CN117538072A - 一种弹簧式行人保护腿型试验发射装置和试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弹簧式行人保护腿型试验发射装置和试验方法，属于汽车碰撞测试领域，试验发射装置包括滑轨、缓冲弹簧、推手、施力弹簧、拉力机构、前后调节组件、高度调节组件、倾角调节组件；高度调节组件能够调节滑轨的高度；前后调节组件能够沿滑轨前后滑动；在底板前侧推手两端分别套接在两根支撑轴上；在推手的前后两侧，两个缓冲弹簧和两个施力弹簧分别套接在两根支撑轴上；倾角调节组件用于升降滑轨前端，以改变置于推手上的发射模块的发射角度；拉力机构拉动推手回缩时压缩施力弹簧，通过施力弹簧弹力发射发射模块。本发明试验效率高，满足冲击位置精度及速度精度要求，体积小，质量轻，便于移动，生产和维护成本低。
Description
技术领域
本发明涉及汽车碰撞测试领域，尤其涉及一种弹簧式行人保护腿型试验发射装置和试验方法。
背景技术
随着目前汽车安全性能和安全配置的不断提升，越来越关注汽车对行人的碰撞保护。腿型试验是行人保护测试的重要组成部分。试验时，发射系统以规定的速度将腿型模块抛射出去，腿型模块以自由飞行的型式冲击汽车前保险杠，通过采集碰撞过程中腿型模块力矩及膝部位移量，判定汽车对行人的伤害程度。
目前针对于行人保护腿型试验，试验室行人保护设备通常固定于地面，采用液压、空压等作为动力源发射腿型，设备结构复杂，尤其针对发射器的前后方向、高度方向以及前后倾角的调节结构复杂，设备成本及维护成本较高，且不便于移动，必须独立配置环境仓，才能开展模拟环境腿型测试。其次，液压和空压设备在每次发射前都需要10分钟左右的蓄压蓄能过程，试验效率低。此外，液压和空压发射设备随着环境温度的变化，压力会随之改变，每次试验前需要对设备精度进行反复调试。
发明内容
针对现有行人保护腿型发射装置的不足，本发明提供一种弹簧式行人保护腿型试验发射装置和试验方法，目的在于采用弹簧作为动力源，降低蓄能时间，降低试验发射装置的生产和维护成本，且保证发射力不会因环境温度变化而变化。
为实现上述目的，本发明具体的技术方案如下：
一种弹簧式行人保护腿型试验发射装置，所述试验发射装置包括滑轨、缓冲弹簧、推手、施力弹簧、拉力机构、前后调节组件、高度调节组件、倾角调节组件；
两根所述滑轨平行间隔设置在所述高度调节组件上；所述高度调节组件能够调节所述滑轨的高度；
所述前后调节组件包括底板和前后调节电机；所述底板滑动安装在两根所述滑轨上，并能够在所述前后调节电机带动下沿所述滑轨前后滑动；所述底板上方的两侧对称安装支撑轴，所述底板前侧设有U型结构，在所述底板前侧所述推手两端分别套接在两根所述支撑轴上；在所述推手的前后两侧，两个所述缓冲弹簧和两个所述施力弹簧分别套接在两根所述支撑轴上；
所述倾角调节组件安装在所述滑轨前端下方，用于升降所述滑轨前端，以改变置于所述推手上的发射模块的发射角度；
所述拉力机构安装在所述底板上，并与所述推手相接，拉动所述推手回缩时压缩所述施力弹簧，通过所述施力弹簧弹力发射所述发射模块。
进一步地，所述拉力机构包括电磁铁、拉力传感器、卷扬机；所述卷扬机安装在所述前后调节组件的所述底板后侧端；所述卷扬机的钢丝绳通过所述拉力传感器与所述电磁铁相连；所述电磁铁通电后吸住所述推手，所述卷扬机拉动所述电磁铁、所述推手以及所述发射模块往回拉压缩所述施力弹簧；所述拉力传感器用于监测拉力大小。
