基于小重疊碰撞信息的汽車高速碰撞安全性研究

基于小重疊碰撞信息的汽車高速碰撞安全性研究

當汽車行駛遇到緊急情況時，駕駛員的自然反應之一是轉動轉向盤，躲避障礙物。若未能成功躲避障礙物，汽車也會偏離原行駛中心線，使碰撞時接觸面積大大降低。美國公路安全保險協會將接觸面積小于汽車寬度40%的碰撞稱為小重疊碰撞。統計數據表明，約1/4的汽車前排乘員重傷或死亡事故是在小重疊碰撞下發生的，因而有必要對小重疊情況下的汽車碰撞安全性進行分析。2012年美國公路安全保險協會進行了大量輕型汽車與障礙物以及輕型汽車之間的小重疊碰撞測試，使通過測試得到的數據幫助消費者選擇較為安全的汽車。對于測試得到的數據，過去只用于對汽車安全性等級進行劃分，而不將其用于汽車碰撞和事故重建中。對此，研究了如何將小重疊碰撞測試得到的數據用于汽車碰撞和事故重建中。

首先分別從定性和定量兩個方面對小重疊碰撞進行了明確的定義。從定性角度，小重疊碰撞只沿著汽車側面發生，在整個碰撞過程中。汽車與障礙物或汽車與汽車的碰撞接觸面上始終存在非零的切向速度。定量來說，小重疊碰撞是指碰撞接觸面的接觸面積小于汽車寬度的40%。之后對2012年美國公路安全保險協會進行的50次小重疊碰撞測試進行說明，這些試驗中包括41種汽車與障礙物碰撞和9種汽車與汽車的碰撞，碰撞接觸面積在汽車寬度的20%～28%。為保證數據來源的可靠性，這50個碰撞測試的測試報告、測試視屏及其它相關的數據和報告均由美國公路安全保險協會下屬分公司直接提供。直接獲得的數據包括AVI格式的碰撞視屏以及駕駛員座椅后背處的加速度值。介紹了如何對這些數據進行處理，對視屏進行分析時，每10幀進行1次提取。將提取的視屏幀導入到計算機輔助設計軟件中，用于縮放和測量。測量各視屏幀中汽車的重心和平移速度變化，結合駕駛員座椅后背處的加速度值計算出汽車的行駛速度和橫擺角速度。最后，利用平面沖擊力學計算每個碰撞測試的碰撞參數，采用最小二乘法對汽車質量、橫擺慣性矩和回轉半徑進行擬合，所得到的參數值可用于汽車碰撞和事故重建。

R.Matthew Brach et al. SAE 2014-01-0469.

編譯：王祥