高速摄像系统在车辆碰撞试验中的应用

摘要

汽车安全性主要分为主动安全性和被动安全性两大类，目前在汽车行业，被动安全性相较于主动安全性研究较多，主要是通过在车辆碰撞试验过程中来体现汽车的被动安全性。在一个车辆碰撞试验过程中，高速摄像系统是不可或缺的一部分。

关键字：汽车安全性；主动安全性；被动安全性；车辆碰撞试验；高速摄像系统

作者：高龙，梁亚飞

单位：河南凯瑞车辆检测认证中心有限公司


引言

高速摄像系统在车辆碰撞试验中地应用可以弥补以往对碰撞过程描述不直观，不清晰的缺憾。通常在一个试验过程，需要多台高速摄像机通过不同角度进行录制，以达到更清晰更直观的目的。

高速摄像系统在不同工况下的应用

1.1 正面25% 小偏置碰撞试验

正面25% 偏置碰撞试验为车内乘员安全指数的一个试验工况，本试验规程参考IIHS 中“Small Overlap Frontal Crashworthiness evaluation Crash Test Protocol”(Version Ⅲ ) 编制。试验车辆以63.4 km/h~65.4km/h 的速度、25%±1% 的重叠率（驾驶员侧）正面撞击壁障，采集假人伤害数据、车体结构变形数据、假人运动状态数据。而高速摄像系统在该试验中主要用来分析假人的运动状态和车体形变的过程，主要用到地面相机和车载相机。

在正面25% 偏置碰撞试验中，地面相机A~F 共计6 台（详见图1），其中A、D、E 位于天上，B、C、F 位于地面。相机A ：位于碰撞车辆与25% 偏置碰撞壁障的碰撞点正上方，碰撞点在画面的中心位置，视野范围至车辆的B 柱位置，该相机用来分析碰撞时刻，以及车辆前部的形变。相机B ：位于碰撞车辆的左侧后方45°位置，视野范围由左侧后轮中心到壁障，该相机用来分析车辆前部的形变。相机C ：位于碰撞车辆的正左侧，镜头轴线垂直于碰撞车XZ 平面，视野范围需包含整个碰撞车辆和部分壁障，该相机用来分析碰撞时刻，假人的运动姿态以及车辆前部的形变。相机D ：位于碰撞车辆正前斜向上45°，镜头垂直于车辆前挡风玻璃，视野范围为碰撞面最下部位置至车辆的全部车顶，该相机用来分析车辆碰撞后，假人的运动姿态，和假人与气囊的接触。相机E ：位于碰撞车辆右侧前45°上方位置，视野范围为碰撞面最下至车顶包含整个碰撞车辆，该相机用来分析车辆前部的形变以及撞击之后车辆的运动状态。相机F ：位于碰撞车辆的正右侧，视野范围为B 柱至3/4 壁障，该相机用来分析车辆撞击后，假人的运动姿态，和假人与气囊的接触状态。


图1 25% 偏置碰撞地面相机的布置

在正面25% 偏置碰撞试验中，除了6 台地面相机之外，还需要在车内安装车载相机，H~K 共计4 台（详见图2）。相机H ：安装在右侧前门位置，视野范围正对前排驾驶员，视角包含座椅至中央仪表板，该相机用来分析碰撞之后，假人的运动状态、假人与主气囊和车内饰的接触状态以及侧面气帘的展开时刻和气帘与假人的接触状态。相机I ：安装在假人右后方顶部，视野范围包含B 柱至中央仪表板，假人头部的居中，该相机从右后方来分析碰撞之后假人的运动状态，以及主气囊的展开时刻。相机J ：安装在假人正后方顶部，视野范围包含B 柱至中央仪表板，假人头部居中，该相机从正后方来分析碰撞之后假人的运动状态。相机K ：安装在右侧后门位置，正对后排的座椅拉线，该拉线是用来分析碰撞之后座椅的滑动，视野范围包含拉线安装支架和座椅，主要用来分析拉线的运动状态，以及侧面气帘的展开时刻和状态。


图2 25% 偏置碰撞车载相机的布置

在正面25% 偏置碰撞试验中，共计用到高速摄像10 台，6 台地面相机主要用于分析车辆外部的形变以及车辆撞击之后的运动状态；4 台车载相机主要用于分析车内假人的运动状态以及车辆撞击之后，假人与车内气囊、车内内饰的接触状态。

