淺談國內電動自行車頭盔吸收碰撞能量性能的檢驗參數

付博 符依

（深圳天祥質量技術服務有限公司 深圳 518129）

0 引言

頭盔是對騎行者頭部保護的一種必要裝備，現在越來越多的人以電動自行車作為出行工具，我國也發布了電動自行車新國標GB17761—2018《電動自行車安全技術規范》，但是電動自行車頭盔還沒有相應的國家標準和行業標準，國外針對電動自行車頭盔有荷蘭國家標準NTA 8776和澳大利亞、新西蘭國家標準AS/NZS 2063，這些標準中均有具體的安全要求和測試方法。吸收碰撞能量性能是影響頭盔安全的關鍵指標，也是頭盔對頭部保護作用的重要一環。本文旨在通過對國內自行車頭盔標準GB 24429、摩托車頭盔標準GB 811以及國外標準的對比，來探討電動自行車頭盔應具備的相應吸收碰撞能量性能。

1 頭盔的主要組成

1.1 殼體：頭盔的外層結構，呈現頭盔的基本形狀。

1.2 緩沖層：用來吸收碰撞能量的適體墊層。此組成部分決定了頭盔吸收碰撞能量的性能。

1.3 舒適襯墊：保證頭部佩戴舒適的襯墊。

1.4 佩戴裝置：保證頭盔牢固佩戴在頭部的整套裝置，包括使佩戴者更舒適的調節裝置、系帶等。

2 電動自行車前燈不合格整改建議

目前，國內外有關騎行頭盔的標準如表1。

表1 國內外騎行頭盔的標準

其中，國內運動頭盔標準GB 24429—2009對于頭盔吸收碰撞能量性能要求是加速度峰值不大于300 g (g=9.8 m/s2)。檢驗條件如表2。

表2 標準GB 24429—2009吸收碰撞能量性能檢驗條件 [1]

摩托車頭盔標準GB 811—2010按性能和使用對象分為A類盔和B類盔。A類頭盔加速度峰值不大于300 g，加速度超過150 g的作用時間應小于4 ms；B類頭盔加速度峰值不大于400 g，加速度超過200 g的作用時間應小于2 ms（加速度峰值均不超過300 g時，此項不做要求），加速度超過150 g的作用時間應小于4 ms。檢驗條件如表3。

荷蘭電動自行車頭盔標準NTA 8776：2016對于頭盔吸收碰撞能量性能要求是加速度峰值不大于250 g。檢驗條件如表4。

表4 標準NTA 8776：2016吸收碰撞能量性能檢驗條件 [3]

澳大利亞、新西蘭自行車及輪式娛樂設備用頭盔標準AS/NZS 2063：2020對于頭盔吸收碰撞能量性能要求是加速度峰值不大于250 g，加速度超過200 g的作用時間應小于3.0 ms，加速度超過150 g的作用時間應小于6.0 ms。檢驗條件如表5。

表5 標準AS/NZS 2063：2020吸收碰撞能量性能檢驗條件 [4]

3 國內騎行頭盔標準在碰撞能量性能上的對比

國內在騎行頭盔領域，產品和標準都已經成熟的是自行車頭盔和摩托車頭盔，通過對比這兩種產品的國家標準可知，在選擇用平砧進行碰撞時，自行車頭盔標準要求的速度還略高過摩托車頭盔標準。那我們來看一下相同條件下頭盔產生的碰撞能量情況。碰撞能量的計算公式為E=1/2mv2，m為發生碰撞時的質量（重量），v為發生碰撞時的瞬時速度。其中，碰撞質量包括墜落頭型的總質量（重量）和測試頭盔的實際質量（重量）。假設測試時選擇中號頭型，測試的頭盔隨機抽取兩類頭盔各10個，計算頭盔質量（重量）平均值，自行車頭盔的質量（重量）約為300 g，摩托車頭盔的質量（重量）約為1 500 g。

自行車頭盔碰撞能量E1=1/2×（5+0.3）×6.22=101.86 J；

摩托車頭盔碰撞能量E2=1/2×（5+1.5）×62=117 J；

理論上，按標準測試時，摩托車頭盔碰撞能量是自行車頭盔碰撞能量的1.15倍。

國內標準對于電動自行車的最大速度要求是25 km/h，荷蘭標準對于電動自行車的最大速度要求是45 km/h，同樣選取以中號頭型J和設定電動自行車頭盔質量（重量）500 g, 電動自行車頭盔碰撞能量E3=1/2×（4.7+0.5）×6.52=109.9 J。

綜上所知，頭盔標準里有關吸收碰撞能量性能檢驗中頭盔碰撞能量相差不大。

4 碰撞的加速度峰值

顱腦撞擊損傷是交通事故中常見的損傷和主要致死原因之一。根據國外有關線性加速度研究理論，運動的頭部碰撞到靜止的物體，顱骨受到撞擊而產生很大的減速度，腦組織因慣性關系仍沿原方向繼續運動，因而產生損傷。相關研究表明，一個健康成年人頭部可以承受400 g（g=9.8 m/s2）到600 g線性加速度。目前，各國頭盔標準里加速度耐限推薦指標在300 g左右。

5 國內電動自行車頭盔吸收碰撞能量性能檢驗的參數設置建議

通過上面的幾個標準的對比，從以下幾點分析：

5.1 頭盔吸收碰撞能量性能檢驗的測試砧石的選用

國內新國標下的電動自行車歸類于非機動車，行駛的道路狀況和自行車行駛的路況基本一致。所以在選用電動自行車頭盔的碰撞砧石時，建議采用和現行自行車頭盔國標中一樣的平砧和路緣石砧。平砧模擬平坦路面，路緣石砧模擬公路兩側路面與路肩之間的條形構造物。

5.2 頭盔吸收碰撞能量性能檢驗的加速度峰值要求

對于沖擊加速度峰值速度，結合國內外標準來看，建議采用不超過300 g。

5.3 頭盔吸收碰撞能量性能檢驗的碰撞速度參數

一般情況，公路自行車行駛速度在16 km/h，按照電動自行車新國標要求，電動自行車的行駛速度不大于25 km/h。而目前市面上的電動自行車頭盔的質量（重量）比自行車頭盔的質量（重量）要稍重，主要在于結構和增加了面罩等。根據大多數標準，頭盔的碰撞能量相差不大，建議碰撞測試參考現行的自行車頭盔標準里的速度。

5.4 頭盔吸收碰撞能量性能測試的參數設置總體建議

綜上所述，建議國內電動自行車頭盔吸收碰撞能量性能測試的參數如下表6。

表6 國內電動自行車頭盔吸收碰撞能量性能測試的參數設置建議