行人碰撞腿部保护研究
行人保护下腿碰撞器模块分析
关键词 ： 汽车 ； 安全； 行人保 护； 下腿碰撞器
腿 部及膝 盖 部则 是受 到严 重伤 害最 常 见 的部位 ，而 车 辆 的前 端碰 撞 区部件 是直 接关 系 到行人 的伤 害程 度 ，
包 括车 辆前 保 险杠 区 、保 险杠 与 发动机 罩 过渡 区及 发
动机 罩 区 。
下 腿 碰
撞 器
ห้องสมุดไป่ตู้
ａ小腿或膝盖与保险杠接触
ｂ 上腿部与发动机 罩前缘接触
Ｐｅ ｓ ｒ ａ ｏ ｅ ｔｏ ｗｅ ｇ ｏ ｍ ｍ ｐａ ｔ ｒ Ａｎ ｌ ｓｓ ｄｅ ｔ ｉ ｎ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ Ｌｏ ｒＬｅ ｆ ｒ Ｉ ｃ ｏ ａ ｙ ｉ
～一～ 一 一 一
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０ ３年 １ ，欧 盟 颁 布 了世 界 上 １月 伴 随着 汽 车发 展 ，汽 车 安全 始 终 是人 们 关注 和 讨 试验 方 面 的研 究 。２ ０ 的主 题 ，一 直 以来 人 们关 注 的 是车 内乘 员的乘 车 安 第一 个行 人 碰撞 法 规— — “ ｉ ｃｖ ０３１２Ｅ Ｄｒ ｔ ｅ ０／０／Ｃ”， ｅｉ ２
２ ）行人 的上腿 部位 与车 辆 的发动 机罩 前缘 接触 ；３ ）
来考核 车辆 对行 人 的伤 害程度 。 人保 护试 验示 意 图， 行
行 人 的上 身部 位 与 发 动机 罩 接 触 ；４ ）行 人 头部 与 发 如 图 ２所 示 。
基于行人腿部保护的保险杠造型优化设计
ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｄ ｓｒ ｎ ｌ ｇ ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｐ ｒｏ ａ ｃ ｆｔ ｅ ｂ ｍｐ ｒ ｉ ｅ ａ ｕ ｔ ｄ ｉ ｃ ｏ ｄ ｎ ｅ ｗｉ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆＧＴ ｎ ｈ ｅ ｅ ｔ ａ ｅ ｒ ｔｃ ｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｕ ｅ ｓ ｖ ｌ ａｅ ｎ ａ ｃ ｒ ａ ｃ ｔ ｔ ｅ ｒｑ ｉｅ ｎ ｓ ｏ Ｒ ｉ ｏ ｍ ｈ ｈ
部 的 保 护
１１ 保 险 杠 系 统 ．
目前 国际主 流行人保 护适用 标准 为 Ｇ Ｒ、 Ｃ Ａ Ｔ Ａ Ｅ
标准 。我 国 即将 颁 布的《 汽车对 行人 碰撞保 护 （ 征求 意见 稿 ） 也是根 据 Ｇ Ｒ制 定 。 》 Ｔ 该标 准规 定 了腿部 模 块 和保险 杠碰撞 的试 验方 法 试 验 主要测 量膝 关节 弯 曲角 度 、膝 关节 剪 切位 移 和胫 骨 加 速度 等 参数 。
Ｌｅ ｏ ｅ ｔｏ ｇ Ｐｒ ｔ ｃ ｉｎ
Ｘｉｏ Ｈｏ ｇ ｉ Ｌ ｈ ｎ ｉ ， ｕ Ｌ ｎ ｎ ａ ｎ ｗｅ ， ｕ Ｓ ａ ｂ ｎ Ｗ ｉ ａ
（ｉｎ Ｕｎｖ ｒｉ Ｊｌ ｉｅｓｔ ｉ ｙ）
［ ｂｔａ ｔＡ Ｆ ｏ ｅ ｏ ｅｆ ｎａ ｂ ｄ ｆｔｅｃｒｉ ｅｔｂｉ ｅ． ａｄ ｉ ｃｕｌｄ ｗｔ ＭＡ ＹＭ ｅ ｏｍ Ａ ｓ ｃ］ Ｅ ｍ ｄｌ ｆｔ ｒ ｔｌ ｏｙห้องสมุดไป่ตู้ ａ ｓ ｓ ｌｈ ｄ ｎ ｓ ｏｐｅ ｉ Ｄ Ｏ ｌｇｆ ｒ ｈ ｏ ｈ ａ ｓ ｈ ｒ
．