1.2 侧面碰撞试验

侧面碰撞试验为车内乘员安全指数的一个试验工况，本试验规程参考IIHS 中“Side Impact Crashworthiness evaluation Crash Test Protocol ”(Version Ⅶ ) 编制。侧面碰撞试验使用前端安装IIHS 碰撞块的移动变形壁障（MDB）撞击试验车辆驾驶员侧。移动变形壁障车行驶方向应垂直于试验车辆的纵向中心平面，移动变形壁障车的纵向中心线应与试验车辆碰撞参考线重叠，碰撞速度为50 km/h±1km/h。试验车辆驾驶员和驾驶员后方位置均应放置一个SID-IIs（D 版）型假人，用来测量碰撞过程中假人的伤害值【2】。高速摄像系统在该试验中主要用来分析假人的运动状态和车体形变的过程，主要用到地面相机和车载相机。


图3 侧面碰撞地面相机的布置

在侧面碰撞试验中，地面相机A~F 共计6 台（详见图3），其中A、D 位于天上，B、C、E、F 位于地面。相机A ：位于碰撞位置正上方，视野范围左侧至车辆最前端，右侧至车辆最后端，包含整个被撞车辆，该相机主要用于分析车辆碰撞点和碰撞时刻。相机B ：位于碰撞车辆左前45°位置，视野范围为整车，该相机主要用于分析车门的形变。相机C ：位于碰撞车辆正前上部，视野范围为碰撞车辆前挡风玻璃上沿至下沿，该相机主要用于分析车内假人的运动姿态，以及侧气囊的展开时刻。相机D ：位于碰撞车辆正前方，视野范围为整车，该相机主要用于分析车辆被撞击之后的运动状态。相机E ：位于碰撞车辆右前部，视野范围为碰撞车辆的前挡风玻璃，前排的假人应在画面中间位置，该相机主要用于分析前排假人的运动状态以及与侧面气帘的接触状态。相机F ：位于碰撞车辆右前部，视野范围为试验车右侧B 柱到左侧A 柱中间，后排假人应在画面中间位置，该相机主要用于分析后排假人的运动状态以及与侧面气帘的接触状态。

在侧面碰撞试验中，除了6 台地面相机之外，还需安装车载相机，G（详见图3）、H~J 共计4 台（详见图4）。相机G ：该相机安装在移动壁障车上，视野范围包含IIHS 碰撞块和车辆A 柱至C 柱，主要用于分析碰撞位置以及IIHS 碰撞块的侵入状态和形变。相机H ：安装在车辆右侧前门位置，视野范围包含前排和后排假人，该相机主要用于分析前、后排假人的运动状态以及假人与侧面气帘的接触状态。相机I ：安装在车辆右侧前门位置，正对前排假人，视野范围为侧面气帘展开位置至大腿膝盖，该相机主要用来分析侧面气帘展开时刻、前排假人的运动状态以及假人与气帘和车辆内饰的接触状态。相机J ：安装在车辆右侧后门位置，正对后排假人，视野范围为侧面气帘展开位置至大腿膝盖，该相机主要用来分析侧面气帘展开时刻、后排假人的运动状态以及假人与气帘和车辆内饰的接触状态。


图4 侧面碰撞车载相机的布置

在侧面碰撞试验中，共计用到高速摄像10 台，6 台地面相机主要用于分析被撞车辆的运动状态以及移动壁障车的侵入状态；4 台车载相机主要用于分析车内假人的运动状态以及车辆被撞之后，假人与车内气囊、车内内饰的接触状态，其中安装在移动壁障车上的相机G 主要用来分析IIHS 碰撞块的侵入状态。

2 结语

随着汽车行业内的标准不断更新，高速摄像系统也必须与时俱进，不断创新，更好的适用于各种工况下的试验，为汽车安全性能的研究提供更有力的保障，进而推动汽车安全性能的提升。

参考文献：
[1] 杨康和. 实车碰撞试验室高速摄像系统设计浅析[J]. 汽车实用技术，2016（3）：135-137.
[2] 中国保险行业协会. 中国保险汽车安全指数管理办法[OL]