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概要

乗用車における局所的部品別減速度の測定に基づく正面衝突事象の分類方法

André Leschke1, Florian Weinert, Maximillian Obermeier, Stefan Kubica and Vincenzo Bonaiut

事故シナリオの検出は、拘束装置を適時に展開し、ひいては車両乗員を最適に保護するために不可欠です。コンポーネント関連の局所的減速を測定するという衝突検出の革新的な概念に基づいて、この論文では、シミュレーションと評価のためのまったく新しい方法を提示し、包括的な衝突荷重ケースのセットでこれを推定します。このアプローチでは、車両フロントエンドの多数の個別のコンポーネントで減速が直接検出され、短い時間間隔で速度低下に統合されます。多変量統計手法に基づく評価では、測定ポイントごとに定義された速度低下しきい値を 1 つ超過することから得られる情報コンテンツは、すべての関連する荷重ケースを高いレベルの独立性で安全に区別および分類するのに十分であることが示されています。したがって、この概念は機能することが証明されており、最初のテスト シリーズに移行されます。事故中、エアバッグ アルゴリズムの主なタスクは、拘束装置を適時に展開することです。これらの要件に基づいて、まずアルゴリズムが開発され、その後、特定の車両に適合されます。次に、再現可能な条件下で法律および消費者テスト組織によって規定された特定の負荷ケースの衝突テストによって、その性能が検証されます。表 1 は、このような典型的なテスト セットを示しています。これらすべての火災負荷ケースを区別し、必要な拘束装置がタイムリーに展開されるようにする必要があります。今日の最先端の従来の正面衝突アルゴリズムでは、区別のために衝突時の車両全体の減速の測定を使用します。対照的に、表 1 に示すように、火災が発生しない負荷ケースがあり、これも車両に短期的に大きな負担がかかったり減速したりしますが、車両の乗員に危険をもたらすことはありません。このような場合、拘束装置の不必要な展開を避けることが不可欠です。
この論文で説明するアプローチでは、まったく異なる測定方法を使用します。車両の減速に加えて、事故の時間的順序と空間的および時間的に伴う車両の破壊は、衝突の重大さの明確な指標です。図 1 は、衝突速度の増加に伴う 1 つの衝突タイプの車両前部の破壊を示しています。負荷条件は、実際の車の FEM モデルに基づく衝突シミュレーション用の最先端のツールである PAM-Crash によってシミュレートされます。車両前部の破壊は衝突前部データとともに増加し、車両は車両座標系の x、y、z 軸を使用して幾何学的ゾーンに細分化されます。中型乗用車の前部設計では、x 軸に 11 平面、y 軸に 13 平面、z 軸に 3 平面に細分化されます。各軸の平面の数は、車の前部のサイズによって決まります。これは、100 mm ごとにセンサー位置があるためです。より狭いネットワークを使用しても、より良い情報は得られません。これは、コンポーネントのサイズと動作の幾何学的制約により、加速度信号のさらなる分解能が許可されず、また必要となるためです。実際のモデルでは、センサーを計画位置の隣の部品に配置する必要があります。ただし、図 2 に示すように、全体としては連続した実質的に対称的なグリッド内にとどまることができます。積分された減速信号は、負荷挙動を評価するために使用されます。その後、各積分間隔 (t = 0.5 ms) で速度低下値を使用できます。衝突相手の衝突点から始まり、測定された減速は車両全体に広がり、衝突の特徴である局所的な速度低下パターン (積分時)、いわゆるヒート マップを作成します。緑から赤までのカラー スケールを使用して、測定ポイントは、定義された速度低下しきい値 (VRT) を超えた場所を示します。