2024年2月10日发(作者：amd显卡型号详解)

2011第十四届中国汽车安全技术学术会议论文集

有效加速度在车辆刚性正面碰撞性能

开发中的应用研究

黄迎秋，刘伟，黄荣军

(北京汽车股份有限公司汽车工程研究院，北京，100021。huangyingqiu@bering-atc．com．cn)

【摘要】 本文引入“有效加速度”作为车辆正面碰撞结构耐撞性能的一个评价指标。并对多款不同星级车型

应用有效加速度作为指标进行评价，以验证“有效加速度”作为乍辆正面结构耐撞性能评价指标的可靠性。

关键词：正面碰撞；有效加速度；碰撞波型评价指标

Application

of Effective Acceleration

in

Frontal

Impact

Performance

Evaluation

HUANG

Ying—qiu，LIU

Wei，HUANG Rongojun

search

Institute，Belling

Automotive

G(Automotive

Engineering

Reroup

Co．，Ltd．，Beijing，

100021，Huangyingqiu@bering—arc．com．C11)

Abstract：This

paper

introduces an“Effective

Acceleration”concept

to

evaluate the frontal

impact

atings

are

studied，

performance．A

variety

of vehicles

from

US—NCAP

test

database with different

star

rand the

validity

and the usefulness of the Effective Acceleration

a8 a

severity

index of the

impact

pulse

are

verified．

Key

words：frontal

impact；effective acceleration；pulse

evaluation criteria

1

引言

在US．NCAP车辆刚性壁障正面碰撞试验中，一

形 ，因此通常用B柱或中央通道上采集到的减速

度信号来描述车体的运动，进行相关的分析。

从乘员保护的角度出发，整车正面碰撞过程中

状态是车体持续做匀减速运动，其速度曲线

的理想 如图1中虚线所示。实际碰撞过程中，车身的结碰撞盒和纵梁等部件逐渐发生压溃和折

前期，随着 弯，实际速度要高于理想速度。而在碰撞后期，随着

前端结构被压实，刚度增大，实际速度会低于理想速

度，实际速度曲线如图1中实线所示。 所影响。本2．2有效加速度定义

以能够更准确、完备地评价

有效加速度是评价汽车正面碰撞结构耐撞性的

一个综合评定指标。它是根据汽车正面碰撞时的整

车速度提取出来的一个数值。

2．3有效加速度的计算 车辆正面碰撞时，变形主 将测得的整车加速度曲线积分，会得到速度曲

般考察人的头部伤害指数、胸部加速度。这些考察

指标反映了车身的结构耐撞性、乘员约束系统特性

构耐撞性，刚性壁障正面碰撞通常以加速度峰值、速

度零穿越时间、最大压溃量做为评价指标。但这些

评价指标仅考虑了加速度波形的某个方面，并不能

完全表征碰撞波形的严重程度，且容易被其他因素

文将引入“有效加速度”作为评价指标，

刚性壁障正面碰撞性能。

构 及两者相匹配这三个方面的综合性能。对于车身结 设计，很难使得车辆保持匀减速运动状态。碰撞的

2有效加速度理论

2．1正面碰撞车体速度特征

要产生在车辆前端，B

柱以后及中央通道在整个碰撞过程中几乎不变 线，找到最大的反弹速度值，删除其后的部分，沿水

一62—

m

删

一薹：

＼j．

黄迎秋等：有效加速度在车辆刚性正面碰撞性能开发中的应用研究

平方向将曲线延长，处理后的曲线如图2a所示。连

接速度曲线的初始点(0，t，；)和中值点(t。，(口。+口，)／

2)，作一条直线，交于曲线的延长线于点t，，见图2a。

设该直线与原曲线围成的两部分面积分别为A、B。

过中值点(t。，(射；+t，，)／2)再作一条直线MN，它与过

初始点'13；和终点￡，的水平线分别交于点M和Ⅳ，记

二?

一10D

三¨

参

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直线MN与先前直线围成的两部分面积为c和D，

锄

枷● 傅■

则曲线MN的斜率可由以下的关系确定：A+B=C

t-●■

+D，如图2b所示，直线MN的斜率即为从试验加

图I

正面碰撞中理想与实际整车运动速度曲线的比较

速度曲线中提取的有效加速度。

舷

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劲 柚 O 帅 O

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卸 柚 O 舯

啪 圆

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b

图2有效加速度计箅示意图

3有效加速度的应用

辆驾驶员和副驾驶位置放置两个50％混三男性假

人，提取假人伤害值进行评分。通常情况下，在评价

以下基于公开的NHTSA US．NCAP数据库，通 中获得的星级越高表明车辆越安全，而五星是评价

过具体的应用实例，确定了有效加速度与碰撞安全 体系中的最高评级。 性能星级目标之间的联系，从而验证了有效加速度

3．2

部分车型NHTSA测试数据统计 作为结构耐撞性评价指标的合理性。 从NHTSA网站下载车型的加速度波形曲

3．1

NHTSA评价标准的简介 线旧1，根据2．3节中所述的方法，计算对应的有效加

NHTSA是美国高速公路安全管理局的简称，是 速度，同时，提取加速度峰值、速度零穿越时间、最大

美国政府部门汽车安全的最高主管机关。作为美国 压溃量等评价指标，结合车型的星级评定和乘员伤

政府部门车辆安全监管的权威性机构，承担着确保

害指标进行分析，数据统计如表l所示。

各类车辆必须符合机动车安全法规要求的重要职 表1中CPI为表征乘员伤害程度的综合指标， 责。NHTSA主要是通过测定模拟人所承受的全面 联合采用假人的头部伤害指数与胸部伤害指数计算

