板形成90°夾角狀態時，使吸能鋼板以軸線為中心做單向旋轉。此外，將具有高摩擦系數的橡膠材料附著在接地鋼板的外側，使接地鋼板能夠緊密的與摩擦材料內部中存在的眾多小鋼釘形成一個整體。

4 碰撞防護裝置的具體工作過程

防護裝置工作流程：防護裝置與車之間形成碰撞出現變形，使滑塊掉落，翻轉機構產生翻轉，L型鋼板上的鋼針借助汽車動能接觸地面，并在成地面變形，即第1次碰撞完成；而當旋轉鋼板劃過氣囊傳感器檢測位置時，氣體發生器會收到位于L型鋼板前端氣囊系統中傳感器的激發，而可以迅速給氣囊充氣，并在L型鋼板前端迅速展開，從而完成第2次碰撞；當氣囊泄氣后，汽車前輪進而會開上裝置鋼板，并撞擊彈簧板，使余下的碰撞動能能夠向彈性勢能轉變，使汽車和裝置之間存在的摩擦力出現增加，完成第3次碰撞。

5 仿真實驗

依據現行的試驗標準，并參照汽車在公路上行使的一般規律進行設置，在裝有碰撞防護裝置的車輛上安裝加速度傳感器，并將標準的實驗假人放置在駕駛員位置上，系好安全帶，將試驗速度設置為50 km/h。在碰撞試驗過程中需要對車身變形情況、實驗假人損傷情況以及從碰撞至假人前傾所用時間進行記錄。從結果中發現，車身外形并未產生嚴重變形，假人頭部、胸部及腿部未受到嚴重撞擊，車門可順利打開，從碰撞到假人前傾共經過了58 s，超過國家規定的安全氣囊打開時間[2]。由此表明此碰撞防護裝置可以很好的使碰撞沖擊得到有效緩解作用，并且可有足夠的時間打開安全氣囊。

6 結束語

本次所設計的新型碰撞防護裝置，有效提升了汽車的防撞特性，車輛的吸能得到提高，使撞擊過程中產生的沖擊力得以減輕。并且通過碰撞仿真實驗發現，當發生撞擊后，車輛的外形變形程度減小，車內人員身體遭受擠壓的幾率降低，車門可順利打開。

【參考文獻】

[1]徐偉杰,李楚琳,田華.商用車前下防護裝置碰撞分析與輕量化研究[J].湖北汽車工業學院學報,2017(4):36-39.

[2]馬瑞雪,周從榮,王欣.汽車后下部防護裝置碰撞相容性因素分析與結構改進[J].客車技術與研究,2015(5):26-28.