Ｆｒ ｍ ｈｅ ｏ ｔ ｍｏ ｅ ｉｇ ｐ ｉ ｔｏ ｉｗ． ｔ ｅ ａ ｕ ｅ ｒ ｏ ｓ ｄ ｔ ｍｐｒｖ ｈｅ ｐｅ ｅ ｔｉｎ ｐｒ ｔｃｉ ｎ ｐ ｒｏ ａ ｃ ｆｔｅ ｄ ｌｎ ｏ ｎ ｆｖ ｅ ｈｒ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ａ ｅ ｐｒｐｏ ｅ ｏ ｉ ｏ ｅ ｔ ｄ ｓｒａ ｏｅ ｔｏ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｆ ｍ
基于有限元法的行人腿部安全保护研究
要集 中于行 人 损 伤机 理 和相 关 保 护措 施 ， 如何 改 进 就 汽车 的 结构 来增 强其 行 人 友 好 性 的 工作 却 很 少 。 文 本
则 简 单 介 绍 了 行 人 保 护 法 规 和 行 人 碰 撞 保 护 的试 验 方 法 ， 立 了行 人 腿 部 与 保 险 杠 碰 撞 的 有 限 元 模 型 ， 对 建 并 某一 已有 车型 进 行行 人 友 好 性 分 析 ， 出 了前 保 险 杠 提 结构 的改进方 案 安 全 保 护 研 究
口 昊 异 口 朱 平 口 林忠钦 口 周 昱 口 邱国华
摘 要： 为研究现有轿车前保险杠的行人友好性 ， 基于欧洲 Ｅ Ｖ １标准， Ｅ ＣＷＧ ７ 建立了 行人腿形撞击器的有限元模
的机 理 ， 时 还 有 一 些 降 低 行 人 损 伤 的 方 法 。 年 来 ， 同 近
欧 洲 行 人 保 护 的 研 究 有 了 突 破 性 的 进 展 。 ０ ３ 欧 洲 ２０年
目 腿形撞击器有限元模型建立
为 了分 析 行人 与汽 车 前保 险 杠 系统 发 生 碰 撞后 ，
行 人 保 护 法 规 正 式 采 用 了 Ｅ Ｖ （ 洲 车 辆 安 全 委 员 Ｅ Ｃ 欧
行 人小 腿 以及 膝关 节 所受 到 的损 伤情 况 和验证 改 进保
险杠 设 计 的切 实 有 效 性 ， 须 建 立 可 以代 替 尸 体样 本 必
和 假 人 模 型 的 人 体 小 腿 撞 击 器 模 型 。 文 建 立 了 本
Ｅ Ｖ １ 报 告 中 的小 腿撞 击 器 的 相应 有 限元 模 型 。 Ｅ ＣＷＧ ７
中圈分 类号 ： ４ １９ Ｕ ６ ．１
文献标识码 ： Ａ
基于行人腿部碰撞保护的汽车前端设计
（上接第148页）
表1 MQRR 22项交付物
表2 MQRR评判标准
序号 English
中文
1
QualityStandards,StandardizedWorkandTraining 质量标准、标准化作业及
求解分为两个过程。第一个过程抑制安全气囊，模拟行人 腿部与保险杠的直接碰撞，第二过程对安全气囊解除抑制，模 拟有气囊保护情况下行人腿部与保险杠的碰撞。 3.6 结果分析
两次碰撞试验结果为：无安全气囊保护时，保险杠最大 变形为0.50 mm，最大正应力为1726.5 MPa，最大正应变为 9.23×10-3；有安全气囊保护时，保险杠最大变形为0.33 mm， 最大正应力为653.5 MPa，最大正应变为7.71×10-5。即有安全 气囊保护时，保险杠最大变形小，正应力小，总应变小。这说 明有安全气囊保护时保险杠受到的力减小，根据力的作用是相 互的，行人腿部在人车碰撞时受到的冲击力减小，即在保险杠 前增加安全气囊能够有效的保护行人腿部。
2 设计方案
该设计由现有的主动安全技术和新型安全气囊组成。运用 自动制动系统中的毫米波雷达测出车辆与前方障碍物的距离[3]， 用红外热成像仪识别出前方障碍物是否是人，即综合运用毫米 波雷达技术和红外热成像技术测出车辆与行人的距离。当此距 离小于“报警距离”时就对驾驶员进行报警提示，小于“安全距离” 时，如果驾驶员没有踩制动踏板，系统会控制汽车自动制动。 如果判断出与前方行人仍会发生碰撞，系统将此信号传输到安 全气囊控制单元。
