王全

(1.同济大学,上海 200092；2.延锋百利得(上海)汽车安全系统有限公司，上海 201315)

安全带佩戴舒适性分析

王全1,2

(1.同济大学,上海 200092；2.延锋百利得(上海)汽车安全系统有限公司，上海 201315)

当车辆发生碰撞时，安全带对乘员安全具有重要的保护作用，但是，实际生活中安全带的使用率仍然难以保证。其中很重要的一点原因在于安全带佩戴后不够舒适，最常见的就是勒脖子。通过研究安全带固定点的位置并结合CAE分析软件Beltfit，对设计前期安全带的布置进行初步评价并提出改进方向，为后续实车安全带佩戴舒适性的提高奠定基础。

安全带；舒适性；Beltfit软件

0 引言

全世界的汽车都会配备的安全装置就是安全带，而汽车的安全带发明至今已有60多年的历史。自发明以来，以其简单实用的安全功能挽救了许许多多人的生命。时至今日，驾车时系好安全带已经成为各国保障汽车驾乘人员生命安全的强制措施。但是，在日常生活中，还是能看到很多不系安全带的人，也有很多人为此付出惨痛的代价。

实际生活中仍有很多驾驶员认为在车速较慢的情况下没有必要系上安全带，还有些人认为安全气囊就可以保护自己的安全，就不用再系安全带了。其实这些想法都是错误的。没有安全带的保护，安全气囊根本无法发挥作用，甚至会带来更大的伤害。同时，即使在日常城市行驶速度下，一次突发的迎面碰撞就可能给未系安全带的乘客带来致命的伤害。

安全带的重要性可见一斑，为了使人们更愿意佩戴安全带，如何提高安全带的佩戴舒适性已成为一个重要的研究方向。

1 安全带佩戴理想情况和有效固定点概念

理想的情况下安全带佩戴时不应存在勒脖子和滑肩情况。

以下3种情况一般作为考核状态：座椅调节到最前面时，5%th 女性假人(Hybrid Ⅲ)佩戴安全带状态；座椅调整到SRP点时，95%th男性假人(Hybrid Ⅲ)佩戴安全带状态；座椅调整到SRP点时，50%th男性假人(Hybrid Ⅲ)佩戴安全带状态。当然为了进一步提高分析的涵盖面，还可以选择5%th、50%th、95%th人体设计驾驶位置和座椅调节到最前、最后的极限位置进行检查。

特别需要说明的是：在进行后排安全带的佩戴舒适性检查时，后排中间座椅95%th男性假人可豁免以上规则。因为整车结构和布置关系，后中座椅历来空间较小，大体格男性很难感到舒适，故此位置一般认为是短途使用，长途旅行不推荐使用。

文中将采用MIRA Beltfit软件进行分析，在正式开始前有以下2个重要概念需要明确：

(1)SRP点即乘坐基准点，也称为R点或设计H点，并且该点是用于建立乘员调节工具和尺寸的基本基准点。模拟人体躯干和大腿铰接中心的位置。具有相对于所设计车辆的结构建立的坐标并建立了每个指定乘坐位置的最靠后的正常驾驶或乘坐的H点位置，它考虑了座椅所有的调节状态，包括水平、垂直和倾斜，但不包括非正常驾驶和乘坐目的的座椅移动。

(2)安全带实际固定点和安全带有效固定点概念。安全带实际固定点是指在车身、座椅或车辆其他部分的构件上用于安装、固定安全带总成的零部件。安全带有效固定点是指将织带系于该点可以获得与预期设计相同的安全带佩戴状态。它可以是也可以不是安全带实际固定点，主要取决于与固定点相连接的安全带金属接头的形状。如图1所示，安全带刚性构件与下固定点连接，对在座椅调节范围内的所有位置，不论是固定式还是自由旋转式，安全带有效固定点为织带与刚性构件的连接点。

如果在车身构架或座椅构架上设有织带的导向件，则应将织带朝向使用者一侧的导向件中点作为安全带有效固定点，如图2所示。

如果安全带经使用者直接通向卷收器而不带导向件，则应以卷轴与通过织带中心线卷收平面的交点作为安全带有效固定点。插锁有效固定点分4种情况：刚性旋转，刚性不可旋转，半刚性，织带连接式。插锁采用刚性的支架，若插锁总成可以绕螺栓固定点在一定范围内旋转那么有效固定点即为实际固定点。若刚性支架不可旋转则以锁舌插入后织带在锁舌上的实际翻折点作为有效固定点。织带连接式插锁有效固定点情况同下固定点连接。半刚性式插锁有效固定点为支架可以进行折弯的起点位置，如图3所示。

