CN113916483A - 一种儿童头盔侧面保护性能测试装置及评价方法 - Google Patents

一种儿童头盔侧面保护性能测试装置及评价方法 Download PDF

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朱光
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Abstract

本发明涉及头盔评价技术领域，具体公开了一种儿童头盔侧面保护性能测试装置及评价方法。该装置包括测试台车、儿童约束结构和卷收结构，测试台车包括测试座椅，测试座椅设有测试坐垫、安全带固定件和带扣，安全带主体的一端固连于安全带固定件，安全带主体靠近安全带固定件的一端安装有第一载荷传感器，安全带主体安装有第二载荷传感器；儿童约束结构安装于测试坐垫；卷收结构包括卷收器和导向环，卷收器用于卷绕或退绕安全带主体，安全带主体穿过导向环；安全带主体上套设有位于安全带固定件与导向环之间且能卡合于带扣的安全带舌片。上述装置能够模拟实际驾驶环境，使得侧面碰撞测试件的结果更加准确，进而能够全面地评价头盔性能。

Description

一种儿童头盔侧面保护性能测试装置及评价方法
技术领域
本发明涉及头盔评价技术领域，尤其涉及一种儿童头盔侧面保护性能测试装置及评价方法。
背景技术
当前国家和各地方政府强制电动车驾驶员和乘员必须配戴头盔，国民意识里已逐渐养成主动配戴头盔的习惯。在此背景下，头盔的安全性就显得尤其重要，为此头盔保护性能的评价成为了头盔性能检测的重要参考标准。儿童作为易受伤人群，对头盔的防护效果极为依赖。
现有的儿童头盔强度测试参考GB24429，其强度测试方法为头盔吸收碰撞能量试验，模拟头盔顶部在撞击障碍物时吸收能量的性能。然而实际发生碰撞时，头盔大多是侧面碰撞。现有的国标测试方法并不适用于头盔侧面保护性能的评价，因而目前需要一种方法对儿童头盔侧面保护性能进行准确的评价。
发明内容
本发明的目的在于提供一种儿童头盔侧面保护性能测试装置及评价方法，以实现对头盔侧面保护性能的测试与评价。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种儿童头盔侧面保护性能测试装置，包括测试台车、儿童约束结构和卷收结构；所述测试台车包括测试座椅，所述测试座椅设有测试坐垫、安全带固定件和带扣，安全带主体的一端固连于安全带固定件，所述安全带主体靠近所述安全带固定件的一端固定安装有第一载荷传感器，所述安全带主体上活动安装有第二载荷传感器；所述儿童约束结构安装于所述测试坐垫上，所述儿童约束结构的中心位于所述测试座椅的中心与所述测试台车的车门之间；所述卷收结构包括卷收器和导向环，所述安全带主体远离所述安全带固定件的一端固连于所述卷收器，所述卷收器用于卷绕或退绕所述安全带主体，所述安全带主体穿过所述导向环；所述安全带主体上套设有安全带舌片，所述安全带舌片位于所述安全带固定件与所述导向环之间，所述安全带舌片能卡合于所述带扣。
其中，所述安全带舌片止动于与所述导向环相抵靠的位置和与所述安全带固定件相抵靠的位置。
优选地，所述卷收结构还包括支架，所述卷收器和所述导向环均固连于所述支架。
优选地，所述儿童约束结构的中心距离所述测试座椅的中心80毫米。
一种儿童头盔侧面保护性能评价方法，应用于上述的儿童头盔侧面保护性能测试装置，包括以下步骤：
S1、调整所述第二载荷传感器的位置，如果所述儿童约束结构未设有锁止单元或所述锁止单元位于所述安全带舌片上，将所述第二载荷传感器定位于所述导向环和所述儿童约束结构之间，否则，将所述第二载荷传感器定位于所述锁止单元和所述安全带舌片之间；
S2、调整所述安全带主体的布置位置，使所述第一载荷传感器所测得的拉伸载荷处于第一阈值范围内，所述第二载荷传感器所测得的拉伸载荷处于第二阈值范围内；
S3、所述卷收器卷绕或退绕所述安全带主体，使所述卷收器与所述导向环之间的张紧力处于第三阈值范围内；
S4、将佩戴着儿童头盔的Q10假人安装于所述儿童约束结构上，并将所述安全带舌片卡合于所述带扣；
S5、使所述测试台车以第一速度运行，并进行侧面碰撞测试；