2017.06
149
ACADMIC
基于某款SUV车型的行人保护aPLI腿碰研究
基于某款SUV车型的行人保护aPLI腿碰研究发布时间：2023-01-31T02:16:21.155Z 来源：《中国科技信息》2022年第18期作者：何义[导读] 行人保护是汽车主被动安全关注的热点问题之一何义安徽江淮汽车技术中心安徽合肥 230000摘要：行人保护是汽车主被动安全关注的热点问题之一，在车辆与行人的交通事故中，碰撞中对行人的伤害主要集中在头部和下肢。
下肢中的下腿型伤害与保险杠结构、及其与车身空间设计关联性较大，主要集中在造型、防撞梁与保险杠空间、车体防撞梁设计。
本文通过对某款SUV进行仿真分析优化，对空间结构提出相应的建议，为后期造型的空间校核要求、防撞梁结构设计提供参考。
关键词：行人保护腿碰空间结构1、引言在2022年初我国汽车保有量已经达4亿辆，巨大保有量的机动车产生一系列问题成为社会的焦点，其中就包括汽车交通事故中乘客以及行人碰撞的安全问题。
中国公路交通人车混行的情况较多，导致国内汽车与行人或自行车、电动车以及摩托车的事故几率较高，并且国内弱势道路使用群体的交通安全意识淡薄，违章违法现象时有发生[1] 。
行人保护起源于20世纪六、七十年代，欧、美及澳大利亚的汽车安全专家最早提出在汽车设计过程中考虑行人保护这一概念。
2009年我国参照 GTR9指令，颁布了GB/T 24550-2009《汽车对行人的碰撞保护》法规[2]。
21版C-NCAP规定行人保护在5星级评价中的最低得分率要达到65%,并且考虑二轮车头碰及引入aPLI腿。
预计2025年将增加胸部冲击器对行人胸部进行考察，新车评价体系（C-NCAP）对行人保护方面进行试验考察越来越严格[3]，行人保护法规演变见图1。
2、行人保护模型建立本文利用前处理软件HyperMesh及Oasys建立行人保护aPLI腿碰分析的有限元模型，利用LS-DYNA求解器对aPLI腿型与汽车碰撞过程进行计算机模拟，并通过后处理软件HyperView对仿真结果进行分析，再根据分析结果，提出改进方案，使得最终优化方案满足aPLI腿碰开发的目标得分要求。
基于HyperStudy行人与车辆碰撞腿部伤害分析
基于HyperStudy行人与车辆碰撞腿部伤害分析1 引言近年来与行人有关的人车碰撞安全问题，已经成为车辆安全性能开发的热点[1]。
据日本调查统计，在非致命的汽车与行人碰撞交通事故中，下肢损伤占40%[2]。
为了降低行人腿部所受的伤害通常在车辆前端增加防护结构吸收行人腿部的碰撞能量，来减轻行人腿部所受伤害。
腿部防护结构的材料、厚度及相对与小腿模型的碰撞位置关系均对行人小腿伤害产生影响。
因此本文利用HyperStudy 软件对影响小腿伤害值的关键参数进行DOE 实验设计，通过分析找出主要影响参数进而进行设计改进。
2 Study 模型建立本文首先利用Altair 公司HyperMesh 软件进行行人与车辆有限元仿真模型搭建，如图1 所示。
建模时仅考虑前端结构对小腿碰撞的影响，基本网格尺寸控制在5mm×5mm[3]。
图1 行人小腿碰撞有限元模型将搭建好的有限元模型导出.K 文件格式并利用LS-DYNA 求解器进行计算。
因此在HyperStudy 中需要配置LS-DYNA 求解器执行脚本，并设置求解器输入相关要求，包括存储路径、CPU 个数设置、运算内存设置。
2.1 设计变量定义腿部防护结构通常由前横梁吸能泡沫和安装在发动机底部护板上方的塑料支撑件组成，吸能泡沫压缩刚度及支撑件的X 向刚度的设计尤为重要。
