汽车纵向碰撞控制结构设计的理论与方法研究初探.doc

1、汽车纵向碰撞控制结构设计的理论与方法研究初探摘要：汽车的发展是人类交通里程上的一个重要跨越，但与此同时，与汽车相关的交通事故却一直以来就占据了交通事故中的绝大部分比重。每年发生的难以计数的汽车交通事故就会夺走无数人的生命，让无数家庭支离破碎。因而在如今的社会交通背景下，对汽车纵向碰撞控制方面的研究成为了一项迫在眉睫的举措。 关键字：汽车纵向碰撞 碰撞控制 碰撞控制结构设计 交通预防 Abstract: the development of automobile is an important crossing, human traffic mileage but at the same tim

2、e, car related traffic accidents has been occupying most of the traffic accident in the proportion of. Difficult to count the number of traffic accidents will happen every year claimed the lives of countless people, let countless families be reduced to fragments. So in the context of todays social t

3、raffic, the vehicle longitudinal collision research control has become an imminent move. Keywords: longitudinal collision collision prevention control control structure design of automobile transportation 中图分类号：U463 文献标识码 A 针对于我国公路交通事故发生频率一直居高不下的情况，相关研究人员就开始考虑从减小事故碰撞后，车内人员的受力大小程度方面来加大事故中司机以及乘客生命安全的保

4、障力度，其中最为典型的就是汽车纵向碰撞结构的设计探讨。因为在公路交通事故中，有很大一部分是汽车之间的正面碰撞，所以研究该技术具有非常深刻的意义。 一、当今发生汽车纵向碰撞事故的基本情况和主要危害 近十年来，我国每年因公路交通事故死亡的人数都在五万以上，也就是说，几乎每天都有上百起的交通事故发生。在这些交通事故中，汽车的纵向碰撞占据了绝大部分比重。因为汽车纵向碰撞的力度通常来说是所有交通事故中最大的，因此产生的破坏性以及危害也属于非常严重的类型。 （一） 、汽车纵向碰撞对车身的损毁严重 汽车发生纵向碰撞时，汽车之间几乎所有的冲击力都作用在车身上面，特别是两车对撞的情况下，汽车基本上会直接宣告报废

5、。而更为严重的是，如果在碰撞过程中撞击到了汽车的油箱，那么还可能会引起爆炸，造成事故车辆的完全损毁。 （二） 、汽车纵向碰撞易造成车内人员伤亡 其实，公路交通事故中的人员伤亡有很大一部分都是纵向碰撞造成的，因为一般的侧面剐蹭事故是很难让车内人员受伤的，顶多对车身有所破坏。而在汽车纵向碰撞的破坏力作用下，车内前排的乘客或死机几乎很难有幸存的可能。如果是小型五座以下的汽车之间纵向碰撞的话，更有可能造成整车人的全部遇难。 （三） 、汽车纵向碰撞波及范围大 在所有事故类型当中，汽车的纵向碰撞是波及范围最大的一类。特别是在高速公路等汽车时速较快的路段，通常两车之间发生碰撞之后其余的车辆根本没有充足的反应

6、时间，也会跟着发生不同程度的碰撞，造成影响巨大的交通连锁事故。 二、汽车纵向碰撞控制结构的理论基础 在多次的汽车纵向碰撞事故中，许多人发现了这么一个规律，那就是车内人员的伤亡基本上是在巨大的碰撞冲力带动下所产生的车内二次碰撞中造成的，也就是说减小汽车纵向碰撞的危害，加强对碰撞独立的消除控制主要可以从降低车外碰撞冲力和减小车内碰撞受车外碰撞的影响方面入手。 （一） 、减小车外碰撞冲力的原理 车辆发生纵向碰撞的时候之所以危害如此之大，就是因为纵向碰撞具有异于常理的碰撞冲击力。想要减小这种碰撞冲击力，根据目前的汽车材料市场以及汽车构造，大多只能从加大冲击力的缓冲作用来入手。可以考虑在车头处安装缓冲装

7、置，当最开始发生碰撞的时候可以起到抵消一部分冲击力的作用，而不会直接对车身造成巨大冲击。 （二） 、减小车内碰撞影响的基础构想 其实，这方面的措施在较早的时候汽车厂家就有所采用。比如说安全带、安全气囊等设备的使用，就是为了降低汽车发生碰撞时车内人员受到的冲击。这种方式虽然说在一定程度上起到了保护车内人员的目的，但在汽车时速稍快的纵向碰撞中，仍然起不到决定性的作用。所以，考虑在汽车内部安装更为有效的冲力缓冲装置，也可以纳入汽车纵向碰撞控制结构的设计范围。另外，也可以考虑将车内的二次碰撞转化为三次碰撞，使得一次碰撞发生时，要影响到车内人员还需要在车体材料内部经过一次碰撞，最后能够对车内人员造成的影

