基于行人下肢碰撞被動保護的SUV前保險杠收縮系統研究

阮觀強 何永旭

摘 要：隨著可持續發展的戰略逐漸受到很多行業的推廣，火力發電廠脫硫脫硝的措施逐漸納入到可持續發展的戰略中。火力發電廠的環保措施主要是針對脫硫脫硝措施進行展開，所以火力發電廠的脫硫脫硝措施是火電廠可持續發展的關鍵。本篇文章主要是通過火力發電廠脫硫脫硝措施進行分析提出現在狀況下存在的問題并且進一步提出解決的方法。

關鍵詞：低速碰撞；前保險杠系統；行人下肢保護；SUV

近年來，隨著中國交通事業的迅猛發展，道路交通趨向多樣化發展，尤其以人、車并行方式居多[ 1 ]。作為典型的以平路面混合交通為主的國家，我國在陸路交通事故中傷亡人數占比極高，甚至位居前茅。其中，由于意外車禍造成事故的死亡人數占到全世界的20%，這直接造成我國成為世界上發生交通事故最為嚴重的國家之一，同時也是行人傷亡人數最多的國家[ 2 ]。

最近幾年來，雖然在交通事故中死亡的人員數量有一定程度的減少，但仍有約幾萬人之多。與此同時，交通事故會給經濟造成一定的影響，存在著不可避免的巨大損失。由此看來，通過對汽車結構進行改造，以加強汽車的安全性保障，從而降低交通事故死亡率，仍是當今汽車領域的重要研究方向。

一、行人碰撞保護研究的背景及意義

據近年來的數據顯示，在發生的碰撞事故中，來自正面碰撞的事故約占總事故數量的一半，但側面碰撞事故只占25%，追尾碰撞事故僅占22%[ 3 ]。由此可見，在汽車碰撞事故中，正面碰撞事故所占比例特別高，應當引起高度重視。

當汽車與行人發生正面碰撞時，行人理論上首先接觸到的是汽車的前保險杠系統。因此，為了盡可能地減少汽車與行人發生正面碰撞時行人所受到的傷害，改善汽車前保險杠系統的結構應當成為汽車研發的重點之一。

作為發生正面碰撞時主要的承載構件和吸能構件之一，汽車前保險杠的主要作用是：當汽車在低速行駛并且發生碰撞時，減少對汽車其余部件的損害以及對車上乘員的傷害。所以，為了起到這些作用，汽車的前保險杠系統應該具有良好的緩沖以及吸能作用，能夠盡可能地將碰撞時產生的能量轉化為汽車前保險杠的變形能。

除此之外，提高汽車前保險杠的緩沖能力以及吸能能力，可以極大地降低碰撞事故對車體的破壞，并且可以節約因發生碰撞事故所產生的維修成本[ 4 ]。所以，研究汽車前保險杠的碰撞吸能與緩沖特性，探索汽車前保險杠系統的改進設計， 對我國汽車安全設計、行人保護都具有極大意義。

二、對于行人碰撞安全保護研究的具體闡述

（一）基于低速碰撞的SUV前保險杠收縮系統的研究

當汽車以較低速度與行人發生碰撞時，大部分的碰撞集中于前保險杠，保險杠需要盡可能吸收碰撞產生的能量，以減小沖擊力對行人造成的傷害，其次要降低車輛的核心零件的受損幾率。也成為現階段汽車保護技術研發必須經過的項目之一。此外相關的法律法規極技術支持也較為完善。

（二）基于低速碰撞的SUV前保險杠收縮系統的保護對象

對于SUV等中型車型，汽車與行人發生碰撞時，行人的腿部會首先接觸到汽車的前保險杠系統。因此，在發生汽車與行人的碰撞時，行人腿部將會直接受到汽車前保險杠對其的傷害。

除此之外，據數據顯示，在汽車撞擊行人事故中，腿部傷害是此類事故中最常見的傷害形式。雖然有時嚴重的腿部傷害并不會致命，但卻很有可能會造成受害者喪失工作能力甚至造成終身殘疾，對受害者的身心都會造成極大的傷害。為此，基于對行人保護而開展的汽車前保險杠收縮系統研究主要是為了盡可能地避免前保險杠系統對行人腿部造成嚴重傷害，同時，此汽車前保險杠收縮系統也可以降低碰撞對車體的損壞，降低維修費用。

因此，研究如何降低汽車前保險杠系統對行人腿部造成的傷害，并探討汽車前保險杠系統的改進措施，提高其對行人腿部的保護能力是汽車前保險杠系統設計的不可忽略的部分，其對增強我國汽車的安全設計以及促進我國汽車行業在世界汽車行業的發展有著重要作用。