另外小腿碰撞模型与车辆前端第一接触时刻，小腿底部离地面间隙也会对小腿伤害产生一定影响。
如图2 所示，黄色部分为小腿冲击模块、绿色部分为缓冲块泡沫、蓝色部分为下支撑件。
图2 腿部防护结构示意图因此考虑以上因素，选取DOE 设计变量为小腿底部离地面间隙H、吸能泡沫密度RO、发动机底部支撑件厚度T。
设计变量及其水平见表1 所示。
NCAP行人保护下腿型碰撞发展概述
NCAP行人保护下腿型碰撞发展概述摘要：行人保护是汽车主被动安全过关注的热点问题，在车辆与行人的交通事故中，行人头部与下肢是最容易受到伤害的部位，由于下肢损伤通常较为严重，极容易造成腿部的长期残疾[1]。
本文通过综述了行人保护下腿型发展的历史，为后期从事行保领域的专业人员提供研究腿碰发展的理论简介。
关键词：行人保护下腿型1、引言为了保护行人安全，欧洲车辆安全促进委员会（EEVC）对欧洲国家道路安全进行了长达22年的调查、分析和研究。
欧洲WG10工作组在20世纪初制定了行人保护的实验方法，通过大量的事故数据分析得出，当行人与车辆发生碰撞时，造成严重伤害的部位主要集中在头部、腿部及腰部。
因此研发出三种行人保护试验装置：头部冲击器、上腿型冲击器和下腿型冲击器[2]。
2003年EEVC颁布了基于行人保护的法规“Directive 2003/102/EC”。
根据 EEVC 的研究成果自2009年起ENCAP 添加了行人保护试验程序，车型安全性的评价由成人保护、儿童保护、行人保护和安全辅助系统四部分组成。
2009年10月我国发布了《汽车对行人的碰撞保护》(GB／T24550—2009)，并于 2010年7月1日作为推荐性法规开始实施.2、行人保护下腿型TRL行人保护法规和新车评价规程均要求行人保护试验采用模块化试验方法，即头部和腿部分别使用相应冲击器与车辆前端发生碰撞。
自2009年起，EuroNCAP车型安全性的评价由四部分组成，成人保护、儿童保护、行人保护和安全辅助系统，其中新增的行人保护腿碰采用刚性腿型TRL。
在行人生物学损伤的研究基础上英国TRL（Transport Research Laboratory）开发了行人保护腿型碰撞器。
主要集中在膝盖部分，分别是胫骨上端加速度、膝部弯曲角度和膝部剪切位移三个指标评价下肢伤害。
采用刚性体下腿模型，下腿模型质量为 13.4kg，下腿模型下端离地距离为25±10 mm，下腿模型以11.1±0.2 m/s 的速度正面撞击汽车前端结构的中心，通过胫骨加速度，膝关节弯曲角度和剪切位移峰值来评价腿部模型受到的伤害[3]，具体评价指标如表 1所示3、行人保护下腿型Flex_PLI随着对行人安全性研究的深入，研究发现TRL刚性腿仅在膝盖区域较好的反映出行人腿部伤害，并没有考虑到胫骨所受到弯曲的影响，不能完全反映行人被撞击后胫骨的伤害情况，在测量伤害值时存在一定局限性。
乘用车与行人碰撞腿部保护设计要素研究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓｇ Ｅｌｍ ｅ ｓｏ ｈ ｃｅ ｆ ｒＰｅ ｓｒａ ｇ Ｐｒ ｔｃ ｉ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ ｅ ｎｔ ｆＶｅ ｉｌ ｏ ｄｅ ｔ ｉ ｎ Ｌｅ ｏ ｅ ｔｏ ｉ ｌｉｉ ｎ ｎ Ｃｏ ｌ ｏ ｓ
ＷｕＢｎ， ｈ ｉ ａ ＷａｇＤ ｚｉ Ｍ ａ ｉｎ ＬｕＪｎｏ ｇ ｉ Ｚ ｕＸｃ ｎ， ｎ ａｈ ｉｏＱａｇ， ｉ ｕｙｎ ｈ ， （ ． ｕｏ ｏｉ ａｅ ｅｈｏｏｙＩｓｔｔ Ｔ ｎｊＵ ｉｅｓｙ２ Ｓ Ｉ Ｔ ＲＴ ｃ ｎｃｌ ｅｔｒ １Ａ ｔ ｔ ｅＳｆ ｙＴ ｃｎｌｇ ｔｕｅ ｏｇｉ ｎｖｒｔ；． Ａ ＣＭＯ Ｏ ｅｈ ｉ ｎｅ） ｍ ｖ ｔ ｎｉ ， ｉ ａＣ
