智能汽車碰撞安全性研究現(xiàn)狀與展望

謝菲菲 李娜

摘 要：自動駕駛技術(shù)正在快速發(fā)展，智能汽車在將來也會逐漸更新?lián)Q代，而車內(nèi)乘員及內(nèi)飾也會呈現(xiàn)出與常規(guī)汽車完全不同的形式，本文描述了現(xiàn)有對于非正常姿態(tài)及座椅布置下乘員碰撞安全性保護的部分研究現(xiàn)狀，以及為今后智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全性問題提供一定的方向。

關(guān)鍵詞：智能汽車;碰撞，安全性研究

1 背景介紹

現(xiàn)今自動駕駛與網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)正在飛速發(fā)展，國內(nèi)外也都在大力建設(shè)智能汽車的測試評估平臺，北京、上海、重慶等地已建立了智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試道路區(qū)，國外密歇根大學建立了智能汽車測試場地及相關(guān)測試方法等[1]，從國內(nèi)外對該領(lǐng)域的投入可看出智能汽車將成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的方向，SAE（美國汽車工程師協(xié)會）也為自動駕駛等級做出評定，制定了Level 0至Level 5共六個階段如下圖所示，為自動駕駛技術(shù)的發(fā)展提供了方向與要求。

然而在未來智能交通出行的發(fā)展趨勢下，對于車內(nèi)乘員的保護將面臨新的挑戰(zhàn)。首先要從自動駕駛汽車（后簡稱智能車）和常規(guī)汽車的區(qū)別上發(fā)現(xiàn)問題：在智能車中無需駕駛員執(zhí)行駕駛?cè)蝿眨藛T姿態(tài)將更不受約束，Jorl?v等人[2]的研究表明，在高度自動化的智能車中，乘員更愿意處于傾斜的放松姿態(tài)，同時可能改變座椅的常規(guī)布置：呈現(xiàn)乘員相對的布置形式，因為此狀態(tài)更便于交流，當然此環(huán)境是基于達到Level 4，Level 5級別自動駕駛下可能存在場景;其次現(xiàn)有研究所使用模型大部分基于FMVSS法規(guī)等，并不完全適用于國人甚至亞洲人的體型特征，同時需要對模型做出針對性調(diào)整，也要對易受傷害的人群如老年人、兒童等投入更多的保護。

2 發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

由上述對智能車與常規(guī)車輛的辨析可知對于未來車內(nèi)乘員的安全保護需要做出適應性改變，目前已有針對非常規(guī)姿態(tài)下乘員保護的部分研究，姬佩君等人[3]提出了均衡化約束的概念，此種約束形式可為乘員提供充足的保護同時大幅減小胸部壓縮量，降低骨折風險;并進一步研究了膝部氣囊對其乘員的保護作用，提出膝部氣囊置于靠近膝部的部位可有效減少碰撞發(fā)生時乘員的脊椎損傷;Kitagawa等人利用THUMS模型研究了前文所述的座椅位置和方向?qū)ε鲎舶l(fā)生時乘員運動學響應的影響，結(jié)果表明對非常規(guī)姿態(tài)乘員座椅安全帶提供的約束仍提供至關(guān)重要的保護作用;針對非朝向車輛行駛方向的座椅形式，Jin等人研究了正碰中對乘員損傷相對較小的座椅角度，提出在碰撞發(fā)生前的預警時間內(nèi)將座椅轉(zhuǎn)至該合適角度，但該研究顯然未考慮實際應用中的機械結(jié)構(gòu)的響應時間，極短的時間內(nèi)可能產(chǎn)生較大加速度，對于人體仍然是很大的沖擊，會造成較大損傷。以上研究均為針對非常規(guī)狀態(tài)的乘員及座椅排布，即使有些存在不合理之處但也為今后的智能車中的乘員保護提供范例，同時在相向而坐的座椅排布形式下的碰撞安全性研究中，可能需要考慮乘員間的相互作用，這也是和普通車輛不同之處。

有關(guān)研究表明，在網(wǎng)聯(lián)汽車中車輛以隊列形式行駛在專用道路時可有效減少油耗，節(jié)能減排，但該形式目前僅用于商用車領(lǐng)域，若應用于乘用車領(lǐng)域仍存在很大的安全隱患，可能會發(fā)生連環(huán)碰撞事故，則會造成極嚴重的后果。

并且今后還應需要建立更適應中國人體態(tài)特征的約束系統(tǒng)能為國人提供更好的保護。在所有類型乘員中，老年人、兒童及BMI指數(shù)較高的肥胖乘員是碰撞發(fā)生時易受損傷的高危人群，目前常用的大多數(shù)各百分位假人模型大多基于歐美地區(qū)標準，與中國人的體態(tài)特征差異較大，因此新型假人模型的構(gòu)建需要有更多的投入，可以采集不同的中國國民體態(tài)數(shù)據(jù)樣本，利用其統(tǒng)計規(guī)律構(gòu)建出參數(shù)化模型應用于研究中將更具有針對性和可靠性。

3 結(jié)束語

在國家政策的鼓動下，未來的幾十年應該是智能汽車發(fā)展的黃金時期。但是要發(fā)展到SAE自動駕駛等級中的LV4，LV5還有很多研究需要做，現(xiàn)有研究遠遠不夠。對于智能汽車中的乘員保護更是重中之重，因為安全時一切的前提，讓人們敢乘坐無人駕駛汽車的首要前提是安全問題，其中包括：盡可能減少事故發(fā)生及事故發(fā)生后能給予乘員最充足的保護，減少傷亡。此文目的也是想為智能汽車的乘員保護提供一些建議，希望智能汽車能發(fā)展的越來越好。

參考文獻：

[1]陶永峰，吳亞剛.基于城市快速路的網(wǎng)聯(lián)汽車測試應用探索[J].中國交通信息化，2019（S1）：105-108.

[2]Jorl?v，S.，Bohman，K.，Larsson，A.，2017.Seating positions and activities in highly automated cars–a qualitative study of future automated driving scenarios.In：Proceedings of the International Research Conference on the Biomechanics of Impact.

[3]姬佩君.均衡約束概念的乘員碰撞保護研究[D].清華大學，2016.