双向(正面和侧面)撞击，进行车辆安全性五颗星级

得到，是NHTSA星级评价的基础。当CPI<1l％ 的评定。 时，该车型正面碰撞性能星级评定为五星；当11％

NHTSA刚性壁障正面碰撞程序规定，测试车辆 21％

以56

km／h的速度正面撞向一个固定刚性障壁。车 时，该车型星级则为三星或更低。

一63一

2011第十四届中国汽车安全技术学术会议论文集

表l部分车型NHTSA数据统计表

+。

NHTSA

c川

胸部压缩量

(Inm)

29．0

有效加速度

(g)

24．3

加速度峰值

(g)

36．3

速度零穿越

时间(ms)

72．7

最大压溃量

(mm)

658

星级

A4 ★★'t-★★

(％)

7

^CCORD

★★★★★

★★★★★

★★★★★

★★★★★

★★★★★

8

26．2

32．1

24．7

34．8

36．9

32．8

75．3

73．1

596

CⅣIC

CAMRY

E$350

AVENGER

9

26．4

24．8

28．6

24．5

27．8

530

576 9

8

22．8

24．5

75．8

42．9

33．2

66．5 43l

508

8 27．3

70．3

72．I

nT

ELANTRA

CTS

★★★★★ 7

32．2

28．O

40．6 524

★★★★★

★★★★

★★★★

★★★★

★★★★

★★★★

7 27．5 37．7

68．2

63．3

66．2

514450

532

￡!

n

坫

屹

¨

U

心

悖

¨

”

n

撕

25

30．O

28．O

30．O

53．1

COROLLA

AZERO

26．1 40．2

41．3 27．O

57．7

∞．5

49．0

67．6

70．7

478

COOPER

27．1 26．7

46．2

46．4

37．O

402

VERSA 34．8

30．2 58l

S20∞

DlSCOVERY U

★★★★ 34．3 25．0

545

615498

★★★★

★★★★

★★★★

★★★★

38．4

22．4 36．8

82．2

59．6

Sx4

33．9

21．O

25．0

33．8

45．4

48．4

PRIUS

YARIS

MONTERO

32．5 59．9 454

34．9

48．3

35．6

61．1 546

★★★ 24．4

36．6

35．7

69．9

64．0

75．8

460

VERONA

★★★

★★★

43．5 54．0 550

TRAILBLAZER 45．3 31．2

45．9

548

注：以上数据均来自NHTSA官方网站，选取部分车型某一年的试验数据。

3．3各评价指标相关程度分析

舻，也称为决定系数，是评价拟合程度的指标，

它的数值大小可以反映趋势线的估计值与对应的实

际数据之间的拟合程度，拟合程度越高，趋势线的可

靠性就越高。舻的取值范围在(0，1)之间，当R2等

于I或接近于I时，其可靠性最高，反之则可靠性较

低。

2。图

穿越间、最大压溃量与CPI之间的关系。

3～6时分别描述了有效加速度、加速度峰值、速度零

奢

=

R2—0．44

t．_P—。I

-———可。．．·

一jI一7一

有教加速度(曲

图3有效加速度与CPI关系

根据表l中的数据，绘制出各评价指标与CPI 之间的XY散点图，并对其线性拟合，并求解兄R2=0．20

一下毒亍手：·一

●——_一

加速度峰值(d

通过对各评价指标与CPI之间的线性拟合，可 以计算出各评价指标与CPI之间的相关系数，其对

图7所示。

系

比图如图4加速度峰值与CPI关由图7可以看出，在有效加速度、加速度峰值、

过图3中的曲线，我们也可以看出，有效加速度速度零穿越时间、整车最大压溃量这4个评价指标

与 CPI大致呈线性关系，即有效加速度越高，CPI值中，有效加速度与NHTSA星级的相关程度最高。通

越

·——-64．-——

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整车正面全宽碰撞性能越好。 有效加速度与胸部压缩量的相关度分析 US—NCAP中，胸部压缩鼍(Chest

Disp)并不作

为星级评价的基础指标，然而C-NCAP中，胸部压缩 量同样作为胸部伤害的一个重要的考察指标。因 此，着眼于有救加速度在C—NCAP碰撞安全性能开

大，NHTSA星级越低。通常5星级车辆，其有效加

速度均小于27

g．口星级及三星级车辆的有效加建

度均大于27

g。所以．有效加速廑越低．星级越高．

发中的府用，有必要考察该指标与有效加建度的相

关性，如图8所示。

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目8■《＆镕t自自#Ⅻ4＆∞镕n*g日

从囝8可以看出，胸部压缩量与有艘加速度的

。

的。但是有效加

不相美

文中的具体论证，在整车正面碰撞中以有效 作为正面碰撞评价指标是比较可靠加建度 R1仅为0

001

I，所以这一指标，与有效加速度几乎

经过以上分析。可Ⅸ得出．表征乘员伤害综合评

价指标的CPI与作为车身结构性能评价指标的有效

加速度具有很好的相关性；但就于胸部压缩量等革

十乘员伤害指标而肓，有效加速度与其的柑关性并

不强。

速度还不能够全面地评竹刚性壁障正面碰撞性能，

例如与胸部压缩量的相芏性就较差。对于胸部压缩

量的相关性指标，有待后续研究。

参考文献

【11*{t*日P自#tn十*月≮#m#《t《＆∞#∞# n*E^}I#2∞8．30(5)：41I一415

4结论

根据有教加速度的理论，可以将实车正面碰撞

的速度曲线通过计算得出有效加速度的散值。通过

【2]hflp：／／ Ⅱh“E。∥

【3] ∞m#，※±*．{^#m*q#e【14]|匕i*$^}自

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