S6、测量所述侧面碰撞测试中的数据，计算并获取头部伤害指标和上颈部竖直方向张力，根据所述头部伤害指标和所述上颈部竖直方向张力评价所述儿童头盔的保护性能。
优选地，所述第一阈值范围为45牛顿-55牛顿。
优选地，所述第二阈值范围为45牛顿-55牛顿。
优选地，所述第三阈值范围为1牛顿-7牛顿。
优选地，当所述头部伤害指标小于等于600时，所述儿童头盔的头部冲击保护为100分；当所述头部伤害指标大于600且小于等于800时，所述儿童头盔的头部冲击保护为80分；当所述头部伤害指标大于800且小于等于1000时，所述儿童头盔的头部冲击保护为60分；当所述头部伤害指标大于1000且小于等于1200时，所述儿童头盔的头部冲击保护为40分；当所述头部伤害指标大于1200且小于等于1500时，所述儿童头盔的头部冲击保护为20分；当所述头部伤害指标大于1500时，所述儿童头盔的头部冲击保护为0分。
优选地，当所述上颈部竖直方向张力小于等于1500牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为100分；当所述上颈部竖直方向张力大于1500牛顿且小于等于2000牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为80分；当所述上颈部竖直方向张力大于2000牛顿且小于等于2500牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为60分；当所述上颈部竖直方向张力大于2500牛顿且小于等于3000牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为40分；当所述上颈部竖直方向张力大于3000牛顿且小于等于3500牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为20分；当所述上颈部竖直方向张力大于3500牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为0分。
本发明的有益效果：
该测试装置能够在尽可能地模拟事故发生的场景的同时，进行对儿童头盔的侧面碰撞测试，第一载荷传感器和第二载荷传感器的设置有助于测试人员调整安全带主体在肩带部分与腰带部分的载荷，进而能够模拟实际使用中安全带主体的布置位置，从而能够保证仿真结果的准确性；儿童约束结构的中心位置的选取，同样也有助于模拟实际车辆中儿童座椅安装的位置；利用卷收器卷绕或退绕安全带主体，能够快速地完成对安全带主体长度的调整，从而能够实现对卷收器与导向环之间的张紧力的模拟，保证测试所得数据的准确性。该装置的上述设置能够极大程度地模拟实际事故场景，使得测试评价的效果更为准确，进而能够使儿童头盔性能的评价能够更加全面与准确。
该评价方式运用了可精确控制行进速度的测试台车、测试座椅和Q10假人(假人头部相当于10岁儿童头部尺寸)完成了场景的模拟。通过调整第二载荷传感器位置的操作，能使其正常测量肩带部分的载荷，进而能够在保证安全带主体载荷分布正常、卷收器与导向环之间的张紧力正常的前提下，对佩戴着儿童头盔的Q10假人进行侧面碰撞测试，并高效且准确地完成对儿童头盔侧面保护性能的评价。
附图说明
图1是本发明实施例提供的儿童头盔侧面保护性能测试装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的儿童头盔侧面保护性能评价方法的流程图。
图中：