进一步地，所述试验发射装置还包括倾角仪和激光测速仪；所述倾角仪设置在所述滑轨下方，用于监测所述滑轨倾角；所述激光测速仪设置在所述滑轨下方的前端部，用于监测所述发射模块的发射速度。
进一步地，所述试验发射装置还包括控制电箱，所述控制电箱内设有多个电源模块和中控模块，所述中控模块与所述电源模块相连；
所述控制电箱通过多个所述电源模块为所述拉力机构、所述前后调节组件、所述高度调节组件、所述倾角调节组件、所述倾角仪和所述激光测速仪分别供电；
所述控制电箱通过所述中控模块控制所述电源模块动作，并接收所述拉力机构、所述倾角仪和所述激光测速仪监测的拉力、倾角和发射速度。
进一步地，所述高度调节组件包括高度调节电机、第一差速器、第二差速器和第一螺杆举升器；所述高度调节电机的转轴与所述第一差速器相连，所述第一差速器的左右两侧与所述第二差速器分别连接，所述第二差速器的前后两侧分别与所述第一螺杆举升器连接，所述第一螺杆举升器的螺杆纵向设置，所述螺杆顶端与所述滑轨底面相接；在所述高度调节电机驱动下，所述第一螺杆举升器带动所述滑轨升降。
进一步地，所述倾角调节组件包括倾角调节电机、连接器、第二螺杆举升器和铰接器；所述倾角调节电机的转轴与所述连接器相连，所述连接器的两侧分别与所述第二螺杆举升器相连，所述第二螺杆举升器的螺杆纵向设置，且所述螺杆顶端通过所述铰接器与所述滑轨底面前端部相连接；在所述倾角调节电机驱动下，所述第二螺杆举升器带动所述滑轨的前端升降，所述滑轨围绕所述铰接器转动改变所述发射模块的发射角度。
进一步地，所述推手包括安装板和托板；所述安装板两端分别套接在两根所述支撑轴上，所述托板安装在所述安装板前侧的中部，用于托住所述发射模块。
进一步地，所述托板为L型结构。
进一步地，所述发射模块为腿型模块、小动物模块、树枝、足球、篮球、小鸟模块、石头、垃圾桶或安全锥。
本发明还公开了一种基于上述中任一项所述的弹簧式行人保护腿型试验发射装置的试验方法，通过所述弹簧式行人保护腿型试验发射装置进行行人保护腿型试验，包括如下步骤：
A、对腿型模块的发射高度、发射角度及腿型模块的飞行距离进行控制；
S1、在环境舱内组装试验发射装置，并将推手置于汽车前保险杠前方的预设位置；设定腿型模块冲击速度为vX；
S2、采用前后调节组件调节腿型模块自由飞行水平距离为DX；
S3、采用倾角调节组件调节腿型模块的发射角度τ；
腿型模块的发射速度v0在Z轴方向的分量为vZ＝v0·sinτ；在重力影响下，vZ在碰撞接触的瞬间降为零，发射速度v0在X轴方向的分量为腿型模块冲击速度vX；
发射速度v0＝vX/cosτ (1)；
发射角度τ＝arctan(g·DX/vX 2) (2)；
在倾角调节电机驱动下抬升滑轨的前端，使滑轨围绕铰接器旋转至倾斜角度τ；
S4、采用高度调节组件调节腿型模块的发射高度H0；
在腿型模块与汽车前保险杠接触时刻，腿型模块在Z向上相比碰撞位置下移距离ΔHZ，腿型模块发射时的补偿高度ΔHZ：
设定碰撞时刻腿型模块底部的离地距离为H1，腿型模块离地面发射高度H0为：
S5、在施力弹簧的前端将腿型模块置于推手的托板上；
S6、电磁铁通过拉力传感器与卷扬机的钢丝绳相连，电磁铁通电，吸住推手；
S7、将环境舱内的温度、湿度调节至试验工况；
B、发射腿型模块；
S1、在控制电箱中设定此次试验腿型模块的水平发射速度vX、碰撞时刻腿型模块底部的离地距离H1、自由飞行水平距离DX，中控模块通过计算完成相应的腿型模块发射高度H0、发射角度τ、弹簧压缩行程L的设定；
