蒯乐，刘光健

（上海东方久乐汽车安全气囊有限公司，上海 201201）

前言

随着我国汽车保有量的增加，安全问题日益突显。根据国家统计局统计，2016年我国汽车保有量为19440万量，2016年我国的道路交通事故死亡人数约为40824人，与2015年的36178人相比，增加4646人[1]。由此可见，我国的道路交通事故已经严重威胁到群众的生命健康和财产安全。在汽车侧面碰撞事故中，乘员的头部及胸部伤害是导致死亡的最主要伤害形式[2]。为了有效的保护乘员的头部和胸部，在提高侧面结构设计安全性的基础上，加装侧面安全气囊系统对乘员保护具有重要意义。

1 我国侧碰汽车安全法规的发展

中国最早的乘用车关于侧面碰撞乘员保护设计规则CMVDR是根据欧洲ECE法规制定而成，其中颁布了40多条相关规定。中国国家侧面碰撞乘员保护法规 GB20071从2006年正式发布实行，作为汽车侧面碰撞的标准，此标准是以欧洲的ECER95 法规为蓝本，并结合中国国情所制定的。因为我国和欧洲都是采用汽车产品认证制度，所以参考欧洲的法规也是合理的[3]。这项法规的推行标志着中国侧面碰撞安全系统方面正式进入正规行列。随着C-NCAP的顺利实施及研究的深入，我国汽车技术研究中心也对《C-NCAP管理规则》进行了多次完善和提升，目前C-NCAP已经发展到了2018版，并计划于2018年7月1日开始实施。

2018版《C-NCAP管理规则》[4]侧面碰撞安全规则如下：移动壁障行驶方向与试验车辆垂直，移动壁障中心线对准试验车辆R点向后250mm位置，碰撞速度为50±1km/h，在驾驶员位置放置一个 WorldSID 50th型假人, 用以测量驾驶员位置受伤害情况。在第二排座椅被撞击侧放置 SID-IIsD(版)假人，用以测量第二排人员受伤害情况，如图1所示。

图1 C-NCAP侧面碰撞图

2 侧面气囊的发展

侧面气囊于 1995年首次被安装在限量版奔驰及沃尔沃汽车上并进入市场。至2011年，已有超过 230 款车型提供侧面气囊保护系统，美国乘用车市场的侧面气囊使用覆盖率已达到85%左右。现在侧气囊已经成为大多数乘用车的标准配置[5-6]。

3 侧气囊系统

3.1 侧气囊的介绍

侧气囊系统主要由控制装置、气体发生器和气袋构成，传感器、电子控制系统和触发装置又构成了气囊系统的控制装置。

图2 安全气囊系统的构成

图3 侧气囊安装位置

图4 头胸一体式侧气囊

侧面安全气囊安装在汽车座椅侧面蒙皮下的发泡中，能够在侧面碰撞事故中对乘员胸部和头部进行保护，如图3所示。侧气囊按照保护部位分为两种如图4、图5所示，一种为保护乘客的胸部和头部的头胸一体式；另一种为主要保护乘员胸部、腹部及骨盆位置的胸部气囊。

3.2 侧气囊设计要求

如图6所示侧气囊的几何形状取决于驶员座椅的尺寸、R点位置及调节行程。侧气囊的初始轮廓保证能够覆盖整个驾驶员胸部范围，以减少侧碰时胸部的伤害。侧气囊充气之后会在X和Z向上产生收缩，设计时保证其不能与帘式气囊发生运动干涉。泄气孔通常设计在袋体的前下部，防止泄出的高温气体伤人。

图5 胸腹式侧气囊

图6 驾驶员侧结构图

常见的侧面气囊常用的折叠方式大致可分为卷绕式折叠法、折入式折叠法、Z字形折叠法三类，如图7所示。卷绕式折叠法适合贴着车内饰平铺展开，多用于带饰盖SAB，展开速度比较慢。折入式折叠法适合朝某一方向快速展开，多为软体保护套SAB，展开速度比较快。Z字形折叠法适用上下端距出气口距离差异不大多为软体保护套SAB，展开速度适中。

图7 侧气囊折叠方式图

3.3 侧面气囊的工作原理

侧面安全气囊的基本工作原理是通过传感器将汽车侧面碰撞强度信号传递到控制器，控制器处理并判断是否需要打开气囊。经过逻辑判断是需要时，迅速发出点火信号使气体发生器触发点火，而后在乘员与车体结构间隙之间以较短时间生成大量气体全部展开。在侧面碰撞发生时，侧面气囊通过排气节流阻尼作用来充当侧面吸能部件，减缓施加在乘员身上的碰撞力，以达到保护乘员的目的。研究表明，与未安装气囊系统的车型相比，侧面胸部气囊和帘式气囊的设置能够分别降低16%和33%[7]碰撞侧乘员的伤害。

4 侧面气囊的未来发展

随着新型电子传感器、识别技术的发展，智能侧面安全气囊开始得到发展，目前智能安全气囊在乘员识别技术和分级气囊点爆方面研究比较深入。乘员识别系统基于先进的图像识别技术，通过在座椅上安装重量传感器感知座椅上是否有乘员，在碰撞发生时选择性的点火安全气囊；通过红外线传感器来判断每个座椅上的乘员身高来确定乘员为大人或小孩，选择性起爆不同部位的安全气囊；通过光学传感器超声波传感器判断乘员的坐姿，对气囊的点火做出相应调整[8]。

分级气囊点爆技术能够根据碰撞严重程度，通过电子控制单元判断和制定与乘员静态和动态状态相适应的分级点火策略。智能型气囊[9-10]对保护离位乘员尤其是儿童乘员尤为重要，可以有效防止或减缓在气囊展开过程中对人体的意外。

5 结论

由于车身侧面结构强度相对薄弱且空间较小，侧面碰撞过程中乘员容易受到严重的损伤，本文介绍了侧气囊对人体的保护作用，针对不同类型的侧气囊进行了研究分析，重点分析了侧气囊的设计要求及分类，同时对未来侧气囊的发展进行了论述。在侧面碰撞中加装侧气囊可有效减少对乘员的损伤。

[1] 2016年全国道路交通事故数据统计,[EB/OL],http://www.peichang.cn/detail/id18666.html.

[2] 姜立标.现代汽车新技术[M].北京:北京大学出版社,2012.

[3] 朱西产.实车碰撞试验法规的现状和发展趋势.中国汽车技术研究中心, 2000.4.

[4] C-NCAP 管理规程(2018年版）[EB/O]天津：中国汽车技术研究中心, 2017-04.

[5] Karen M. Balavich, Nathan R. Soderborg etc. Deployment Charac te-ristics of Seat Mounted Side Impact Airbags[C]. Proceedings of 22ESV Conference, Paper No11-0358.

[6] Federal Register. Rules and Regulations[M]. Volume 73, No. 111,June, 2008.

[7] Robert Lange etc. Side Impact Air Bag Efficacy, Injury Mitigation Performance in Vehicle Models With and Without Side Impact Air Bags and Inflatable Head Protection[C].Proceedings of 22ESV Con-ference, Paper Number11-0115.

[8] Angelo D’Elia, Stuart Newstead, Jim Scully, Evaluation of vehicle side airbag effectiveness in Victoria, Australia, Accident Analysis &Prevention, Volume 54, May 2013, Pages 67-72.

[9] 田迪斯.某乘用车侧面乘员约束系统设计与集成优化[D] 2013.

[10] David Schreiber. Seat Detection in a Car for a Smart Airbag Appli-cation[J]. Pattern Recognition Letters, 2007(28):534-544.