100、测试座椅；110、安全带固定件；120、测试坐垫；130、座椅椅背；200、安全带主体；210、第一载荷传感器；220、第二载荷传感器；230、安全带舌片；300、卷收结构；310、卷收器；320、导向环；330、支架。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本实施例提供了一种儿童头盔侧面保护性能测试装置，包括测试台车、儿童约束结构和卷收结构300；测试台车包括测试座椅100，测试座椅100设有测试坐垫120、安全带固定件110和带扣，安全带主体200的一端固连于安全带固定件110，安全带主体200靠近安全带固定件110的一端固定安装有第一载荷传感器210，安全带主体200上活动安装有第二载荷传感器220；儿童约束结构安装于测试坐垫120上，儿童约束结构的中心位于测试座椅100的中心与测试台车的车门之间；卷收结构300包括卷收器310和导向环320，安全带主体200远离安全带固定件110的一端固连于卷收器310，卷收器310用于卷绕或退绕安全带主体200，安全带主体200穿过导向环320；安全带主体200上套设有安全带舌片230，安全带舌片230位于安全带固定件110与导向环320之间，安全带舌片230能卡合于带扣。
该测试装置能够在尽可能地模拟事故发生的场景的同时，进行对儿童头盔的侧面碰撞测试，第一载荷传感器210和第二载荷传感器220的设置有助于测试人员调整安全带主体200在肩带部分与腰带部分的载荷，进而能够模拟实际使用中安全带主体200的布置位置，从而能够保证仿真结果的准确性；儿童约束结构的中心位置的选取，同样也有助于模拟实际车辆中儿童座椅安装的位置；利用卷收器310卷绕或退绕安全带主体200，能够快速地完成对安全带主体200长度的调整，从而能够实现对卷收器310与导向环320之间的张紧力的模拟，保证测试所得数据的准确性。该装置的上述设置能够极大程度地模拟实际事故场景，使得测试评价的效果更为准确，进而能够使儿童头盔性能的评价能够更加全面与准确。
本实施例中，测试座椅100还包括座椅椅背130；测试坐垫120与测试台车所在的平面呈15°，长800毫米，宽385毫米，高130毫米，朝向座椅椅背130一侧的中部还凸设有长220毫米，宽100毫米，高130毫米的凸出部分；座椅椅背130与测试台车所在的平面呈65°，长800毫米，宽380毫米，高70毫米，朝向座椅椅背130一侧的中部还凸设有长220毫米，宽50毫米，高70毫米的凸出部分；测试座椅100的凸出部分与座椅椅背130的凸出部分对应设置，二者之间间隔100毫米。
具体地，儿童约束结构的中心距离测试座椅100的中心80毫米。
本实施例中，安全带舌片230和带扣均为本领域内的常规设备，安全带舌片230能卡合于带扣为本领域内的常规设置，其实现方式为本领域内技术人员所熟知，在此不多加赘述。
在本实施例中，安全带舌片230止动于与导向环320相抵靠的位置和与安全带固定件110相抵靠的位置。上述设置使得安全带舌片230的活动范围得以限定，从而能够避免安全带舌片230位置发生偏移的情况发生，提高了测试效率的同时，还有助于进一步的模拟实际事故场景。
作为优选，卷收结构300还包括支架330，卷收器310和导向环320均固连于支架330。
支架330的设置确定了卷收器310和导向环320的位置，能够模拟实际车辆框架的部分结构。具体地，导向环320位于测试坐垫120的上方；卷收器310包括卷收轴，安全带主体200远离安全带固定件110的一端固连于卷收轴上，卷收轴沿自身轴向旋转时，能使安全带主体200卷绕于卷收轴上，或是让卷收轴上的安全带主体200退卷。当卷收轴位于任意位置时，能通过定位卷收轴的方式限制未卷绕于卷收器310的安全带主体200长度。卷收器310为本领域内的常规设备，其具体结构为本领域内技术人员所熟知，在此不多加赘述。
如图2所示，本实施例还提供了一种儿童头盔侧面保护性能评价方法，应用于上述的儿童头盔侧面保护性能测试装置，包括以下步骤：
步骤一、调整第二载荷传感器220的位置，如果儿童约束结构未设有锁止单元或锁止单元位于安全带舌片230上，将第二载荷传感器220定位于导向环320和儿童约束结构之间，否则，将第二载荷传感器220定位于锁止单元和安全带舌片230之间。
步骤二、调整安全带主体200的布置位置，使第一载荷传感器210所测得的拉伸载荷处于第一阈值范围内，第二载荷传感器220所测得的拉伸载荷处于第二阈值范围内。
步骤三、卷收器310卷绕或退绕安全带主体200，使卷收器310与导向环320之间的张紧力处于第三阈值范围内。
步骤四、将佩戴着儿童头盔的Q10假人安装于儿童约束结构上，并将安全带舌片230卡合于带扣。
步骤五、使测试台车以第一速度运行，并进行侧面碰撞测试。