S2、控制电箱控制卷扬机的卷收，卷扬机带动拉力传感器、电磁铁及推手和腿型模块往回拉，压缩施力弹簧；当施力弹簧的弹簧弹力F达到发射速度所需的目标弹力力值时，自动停止卷扬机的动作；
施力弹簧的弹性系数为k，设定施力弹簧的压缩行程为L，m为推手及腿型模块的总质量，发射速度为v0；
弹簧能量最终转换为动能和重力势能：
施力弹簧的压缩行程L为：
施力弹簧弹力为：
S3、电磁铁断电，与推手断开连接，在施力弹簧的弹力作用下，推出推手和腿型模块；
S4、当施力弹簧达到零位的同时，推手与缓冲弹簧接触，推手继续往前运动，缓冲弹簧被压缩变短，在缓冲弹簧的反向推力作用下，推手开始减速；
S5、腿型模块脱离推手，依靠惯性继续自由飞行，直到腿型模块以水平速度vX、竖直速度vy为零的试验要求撞击汽车前保险杠，完成行人保护腿型试验。
本发明的有益效果：
本发明的行人保护腿型发射装置结构简单，能够实现发射模块前后方向、高度方向以及前后倾角的调节，满足冲击位置精度及速度精度要求，同时试验发射装置体积小，质量轻，便于移动，生产和维护成本低。
本发明通过弹簧作为动力源，只需要压缩弹簧就能完成蓄能，通过弹簧弹力为发射模块提供发射动力，与现有的试验设备还需调节气压、液压等参数进行蓄能相比，蓄能时间短，可大大提高试验效率。
本发明通过抬高发射装置的前端来抵消重力速度对发射速度的影响。
本发明在环境舱内进行试验，可以模拟工况的气候环境，在指定工况下进行行人保护腿型测试及主动式发动机罩系统的误作用等测试，保证整个试验过程不会因为环境温度的变化，而导致发射力变化，从而保证试验精度和稳定性。
附图说明
图1为本发明弹簧式行人保护腿型试验发射装置发射腿型模块示意图；
图2为本发明弹簧式行人保护腿型试验发射装置立体示意图；
图3为本发明弹簧式行人保护腿型试验发射装置俯视图；
图4为本发明弹簧式行人保护腿型试验发射装置后视图。
其中：1-底架、2-滑轨、3-缓冲弹簧、4-腿型模块、5-腿型推手、6-施力弹簧、7-电磁铁、8-拉力传感器、9-卷扬机、10-前后调节电机、11-控制电箱、12-高度调节电机、12.1-第一电机、12.2-第一差速器、12.3-第二差速器、12.4-第一螺杆举升器、13-倾角仪、14-倾角调节电机、14.1-第二电机、14.2-连接器、14.3-第二螺杆举升器、14.4-铰接器、15-激光测速仪、16-汽车前保险杠。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例记载了一种弹簧式行人保护腿型试验发射装置和腿型试验方法，发射装置利用弹簧弹力进行行人保护腿型试验，能够大大缩短发射前的蓄压蓄能时间，提高试验效率。
如图1和图2所示，本实施例的试验发射装置包括底架1、滑轨2、缓冲弹簧3、推手5、施力弹簧6、电磁铁7、拉力传感器8、卷扬机9、前后调节组件10、控制电箱11、高度调节组件12、倾角仪13、倾角调节组件14和激光测速仪15。本实施例以试验发射装置发射发射模块的方向为前方为例进行说明。
底架1为该试验发射装置提供底部支撑，为上方前端具有开口的框架结构，且底架1的顶部平行间隔设置左右顶面。两根平行间隔设置的滑轨2通过高度调节组件12分别安装在底架1的左右顶面上。
前后调节组件10包括底板、滑块、前后调节电机、前支撑座和后支撑座。多个滑块对称滑动设置在两根滑轨2上，且滑块顶端与底板相连，前后调节电机设置在滑轨2后端，前后调节电机的输出轴与底板后端部相连，在前后调节电机带动下，底板通过滑块能够沿滑轨2前后移动，进而可控制施力弹簧6的零位位置，从而调节发射模块释放点与汽车前保险杠16之间的距离。底板前侧呈U型结构，U型结构开口的水平中心轴与底架1的水平中心轴一致。