8、响也就大幅度降低了。 三、汽车纵向碰撞控制结构的设计初探 目前对汽车纵向碰撞控制结构的研究成果主要还是停留在安全带、安全气囊以及车头缓冲杠的使用上面，而要将汽车纵向碰撞带来的危害进一步减小，最行之有效的方法是从现有的缓冲设备作为切入点，从多角度考虑，进行最贴合实际的结构设计。 （一） 、应用力学原理降低纵向碰撞冲击力 对物理学有一定基础的人都会知道，一个方向的力可以转化成多个方向的力之和，而力在这个方向上的总量不变。通过对车头结构的改进设计，将正面碰撞产生的力转移到其他方向，就能够减小汽车正面受到的冲击力了。 如上图所示，我们可以考虑采用车头的特殊材料与结构设计，在发生纵向碰撞的时候，将外来冲

9、击力分散向车顶以及车底的方法，来极大的降低事故车辆受到的正面冲击力。 （二） 、使用适合的材料结构实现冲力缓冲或分散构想 如果从冲力的缓冲方向进行结构设计考虑的话，那么主要可以考虑在已有的缓冲杠、安全气囊等装置的基础上进行适当的改进，将这类型的装置的效用最大化。而如果是从冲力的方向分散角度来进行结构设计的话，这可以考虑对车头的构造做一定的改进，使其在受到碰撞的时候能够自动将力卸往车顶方向或者车底方向。 （三） 、冲击力缓冲或分散的力学原理在不同车型中的适用讨论 对于冲力的缓冲构想来说，由于现今车辆中安全气囊以及缓冲杠的成功应用，该方向的结构设计应用已经得到了一定程度的验证，所以说十分具有实现的

10、可能。而冲力的分散构想则在小型汽车中比较容易实现，因为小型汽车体型小，冲力更容易分散到车身以外。而对于大型汽车，此种设计构想则还有待进一步的深入讨论。 （四） 、结合目前汽车行业的实际情况进行设计 目前汽车行业中，各个不同的生产厂家所使用的生产材料都有一定的差距，有些厂家生产的汽车在耐碰撞方面的性能相对来说比较好，而有些厂家的汽车这方面的性能就很有可能比较差，甚至于不能支持一些较为新式的汽车纵向碰撞控制结构的安装。 四、汽车纵向碰撞控制结构设计应用在汽车生产行业的可发展性 在如今的汽车生产市场中，还并没有一个能够得到普及的大幅度消减汽车纵向碰撞冲击力的方法，大多数只是停留在简单的安全带及安全气

11、囊设计，稍高质量的厂家则还对缓冲杠的制造有一定造诣。但仅仅凭借现有的纵向碰撞控制结构还远远不能应付随着公路时速越来越快而造成纵向碰撞冲力越来越大的情况。所以对纵向碰撞的控制结构设计在当今还依然是一项非常艰巨的任务，需要通过不断的实验来探索出适合当前汽车构造的安全装置，真正实现事故发生后的低损失。 而正是基于现在汽车生产行业在纵向碰撞控制上的发展不足，市场中急需有一种具有显著降低碰撞冲击力功能的可行性设计出现。总之，对汽车纵向碰撞控制方面的研究在未来一定是一项非常具有发展潜力，值得投入大量精力的重要工程。 五、结束语 不管是开车或者不开车的朋友，最担心的肯定都是自己的家人朋友会在车祸中出现意外。

12、而要让这种担心完全消失，除了遵守相关的交通法规，谨慎驾驶之外，一种安全的事故补救系统也能够起到很大的作用。对汽车纵向碰撞控制结构设计的讨论，正是我们在探索这种安全系统的实现道路上迈出的重要一步。 参考文献： 1雷正保. 汽车纵向碰撞控制结构设计的理论与方法研究综述J. 振动与冲击,2001,01:40-42+13+97. 2王晓峰. 轻型载重汽车正面碰撞控制结构分析与改进D.大连理工大学,2008. 3林广宇,魏朗. 嵌入式汽车纵向碰撞预警系统研究J. 现代电子技术,2010,11:175-178. 4周宇,雷正保,杨兆. 基于预变形控制理论的汽车前纵梁仿真设计J. 长沙理工大学学报(自然科学版),2005,04:34-38. 5侯德藻. 汽车纵向主动避撞系统的研究D.清华大学,2004. 6杨兆,朱荣福,颜海棋,雷正保. 新型前纵梁结构碰撞吸能特性分析J. 黑龙江工程学院学报,2008,04:21-25.