2 分析前相关数据收集

下面以某款车的前排安全带进行说明，如图4所示，共分以下6种状态下的情况。

根据前述的安全带有效固定点定义，在3D数模上采集完成有效点数据，见表1。

表1 有效安全带固定点坐标 mm

座椅前后调节距离为253 mm，导轨水平角度为8.8°。

状态一：座椅调节到最前端，采用5%th女性假人进行分析。

状态二：座椅调节到SRP点向前160 mm处即5%th女性设计驾驶位置。

状态三：座椅调节到SRP点向前80 mm处即50%th男性设计驾驶位置。

状态四：座椅调节到SRP点向前64 mm处即50%th男性处于座椅调节距离的黄金分割点位置。同时考虑座椅导轨角度影响即前移64 mm，上升高度约10 mm。

状态五：95%th男性处于SRP点。

状态六：座椅调节到最后端，采用95%th进行分析。

需要说明的是座椅的导轨角度影响理论上在每种状态下都应考虑，但从项目实践经验看对最终评判影响微乎其微，从效率出发故仅在状态四进行考核。越来越多的座椅不仅可以进行前后方向的调节而且可以进行高度方向的调节，对于此类情况，调整时取SRP点平均高度，若有必要也可对上下极限位置单独进行校核。实际项目中，当某些位置难以获得时，可以仅分析状态一、四、五以获得初步的判断。鉴于分析方法类似，文中仅对前排驾驶员侧安全带进行校核，其他位置安全带佩戴舒适性分析请参考类比。

3 具体案例分析和软件步骤

(1)启动软件；

(2)选择模式；

(3)输入有效固定点坐标；

(4)选择假人；

(5)软件模拟结果分析和评价。

3.1 结果分析(状态五)

选择95%th假人处于SRP点，将导向件调节到高调最高挡位，如图5所示。

分析发现织带虽未出现勒脖子的情况但是有2.8 mm宽织带超出了红色推荐区域。根据Beltfit原则，当限制于车身布置空间、结构等原因而无法再调整有效点的情况下，若仅有一处不符合项，负责工程师可根据其经验判断予以接受，待后续物理样车出来后再进行实车评估，以判断其最终状态。

尝试将导向件放到高度调节器中间挡位，如图6所示。再次分析，结果完全满足要求。以上情况下可以确认此位置的安全带佩戴舒适性是满足要求的，因为高调的存在就是为了满足不同体格、不同位置时人们对安全带佩戴舒适性的要求，是求并集而非交集，故只要高调上某一挡位就能满足要求，即认为此位置满足要求。目前常见的高调一般为3～5个挡位，如果高调挡位越多，选择的余地也越多，越有利于安全带佩戴的舒适性，这就是无级调节高调器(高调器行程过程中任何一处都可以进行锁止即有无限挡位)开发的意义。

3.2 结果分析(状态四)

选择50%th假人，如图7，将导向件调节到高调最低挡位，座椅沿水平方向向前移动64 mm，高度方向提高10 mm(相对于SRP点)，插锁长度172 mm,结果满足要求。

3.3 结果分析(状态一)

如图8所示，选择5%th假人，将导向件调节到高调最低挡位，座椅沿水平方向向前移动220 mm，插锁长度172 mm,结果满足要求。此位置为座椅调节到最前端的极限情况，与前述座椅调整到最后端一样，实际情况下即使是5%th的女性一般也不会在此位置驾驶，因为离方向盘实在太近，此位置若检查合格则一般在设计驾驶位置(状态二)也不会出现问题。

到目前为止，以上3个状态分析都已完成，经高度调节器和调整插锁长度后全部满足要求，即安全带佩戴舒适性校核合格，其他状态的分析步骤同上，这里不再详细列出。剩余部分工作需等待物理样车完成后进行实际的装车评价，如图9所示，具体评价方法与上述软件分析相类似，由有经验的工程师主导完成评估。

4 结束语

安全带佩戴舒适性的分析主要希望得到座椅不同调节位置、不同体格的假人佩戴安全带时的评估结果。根据此分析结果优化相应的零件设计参数和安全带固定点布置位置，在兼容车身结构、空间布置的情况下得到最大可接受度的安全带佩戴舒适性。待后期获得物理样车时再进一步对前期分析数据进行检查确认，最终获得实车状态下的最优化安全带佩戴舒适特性。

【1】全国汽车标准化技术委员会.GB 14167-2013汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点[S].北京:中国标准出版社,2014.

【2】SAE J4004-2005 Positioning the H-Point Design Tool-Seating Reference Point and Seat Track Length[S].

Seatbelt Fastened Comfort Analysis

>WANG Quan1,2

(1.Tongji University,Shanghai 200092,China;2.Yanfeng Key (Shanghai) Automotive Safety Systems Co.,Ltd.,Shanghai 201315,China)

When a vehicle has a crash, seatbelt has an important function to protect passengers,but it’s still difficult to guarantee all people willing to fasten seatbelt. One very important reason is that people feel uncomfortable after seatbelt fastened. The most common is neck strangled.Through the research of seatbelt anchor point position combined with CAE analysis software Beltfit, a better seatbelt layout design and improvement direction were provided.

Seatbelt；Comfort；Beltfit software

2015-08-27

王全，男，本科，工程师，从事安全带开发工作。E-mail:thunderknight@126.com。