在底板上方后侧端安装后支撑座，前侧端对称安装两个前支撑座。两根支撑轴对称安装在前支撑座与后支撑座之间。
在底板U型结构侧，推手5的安装板两端分别套接在两根支撑轴上，推手5的托板安装在安装板前侧的中部，本实施例的托板为L型结构，方便托住发射模块。
在推手5安装板的前后两侧，两个缓冲弹簧3和两个施力弹簧6分别套接在两根支撑轴上，且缓冲弹簧3和施力弹簧6的两端分别与安装板及前支撑座、后支撑座相连。
卷扬机9安装在前后调节组件10的底板后侧端，后支撑座中心设有圆孔，缠绕在卷扬机9卷筒上的钢丝绳9.1一端固定在卷筒上，另一端穿过圆孔与拉力传感器8一端相连，拉力传感器8另一端与电磁铁7相连，拉力传感器8用于检测卷扬机9对电磁铁7、推手5和发射模块的拉力，电磁铁7在通电时吸住推手5，从而卷扬机9通过钢丝绳9.1拉动电磁铁7、推手5和发射模块移动，通过推手5压缩施力弹簧6，进行发射动力的蓄能。
高度调节组件12包括高度调节电机12.1、第一差速器12.2、第二差速器12.3和第一螺杆举升器12.4。高度调节电机12.1安装在底架1内部后端中心，其转轴与安装在底架1上方的第一差速器12.2相连，第一差速器12.2的左右两侧与底架1上方的第二差速器12.3分别连接，第二差速器12.3的前后两侧分别与第一螺杆举升器12.4连接，第一螺杆举升器12.4的螺杆垂直于底架1顶面上方，四个螺杆顶端两两一组对称安装在两根滑轨2底面。在高度调节电机12.1驱动下，第一螺杆举升器12.4带动滑轨2升降，以实现发射模块发射高度的调节。
倾角调节组件14如图1和图3所示包括倾角调节电机14.1、连接器14.2、第二螺杆举升器14.3和铰接器14.4。倾角调节电机14.1安装在底架1内部前端，倾角调节电机14.1的转轴与连接器14.2的一端相连，连接器14.2的左右两侧分别与第二螺杆举升器14.3相连，第二螺杆举升器14.3的螺杆以纵向方式设置在滑轨2的前端下方，且螺杆顶端通过铰接器14.4与滑轨2底面前端部相连接。在倾角调节电机14.1驱动下，第二螺杆举升器14.3带动滑轨2的前端升降，使得滑轨2围绕铰接器14.4转动，由水平状态向倾斜状态转变，以此改变滑轨2的倾角，进而改变发射模块的发射角度。倾角仪13安装在底架1顶面中部，用于监控滑轨2的倾角。
激光测速仪15安装在底架1顶面的前端部，用于检测发射模块的发射速度。
控制电箱11安装在底架1的一侧，控制电箱11内设有多个电源模块和中控模块，中控模块与电源模块相连。多个电源模块与电磁铁7、拉力传感器8、卷扬机9、前后调节电机、高度调节电机12.1、倾角仪13、倾角调节电机14.1和激光测速仪15等用电部件分别相连，为各个用电部件提供电源。控制电箱11内的中控模块与拉力传感器8、倾角仪13和激光测速仪15分别相连，拉力、滑轨2的倾角以及发射模块的发射速度分别输送至中控模块，并可通过控制电箱11的显示面板显示各参数。
中控模块通过电源模块调节滑轨2的高度和倾角以及施力弹簧6的零位位置，使滑轨2的高度和倾角符合试验需求的发射模块释放点高度和发射角度。中控模块通过电源模块控制卷扬机9的卷收和电磁铁7的释放来使施力弹簧6具有一定弹力。中控模块还可根据实时的发射速度和发射角度进一步调节发射模块的释放点高度和滑轨2的倾角，以便后续试验时发射速度和发射角度符合试验要求。本实施例中的中控模块也可由单独设置的中控器代替。
