摩托车、电动自行车乘员头盔吸收碰撞能量性能工作原理
点击次数：60 更新时间：2025-08-23
在摩托车与电动自行车骑行安全保障体系中，GB 811-2022《摩托车、电动自行车乘员头盔》标准下的吸收碰撞能量性能试验发挥着不可替代的作用。吸收碰撞能量性能试验机作为执行该试验的核心设备，其工作原理蕴含着深厚的科学技术内涵，对精准评估头盔安全性能意义重大。
1.模拟真实碰撞场景的设计思路
头盔吸收碰撞能量性能试验机的首要设计目标，是高度模拟现实中摩托车与电动自行车骑行者遭遇碰撞时的复杂场景。在实际事故里，骑行者头部可能会以不同角度、速度与各类物体发生碰撞，试验机必须尽可能还原这些多样化的碰撞情形。
以自由落体冲击为例，试验机通过特定的释放装置，将佩戴头盔的模拟头型拉升至标准规定的高度，随后使其自由落下，与下方不同材质、形状的砧座发生碰撞。对于 A1、A2 类头盔，可能采用 6.0m/s（理论落高 1835mm）的冲击速度撞击平面钢制砧；A3 类头盔则以同样速度冲击半球钢制砧 。通过这样的设定，模拟骑行者高速行驶摔倒时，头部与地面等平面或类似半球状物体碰撞的状况。又比如，利用摆锤装置，可模拟侧面碰撞场景，摆锤以一定初始速度摆动，撞击佩戴头盔的头型，以此检验头盔在侧面冲击下的性能。
2.基于冲击动力学的能量传递模拟
从专业的冲击动力学理论出发，当头盔与砧座碰撞瞬间，巨大的冲击力会在极短时间内传递到头盔上。试验机巧妙地利用这一原理，通过精确控制撞击装置的参数，模拟出不同强度的冲击力。
撞击装置中的关键部件，如可精确控制的撞击头，能够按照预设速度、角度撞击头盔。其速度控制精度Ji高，例如在规定的冲击速度是在碰撞发生qian10mm-60mm范围内测定，且不小于理论速度的 95%。在撞击过程中，能量从撞击源（如自由落体的头型、摆锤等）传递到头盔，头盔材料及其结构开始发挥吸收和分散能量的作用。试验机通过调整撞击头质量、形状，以及释放高度、摆锤长度与初始角度等参数，实现对不同能量级别和冲击形式的模拟，从而全面考察头盔在各种可能碰撞条件下吸收碰撞能量的能力。
3.传感器数据采集与分析系统
在整个碰撞过程中，为了获取头盔吸收碰撞能量性能的关键数据，试验机配备了先进的传感器数据采集与分析系统。该系统犹如试验机的 “神经系统"，能够实时、精准地感知并记录各种物理量变化。
加速度传感器是其中的核心部件之一。在单轴加速度传感器碰撞试验法中，采用装有单轴加速度传感器的头型，实时测量碰撞瞬间传递给头型的加速度。而在三轴加速度传感器碰撞试验法（仲裁法）里，三轴加速度传感器可捕捉头型在 X、Y、Z 三个方向上的加速度变化。这些传感器能够精确测量极短时间内的加速度峰值，以及加速度超过特定阈值（如 150g、200g）的作用时间。通过对这些数据的分析，可直观了解头盔在碰撞时对冲击力的减缓效果。例如，依据 GB 811-2022 标准，A 类头盔加速度峰值不大于 300g，加速度超过 150g 的作用时间有相应限制 ，通过传感器采集的数据可直接与标准比对，判断头盔是否达标。
除加速度传感器外，试验机还可能配备位移传感器等其他设备，用于测量头盔在碰撞过程中的变形量。通过分析变形量，可进一步了解头盔材料的缓冲性能和结构稳定性。这些传感器采集到的数据，经信号放大器处理后，传输至数据采集卡，并最终由计算机进行数据存储、分析和处理。计算机软件能够绘制出详细的加速度 - 时间曲线、变形量 - 时间曲线等，为研究人员和检测人员提供直观、全面的数据参考，以便深入评估头盔吸收碰撞能量的性能优劣 。
吸收碰撞能量性能试验机通过模拟真实碰撞场景、基于冲击动力学原理实现能量传递模拟，以及运用先进的传感器数据采集与分析系统，为 GB 811-2022 标准下的吸收碰撞能量性能试验提供了可靠、精准的测试手段，在保障摩托车与电动自行车骑行安全领域发挥着关键支撑作用。
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