淺談高速攝像系統(tǒng)在車輛碰撞試驗(yàn)中的應(yīng)用
2021-08-20
高龍，梁亞飛
中國汽研檢測事業(yè)部
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CAERI智庫，專注于汽車領(lǐng)域知識的創(chuàng)建與分享，與行業(yè)對話，與世界對話。依托中國汽研的汽車技術(shù)研發(fā)能力、試驗(yàn)研究、檢驗(yàn)檢測等優(yōu)勢資源，推動汽車領(lǐng)域的研究與創(chuàng)新，致力打造具有全球影響力的汽車智庫。
摘要：汽車安全性主要分為主動安全性和被動安全性兩大類，目前在汽車行業(yè)，被動安全性相較于主動安全性研究較多，主要是通過在車輛碰撞試驗(yàn)過程中來體現(xiàn)汽車的被動安全性。在一個(gè)車輛碰撞試驗(yàn)過程中，高速攝像系統(tǒng)是不可或缺的一部分。
關(guān)鍵詞：汽車安全性；主動安全性；被動安全性；車輛碰撞試驗(yàn)；高速攝像系統(tǒng)
0 引言
高速攝像系統(tǒng)在車輛碰撞試驗(yàn)中的應(yīng)用可以彌補(bǔ)以往對碰撞過程描述不直觀，不清晰的缺憾。通常在一個(gè)試驗(yàn)過程，需要多臺高速攝像機(jī)通過不同角度進(jìn)行錄制，以達(dá)到更清晰更直觀的目的。
1 高速攝像系統(tǒng)在不同工況下的應(yīng)用
1.1 正面 25% 小偏置碰撞試驗(yàn)
正面25%偏置碰撞試驗(yàn)為車內(nèi)乘員安全指數(shù)的一個(gè)試驗(yàn)工況，本試驗(yàn)規(guī)程參考IIHS中“Small Overlap Frontal Crashworthiness evaluation Crash Test Protocol”(Version Ⅲ)編制。試驗(yàn)車輛以63.4 km/h~65.4km/h的速度、25%±1%的重疊率（駕駛員側(cè)）正面撞擊壁障，采集假人傷害數(shù)據(jù)、車體結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)、假人運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)。而高速攝像系統(tǒng)在該試驗(yàn)中主要用來分析假人的運(yùn)動狀態(tài)和車體形變的過程，主要用到地面相機(jī)和車載相機(jī)。
在正面25%偏置碰撞試驗(yàn)中，地面相機(jī)A~F共計(jì)6臺（詳見圖1），其中A、D、E位于天上，B、C、F 位于地面。相機(jī)A：位于碰撞車輛與25%偏置碰撞壁障的碰撞點(diǎn)正上方，碰撞點(diǎn)在畫面的中心位置，視野范圍至車輛的B柱位置，該相機(jī)用來分析碰撞時(shí)刻，以及車輛前部的形變。相機(jī)B：位于碰撞車輛的左側(cè)后方45°位置，視野范圍由左側(cè)后輪中心到壁障，該相機(jī)用來分析車輛前部的形變。相機(jī)C：位于碰撞車輛的正左側(cè)，鏡頭軸線垂直于碰撞車XZ平面，視野范圍需包含整個(gè)碰撞車輛和部分壁障，該相機(jī)用來分析碰撞時(shí)刻，假人的運(yùn)動姿態(tài)以及車輛前部的形變。相機(jī)D：位于碰撞車輛正前斜向上45°，鏡頭垂直于車輛前擋風(fēng)玻璃，視野范圍為碰撞面最下部位置至車輛的全部車頂，該相機(jī)用來分析車輛碰撞后，假人的運(yùn)動姿態(tài)，和假人與氣囊的接觸。相機(jī)E：位于碰撞車輛右側(cè)前45°上方位置，視野范圍為碰撞面最下至車頂包含整個(gè)碰撞車輛，該相機(jī)用來分析車輛前部的形變以及撞擊之后車輛的運(yùn)動狀態(tài)。相機(jī)F：位于碰撞車輛的正右側(cè)，視野范圍為B柱至3/4壁障，該相機(jī)用來分析車輛撞擊后，假人的運(yùn)動姿態(tài)，和假人與氣囊的接觸狀態(tài)。
