汽车行人保护区域的划分

摘 要：在机动车与行人碰撞的交通事故中，行人受伤死亡率非常高，因此我们需要在汽车碰撞区中进行缓冲设计，避免行人受到更大的伤害。在汽车造型面设计阶段，就需要根据碰撞试验的要求对碰撞区域进行划分，从而为下一步的汽车布置提供安全保护区域，保证后期碰撞试验的顺利进行。

关键词：行人保护区域；保险杠试验区域；儿童头型试验区域；成人头型试验区域

0 引言

汽车作为消费品已经进入千家万户，它给人们带来了方便，但同时也带来了很多的问题，交通事故就是车主面临的最大的麻烦。随着安全带、气囊、ESP、ABS等汽车安全装备的普及，驾乘者的安全得到了更多保护。国内外各大主机厂及研发机构也在积极致力于提升车辆的安全性能，不少的安全碰撞标准也应运而生，比如NCAP、NHTSA以及C-NCAP等。然而在日常的交通事故中，与汽车发生碰撞的行人处在了弱势地位，由于行人没有保护，所以极容易受伤。目前国外许多国家已经将对行人的保护写入法规标准，而在我们国内似乎还没有引起大家的重视。车辆研发机构对汽车安全性能的要求还大多仅局限于车辆自身的安全性能上，对行人保护关注比较少。因此，对于行人保护研究、提升车辆的行人保护的性能在我国迫在眉睫。2009年10月30日国家发布了GB-T 24550-2009《汽车对行人的碰撞保护》，标准于2010年7月1号实施。据有关部门初步估计，该标准实施后，每年可挽救2000个生命，减少17000多个重伤人员。该标准的实施对保护行人的人身安全，减少发生碰撞后的经济损失、维护社会和谐稳定有着重要的意义，并将汽车安全保护性能提高的新的高度。

1 行人保护区域划分的意义

根据欧洲车辆安全促进委员会（EEVC）的调查研究，人车碰撞事故主要具备以下特点：

通过对受伤人群的调查发现，在行人死亡的总数中，25岁以上的人占79%，在行人受伤总数中，20岁以下的人占40%。而在我国的行人事故中，儿童的伤亡比例远高于国外。

通过对事故的分析，在大部分行人于机动车的事故中，行人身体多与汽车前部发生碰撞。

通过对人体受伤位置的分析研究发现，头部及腿部是最容易受伤的部位，头部受伤通常是与发动机盖、前风窗玻璃及A柱碰撞汽车碰撞造成的；骨盆与大腿多是与发动机盖碰撞造成；大约75%的小腿受伤和45%以上的膝盖受伤是与保险杆碰撞造成的。

《汽车对行人的碰撞保护》通过腿型对保险杠、儿童头型冲击、成人头型冲击等实验来验证腿部、头部（如图1）伤害指标是否符合要求。基于大量的试验数据，按照该标准的规定，车辆在时速40km/h正常行驶条件下发生碰撞，对行人的伤害程度大大降低，最严重的就是造成腿部受伤和轻微脑部冲击，但不足以让行人丧命。

汽车对行人的碰撞保护应该从汽车研发时给予高度的重视，在造型面设计时，就需要在汽车造型面划分发动机罩上部、保险杠试验区域及头部试验区域，以便在汽车后期设计时，针对这些区域采取相应的技术保护措施。比如采用软性车身设计，在前保险杠、发动机盖等前脸部位放置可变形的塑料泡沫，发动机盖和翼子板设立专门的可弯折机构，这样在发生碰撞时，这些措施发挥缓冲效能，能够让行人“软着陆”，从而达到降低人身损害保护行人的目的。

2 行人保护区域的划分

对应国标的规定以及行人保护试验，需要在三维数模中划分出四个区域：

发动机罩上部、保险杠试验区域、儿童头型试验区域、成人头型试验区域。

2.1 发动机罩上部

发动机罩前缘基准线：长1000mm的直尺与发动机罩前表面的接触点的几何轨迹。几何轨迹是当直尺平行于车辆的纵向垂直平面，且从垂直方向向后倾斜50°以及直尺底端距地面为600mm时与发动机罩前缘接触点所构成。

