安全气囊对汽车乘员碰撞损伤防护的研究

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1、安全气囊对汽车乘员碰撞损伤防护的研究!刘子建黄天泽张建华（湖南大学机械与汽车工程学院长沙410082）杨济匡（瑞典查尔摩斯大学机械与车辆设计系碰撞安全研究室）摘要概述国内外安全气囊的开发和应用过程中所开展的研究工作。论述的重点包括事故分析，与安全气囊相关的损伤，损伤生物力学，安全气囊防护有效性的评估方法以及新型安全气囊的研究动态和发展趋势。叙词：安全气囊汽车碰撞损伤防护损伤生物力学中图分类号：U461.91O66!国家自然科学基金资助项目。20000825收到初稿，20001126收到修改稿0前言安全气囊的防护效果与众多的因素有关。一方

2、面是事故发生的客观情况，如碰撞强度，碰撞类型，乘员的身高、体重，乘坐位置，车辆的类型和大小等。另一方面是车辆上安装的防护系统及其使用情况，例如是否使用了安全带和安全气囊及它们的尺寸、容量等。因而，要对安全气囊有效性做出客观准确的评价，找到影响其防护效果的主要因素难度很大，是安全气囊研究领域的重要问题。它涉及到工程学、交通事故损伤流行病学、损伤生物力学和统计学等多个学科，是综合性很强的研究领域。安全气囊依据其作用的不同分为防止前碰撞损伤的驾驶员安全气囊、前座乘客安全气囊和侧面碰撞防护安全气囊等。安全气囊在防止重大损伤和减少事故死亡的同时，

3、也可能由于它的快速展开而引发新的损伤，本文将此种损伤称为“气囊损伤”。如何保证安全气囊对各类汽车乘员在各种碰撞条件下提供最有效保护的同时，减少甚至避免气囊损伤，是目前汽车乘员约束系统研究的最主要问题之一。本文通过对安全气囊防护有效性、气囊损伤和相关技术发展的综述，剖析了这一领域涉及的范围广泛的问题。1碰撞事故中的损伤流行病学交通事故损伤流行病学是利用流行病学（Epidemiology）研究的方法和工具研究在道路车辆事故中创伤发生的原因及类型，研究人、环境和工程技术的因素，发展各种方法去评价在交通事故损伤防护过程中所采取的各种降低损伤措施

4、的有效性。!"!损伤监测系统与事故数据分析交通事故损伤流行病学研究的基础是可靠的事故数据，这些事故数据应该是经过交通管理部门、医院、保险公司、汽车制造厂和相关权威机构收集得来的。美国是交通事故损伤监测系统最完善的国家之一，并建立了完整的交通事故数据库。最有名的例子是美国的耐撞性数据库系统CDS，CDS从1979年开始收集交通事故的数据，其工作小组除了收集一般碰撞事故数据外，还完成所在地区典型事故的分析，每年要以这种方式调查大约7000件碰撞事故。美国另一个重要的数据库是死亡事故报告系统FARS，该数据库包括自1975年以来美国各州收集的

5、所有碰撞致死事故，是一个数据规范性和可靠性都很高的事故数据源，也是目前美国交通损伤流行病学研究的重要基础。此外还有英国的CCIS和德国的AIH［1］等。事故损伤数据的完整性直接影响损伤流行病学研究的结果。解决事故数据完整性不够问题的措施，除了改进采集数据的方法外，还应考虑范围更加广泛的数据源，如保险公司和医院的数据库等，并将这些数据库与警察和国家权威机构的数据库连成一体，才能为交通事故流行病学的研究提供可靠全面的数据基础。第一个关于三点式安全带防护效果的研究是瑞典人Bohlin完成的，随后其他人进行了大量的关于早期安全带防护效果评估方面

6、的研究。然而，由于所用数据和使用方法的不同，得到的结果差别较大。80年代中期，在交通事故流行病学的分析中引入了更加精确的统计学方法，如Evans［2］创造了配对比较法可以将事故众多因素中某一因素的作用相对独立第37卷第5期机械工程学报Vol.37No.52001年5月CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""May2001出来，使人们有可能对使用某种约束系统的有效性作出比较准确可靠

7、的评价。1.2损伤评估标准和体系损伤的评估标准和尺度是损伤流行病学研究的重要基础概念，它被用来区别和衡量事故中人体损伤程度（Severity），也可以称为损伤尺度或指标（Scaling）。它可以从力学和生理学的角度定义为生理学或解剖学意义上的使人体功能丧失或解剖结构破坏方面的量，也可以定义为生理学和与之相关的社会学意义方面的量。与损伤程度密切相关的另一个量称为损伤标准（Injurycriterion），它通过一些物理参数或其的函数定义，这些参数常常反映了引起某一程度损伤发生的损伤力学因素。人体或人体的某一部分对损伤载荷的承受能力称为耐受

8、度（Tolerance），它定义为导致某种类型损伤发生或达到某种损伤标准的阈值时的载荷大小，或者是由这种载荷换算出来的量。应该注意到，不同年龄和不同个体之间耐受度的差别是很大的，一般只能用试验或统计学的方法