【 ｂｔａｔＩ ｉ ｐｐｒ ａｓ ｐｉｅ ｌ— ｏｙｍ ｄｌ ｆ ｅｉ ｅｆ ｎ－ ｎ ｔ ｃ ｒ ｓ ｂｉ ｅ Ａ Ｙ ， Ａ ｓ ｃ］ ｔ ｓ ａ ｅ ｍ ｌ ｄｍｕｔ ｂｄ ｏ ｅ ｏ ｈｃ ｏｔｅｄｓｕ ｔ ｅｉ ｅｔ ｌ ｈｄｉ Ｍ Ｄ ＭＯ ｒ ｎ ｈ ， ｉ ｆ ｉ ｉ ｖ ｌ ｒ ｒ ｕ ｓ ａ ｓ ｎ
１ 周秋梅， 凤来． 架式轿车车身有限元分析． 津汽车， 岳 骨 天
・
设计 ・ 算 ・ 究 ・ 计 研
乘 用 车 与行 人碰 撞腿 部保 护 设计 要素 研 究
吴 斌 朱 西产 王 大 志 苗 强 刘 军 勇
（． １同济大学 汽车 安全技 术研究 所 ；． Ｉ Ｔ Ｒ技术 中心 ） ２Ｓ ＣＭＯ Ｏ Ａ
【 摘要 】 Ｍ Ｙ 在 ＡＤ ＭＯ中建立了汽车前端结构的多体简化模型 ， 利用 Ｍｏｅｒ ｔｒ ｄｆ ｎｉ 进行 了参数 灵敏度分析以及 ｏ ｅ
在汽 车交通 事故 中 ， 行人 事故 占有很 高 比例 ， 共
吏
专用 车辆驾 驶 室的生 产 。
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图１ 行人下肢伤害的主要模式
骨折。股骨和腓骨也具有同样的伤 害机理。
Ｋａｊｚｅｒ对膝关节受到横向碰撞 时的伤害机理进行了详细的研究， 指出膝关节伤害主要是由于横向平 移位移导致的剪切以及角位移导致 的弯曲两种伤害机理造成的。行人 腿部膝关节位置通常是直接受到车 辆保险杠的撞击，由于股骨运动的 滞后使得关节面间发生剪切错位。 这种剪切错位导致了膝关节韧带的 拉伸，并在股骨髁和胫骨髁间隆凸 间产生横向压缩力。横向压缩力导 致关节接触表面出现集中应力，当 应力超过其容忍极限时，胫骨髁间 隆凸或股骨髁就会发生横向骨折。 当膝关节横向弯曲时，关节一侧的 韧带受到拉伸力的作用发生拉伸变 形，与此同时，关节表面的另一侧 则会受到轴向压缩力作用，导致集 中应力的出现。当集中应力超过骨 的压缩强度时，也会出现骨折伤 害，如图 ２ 所示。
综 述
行人碰撞腿部保护研究
郑 巍
内容提要：本文从生物力学角度综合分析了行人与车辆碰撞过程中其腿部的伤害机理，并根据ＥＥＶＣ 行 人碰撞保护试验法规建立了腿部撞击器的有限元模型。利用该数值模型，本文针对某国产轿车进行了行人腿 部保护的相关研究，并提出了相应的结构改进方案。计算结果表明，通过对保险杠的结构改进可以有效地减 轻车辆对行人腿部的伤害，具有较高的可行性。
分析车身保险杠的结构可以发 现，整个保险杠结构类似于一根简 支梁，最外层为保险杠蒙皮，它通 过螺钉固定在保险杠骨架上，保险 杠骨架又通过保险杠支架与车身前 纵梁相连接。无疑，在梁支承处的 撞击工况相对于其它位置的碰撞而 言更为恶劣，而Ｌ２碰撞位置正位于 保险杠支架（梁支承处）附近。
为了限制碰撞过程中胫骨加速 度的峰值，从而避免骨折的伤害， 车身保险杠首先必须具有足够的变 形空间来减速腿部撞击器，同时还 必须吸收足够多的碰撞能量来防止 腿部撞击器的回弹。Ｄａｖｉｅｓ Ｒ．和 Ｃｌｅｍｏ Ｋ． 利用“半正弦”波形减 速度曲线对保险杠所需变形空间进 行了估计，得出胫骨加速度峰值小 于 １５０ｇ保险杠所需的理论变形距 离为 ６６ｍｍ。
验以及动态碰撞试验的有限元计算，
图４ 腿部撞击器结构示意图
并与 ＧＭ 建立的腿部撞击器模型的
ＥＥＶＣ 采用 Ｃｏｎｆｏｒ（ｔｍ）泡沫来 计算结果进行了对比，计算结果参
模拟人体的肌肉组织，是因其具有 见图 ７、图 ８ 和图 ９。
比较独特的材料特性，并且与人体
从图中可以看出，本文建立的