本实施例中卷扬机9可采用液压缸或气缸等直线驱动机构代替，电磁铁7和推手5的托板均可由夹爪或快装夹具等连接结构代替，当达到所需力值后，夹爪或快装夹具释放即可。
本实施例中发射模块包括腿型模块4(如PDI2腿型、FlexPLI腿型、aPLI腿型等)以及用于主动式发动机罩系统标定的小动物模块、树枝、足球、篮球、小鸟模块、石头、垃圾桶、安全锥等。试验不同的发射模块只需更换对应的推手和发射模块即可。腿型模块4的试验目的是确保发动机罩系统在车辆撞到行人时能够正常启动；其它发射模块的试验目的是防止主动式发动机罩系统误作用。
使用本实施例的弹簧式行人保护腿型试验发射装置，并以腿型模块4作为发射模块进行行人保护腿型试验，如图4所示，试验过程如下：
一、试验准备阶段，为了满足行人保护腿型试验位置精度及速度精度要求，对腿型模块4的发射高度、发射角度及腿型模块4的飞行距离进行精确控制；
1、在环境舱内组装本实施例的弹簧式行人保护腿型试验发射装置，并使推手5位于汽车前保险杠16前方的预设位置；根据法规和NCAP(新车评价测试规程)，设定腿型模块4冲击速度为vX；
2、采用前后调节组件10调节腿型模块4自由飞行水平距离为DX；
具体地，控制电箱11启动前后调节电机，前后调节电机驱动底板沿滑轨2前后滑动，控制施力弹簧6的零位位置，调节腿型模块4的释放点与汽车前保险杠16的距离，即腿型模块4的飞行距离DX；
3、采用倾角调节组件14调节腿型模块4的发射角度τ；
由于受重力影响，需要在实验准备时将腿型模块4的发射方向向上倾斜，使其与水平面呈倾斜角度τ，即腿型模块4的发射角度由水平方向倾斜一定角度τ，发射速度v0在Z轴方向的分量为vZ＝v0·sinτ；在重力影响下，vZ在碰撞接触的瞬间降为零，只保留发射速度v0在车身坐标系X轴方向的分量vX(也即腿型模块4的冲击速度vX)，使得腿型模块4与汽车前保险杠16碰撞时满足法规和NCAP冲击角度及冲击速度要求；
发射速度：v0＝vX/cosτ (1)；
发射角度：τ＝arctan(g·DX/vX 2) (2)。
控制电箱11控制倾角调节电机14.1启动，倾角调节电机14.1通过连接器14.2带动2个第二螺杆举升器14.3举升滑轨2前端，从而实现滑轨2前端绕着铰接器14.4旋转，调节滑轨2的倾角τ，从而控制腿型模块4的发射角度τ；在调节的过程中，倾角仪13将滑轨2的实时倾角τ＇发送至控制电箱11，并通过控制面板显示，以便操作人员控制倾角调节电机14.1将滑轨2的实时倾角τ＇调节至倾角τ后，停止倾角调节电机14.1动作；
4、采用高度调节组件12调节腿型模块4的发射高度H0；
试验要求在腿型模块4与汽车前保险杠16接触时刻，腿型模块4底部距离水平地面一定高度，腿型模块4在Z向上相比碰撞位置下移距离ΔHZ，需在发射时补偿高度ΔHZ，计算式如下：
设定碰撞时刻腿型模块4底部的离地距离为H1，根据法规及NCAP评价规程要求，对于aPLI腿型而言，H1＝25mm；对于Flex-PLI腿型，H1＝75mm。腿型模块4离地面发射高度H0为：
控制电箱11控制高度调节电机12.1启动，高度调节电机12.1通过第一差速器12.2和第二差速器12.3带动4个第一螺杆举升器12.4升降滑轨2至预定高度，使腿型模块4的发射高度调节至H0；
5、在施力弹簧6的前端将腿型模块4置于推手5的托板上；
6、电磁铁7通过拉力传感器8与卷扬机9的钢丝绳9.1相连，电磁铁7通电，吸住推手5；
7、将环境舱内的温度、湿度等调节至试验工况；
二、发射腿型模块4；
