中美侧面碰撞标准中假人性能的比较研究

　　1概述

　　在我国，侧面碰撞是位居正面碰撞之后第二种最常见的碰撞形式。随着侧面碰撞法规GB20071-2006?汽车侧面碰撞的乘员保护?的正式实施，标志着我国在汽车被动安全的研究上进一步与国际接轨。

　　现行的侧面碰撞法规主要有美国的FMVSS和欧洲的ECE两大体系，其它国家的技术法规大多是参照上述两个法规体系制定的，这两大体系的主要区别体现在碰撞试验方法、碰撞试验假人、代表"平均车"的移动壁障。侧面碰撞法规统一的协调化工作的重点是在统一侧面碰撞假人和伤害指标的评价上，不同标准假人可能会导致对侧面碰撞保护措施效能的评价结论的不同。

　　侧碰假人主要用来考核汽车在规定试验条件下发生侧面碰撞时对其乘员的伤害情况，它是车辆侧面结构耐撞性能和乘员侧面约束系统开发研究中必不可少的工具。本文全面介绍了国标GB20071-2006和美标FMVSS214中使用的假人ES1、ES2和ES2-re的结构特点，分析它们结构之间存在的差异，并针对同一车辆在相同的试验条件下，将ES1和ES2，ES2-re的碰撞响应数据加以对比，找出它们在对车辆安全评价性能上存在的差异。

　　2 ES1，ES2及ES2-re研究的背景

　　ES1最早应用于欧洲ECE R95中，它研制于80年，目的是推动车辆的侧面碰撞安全性，随着时间的推移，ES-1的性能不能继续满足侧面碰撞试验的要求，于是开发了ES-2侧面碰撞假人，欧洲ECE R95提出的02号修订草案中建议采用ES1的改进型ES2假人，ES1型侧碰假人到2008年后将停止使用。

　　ES-2re型侧碰假人的研制是基于美国FMVSS 214法规发展的新要求而进行的, 当欧洲和日本成功的普及ES-2侧碰假人的同时，美国的NHTSA根据试验经验提出了假人和座椅相互作用的问题。针对这一现象，假人制造商对ES-2进行了相应的改进，调整了肋骨结构，增加了肋骨引伸装置，这就是新的ES-2re型侧碰假人。

　　GB20071-2006?汽车侧面碰撞的乘员保护?主要参照欧洲的ECE R95标准，其中规定既可以使用欧洲的侧碰假人ES1，也可以使用ES2假人。

　　3 ES1，ES2及ES2-re的结构性能比较

　　3.1 ES1结构

　　ES1重72±0.5kg，用金属和塑料构成骨架，外覆模拟肌肉的橡胶、塑料和泡沫。肋骨框架由钢性脊柱和3个独立的挠性肋骨模型组成，它具有似人的变形特征。臂和肩部件在承受侧面碰撞时具有似人的回旋方式。该假人可以很容易由左向侧碰变成右向侧碰用，其结构在GB20071-2006附件E中有较为详细的说明，这里不再累赘，现行ES1机械结构方面存在如下缺点：①肋骨位移曲线出现“平顶”现象，无法达到其规定的量程②突出背板，容易嵌入座椅靠背③骨盆内塑料制的骼骨易弯曲变形④大腿与耻骨负荷传感器发生接触⑤锁骨与肩总成捆绑在一起⑥腰椎骨发出声响⑦因膝盖之间的碰撞导致耻骨负荷传感器波形出现尖峰，同时腹部和骨盆的标定试验要求太高。

　　3.2 ES2结构

　　ES2是ES1的下一代产品，融合了全世界许多用户和法规制订者的修改意见， ES2的改进主要体现在：①在头部和颈部的分界面增加了上颈部载荷单元。②颈部在可操作性上有较小的改进。③肩锁骨更加灵活，并有特弗龙材料的按钮来减少摩擦。④新型肋骨模块操控系统主要体现在增加了肋骨粘合物和承载负荷背板上，通过这些能够减少座椅的抓缚力，而来自非侧面的载荷下，肋骨模块的变形摩擦力很小，同时倾斜了传感器的放置方向。⑤在胸椎和腹部之间增加上腰椎T12载荷元件。⑥在臀部接合点处用耻骨载荷元件代替缓冲物，传感器的方向也有所倾斜。⑦对腿上肌和膝盖与膝盖接触截面之间的大腿骨重新进行设计。结构间的差异导致ES1和ES2装备传感器情况上也不完全相同， ISO6487推荐ES1和ES2各部位装配采用传感器情况见表1。

表1 ISO6487对ES1和ES2各部位推荐采用传感器情况、ISO/TR9790生物力学得分情况对比　

ISO6487推荐传感器

ISO/TR9790生物力学得分

EuroSID-1

EuroSID-2&ES2-re

EuroSID-1

EuroSID-2

EuroSID-2re

头部

头部加速度计

头部加速度计

5.0

5.2

5.2

颈部

——

上，下颈部载荷传感器

7.8

4.4

4.2

肩部

——

锁骨载荷传感器

7.3

5.3

4.5

上脊椎加速度计

上脊椎加速度计

——

——

——

——

躯干背板力传感器

——

——

——

胸部

胸部位移电位计，加速度计

胸部位移电位计，加速度计

5.4

5.2

4.0

——

T12载荷传感器

——

——

——

下脊椎加速度计

下脊椎加速度计

——

——

——

腹部

腹部载荷传感器

腹部载荷传感器

0.9

2.6

4.1

——

脊骨-骨盆传感器

——

——

——

臀部

骨盆加速度计，耻骨载荷传感器

骨盆加速度计，耻骨载荷传感器

1.5

5.3

3.2

腿

——

大腿载荷传感器

——

——

——

总 体 得 分

4.4

4.6

4.2