发动机罩后面基准线：当直径为165mm的球与前风窗保持接触，在车辆前部结构上横向滚动时，球与车辆前部结构的最后接触点所形成的几何轨迹。

发动机罩侧面基准线：当长700mm直尺平行于车辆横向垂直平面且向内倾斜45°，并保持与车辆前部结构的侧面相接触时，直尺与车辆侧面最高接触点所形成的几何轨迹。

发动机罩上部：由发动机罩前缘基准线，发动机罩侧面基准线发动机罩后面基准线所围成的区域。

2.2 保险杠试验区域

保险杠上部基准线：行人与保险杠有效接触点的上部界限。当长700mm直尺平行于车辆纵向垂直平面且从垂直方向向后倾斜20°，沿着车辆前部横向移动并保持与保险杠表面接触时，直尺与保险杠最高接触点所形成的几何轨迹。

保险杠下部基准线：行人与保险杠有效接触点的下部界限。当长700mm直尺平行于车辆纵向垂直平面并且从垂直方向向前倾斜25°，沿着车辆前部横向移动并保持与地面和保险杠表面相接触时，直尺与保险杠最低接触点所形成的几何轨迹。

保险杠角：与车辆纵向垂直平面成60°角并与保险杠外表面相切的垂直平面与车辆的接触点。

保险杠试验区域：过保险杠角的两个纵向垂直平面分别向内平行移动66mm，两个纵向垂直平面之间的保险杠表面。

2.3 儿童头型试验区域

儿童头型前基准线：使用WAD1000的线，在车辆前部结构上所形成的几何轨迹。当发动机罩前缘基准线上任何点的WAD大于1000mm时，则该点的发动机罩前缘基准线即是。

包络线（WAD）：使用柔性卷尺在车辆纵向垂直平面内沿着车辆前部结构横向移动，柔性卷尺的一端在车辆前部结构外表面上所形成的几何轨迹。在全部操作过程中，卷尺处于拉紧状态，卷尺的一端与地面基准平面接触，垂直地落在保险杠前表面的下面，卷尺的另一端与车辆前部结构接触，车辆处于正常行驶姿态。 儿童头型试验区域：车辆前部结构的外表面区域，区域的界限是前至儿童头型前基准线，后面至WAD1700的包络线，两侧至侧面基准线。

2.4 成人头型试验区域

成人头型后基准线：使用WAD2100的线，在车辆前部结构所形成的几何轨迹。

成人头型试验区域：车辆前部结构的外表面区域，该区域的界限是前面至WAD1700，后面至成人头型的后面基准线，两侧至侧面基准线。

3 行人保护区域在设计中的运用

以行人头型碰撞及行人下腿型碰撞为例，说明行人保护区域在设计中的运用。

我们可以使用CATIA软件在新车造型面中划分出这些碰撞区域，由于后期会对造型面做大量的修改，我们在第一次划分的时候将此区域划分进行模块化设计，从而减少重新划分区域的工作量。

3.1 行人头型碰撞的运用

3.1.1 行人头型碰撞区域检查

根据行人头型碰撞区域，确保碰撞区域内重要结构件都要检查到。

需要校核的区域有散热器中上支架，发动机罩支架，前大灯总成，发动机罩锁扣，雨刮电机，雨刮器转动轴，A柱，侧开口线等。

3.1.2 变形空间检查

发动机罩外板与下方刚性部件之间保持最小80mm的间隙。

需要校核的区域有，发动机，蓄电池，雨刮电机，前围盖板，散热器中上支架，散热器左右上支架，前挡泥板上板。

3.2 行人下腿型碰撞的运用

4 结论

近几年里，许多消费者已经把安全作为选购汽车的首要条件，提高汽车对行人的碰撞保护也成为汽车生产企业的首要问题。在设计研发初期，尤其是在造型面设计时，需要按照国标对行人保护区域进行精准划分，在总布置阶段对行人保护区域内及周边的零部件进行有效的布置设计，从而为后期的碰撞试验减少时间、经济成本。

参 考 文 献

[1] Krishnakanth et.al.The Biomechanical Aspects of Prdestrian Protection.Int.J.Vehicle Design，2003，32：28-50.

[2] 陈会.汽车对行人的碰撞保护标准探讨.客车技术与研究，2010（03）.

[3] 赵艳男.基于行人保护的汽车前部造型设计[D].同济大学中德学院，2007（08）：1-10.