1、在控制电箱11中设定此次试验腿型模块4的水平发射速度vX、碰撞时刻腿型模块4底部的离地距离H1、自由飞行水平距离DX，中控模块通过计算完成相应的腿型模块4发射高度H0、发射角度τ、弹簧压缩行程L的设定；
2、通过控制电箱11控制卷扬机9的卷收，卷扬机9带动拉力传感器8、电磁铁7及推手5和腿型模块4往回拉，同时，压缩施力弹簧6，产生弹性势能，施力弹簧6实时的弹簧弹力在控制电箱11的显示面板上显示；当弹簧弹力F达到发射速度所需的目标弹力力值时，自动停止卷扬机9的动作；
本实施例中所用的施力弹簧6的弹性系数为k，设定施力弹簧6的压缩行程为L，m为推手5及腿型模块4的总质量，发射速度为v0；
弹簧能量最终转换为动能和重力势能，根据能量守恒定律，得出：
施力弹簧6的压缩行程L为：
施力弹簧6弹力为：
3、施力弹簧6的弹力F达到目标弹力力值，并确认试验工况安全后，电磁铁7断电，与推手5断开连接，在施力弹簧6的弹力作用下，向汽车前保险杠16方向推出推手5和腿型模块4；
4、当施力弹簧6达到零位的同时，推手5与缓冲弹簧3接触，推手5继续往前运动，缓冲弹簧3被压缩变短，在缓冲弹簧3的反向推力作用下，推手5开始减速；
5、腿型模块4脱离推手5，依靠惯性以特定的发射速度(激光测速仪15采集该发射速度，并将其发送至控制电箱11显示并保存)继续自由飞行，直到腿型模块4以水平速度vX、竖直速度vy为零的试验要求撞击汽车前保险杠16，完成行人保护腿型试验。
在发射模块撞击汽车前保险杠16时，汽车前保险杠16里的压力传感器及加速度传感器采集传感器信号，并将压力和加速度信号发送至汽车的ECU，经多次试验可采集撞击到不同特征物体的传感器信号，ECU根据试验采集的信号判别是否撞击行人，从而可有效地起到保护行人的作用，以及解决主动式发动机罩系统误作用的问题。
在行车过程中碰撞到一些小动物、路障、垃圾桶、柱子等目标时，易触发主动式发动机罩系统误作用，引发消费者大量抱怨没有真正起到保护行人的作用。主动式发动机罩系统根据标定后的撞击到不同特征物体的传感器信号，由ECU根据汽车前保险杠16里的压力传感器及加速度传感器探测信息判定是否撞击到行人后决定作动机构是否启动。
主动式发动机罩系统根据汽车前保险杠16里的压力传感器及加速度传感器监测到的压力和加速度信号，判断到碰撞行人发生时，ECU发出信号，主动式发动机罩后端顶升器接收信号后内部火药爆炸，将主动式发动机罩铰链抬起，主动式发动机罩后端能够在30ms内快速向上弹起近120mm，实现与行人碰撞发生时发动机罩的主动升起，增加发动机罩和机舱坚硬部件之间的缓冲空间，从而减少行人头部对于碰撞能量的吸收，有效起到保护行人的作用。
虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种弹簧式行人保护腿型试验发射装置，其特征在于，所述试验发射装置包括滑轨(2)、缓冲弹簧(3)、推手(5)、施力弹簧(6)、拉力机构、前后调节组件(10)、高度调节组件(12)、倾角调节组件(14)；
两根所述滑轨(2)平行间隔设置在所述高度调节组件(12)上；所述高度调节组件(12)能够调节所述滑轨(2)的高度；
所述前后调节组件(10)包括底板和前后调节电机；所述底板滑动安装在两根所述滑轨(2)上，并能够在所述前后调节电机带动下沿所述滑轨(2)前后滑动；所述底板上方的两侧对称安装支撑轴，所述底板前侧设有U型结构，在所述底板前侧所述推手(5)两端分别套接在两根所述支撑轴上；在所述推手(5)的前后两侧，两个所述缓冲弹簧(3)和两个所述施力弹簧(6)分别套接在两根所述支撑轴上；