步骤六、测量侧面碰撞测试中的数据，计算并获取头部伤害指标和上颈部竖直方向张力，根据头部伤害指标和上颈部竖直方向张力评价儿童头盔的保护性能。
该评价方式运用了可精确控制行进速度的测试台车、测试座椅100和Q10假人(假人头部相当于10岁儿童头部尺寸)完成了场景的模拟。通过调整第二载荷传感器220位置的操作，能使其正常测量肩带部分的载荷，进而能够在保证安全带主体200载荷分布正常、卷收器310与导向环320之间的张紧力正常的前提下，对佩戴着儿童头盔的Q10假人进行侧面碰撞测试，并高效且准确地完成对儿童头盔侧面保护性能的评价。
具体地，外力侧面碰撞的数据以及第一速度的数值均参考常规国标头盔正面保护性能测试的内容进行选取，测试的数据和具体流程为本领域内的技术人员所熟知，在此不多加赘述。
作为优选，第一阈值范围为45牛顿-55牛顿，第二阈值范围为45牛顿-55牛顿，第三阈值范围为1牛顿-7牛顿。
本实施例中，该评价方式将头部冲击保护和上颈部冲击保护作为头盔侧面保持性能的评价因素。其中上颈部冲击保护是通过直接读取儿童头盔上传感器的上颈部张力值的方式得到的。头部伤害指标(HIC)则是经由安装在Q10假人头部上的传感器和安装在安全带上的传感器收集到的数据通过计算所得，其计算公式如下：
Figure BDA0003295267180000091
其中，t1和t2分别为头部冲击过程中的任意两个时间点，且间隔不超过15ms；a(t)为测试Q10假人头部重心中心的合成头部加速度，其数值用g(标准重力加速度)的倍数表示。
如表1所示，在本实施例中，当头部伤害指标小于等于600时，儿童头盔的头部冲击保护为100分；当头部伤害指标大于600且小于等于800时，儿童头盔的头部冲击保护为80分；当头部伤害指标大于800且小于等于1000时，儿童头盔的头部冲击保护为60分；当头部伤害指标大于1000且小于等于1200时，儿童头盔的头部冲击保护为40分；当头部伤害指标大于1200且小于等于1500时，儿童头盔的头部冲击保护为20分；当头部伤害指标大于1500时，儿童头盔的头部冲击保护为0分。
当上颈部竖直方向张力小于等于1500牛顿时，儿童头盔的上颈部冲击保护为100分；当上颈部竖直方向张力大于1500牛顿且小于等于2000牛顿时，儿童头盔的上颈部冲击保护为80分；当上颈部竖直方向张力大于2000牛顿且小于等于2500牛顿时，儿童头盔的上颈部冲击保护为60分；当上颈部竖直方向张力大于2500牛顿且小于等于3000牛顿时，儿童头盔的上颈部冲击保护为40分；当上颈部竖直方向张力大于3000牛顿且小于等于3500牛顿时，儿童头盔的上颈部冲击保护为20分；当上颈部竖直方向张力大于3500牛顿时，儿童头盔的上颈部冲击保护为0分。
表1
Figure BDA0003295267180000101
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种儿童头盔侧面保护性能测试装置，其特征在于，包括：
测试台车，所述测试台车包括测试座椅(100)，所述测试座椅(100)设有测试坐垫(120)、安全带固定件(110)和带扣，安全带主体(200)的一端固连于安全带固定件(110)，所述安全带主体(200)靠近所述安全带固定件(110)的一端固定安装有第一载荷传感器(210)，所述安全带主体(200)上活动安装有第二载荷传感器(220)；
儿童约束结构，所述儿童约束结构安装于所述测试坐垫(120)上，所述儿童约束结构的中心位于所述测试座椅(100)的中心与所述测试台车的车门之间；
卷收结构(300)，包括卷收器(310)和导向环(320)，所述安全带主体(200)远离所述安全带固定件(110)的一端固连于所述卷收器(310)，所述卷收器(310)用于卷绕或退绕所述安全带主体(200)，所述安全带主体(200)穿过所述导向环(320)；
所述安全带主体(200)上套设有安全带舌片(230)，所述安全带舌片(230)位于所述安全带固定件(110)与所述导向环(320)之间，所述安全带舌片(230)能卡合于所述带扣。