在正面25%偏置碰撞試驗(yàn)中，除了6臺地面相機(jī)之外，還需要在車內(nèi)安裝車載相機(jī)，H~K共計(jì)4臺（詳見圖2）。相機(jī)H：安裝在右側(cè)前門位置，視野范圍正對前排駕駛員，視角包含座椅至中央儀表板，該相機(jī)用來分析碰撞之后，假人的運(yùn)動狀態(tài)、假人與主氣囊和車內(nèi)飾的接觸狀態(tài)以及側(cè)面氣簾的展開時(shí)刻和氣簾與假人的接觸狀態(tài)。相機(jī) I：安裝在假人右后方頂部，視野范圍包含B柱至中央儀表板，假人頭部的居中，該相機(jī)從右后方來分析碰撞之后假人的運(yùn)動狀態(tài)，以及主氣囊的展開時(shí)刻。相機(jī)J：安裝在假人正后方頂部，視野范圍包含B柱至中央儀表板，假人頭部居中，該相機(jī)從正后方來分析碰撞之后假人的運(yùn)動狀態(tài)。相機(jī)K：安裝在右側(cè)后門位置，正對后排的座椅拉線，該拉線是用來分析碰撞之后座椅的滑動，視野范圍包含拉線安裝支架和座椅，主要用來分析拉線的運(yùn)動狀態(tài)，以及側(cè)面氣簾的展開時(shí)刻和狀態(tài)。
在正面25%偏置碰撞試驗(yàn)中，共計(jì)用到高速攝像10臺，6臺地面相機(jī)主要用于分析車輛外部的形變以及車輛撞擊之后的運(yùn)動狀態(tài)；4臺車載相機(jī)主要用于分析車內(nèi)假人的運(yùn)動狀態(tài)以及車輛撞擊之后，假人與車內(nèi)氣囊、車內(nèi)內(nèi)飾的接觸狀態(tài)。
1.2 側(cè)面碰撞試驗(yàn)
側(cè)面碰撞試驗(yàn)為車內(nèi)乘員安全指數(shù)的一個(gè)試驗(yàn)工況，本試驗(yàn)規(guī)程參考IIHS中“Side Impact Crashworthiness evaluation Crash Test Protocol”(Version Ⅶ)編制。側(cè)面碰撞試驗(yàn)使用前端安裝IIHS碰撞塊的移動變形壁障（MDB）撞擊試驗(yàn)車輛駕駛員側(cè)。移動變形壁障車行駛方向應(yīng)垂直于試驗(yàn)車輛的縱向中心平面，移動變形壁障車的縱向中心線應(yīng)與試驗(yàn)車輛碰撞參考線重疊，碰撞速度為50 km/h±1km/h。試驗(yàn)車輛駕駛員和駕駛員后方位置均應(yīng)放置一個(gè)SID-IIs（D版）型假人，用來測量碰撞過程中假人的傷害值【2】。高速攝像系統(tǒng)在該試驗(yàn)中主要用來分析假人的運(yùn)動狀態(tài)和車體形變的過程，主要用到地面相機(jī)和車載相機(jī)。
在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，地面相機(jī)A~F共計(jì)6臺（詳見圖3），其中A、D位于天上，B、C、E、F位于地面。相機(jī)A：位于碰撞位置正上方，視野范圍左側(cè)至車輛最前端，右側(cè)至車輛最后端，包含整個(gè)被撞車輛，該相機(jī)主要用于分析車輛碰撞點(diǎn)和碰撞時(shí)刻。相機(jī)B：位于碰撞車輛左前45°位置，視野范圍為整車，該相機(jī)主要用于分析車門的形變。相機(jī)C：位于碰撞車輛正前上部，視野范圍為碰撞車輛前擋風(fēng)玻璃上沿至下沿，該相機(jī)主要用于分析車內(nèi)假人的運(yùn)動姿態(tài)，以及側(cè)氣囊的展開時(shí)刻。相機(jī)D：位于碰撞車輛正前方，視野范圍為整車，該相機(jī)主要用于分析車輛被撞擊之后的運(yùn)動狀態(tài)。相機(jī)E：位于碰撞車輛右前部，視野范圍為碰撞車輛的前擋風(fēng)玻璃，前排的假人應(yīng)在畫面中間位置，該相機(jī)主要用于分析前排假人的運(yùn)動狀態(tài)以及與側(cè)面氣簾的接觸狀態(tài)。相機(jī)F：位于碰撞車輛右前部，視野范圍為試驗(yàn)車右側(cè)B柱到左側(cè)A柱中間，后排假人應(yīng)在畫面中間位置，該相機(jī)主要用于分析后排假人的運(yùn)動狀態(tài)以及與側(cè)面氣簾的接觸狀態(tài)。