所述倾角调节组件(14)安装在所述滑轨(2)前端下方，用于升降所述滑轨(2)前端，以改变置于所述推手(5)上的发射模块的发射角度；
所述拉力机构安装在所述底板上，并与所述推手(5)相接，拉动所述推手(5)回缩时压缩所述施力弹簧(6)，通过所述施力弹簧(6)弹力发射所述发射模块。
2.根据权利要求1所述的弹簧式行人保护腿型试验发射装置，其特征在于，所述拉力机构包括电磁铁(7)、拉力传感器(8)、卷扬机(9)；所述卷扬机(9)安装在所述前后调节组件(10)的所述底板后侧端；所述卷扬机(9)的钢丝绳(9.1)通过所述拉力传感器(8)与所述电磁铁(7)相连；所述电磁铁(7)通电后吸住所述推手(5)，所述卷扬机(9)拉动所述电磁铁(7)、所述推手(5)以及所述发射模块往回拉压缩所述施力弹簧(6)；所述拉力传感器8用于监测拉力大小。
3.根据权利要求1所述的弹簧式行人保护腿型试验发射装置，其特征在于，所述试验发射装置还包括倾角仪(13)和激光测速仪(15)；所述倾角仪(13)设置在所述滑轨(2)下方，用于监测所述滑轨(2)倾角；所述激光测速仪(15)设置在所述滑轨(2)下方的前端部，用于监测所述发射模块的发射速度。
4.根据权利要求3所述的弹簧式行人保护腿型试验发射装置，其特征在于，所述试验发射装置还包括控制电箱(11)，所述控制电箱(11)内设有多个电源模块和中控模块，所述中控模块与所述电源模块相连；
所述控制电箱(11)通过多个所述电源模块为所述拉力机构、所述前后调节组件(10)、所述高度调节组件(12)、所述倾角调节组件(14)、所述倾角仪(13)和所述激光测速仪(15)分别供电；
所述控制电箱(11)通过所述中控模块控制所述电源模块动作，并接收所述拉力机构、所述倾角仪(13)和所述激光测速仪(15)监测的拉力、倾角和发射速度。
5.根据权利要求1所述的弹簧式行人保护腿型试验发射装置，其特征在于，所述高度调节组件(12)包括高度调节电机(12.1)、第一差速器(12.2)、第二差速器(12.3)和第一螺杆举升器(12.4)；所述高度调节电机(12.1)的转轴与所述第一差速器(12.2)相连，所述第一差速器(12.2)的左右两侧与所述第二差速器(12.3)分别连接，所述第二差速器(12.3)的前后两侧分别与所述第一螺杆举升器(12.4)连接，所述第一螺杆举升器(12.4)的螺杆纵向设置，所述螺杆顶端与所述滑轨(2)底面相接；在所述高度调节电机(12.1)驱动下，所述第一螺杆举升器(12.4)带动所述滑轨(2)升降。
6.根据权利要求1所述的弹簧式行人保护腿型试验发射装置，其特征在于，所述倾角调节组件(14)包括倾角调节电机(14.1)、连接器(14.2)、第二螺杆举升器(14.3)和铰接器(14.4)；所述倾角调节电机(14.1)的转轴与所述连接器(14.2)相连，所述连接器(14.2)的两侧分别与所述第二螺杆举升器(14.3)相连，所述第二螺杆举升器(14.3)的螺杆纵向设置，且所述螺杆顶端通过所述铰接器(14.4)与所述滑轨(2)底面前端部相连接；在所述倾角调节电机(14.1)驱动下，所述第二螺杆举升器(14.3)带动所述滑轨(2)的前端升降，所述滑轨(2)围绕所述铰接器(14.4)转动改变所述发射模块的发射角度。
7.根据权利要求1所述的弹簧式行人保护腿型试验发射装置，其特征在于，所述推手(5)包括安装板和托板；所述安装板两端分别套接在两根所述支撑轴上，所述托板安装在所述安装板前侧的中部，用于托住所述发射模块。
