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原文传递校车主动式安全气囊控制参数优化及控制策略研究

论文题名：	校车主动式安全气囊控制参数优化及控制策略研究
关键词：	校车乘员约束系统;主动式安全气囊;泄气阀控制;参数优化
摘要：	近些年国家重新整合教育资源，实行撤点并校。据不完全统计，目前全国中小学生数量达到1.8亿，校车的潜在需求量达到120万辆。但在当前不断增长的校车需求下，大量不符合法律法规的校车涌入市场，对儿童乘员的校车使用安全性产生巨大的潜在危险。为规范校车市场和保障儿童乘员的安全，国家颁布一系列校车的法规标准。　　针对现有校车乘员约束系统在儿童乘员保护方面存在的不足，本文结合安全气囊的特点引入一种可重复利用的主动式安全气囊。因校车的设计使用对象为中小学生，其年龄跨度为6岁~12岁，故本文研究主动式安全气囊对6岁、8岁和12岁儿童乘员的保护效果。　　本文的主要内容如下：　　1）查阅了国内外校车乘员约束系统的文献资料，总结归纳校车的使用现状、校车乘员约束系统的研究现状以及主动式安全气囊的研究现状。　　2）建立并对标验证了校车乘员约束系统模型。在MADYMO中根据某款校车的实际参数建立HybridⅢ型6岁儿童假人和HybridⅢ第5百分位的女性假人的校车乘员约束系统（包括：前排座椅、后排座椅、两点式安全带、地板和HybridⅢ型假人）；对标验证校车乘员约束系统模型，对比校车乘员约束系统台车试验结果与校车乘员约束系统模型仿真结果，结果表明：校车乘员约束系统模型能精准再现台车试验结果和模拟儿童乘员在碰撞过程中的运动姿态；研究主动式安全气囊的结构特点，建立主动式安全气囊的MADYMO模型和基于主动式安全气囊的校车乘员约束系统模型。　　3）研究主动式安全气囊控制参数对不同年龄段儿童乘员损伤情况的影响。研究上部拉带长度、中部拉带长度、下部拉带长度、气体质量流率、气囊安装位置、泄气阀开启压力、泄气阀开度和座间距等8个主动式安全气囊控制参数对6岁、8岁和12岁儿童乘员的损伤指标值的影响。分析不同控制参数下的完全损伤指标WIC值的变化规律发现：座间距对6岁、8岁和12岁儿童乘员的损伤情况的影响最大；泄气阀开启压力对不同年龄段儿童乘员的损伤情况存在较大影响。　　4）研究并优化主动式安全气囊关键控制参数。基于灵敏度分析方法筛选主动式安全气囊关键控制参数，利用Latin Hypercube试验设计方法和二阶多项式响应面模型原理，构建完全损伤指标WIC和主动式安全气囊关键控制参数的非线性回归方程。根据经取样验证的二阶多项式响应面模型，求解主动式安全气囊关键控制参数的最佳取值组合。结果表明：主动式安全气囊优化后对儿童乘员的保护效果相较于优化前有大幅提升，6岁儿童乘员的完全损伤指标WIC降低29.65%，8岁儿童乘员的完全损伤指标WIC降低27.89%，12岁儿童乘员的完全损伤指标WIC降低47.19%。　　5）研究了基于儿童乘员质量和校车行驶速度的泄气阀控制策略。建立了不同儿童乘员质量和校车行驶速度工况下完全损伤指标WIC和泄气阀控制参数的二阶多项式响应面模型并求解不同工况下泄气阀控制参数的最佳组合。根据泄气阀控制参数的最佳组合和儿童乘员质量与校车行驶速度之间的关系，构建了儿童乘员质量、校车行驶速度和泄气阀控制参数的二阶多项式响应面模型。研究基于儿童乘员质量的泄气阀控制策略和基于校车行驶速度的泄气阀控制策略，综合分析研究儿童乘员质量和校车行驶速度与泄气阀控制参数之间的关系，制定基于儿童乘员质量和校车行驶速度的泄气阀控制策略：主动式安全气囊控制系统监测儿童乘员的体重和校车实时行驶速度，结合泄气阀控制参数与儿童乘员质量和校车行驶速度的关系实时匹配泄气阀控制参数，进一步提高儿童乘员的碰撞安全性。
作者：	崔义忠
专业：	车辆工程
导师：	葛如海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文