肌 肉 的 生 物 力 学 特 性 较 为 接 近 。 腿部撞击器模型不仅很好地满足了
图３ ＥＥＶＣ行人保护子系统试验 腿部撞击器模型由英国ＴＲＬ公
司开发，由２个刚性段组成，分别代 表人体的股骨（大腿）和胫骨（小 腿），其间利用一个弹簧和阻力器组 成的结构连接两个刚性段，以模拟 人体的膝关节。刚性段外覆盖一层
学相似性，按照 ＥＥＶＣ 试验法规的
要求，对腿部撞击器计算模型分别
进行了静态弯曲试验、静态剪切试
限值１５°。
保护的相关研究，并提出了行之有
分析碰撞过程发现，膝关节剪 效的保险杠结构改进方案。
综 述
2 0 04 - 3 城市车辆 2 9
URBAN VEHICLES (Bimonthly)
May. 2004 (S erial No.90) (Since 1983)
CONTENTS
S PECIAL FOCUS
模型，如图 ６ 所示。刚性胫骨段和 模型，本文针对某国产轿车车身前
股骨段均采用壳单元建模，泡沫和 部保险杠，共选择了 ３ 个碰撞点
橡胶采用了体单元建模，利用“非 （Ｌ１、Ｌ２ 和 Ｌ３）分别进行了 ＥＥＶＣ
线性六自由度弹性 ／ 阻尼器单元” 行人碰撞保护腿部撞击器试验的有
来模拟膝关节弯曲和剪切的生物力 限元计算，如图１０所示，计算结果
吸能泡沫
保小在很大程度上依
赖于撞击力作用点的
位置以及撞击力的分
布情况，从另一个角
保险杠蒙皮
保险杠蒙皮
度而言，其大小与保 保险杠支架 险杠的高度以及形状
吸能式
缓冲式
密切相关。为了限值
图１２ 典型的保险杠结构
膝关节的弯曲，保险
６０ｍｍ，并将其改为吸能式结构，即 在保险杠蒙皮和骨架间填充了 ６０ｍｍ 的 ＰＵＲ 泡沫（密度为 ６０ｇ／ Ｌ）用于吸收腿部撞击器的碰撞能 量，如图 １３ 所示。
对改进后的结构进行腿部撞击 且，该方案对整车结构的改动也非 器碰撞试验计算，撞击点仍然选择 常小，具有较高的可行性。
在保险杠支架位置。计算结果表明， 将保险杠变形空间增大到 ６０ｍｍ，
４ 结束结
并采用泡沫材料吸收碰撞能量有效
行人与车辆的碰撞过程中，其
地降低了碰撞过程中腿部撞击器的 腿部是最容易受到的部位之一。本
２ 行人碰撞保护腿部撞击器
ＥＥＶＣ 行人保护试验法规采用 了子系统试验（Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｓｔ） 的方法来评价车身在行人碰撞保护 方面的相关性能。所谓的子系统试 验是指采用单独的试验部件——撞 击器（Ｉｍｐａｃｔｏｒ）对车身前部的典 型部位进行碰撞试验。撞击器代表 了行人身体最容易受到伤害的部位， 并具有与行人相应身体部位类似的 生物力学特性，共分为成人和儿童 头部撞击器（Ｈ ｅ ａ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍ Ｉｍｐａｃｔｏｒ）、腿部撞击器（Ｌｅｇｆｏｒｍ Ｉｍｐａｃｔｏｒ）以及大腿撞击器（Ｕｐｐｅｒ Ｌｅｇｆｏｒｍ Ｉｍｐａｃｔｏｒ）４种撞击器，如 图 ３ 所示。
Ankai Bus on the growth ........................................................ (6) JiangHuai Bus, interacts with consumers in sincerity .......... (8) Sortie after deliberation, Huatai cuts a slice off bus marketi .. (10) New release of GreatWall-Flower Whisper Bus ................. (13) Volvo flagship sets sail ............................................................................ (14) Mercedes-Benz Truck on the road of continuous success .... (17) Whole-hearted ÒChaoYueÓ, accompanies you during the
鉴于行人碰撞保护的重要性， 欧洲车辆安全性委员会（ＥＥＶＣ）成 立了专门的“行人安全性工作组” （ Ｗ Ｇ １ ７ ）， 并 提 出 了 相 应 的 行 人 碰 撞保护试验法规——“ＥｕｒｏＮＣＡＰ
Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ”。该 试验法规将于２００５年起在欧盟开始 正式实施，成为欧盟新车评价强制 性试验法规的一项重要内容。如何 从汽车设计的角度出发来保护行 人，有效地减轻其与车辆发生碰撞 时的伤害正逐渐成为汽车安全性研 究的最新领域和焦点问题。
杠碰撞力作用点应可能靠近股骨段 和胫骨段的重心，避免集中作用在 膝关节附近；而限值膝关节的剪切 位移又需要碰撞力在膝关节两侧均 匀分布，避免其集中作用在膝关节 的一端。因此，将原来完整的吸能
泡沫替换成阶梯状泡沫，并将保险
杠变形空间增大至 １２０ｍｍ，如图１４
所示。这样，在碰撞的初期，碰撞
力不再集中作用在膝关节位置，而
学特性。
参见图１１。试验法规规定的碰撞伤
为了验证撞击器模型的生物力 害指标参见表１。
2 0 04 - 3 城市车辆 2 7
综 述
2 8 城市车辆 2 0 04 - 3
从图 １１中可以看出，３次碰撞 的膝关 节 剪 切 位 移 均 小 于 ６ｍｍ，满 足法规的要求，其中Ｌ２位置碰撞剪 切位移最大，为 ５．２ｍｍ；膝关节弯 曲角度，Ｌ２位置碰撞的值最大，达 到了约 ２０°，Ｌ１ 位置碰撞的值最 小，为１５．５°，但是也超过了法规 规定的限值。至于胫骨上端加速 度，同样是 Ｌ２位 置 碰 撞 的 值 最 大 ， 约为 ２００ｇ，而 Ｌ１ 碰撞和 Ｌ３碰撞均 小于 １５０ｇ，满足法规要求。
是靠近胫骨的重心，当保险杠蒙皮
变形与上端泡沫接触时，下端的泡
沫已经吸收了一定的碰撞能量，而
上端泡沫的作用除了吸收后期的碰
撞能量外，还可以防止膝关节过度
的剪切变形。计算结果参见图１５所
示。
计算结果表明，保险杠采用
１２０ｍｍ阶梯状吸能泡沫的结构改进
方案对行人腿部以及膝关节保护效
图 １３ 保险杠结构改进（６０ｍｍ吸能泡沫） 果是十分明显的，各项伤害指标均 很好地满足了试验法规的要求。而
2 6 城市车辆 2 0 04 - 3
综 述
图２ 膝关节伤害机理 而膝关节韧带的伤害则主要来 源于关节弯曲转动时韧带内的拉伸 力。当拉伸载荷超过韧带的拉伸强 度时，韧带束就会发生撕裂或断裂。
２５ｍｍ 厚的 ＣＦ－４５ 型 Ｃｏｎｆｏｒ（ｔｍ）泡 沫，代表了人体的肌肉组织。最外层 为一层 ６ｍｍ厚的氯丁橡胶，代表了 人体的皮肤。膝关节处安装有传感 器用于测量膝关节的弯曲角度和剪 切位移。一个单向加速度传感器安 装在胫骨段不受撞击的一侧，其测 量轴向为碰撞方向。撞击器的具体 结构和相应的尺寸参见图４。
胫骨加速度，其峰值从最初的２００ｇ 文综合分析了行人腿部伤害的生物
降低至１４５ｇ，已经满足了试验法规 力学机理，并根据 ＥＥＶＣ 行人碰撞
的要求。然而，膝关节剪切位移和 保护试验法规建立了腿部撞击器的
弯曲角度并没有太大的改善，膝关 有限元模型。利用该计算模型，本