2.根据权利要求1所述的儿童头盔侧面保护性能测试装置，其特征在于，所述安全带舌片(230)止动于与所述导向环(320)相抵靠的位置和与所述安全带固定件(110)相抵靠的位置。
3.根据权利要求1所述的儿童头盔侧面保护性能测试装置，其特征在于，所述卷收结构(300)还包括支架(330)，所述卷收器(310)和所述导向环(320)均固连于所述支架(330)。
4.根据权利要求1所述的儿童头盔侧面保护性能测试装置，其特征在于，所述儿童约束结构的中心距离所述测试座椅(100)的中心80毫米。
5.一种儿童头盔侧面保护性能评价方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的儿童头盔侧面保护性能测试装置，包括以下步骤：
S1、调整所述第二载荷传感器(220)的位置，如果所述儿童约束结构未设有锁止单元或所述锁止单元位于所述安全带舌片(230)上，将所述第二载荷传感器(220)定位于所述导向环(320)和所述儿童约束结构之间，否则，将所述第二载荷传感器(220)定位于所述锁止单元和所述安全带舌片(230)之间；
S2、调整所述安全带主体(200)的布置位置，使所述第一载荷传感器(210)所测得的拉伸载荷处于第一阈值范围内，所述第二载荷传感器(220)所测得的拉伸载荷处于第二阈值范围内；
S3、所述卷收器(310)卷绕或退绕所述安全带主体(200)，使所述卷收器(310)与所述导向环(320)之间的张紧力处于第三阈值范围内；
S4、将佩戴着儿童头盔的Q10假人安装于所述儿童约束结构上，并将所述安全带舌片(230)卡合于所述带扣；
S5、使所述测试台车以第一速度运行，并进行侧面碰撞测试；
S6、测量所述侧面碰撞测试中的数据，计算并获取头部伤害指标和上颈部竖直方向张力，根据所述头部伤害指标和所述上颈部竖直方向张力评价所述儿童头盔的保护性能。
6.根据权利要求5所述的儿童头盔侧面保护性能评价方法，其特征在于，所述第一阈值范围为45牛顿-55牛顿。
7.根据权利要求5所述的儿童头盔侧面保护性能评价方法，其特征在于，所述第二阈值范围为45牛顿-55牛顿。
8.根据权利要求5所述的儿童头盔侧面保护性能评价方法，其特征在于，所述第三阈值范围为1牛顿-7牛顿。
9.根据权利要求5所述的儿童头盔侧面保护性能评价方法，其特征在于，当所述头部伤害指标小于等于600时，所述儿童头盔的头部冲击保护为100分；当所述头部伤害指标大于600且小于等于800时，所述儿童头盔的头部冲击保护为80分；当所述头部伤害指标大于800且小于等于1000时，所述儿童头盔的头部冲击保护为60分；当所述头部伤害指标大于1000且小于等于1200时，所述儿童头盔的头部冲击保护为40分；当所述头部伤害指标大于1200且小于等于1500时，所述儿童头盔的头部冲击保护为20分；当所述头部伤害指标大于1500时，所述儿童头盔的头部冲击保护为0分。
10.根据权利要求5所述的儿童头盔侧面保护性能评价方法，其特征在于，当所述上颈部竖直方向张力小于等于1500牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为100分；当所述上颈部竖直方向张力大于1500牛顿且小于等于2000牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为80分；当所述上颈部竖直方向张力大于2000牛顿且小于等于2500牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为60分；当所述上颈部竖直方向张力大于2500牛顿且小于等于3000牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为40分；当所述上颈部竖直方向张力大于3000牛顿且小于等于3500牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为20分；当所述上颈部竖直方向张力大于3500牛顿时，所述儿童头盔的上颈部冲击保护为0分。
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