在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，除了6臺地面相機(jī)之外，還需安裝車載相機(jī)，G（詳見圖3）、H~J共計(jì)4臺（詳見圖4）。相機(jī)G：該相機(jī)安裝在移動壁障車上，視野范圍包含IIHS碰撞塊和車輛A柱至C柱，主要用于分析碰撞位置以及IIHS碰撞塊的侵入狀態(tài)和形變。相機(jī)H：安裝在車輛右側(cè)前門位置，視野范圍包含前排和后排假人，該相機(jī)主要用于分析前、后排假人的運(yùn)動狀態(tài)以及假人與側(cè)面氣簾的接觸狀態(tài)。相機(jī)I：安裝在車輛右側(cè)前門位置，正對前排假人，視野范圍為側(cè)面氣簾展開位置至大腿膝蓋，該相機(jī)主要用來分析側(cè)面氣簾展開時(shí)刻、前排假人的運(yùn)動狀態(tài)以及假人與氣簾和車輛內(nèi)飾的接觸狀態(tài)。相機(jī)J：安裝在車輛右側(cè)后門位置，正對后排假人，視野范圍為側(cè)面氣簾展開位置至大腿膝蓋，該相機(jī)主要用來分析側(cè)面氣簾展開時(shí)刻、后排假人的運(yùn)動狀態(tài)以及假人與氣簾和車輛內(nèi)飾的接觸狀態(tài)。
在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，共計(jì)用到高速攝像10臺，6臺地面相機(jī)主要用于分析被撞車輛的運(yùn)動狀態(tài)以及移動壁障車的侵入狀態(tài)；4臺車載相機(jī)主要用于分析車內(nèi)假人的運(yùn)動狀態(tài)以及車輛被撞之后，假人與車內(nèi)氣囊、車內(nèi)內(nèi)飾的接觸狀態(tài)，其中安裝在移動壁障車上的相機(jī)G主要用來分析IIHS碰撞塊的侵入狀態(tài)。
2 結(jié)語
隨著汽車行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)不斷更新，高速攝像系統(tǒng)也必須與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新，更好地適用于各種工況下的試驗(yàn)，為汽車安全性能的研究提供更有力的保障，進(jìn)而推動汽車安全性能的提升。
摘要：汽車安全性主要分為主動安全性和被動安全性兩大類，目前在汽車行業(yè)，被動安全性相較于主動安全性研究較多，主要是通過在車輛碰撞試驗(yàn)過程中來體現(xiàn)汽車的被動安全性。在一個(gè)車輛碰撞試驗(yàn)過程中，高速攝像系統(tǒng)是不可或缺的一部分。
關(guān)鍵詞：汽車安全性；主動安全性；被動安全性；車輛碰撞試驗(yàn)；高速攝像系統(tǒng)
0 引言
高速攝像系統(tǒng)在車輛碰撞試驗(yàn)中的應(yīng)用可以彌補(bǔ)以往對碰撞過程描述不直觀，不清晰的缺憾。通常在一個(gè)試驗(yàn)過程，需要多臺高速攝像機(jī)通過不同角度進(jìn)行錄制，以達(dá)到更清晰更直觀的目的。
1 高速攝像系統(tǒng)在不同工況下的應(yīng)用
1.1 正面 25% 小偏置碰撞試驗(yàn)
正面25%偏置碰撞試驗(yàn)為車內(nèi)乘員安全指數(shù)的一個(gè)試驗(yàn)工況，本試驗(yàn)規(guī)程參考IIHS中“Small Overlap Frontal Crashworthiness evaluation Crash Test Protocol”(Version Ⅲ)編制。試驗(yàn)車輛以63.4 km/h~65.4km/h的速度、25%±1%的重疊率（駕駛員側(cè)）正面撞擊壁障，采集假人傷害數(shù)據(jù)、車體結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)、假人運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)。而高速攝像系統(tǒng)在該試驗(yàn)中主要用來分析假人的運(yùn)動狀態(tài)和車體形變的過程，主要用到地面相機(jī)和車載相機(jī)。
