汽車被動安全裝置在事故安全中的運用探究

夏永佳 任寶學

（1.杭州都凌汽車研發有限公司，杭州 310000；2.浙江眾泰汽車制造有限公司 杭州分公司，杭州 310000）

在追求速度、外觀、特色功能的同時，我國越來越多民眾對汽車安全功能提出了較高要求.為了更好地滿足這一要求，提升汽車安全性能，本文圍繞汽車被動安全裝置在事故安全中的運用開展具體研究。

1 常見的汽車被動安全裝置

高強度安全車身、安全玻璃、車身的前后應力集中區、安全帶、安全氣囊、安全頭枕、氣囊控制器、傳感器均屬于常見的汽車被動安全裝置。例如，高強度安全車身能夠在交通事故發生時降低車身的變形，乘員艙的安全空間也能夠得到更好保障；安全玻璃能夠保證交通事故發生時玻璃爆碎為圓柱狀碎塊或夾層玻璃，這就使得交通事故中玻璃帶來的傷害被降到最低；車身的前后應力集中區能夠緩解交通事故發生時產生的撞擊力，車身損壞程度、車內人員損傷程度均能夠由此大幅降低[1]。

2 汽車被動安全裝置在事故安全中的運用

2.1 安全帶

安全帶屬于將汽車乘員身體約束在座椅上的被動安全裝置，車輛碰撞事故發生時，安全帶能夠有效避免乘員身體沖出座椅發生二次碰撞。結合長期以來的研究與實踐驗證不難發現，安全帶在汽車翻車、追尾碰撞、正面碰撞等事故中均能夠較好保護乘員安全，安全帶同時具備的成本低廉、結構簡單、效果明顯特點也使得其在現代汽車領域基本實現了普及化應用。我國法律明文規定，車內前排乘員必須在行車中系好安全帶，近年來C-NCAP評價中獲得高分車型，預張緊限力式安全帶已在前排得到標配，由此可見，安全帶這一被動安全裝置在汽車事故安全中的運用價值。

2.2 安全氣囊

安全氣囊屬于汽車被動安全裝置中的高新技術產品之一，其包括正面氣囊、膝部氣囊、側面氣囊。在汽車發生撞車或遭受猛烈撞擊時，安全氣囊能夠快速自行充氣，防止乘員碰撞方向盤等汽車結構物而受傷。長期實踐早已證明，安全氣囊在保護前排乘員頭部、臉部中具有不俗的表現。相較于上文提及的安全帶，安全氣囊的乘員保護效果較弱，但安全帶和安全氣囊的共同運用能夠大大降低汽車事故中乘員傷害指數。相關權威機構調查表明，安全氣囊能夠降低汽車安全事故18%的致死率，而安全帶與安全氣囊的配合使用則能夠降低47%的致死率，由此可見安全氣囊的應用價值[2]。

安全氣囊主要由氣體發生器、點火器、碰撞傳感器、安全氣囊控制器、氣囊組成，其控制流程可以描述為：“發生碰撞→碰撞傳感器→氣囊控制器→點火器→氣體發生器→氣囊”，其中的氣體發生器需要在事故發生后的30ms內產生大量氣體以充滿氣囊，而點火器則需要在收到碰撞傳感器傳來的信號后引發雷管爆炸以點燃火藥，由此即可通過火藥點燃帶來的瞬間高溫使氣體發生器產生氣體，氣囊由此頂開蓋板并彈出即可保證乘員安全，有機硅、尼龍布涂氯丁橡膠屬于較為常見的氣囊材料。為保證安全氣囊在汽車事故中能夠實現高質量應用，安全氣囊的日常維護與保養必須得到高度重視。具體來說，檢測人員需使用V.AG1551/1552檢測安全氣囊，安全氣囊的拆裝還必須保證蓄電池電源的斷開，安全氣囊的更換需保證新、舊安全氣囊均采用緩沖面朝上放置形式。值得注意的是，安全氣囊存在固定的使用壽命，一般情況下需保證最長10年更換1次安全氣囊，同時需保證安全氣囊不置于100℃以上地方、不沾有清潔劑與油脂。

2.3 碰撞傳感器

碰撞傳感器主要負責檢測汽車發生碰撞的強弱程度，將強弱程度信號發送至氣囊控制器即可決定是否啟動安全氣囊。常見的轎車一般擁有2～5個碰撞傳感器，汽車前方保險杠、吸能盒、B柱內板均屬于碰撞傳感器的常見安裝部位。一般情況下，只有汽車碰撞時車速高于25km/h，碰撞傳感器才能夠向氣囊控制器傳輸足夠啟動安全氣囊的信號。隨著汽車安全的受重視程度不斷提升，近年來汽車碰撞傳感器領域發展速度驚人，滾球式碰撞傳感器、電阻式碰撞傳感器、水銀開關式碰撞傳感器均屬于這一發展所取得的成果，碰撞傳感器由此可更好服務于汽車事故安全運用，圖1為滾球式碰撞傳感器。

圖1 滾球式碰撞傳感器

2.4 氣囊控制器

氣囊控制器負責搜集碰撞傳感器信號，通過綜合分析各類信號并開展計算發出點火指令，即可啟動安全氣囊。在汽車出現碰撞事故時，碰撞傳感器會向氣囊控制器傳輸碰撞信號，結合氣囊開發時路試、誤作用等其他信號即可科學判斷是否啟動安全氣囊。汽車碰撞屬于較為復雜的力學過程，這是由于汽車質量、速度、結構、外形往往千差萬別，鋼鐵結構高剛性、撞擊力產生塑性變形吸能也進一步加大了該力學過程的復雜程度，因此氣囊控制器必須開展大量實車或臺車碰撞試驗方可保證自身性能。由于實車或臺車碰撞試驗存在開發效率低、工作量大、成本高等一系列不足，近年來學界圍繞氣囊控制器試驗開展了大量研究。擺錘沖擊方法便屬于其中的研究典型，該方法可較好用于抗沖擊試驗驗證、加速度的一致性驗證、低速不起爆驗證、高速起爆驗證，氣囊控制器這一被動安全裝置由此即可更好服務于汽車事故安全運用，加速度的一致性驗證如圖2所示。

圖2 加速度的一致性驗證

2.5 注意事項

為保證汽車被動安全裝置在事故安全中實現高質量應用，人們必須關注以下注意事項：（1）避免擅自改裝車輛。加裝運動套件、改裝前保險杠等屬于較為常見的車輛改裝，但由此造成的加速度信號變化將直接影響被動安全裝置效用發揮。（2）物品擺放。儀表盤放置的物品、車內懸掛的物品會在安全氣囊展開時猶如子彈般彈射，由此帶來的風險必須得到關注。（3）行車不系安全帶。不系安全帶在很多年輕人看來是一件很酷的事，但正面撞擊發生時這種行為將產生嚴重的二次傷害。

3 結論

汽車被動安全裝置在事故安全中發揮著關鍵性作用，主要包括安全帶、安全氣囊、氣囊控制器、傳感器等。研究表明，它具有顯著的實踐價值，可以有效降低安全事故危害，保障汽車駕駛人員的安全。因此，人們要充分發揮汽車被動安全裝置的作用。