三、基于行人碰撞保護下肢保護的SUV前保險杠收縮系統組建思路

（一）系統的主要構成及安裝

基于行人碰撞下肢保護的SUV前保險杠收縮系統，包括前保險杠主體，前保險杠主體內側具有泡沫緩沖墊，前保險杠主體內側還設有阻尼減震結構以及壓潰導向結構。壓潰導向結構包括前部導軌、底部導軌與側部導軌，前部導軌安裝于前保險杠主體正面內側，底部導軌安裝于前保險杠主體底邊內側，側部導軌安裝于前保險杠主體側邊內側。阻尼減震結構包括正向阻尼器組與側向阻尼器組，正向阻尼器組裝設于前部導軌上，側向阻尼器組裝設于側部導軌上。正向阻尼器組包括至少一對粘滯剪切阻尼器，側向阻尼器組包括至少一對液壓阻尼器。前保險杠主體的正面內側設有至少一對前部定位耳片，粘滯剪切阻尼器一端固定于該前部定位耳片上，其另一端固定于前部導軌上。前保險杠主體的側邊內側分別設有側部定位耳片，液壓阻尼器一端固定于該側部定位耳片上，其另一端固定于側部導軌上。前保險杠主體的底邊內側設有至少一對底部定位耳片，底部導軌一端固定于該底部定位耳片上，其另一端與車架連接。

（二）系統執行原理

當低速狀態下汽車與行人發生碰撞時對于汽車而言首先接觸的是前保險杠，對于行人而言因SUV車型較高首先被接觸的是下肢，通過對最常撞擊點分析，在前保險杠主體內側裝設阻尼器和導軌，其中因側面碰撞有別于正面碰撞，因此側面每個導軌配有一個阻尼器，正面導軌則配備兩個主阻尼器。

在碰撞發生時，根據碰撞的位置，對應阻尼器進行一定程度的收縮，保險杠沿著設定的導軌移動，從而起到減震的作用，碰撞完成之后，阻尼器伸張，保險杠沿著導軌復位。

（三）系統優勢

該系統優點在于，該系統通過機械阻尼器和導軌的配合完成一定程度的被動保護，結構簡單，安裝方便，成本較低，極大減小了SUV等大中型車型在發生碰撞的第一時間內對行人下肢的傷害，解決了在低速狀態下對行人造成如骨折，擦傷等非致命性傷害，且盡最大可能的保護汽車保險杠不受損。

四、基于行人碰撞保護下肢保護的SUV前保險杠收縮系統執行方案

（一）系統安裝分析

基于行人碰撞下肢保護的SUV前保險杠收縮系統包括前保險杠主體，前保險杠主體內側具有泡沫緩沖墊，前保險杠主體內側還設有阻尼減震結構以及壓潰導向結構。壓潰導向結構包括前部導軌、底部導軌與側部導軌，前部導軌安裝于前保險杠主體正面內側，底部導軌安裝于前保險杠主體底邊內側，側部導軌安裝于前保險杠主體側邊內側。阻尼減震結構包括正向阻尼器組與側向阻尼器組，正向阻尼器組裝設于前部導軌上，側向阻尼器組裝設于側部導軌上。正向阻尼器組包括至少一對粘滯剪切阻尼器。前保險杠主體正面內側設有至少一對前部定位耳片，粘滯剪切阻尼器一端固定于該前部定位耳片上，其另一端固定于前部導軌上。側向阻尼器組包括至少一對液壓阻尼器。前保險杠主體的側邊內側分別設有側部定位耳片，液壓阻尼器一端固定于該側部定位耳片上，其另一端固定于側部導軌上。前保險杠主體的底邊內側設有至少一對底部定位耳片，底部導軌一端固定于該底部定位耳片上，其另一端與車架連接。

當低速狀態下汽車與行人發生碰撞時對于汽車而言首先接觸的是前保險杠，對于行人而言因SUV車型較高首先被接觸的是下肢，通過對最常撞擊點分析，在前保險杠主體內側裝設阻尼器和導軌，其中因側面碰撞有別于正面碰撞，因此側面每個導軌配有一個阻尼器，正面導軌則配備兩個主阻尼器。在碰撞發生時，根據碰撞的位置，對應的阻尼器進行一定程度的收縮，保險杠沿著設定的導軌移動，從而起到減震的作用，碰撞完成之后，阻尼器伸張，保險杠沿著導軌復位。在保險杠的內部，除了原車原有的壓潰緩沖材料之外，加裝了阻尼減震器、并設計至少4個方向的收縮導軌。

（二）本系統具體執行流程

基于行人碰撞保護下肢保護的SUV前保險杠收縮系統執行方案可分為以下4步：第一步：車輛與行人發生低速碰撞，行人與保險杠首先接觸。第二步：汽車保險杠受壓，力量直接傳遞到保險杠內部阻尼器。第三步：阻尼器收縮，阻尼器按照設定導軌最大限度收縮，起到減震作用。第四步，碰撞結束，阻尼器按照導軌方向回位。

五、結語

本文的研究點是SUV等大中形車型在低速狀態下與行人發生碰撞時對行人的被動保護收縮系統，隨著行人保護法等相關法律的頒布，行人被動保護日益受到重視，現代SUV汽車的前保險杠設計要求就既滿足對行人腿部等下肢的保護又要考慮盡可能降低汽車在碰撞過程中的受損程度，減小維修費用。

參考文獻：

[1] 行業資訊[J].汽車工程師，2016（01）.

[2] 中華人民共和國道路交通事故統計年報[R].北京：公安部交通管理局，2002-2009.

[3] 德爾福集團.駕駛員安全氣囊模塊[J].汽車與配件，2004（2）：41-42.

[4] 張俊.汽車碰撞損失評估方法分析[J].科技風，2013（23）.

基金項目：

上海市大學生科創項目：A1-5701-16-011-03-70；

上海電機學院基金項目：B1-0224-16-005-011和16TSXK01。