8.根据权利要求7所述的弹簧式行人保护腿型试验发射装置，其特征在于，所述托板为L型结构。
9.根据权利要求1所述的弹簧式行人保护腿型试验发射装置，其特征在于，所述发射模块为腿型模块(4)、小动物模块、树枝、足球、篮球、小鸟模块、石头、垃圾桶或安全锥。
10.一种基于权利要求1至9中任一项所述的弹簧式行人保护腿型试验发射装置的试验方法，其特征在于，通过所述弹簧式行人保护腿型试验发射装置进行行人保护腿型试验，包括如下步骤：
A、对腿型模块(4)的发射高度、发射角度及腿型模块(4)的飞行距离进行控制；
S1、在环境舱内组装试验发射装置，并将推手(5)置于汽车前保险杠(16)前方的预设位置；设定腿型模块(4)冲击速度为vX；
S2、采用前后调节组件(10)调节腿型模块(4)自由飞行水平距离为DX；
S3、采用倾角调节组件(14)调节腿型模块(4)的发射角度τ；
腿型模块(4)的发射速度v0在Z轴方向的分量为vZ＝v0·sinτ；在重力影响下，vZ在碰撞接触的瞬间降为零，发射速度v0在X轴方向的分量为腿型模块(4)冲击速度vX；
发射速度v0＝vX/cosτ(1)；
发射角度τ＝arctan(g·DX/vX 2)(2)；
在倾角调节电机(14.1)驱动下抬升滑轨(2)的前端，使滑轨(2)围绕铰接器(14.4)旋转至倾斜角度τ；
S4、采用高度调节组件(12)调节腿型模块(4)的发射高度H0；
在腿型模块(4)与汽车前保险杠(16)接触时刻，腿型模块(4)在Z向上相比碰撞位置下移距离ΔHZ，腿型模块(4)发射时的补偿高度ΔHZ：
设定碰撞时刻腿型模块(4)底部的离地距离为H1，腿型模块(4)离地面发射高度H0为：
S5、在施力弹簧(6)的前端将腿型模块(4)置于推手(5)的托板上；
S6、电磁铁(7)通过拉力传感器(8)与卷扬机(9)的钢丝绳(9.1)相连，电磁铁(7)通电，吸住推手(5)；
S7、将环境舱内的温度、湿度调节至试验工况；
B、发射腿型模块(4)；
S1、在控制电箱(11)中设定此次试验腿型模块(4)的水平发射速度vX、碰撞时刻腿型模块(4)底部的离地距离H1、自由飞行水平距离DX，中控模块通过计算完成相应的腿型模块(4)发射高度H0、发射角度τ、弹簧压缩行程L的设定；
S2、控制电箱(11)控制卷扬机(9)的卷收，卷扬机(9)带动拉力传感器(8)、电磁铁(7)及推手(5)和腿型模块(4)往回拉，压缩施力弹簧(6)；当施力弹簧(6)的弹簧弹力F达到发射速度所需的目标弹力力值时，自动停止卷扬机(9)的动作；
施力弹簧(6)的弹性系数为k，设定施力弹簧(6)的压缩行程为L，m为推手(5)及腿型模块(4)的总质量，发射速度为v0；
弹簧能量最终转换为动能和重力势能：
施力弹簧(6)的压缩行程L为：
施力弹簧(6)弹力为：
S3、电磁铁(7)断电，与推手(5)断开连接，在施力弹簧(6)的弹力作用下，推出推手(5)和腿型模块(4)；
S4、当施力弹簧(6)达到零位的同时，推手(5)与缓冲弹簧(3)接触，推手(5)继续往前运动，缓冲弹簧(3)被压缩变短，在缓冲弹簧(3)的反向推力作用下，推手(5)开始减速；
S5、腿型模块(4)脱离推手(5)，依靠惯性继续自由飞行，直到腿型模块(4)以水平速度vX、竖直速度vy为零的试验要求撞击汽车前保险杠(16)，完成行人保护腿型试验。
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