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基于ECER129法规的儿童座椅侧面碰撞台车试验系统

2024-08-13 来源:华佗健康网
ISSN 1674-8484 汽车安全与节能学报,2015年,第6卷第3期 06/13 —CN 1 1-5904/U J Automotive Safety and Energy,2015.Vo1.6 No.3 237—244 基于ECE R129法规的儿童座椅侧面碰撞台车试验系统 张金换 ,杨帆 ,周勇 ,吴文旺 (1.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084,中国; 2.烟台大学机电汽车工程学院,烟台264000,中国) 摘要:根据欧洲经济委员会(ECE)推出的R129法规 L童座椅侧面碰撞保护性能的要求,建立了侧 面碰撞台车试验系统。用已有后向碰撞波形发生装置,组合了后向碰撞聚氨酯管、橄榄头、台车初速度, 调试波形,实现了侧面碰撞所需的速度波形。按照该法规,设计台车座椅和门板系统,进行0系列 3岁假人模型的侧面碰撞试验,测量了假人头部、胸部损伤,分析了座椅与门板相对速度曲线和碰撞 过程的高速摄影图像。结果表明:速度波形符合该法规要求,台车座椅和门板系统位置准确、结构 稳定。因而,该台车试验系统,能满足该法规要求,进行侧面碰撞试验。 关键词:汽车被动安全;儿童座椅;侧面碰撞;聚氨酯(PU)管;台车试验 中图分类号:U 461.91 文献标识码:A DOI:10.3969 ̄.issn.1674—8484.2015.03.006 Lateral impact sled test system for child restraint system based on ECE R129 ZHANG Jinhuan’YANG Fan’,,ZHOU Yong ,WU Wenwang’ (1.StateKeyLaboratoryofAutomotiveSafetyandEnergy,Tsinghua University,Beijing 100084,China; 2.SchoolofElectroMechanicalsandAutomobileEngineering,Yantai Universiyt,Yantai 264005,China) Abstract:According to the requirements on lateral impact test for child restraint system(CRS)in R129,which was legislated by the Economic Commission for Europe(ECE),lateral impact sled test system was established Making use of the rear impact velocity wave generation system,which consisted of the polyurethane tube, olive-shaped head,initial crash velocity and adjusting wave profile,desired lateral impact test velocity wave was realized.According to R129,child seat bench and door system were designed,lateral impact tests were performed on the lateral impact sled test system using the Q3 child dummy,the dummy head and chest injury were quantitatively measured,the relative velocity curves of test bench and door components,and the high speed impact video were analyzed。Test results demonstrate that the impact velocity profiles satisfy the requirements of the R129,lhe positions of lesl bench and door are accurate,and lhe structure components are stable.Thus,lhe lateraI impact sled test system meets fhe standards of R129.and can be used for child seal lateral impact test. Key words:vehicle passive safety;child restraint system(CRS);lateral impact;polyurethane tube;sled test 收稿日期/Received:2015—07—09 基金项目/Supported by:中国标准化研究院基金项目(282015Y-4005) 第一作者/First author:张金换,(1954_),女(汉),北京,教授。