隨著行人交通事故頻率的增加，汽車(chē)設(shè)計(jì)中對(duì)弱勢(shì)交通參與者的保護(hù)愈發(fā)受到重視。根據(jù)《GB 24550-2024 汽車(chē)對(duì)行人的碰撞保護(hù)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，保險(xiǎn)杠不僅承擔(dān)車(chē)輛低速碰撞的吸能任務(wù)，還必須減少對(duì)行人下肢的傷害。本文將結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)要求，系統(tǒng)闡述保險(xiǎn)杠下肢保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)及其試驗(yàn)方法。

1. 行人下肢傷害機(jī)理與保護(hù)目標(biāo)

在行人與汽車(chē)正面碰撞中，下肢最先與車(chē)輛接觸，尤其是膝關(guān)節(jié)和小腿，極易發(fā)生：

韌帶斷裂（MCL/ACL/PCL）

骨折

二次跌倒造成的頭部傷害

因此，汽車(chē)保險(xiǎn)杠區(qū)域的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：? 限制膝部韌帶的拉伸量? 降低小腿最大動(dòng)態(tài)彎矩? 減緩大腿和膝部的瞬時(shí)沖擊力

《GB 24550-2024》對(duì)不同保險(xiǎn)杠高度的車(chē)型分別提出了下腿型沖擊試驗(yàn)和上腿型沖擊試驗(yàn)的要求，以盡量還原真實(shí)事故過(guò)程。

2. 保險(xiǎn)杠行人保護(hù)的結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面，良好的下肢保護(hù)應(yīng)當(dāng)滿足以下核心思路：

這些要求在標(biāo)準(zhǔn)條文中被細(xì)化為具體的生物力學(xué)指標(biāo)，如膝韌帶的最大動(dòng)態(tài)延伸量不能大于22mm，小腿彎矩最大340N·m等。

3. 下肢沖擊器與試驗(yàn)原理

為模擬真實(shí)的人體下肢，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用“下腿型沖擊器”和“上腿型沖擊器”對(duì)保險(xiǎn)杠進(jìn)行測(cè)試。其主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖：

圖1 下腿型沖擊器的大腿、小腿、膝部質(zhì)心位置及尺寸示意圖

下腿型沖擊器（Legform Impactor）

• 膝部MCL/ACL/PCL韌帶的延伸量

• 小腿彎矩

上腿型沖擊器（Upper Legform Impactor）

4. 下肢碰撞試驗(yàn)要求與流程

4.1 試驗(yàn)條件

4.2 沖擊速度

4.3 沖擊位置選擇

• 保險(xiǎn)杠中間

• 左側(cè)

• 右側(cè)

4.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

5. 試驗(yàn)示意及流程

下腿型沖擊器試驗(yàn)在車(chē)輛處于正常行駛姿態(tài)或支撐架固定狀態(tài)下進(jìn)行，確保與道路狀態(tài)一致。試驗(yàn)時(shí)，沖擊器以11.1 ±0.2 m/s的速度自由飛行撞擊保險(xiǎn)杠，沖擊方向與車(chē)輛縱向平面垂直，偏差不得超過(guò)±2°。

測(cè)試點(diǎn)至少選擇三個(gè)，分別位于保險(xiǎn)杠中間和兩側(cè)，且相距≥84 mm，覆蓋不同結(jié)構(gòu)區(qū)。試驗(yàn)后記錄小腿彎矩及膝韌帶拉伸量，評(píng)價(jià)區(qū)間從首次接觸到小腿彎矩曲線返回零點(diǎn)，確定其峰值以判定符合性。

正常行駛姿態(tài)的整車(chē)（左側(cè)）和安裝在支撐上的車(chē)身（右側(cè)）的下腿型對(duì)保險(xiǎn)杠試驗(yàn)示意圖

6. 保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)中的優(yōu)化策略

從整車(chē)廠實(shí)際研發(fā)角度，滿足上述嚴(yán)苛要求，往往會(huì)采用如下優(yōu)化策略：

? 有限元仿真：在設(shè)計(jì)早期階段，通過(guò)人模-車(chē)模仿真驗(yàn)證行人下肢傷害指標(biāo)? 模塊化緩沖區(qū)：可更換的泡沫墊或蜂窩結(jié)構(gòu)，兼顧維修與保護(hù)? 分區(qū)剛度匹配：針對(duì)中間和兩側(cè)區(qū)域，優(yōu)化厚度或材料分布? 智能防護(hù)配合：結(jié)合主動(dòng)式彈起發(fā)動(dòng)機(jī)罩，進(jìn)一步減少二次傷害

這些方法共同推動(dòng)保險(xiǎn)杠從“車(chē)輛防護(hù)”走向“行人友好”的方向發(fā)展。

保險(xiǎn)杠不僅是車(chē)身設(shè)計(jì)的外觀件，更是對(duì)行人下肢安全的重要防護(hù)屏障。通過(guò)GB 24550-2024標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)方法，以及科學(xué)的仿生沖擊器設(shè)計(jì)，未來(lái)汽車(chē)產(chǎn)品必將更加重視行人保護(hù)，推動(dòng)道路交通安全整體水平的持續(xù)提升。