在正面25%偏置碰撞試驗(yàn)中，地面相機(jī)A~F共計(jì)6臺（詳見圖1），其中A、D、E位于天上，B、C、F 位于地面。相機(jī)A：位于碰撞車輛與25%偏置碰撞壁障的碰撞點(diǎn)正上方，碰撞點(diǎn)在畫面的中心位置，視野范圍至車輛的B柱位置，該相機(jī)用來分析碰撞時(shí)刻，以及車輛前部的形變。相機(jī)B：位于碰撞車輛的左側(cè)后方45°位置，視野范圍由左側(cè)后輪中心到壁障，該相機(jī)用來分析車輛前部的形變。相機(jī)C：位于碰撞車輛的正左側(cè)，鏡頭軸線垂直于碰撞車XZ平面，視野范圍需包含整個(gè)碰撞車輛和部分壁障，該相機(jī)用來分析碰撞時(shí)刻，假人的運(yùn)動姿態(tài)以及車輛前部的形變。相機(jī)D：位于碰撞車輛正前斜向上45°，鏡頭垂直于車輛前擋風(fēng)玻璃，視野范圍為碰撞面最下部位置至車輛的全部車頂，該相機(jī)用來分析車輛碰撞后，假人的運(yùn)動姿態(tài)，和假人與氣囊的接觸。相機(jī)E：位于碰撞車輛右側(cè)前45°上方位置，視野范圍為碰撞面最下至車頂包含整個(gè)碰撞車輛，該相機(jī)用來分析車輛前部的形變以及撞擊之后車輛的運(yùn)動狀態(tài)。相機(jī)F：位于碰撞車輛的正右側(cè)，視野范圍為B柱至3/4壁障，該相機(jī)用來分析車輛撞擊后，假人的運(yùn)動姿態(tài)，和假人與氣囊的接觸狀態(tài)。
在正面25%偏置碰撞試驗(yàn)中，除了6臺地面相機(jī)之外，還需要在車內(nèi)安裝車載相機(jī)，H~K共計(jì)4臺（詳見圖2）。相機(jī)H：安裝在右側(cè)前門位置，視野范圍正對前排駕駛員，視角包含座椅至中央儀表板，該相機(jī)用來分析碰撞之后，假人的運(yùn)動狀態(tài)、假人與主氣囊和車內(nèi)飾的接觸狀態(tài)以及側(cè)面氣簾的展開時(shí)刻和氣簾與假人的接觸狀態(tài)。相機(jī) I：安裝在假人右后方頂部，視野范圍包含B柱至中央儀表板，假人頭部的居中，該相機(jī)從右后方來分析碰撞之后假人的運(yùn)動狀態(tài)，以及主氣囊的展開時(shí)刻。相機(jī)J：安裝在假人正后方頂部，視野范圍包含B柱至中央儀表板，假人頭部居中，該相機(jī)從正后方來分析碰撞之后假人的運(yùn)動狀態(tài)。相機(jī)K：安裝在右側(cè)后門位置，正對后排的座椅拉線，該拉線是用來分析碰撞之后座椅的滑動，視野范圍包含拉線安裝支架和座椅，主要用來分析拉線的運(yùn)動狀態(tài)，以及側(cè)面氣簾的展開時(shí)刻和狀態(tài)。
在正面25%偏置碰撞試驗(yàn)中，共計(jì)用到高速攝像10臺，6臺地面相機(jī)主要用于分析車輛外部的形變以及車輛撞擊之后的運(yùn)動狀態(tài)；4臺車載相機(jī)主要用于分析車內(nèi)假人的運(yùn)動狀態(tài)以及車輛撞擊之后，假人與車內(nèi)氣囊、車內(nèi)內(nèi)飾的接觸狀態(tài)。
1.2 側(cè)面碰撞試驗(yàn)
側(cè)面碰撞試驗(yàn)為車內(nèi)乘員安全指數(shù)的一個(gè)試驗(yàn)工況，本試驗(yàn)規(guī)程參考IIHS中“Side Impact Crashworthiness evaluation Crash Test Protocol”(Version Ⅶ)編制。側(cè)面碰撞試驗(yàn)使用前端安裝IIHS碰撞塊的移動變形壁障（MDB）撞擊試驗(yàn)車輛駕駛員側(cè)。移動變形壁障車行駛方向應(yīng)垂直于試驗(yàn)車輛的縱向中心平面，移動變形壁障車的縱向中心線應(yīng)與試驗(yàn)車輛碰撞參考線重疊，碰撞速度為50 km/h±1km/h。試驗(yàn)車輛駕駛員和駕駛員后方位置均應(yīng)放置一個(gè)SID-IIs（D版）型假人，用來測量碰撞過程中假人的傷害值【2】。高速攝像系統(tǒng)在該試驗(yàn)中主要用來分析假人的運(yùn)動狀態(tài)和車體形變的過程，主要用到地面相機(jī)和車載相機(jī)。