E-mail:zhjh@mail.tsinghua.edu.cn 第二作者/Second author:杨帆(1987一),男(汉),吉林,硕士研究生。E-mail:yf07@mails.tsinghua.edu.cn 240 汽车安全与节能学报 2015年第6卷第3期 要通过对速度曲线进行微分运算进而得到侧撞 足法规速度范围的对应相对位移为212.8 ̄282.3 mm, 过程的加速度数值范围,可以算得第1阶段r0~15 ms) 加速度为0~11.9 g,第2阶段(15 ̄70 ms)的加速度 为10.2~15.0 g,而第2阶段持续时间相对较长,为 重点控制范围。此时初始速度为6.375 ̄7.25 m/s,即 22.95 ̄26.10 km/h。同时,根据曲线可以计算得到,满 对应于门板入侵量。 现有特定结构的正撞管和尾撞管分别产生如图6、 7所示蓝线与红线区间内的加速度,尾撞管所能实现的 加速度及脉宽涵盖了侧撞所需加速度范围,可用尾撞 管的不同组合进行波形调试,生成侧撞所需的波形。 30 20 0 20 40 t i ms 6O 8O 图5 R129法规中要求的速度曲线 图6正面碰撞法规规定波形区间 图7后向碰撞法规规定波形区间 1.4.2波形调试结果 度。根据法规要求,侧面碰撞座椅与门板相对速度曲 线脉宽要低于70 ms。脉宽小于60 ms,视为偏小;脉 宽大于70ms,视为偏大。 加速度的波形依赖于组合尾撞管数量以及对应橄 榄头的尺寸。尾撞管数量越多、橄榄头尺寸越大,则台 车所产生的加速度数值越高,脉宽越短;相反,尾撞管 数量越少、橄榄头尺寸越小,则台车所产生的加速度数 值越低。根据所做过的大量尾撞试验,4根尾撞管的 加速度过高,减速过快,无法满足侧撞要求。采用中 通过对方案4的重复试验,对应的加速度波形见 图12,并进行测量及计算,可得座椅从开始减速f此时 令初始位移为0)到位移最大时的平均位移为240 mm, 满足最大入侵量小于250 mm的要求,在橄榄头开始 接触PU管进行减速时,可以设置为碰撞时刻t 。 间管道安装2根尾撞管进行波形调试。常用橄榄头直 径为48.5、48.0、47.5、47.0、46.5、46.0 mm。考虑到 1.5后排座椅安装位置确定 通过波形调试,从橄榄头开始接触PU管进行减 速时,门板与座椅相对速度、最大入侵量均满足法规要 求。此时减速初始时刻即为t 时刻。根据此种尺寸定位, 可以确定后排座椅在台车上的相对位置,完成整个系统 组装。关键尺寸见图l3。 侧撞初始速度范围及台车碰撞系统的精确度要求,调 试初速度取为24.0、25.0 km/h。 4种波形调试的组合方案对比见表2,对应调试波 形见图8一图1。初始速度均满足要求。脉宽即碰撞开 始时刻到座椅与门板相对速度为0 H,f ̄J之间的时间跨 表2 4种调试方案对比 张金换,等:基于ECE R129法规的儿童座椅侧面碰撞台车试验系统 243 动时间较长,在台车停止运动后,头部仍出现反向10 g 左右的加速度。从图像中可以观察到此时儿童假人在 座椅的带动下向反向运动,并再次与座椅侧翼发生接 触碰撞。合成加速度的大小基本取决于】,向加速度的 大小。经计算,3试验的头部伤害值见表4,均满足法 规要求。胸部3向加速度及合成加速度见图19。 8 6 4 2 ∞ 0 —2 —4 —6 8 2O O 。D一20 ≈-40 ・60 _8O 20 O 一2O 一40 80 60 。D \ 8 40 q 20 O 图18儿童假人头部加速度曲线 表4头部损伤数值 2O 0 —20 20 0 —20 。0 ≈.40 60 _8O 40 20 、 ≈ O -20 80 60 ∞ §40 20 O 图1 9胸部三向加速度及合成加速度 244 汽车安全与节能学报 2015年第6卷第3期 在侧面碰撞中,胸部所承受的冲击比正面碰撞要 强烈,因为座椅直接与门板发生碰撞,这种情况下JL 童安全带保护效果较差,胸部3 ms合成加速度分别为 55.80 g、65.50 g、60.30 g,超过了正面碰撞中对胸部合 成加速度的要求(此款座椅正面碰撞合格。 从整体上看,儿童座椅侧翼面积和刚度的大小, 对于保护儿童头部起到关键作用,座椅侧翼可以有效 的缓冲座椅所受门板的冲击,并且可以有效保护头部不 会超出侧翼保护范围而避免与门板发生碰撞。胸部加 速度较正面碰撞数值大,冲击明显,但目前R129法规 还未对胸部加速度做出具体要求。 3结论 本文按照欧委会推出的ECE R129新法规中儿童 座椅侧面碰撞保护性能的要求,建立了相应的侧面碰 撞台车试验系统。利用现有后向碰撞波形发生装置,组 合了后向碰撞聚氨酯管、橄榄头、台车初速度,实现了 满足新法规要求的侧撞波形。重新设计了台车座椅和门 板系统,进行的一系列儿童座椅侧撞试验。实验结果 表明:侧撞速度波形满足新法规的要求,可以为将来深 入研究侧撞过程中的儿童保护技术提供宝贵的试验历 史数据。 参考文献(References) [1]Johannesn H,Bendjellal F.Update on lateral impact test procedure for child restraint systems『C]//SAE 2011 World Congress&Exhibition.201 1. 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