人体的耐冲击性与伤害标准

人体全身的耐冲击性研究 头部的耐冲击性和伤害标准 颈部的耐

冲击性 胸部的耐冲击性

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交通事故中，大部分人伤害都是因人体受到外力冲击所致。人体对外力的冲击有一定的承受能力，但当外力超过一定限度时，人体便会受到伤害。在设计汽车安全构造时，应该了解人体耐冲击性，使得车辆总体结构、乘员保护装臵及车内构造物的设计安全合理，以保证人体受到的冲击力不会超过人体承受限度。

表示人体耐冲击性的物理量，一般采用加（减）速度、负荷、压力及位移（变形量）。特别是加速度，能准确地表示冲击大小的尺度，测量和数据处理也比较容易，负荷和位移往往用于表达骨折和挫伤的耐冲击性。由于人体各部位的构造、机能不同，耐冲击性也各不相同，这里主要说明实际撞车时多发性重度伤害的头部、胸部、颈部的伤害标准。

一、人体全身的耐冲击性研究

人体耐冲击性的研究，最初是由航天技术的需要发展起来的。根据当时的研究，人体全身的耐冲击能力有无伤、中伤、重伤三个区域，无

伤和中伤的界限可视为人体耐冲击界限，这一界限值随减速度作用时间的延长而降低。交通事故伤害是人体某个部位受到冲击，而不是全身受到均匀一致的冲击。因此，全身耐冲击能力对交通安全的实际意义不大，但这一成果对以后交通安全研究的发展却有很大的影响。

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二、头部的耐冲击性和伤害标准

在交通事故中，头部伤害是最重要的伤害形式。直线减速度作用下头部伤害界限按下式计算：

其中，GE为有效减速度，G(t)为减速度随时间变化的函数，T为减速度作用时间。显然，随着减速度作用时间的延长，安全界限降低，也就是伤害危险性增大。上述公式所示曲线是美国缅因州立大学于1960年提出的，所以又称WSTC曲线。

在WSTC曲线的基础上以几经修改，1971年美国运输部决定采用下述HIC计算公式作为头部伤害界限的基准：

式中：a——头部重心加速度，用重力加速度g的倍数表示； t2，t1——碰撞过程中所选择的两个时刻，它们应使上式计算结果达到最小值(秒)。

HIC＝1000作为头部冲击伤害的安全界限，美国现行法定标准规定：时速为30英里（约合48km／h）的正面碰撞，其HIC值为1000。

这一安全界限已被美国联邦机动车安全标准（FMVSS）采用作为评价汽车安全措施的依据。据测定用IC值为1000时，发生恶性头骨骨折的概率相当于33％。我国的国家标准GBT11551－89《汽车乘员碰撞保护》也将此值作为防止乘员受伤的标准要求。

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三、颈部的耐冲击性

人体颈部的生理构造很复杂，即使受到轻微冲击，也可能造成伤害而产生严重后果。颈部的耐冲击性至今尚未完全明了。颈部向前及向后倾斜时的伤害界限约为60度左右，这一研究成果可用来指导汽车座椅靠背及安全枕的设计。

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四、胸部的耐冲击性

在交通事故中，驾驶员常因胸部与方向盘碰撞而受伤。为减轻事故中驾驶员的伤害，可将汽车的转向管柱作成安全转向管柱，这种转向柱受到大于某一界限值的压力时，长度会缩短，从而起到保护作用。为了确定界限压力的数值，就需要了解人体胸部的耐冲击特性。美国20世纪70年代初期的研究结果表明，胸部受到的冲击力如超过6.4KN，人体便会受到严重伤害，发生胸骨、肋骨骨折和心肺损伤。因此，可以此值作为胸部的耐冲击界限。

另外，对于人体其它部位，如腹部、腿部及足部、臀部等，欧美国家都有相应的伤害界限标准。

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乘员约束装置的保护原理

安全是乘车人最关心的问题。一方面，生产厂家制造的汽车本身必须是安全、可靠的，即所谓主动安全，这主要从制动、操纵稳定性等汽车自身的性能上采取措施；另一方面，万一发生撞车、翻车事故时，也要能对乘员加以足够的保护，减轻二次碰撞，使伤害降低到最低限度，即所谓被动安全。这主要从车身结构（吸收撞击能量）、内饰软化、乘员保护等方面采取措施。

１、二次碰撞

加速度（或减速度）是造成人体伤害的主要原因。当车辆发生碰撞时，车速会发生急剧变化，这称为第一次碰撞。由于车速发生急剧改变，车内乘员在惯性力作用下，将与车内结构物发生剧烈碰撞，并因此而受伤，这称为第二次碰撞。汽车在第一次碰撞中的加（减）速度越大，车内乘员第二次碰撞的加（减）速度也越大，乘员的伤害也越严重。如以60km/h车速进行碰撞试验，一个体重75kg的人可产生3吨的冲力。