在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，地面相機(jī)A~F共計(jì)6臺（詳見圖3），其中A、D位于天上，B、C、E、F位于地面。相機(jī)A：位于碰撞位置正上方，視野范圍左側(cè)至車輛最前端，右側(cè)至車輛最后端，包含整個(gè)被撞車輛，該相機(jī)主要用于分析車輛碰撞點(diǎn)和碰撞時(shí)刻。相機(jī)B：位于碰撞車輛左前45°位置，視野范圍為整車，該相機(jī)主要用于分析車門的形變。相機(jī)C：位于碰撞車輛正前上部，視野范圍為碰撞車輛前擋風(fēng)玻璃上沿至下沿，該相機(jī)主要用于分析車內(nèi)假人的運(yùn)動姿態(tài)，以及側(cè)氣囊的展開時(shí)刻。相機(jī)D：位于碰撞車輛正前方，視野范圍為整車，該相機(jī)主要用于分析車輛被撞擊之后的運(yùn)動狀態(tài)。相機(jī)E：位于碰撞車輛右前部，視野范圍為碰撞車輛的前擋風(fēng)玻璃，前排的假人應(yīng)在畫面中間位置，該相機(jī)主要用于分析前排假人的運(yùn)動狀態(tài)以及與側(cè)面氣簾的接觸狀態(tài)。相機(jī)F：位于碰撞車輛右前部，視野范圍為試驗(yàn)車右側(cè)B柱到左側(cè)A柱中間，后排假人應(yīng)在畫面中間位置，該相機(jī)主要用于分析后排假人的運(yùn)動狀態(tài)以及與側(cè)面氣簾的接觸狀態(tài)。
在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，除了6臺地面相機(jī)之外，還需安裝車載相機(jī)，G（詳見圖3）、H~J共計(jì)4臺（詳見圖4）。相機(jī)G：該相機(jī)安裝在移動壁障車上，視野范圍包含IIHS碰撞塊和車輛A柱至C柱，主要用于分析碰撞位置以及IIHS碰撞塊的侵入狀態(tài)和形變。相機(jī)H：安裝在車輛右側(cè)前門位置，視野范圍包含前排和后排假人，該相機(jī)主要用于分析前、后排假人的運(yùn)動狀態(tài)以及假人與側(cè)面氣簾的接觸狀態(tài)。相機(jī)I：安裝在車輛右側(cè)前門位置，正對前排假人，視野范圍為側(cè)面氣簾展開位置至大腿膝蓋，該相機(jī)主要用來分析側(cè)面氣簾展開時(shí)刻、前排假人的運(yùn)動狀態(tài)以及假人與氣簾和車輛內(nèi)飾的接觸狀態(tài)。相機(jī)J：安裝在車輛右側(cè)后門位置，正對后排假人，視野范圍為側(cè)面氣簾展開位置至大腿膝蓋，該相機(jī)主要用來分析側(cè)面氣簾展開時(shí)刻、后排假人的運(yùn)動狀態(tài)以及假人與氣簾和車輛內(nèi)飾的接觸狀態(tài)。
在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，共計(jì)用到高速攝像10臺，6臺地面相機(jī)主要用于分析被撞車輛的運(yùn)動狀態(tài)以及移動壁障車的侵入狀態(tài)；4臺車載相機(jī)主要用于分析車內(nèi)假人的運(yùn)動狀態(tài)以及車輛被撞之后，假人與車內(nèi)氣囊、車內(nèi)內(nèi)飾的接觸狀態(tài)，其中安裝在移動壁障車上的相機(jī)G主要用來分析IIHS碰撞塊的侵入狀態(tài)。
2 結(jié)語
隨著汽車行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)不斷更新，高速攝像系統(tǒng)也必須與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新，更好地適用于各種工況下的試驗(yàn)，為汽車安全性能的研究提供更有力的保障，進(jìn)而推動汽車安全性能的提升。
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為什么進(jìn)行整車帶電碰撞試驗(yàn)的必要性不大？
在電動汽車的碰撞事故中，電池有可能發(fā)生損壞，電池破壞可能導(dǎo)致熱失控甚至著火。研究電池碰撞損傷、建立電池模型及研發(fā)保護(hù)方法都需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，針對電動車電池碰撞安全性也需要出臺試驗(yàn)評測方法。試驗(yàn)評測是不是就必須進(jìn)行整車的帶電碰撞試驗(yàn)?zāi)�？事�?shí)上，我認(rèn)為整車
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C-NCAP碰撞測試：高合HiPhi X獲五星評價(jià) 主動安全滿分
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