时间：2016年04月07日 信息来源：湖南大学新闻网 点击：次 【 加入收藏 】【 字体：大 中 小 】

        我们正迎来“车轮上的中国”时代。

  据统计，从2009年开始，我国汽车市场生产量和销售量均已跃居世界第一，至今已连续七年蝉联全球第一。与之形成鲜明对比的是，国家统计局在《2014年国民经济和社会发展统计公报》发布数据，2014年全国交通事故死亡人数为34292.34人。这意味着，平均每天有94人在车祸中丧生。     为“车轮上的中国”系好安全带显得尤为迫切。          这，恰是机械与运载工程学院曹立波教授及其领衔的科研团队的学术理想。   （曹立波教授带领团队进行假人试验）   碰撞假人贴上“中国造”标签     当地时间3月9日，美国芝加哥交通管理局近日通过官网正式宣布，中国中车获芝加哥13亿美元、共846辆地铁车辆的地铁订单。这是这是芝加哥交通管理局有史以来最大的一笔订单，也是迄今为止我国向发达国家出口的最大一笔地铁车辆订单。   “中国制造”安全与否？在中国中车与美国芝加哥联合开展的汽车安全碰撞试验中，就有曹立波科研团队的“身影”——混III 50百分位男性假人。    自汽车诞生之日起，交通事故也就随之而生。研究交通事故形式、改进汽车设计从而提高安全性成了一个重要而迫切的课题。但真人不可能运用于实验之中。于是，碰撞实验假人应运而生。   “假人要求最大程度上和真人类似，因此需要采用多种材料来模拟人体的不同部位。比如假人的皮肤采用聚乙烯材料制成，摸上去不仅要有弹性，还要跟真人一样有一定的承受力。”颜凌波，曹立波教授的博士生，团队中“80”后生力军的代表，在团队中负责开发汽车碰撞试验假人，他告诉记者，在假人内部还装有大量的传感器，在碰撞的一刹那，假人头、胸、膝盖等重点部位受伤的数据，会通过内置于模拟人体内的传感器被采集器采集。研究人员借助这些数据来模拟车祸中真人的受伤程度。“假人是集人体工程学、统计学、工程力学、材料力学、生物学为一体的精密测试仪器。”曹立波说。   据统计，一个假人由近400个部件、大约60个传感器组成，造价高达5万美元左右，如果加上常用的传感器配套设备，得需要8、9万美元。“在长安汽车碰撞实验室，用于鞭打测试的假人就要约100万元人民币。”曹立波介绍，目前，全球能够系统制造假人并获标准认可的仅有美国Humanetics公司。购买外国的假人，不仅价格极其昂贵，而且购买周期特别长，有时候需要7、8个月。而且以国外研制的假人来充当“中国乘员”，有以偏概全之嫌，毕竟中西方人体特征还是有一定区别。   但要研制出试验用的“中国造”假人，难度相当大，涉及到海量基础数据的采集、加工、处理和假人的制造，乃至数字化假人的开发等。“最难的是制造工艺。”颜凌波介绍，为提高假人的仿真性，各部位需要不同的材料。要找到合适的材料，他们往往需要反复试验。“比如找到合适假人肋骨所用的阻尼材料，我们就经历了上千次试验。”   目前，曹立波团队成功开发了包括混III 50百分位男性假人、TNO-10安全带假人、P系列儿童假人和可调规格配重假人在内的多款汽车碰撞试验假人，成为当前我国首家也是唯一一家成功开发出这些假人的单位，成功打破了美国公司在我国汽车碰撞试验假人产品市场上的垄断。             （混III 50百分位男性假人）                （TNO-10安全带假人）                （可调规格配重假人）          （P系列儿童假人）   团队开发的假人产品，不仅在国内权威检测机构、国内自主品牌、外资零部件企业巨头和高校机构等近30家单位进行了使用，部分产品还成功走出了国门，在欧洲主流实验室进行了使用，并获得国外企业的肯定。   为安全“童”行保驾护航          2014年，中国妇女发展基金会与大众汽车集团两大机构对北京、广州等11个大中城市儿童道路安全情况进行的调研结果显示，我国每年有超过一万八千名14岁以下儿童死于交通事故，死亡率是欧洲的2.5倍。交通事故已成为我国14岁以下儿童的第一死因。    祖国的未来，急需撑起一把安全出行的“保护伞”。   “儿童在体态特征、伤害指标方面与成人不同，特别在损伤值的测定上，不能只是成人的‘缩放’。”曹立波告诉记者，汽车儿童乘员安全保护的研究涉及车辆工程、人机工程、材料力学、生物力学、计算机仿真、安全教育、儿童解剖学和心理学等多门学科，是一个典型的边缘交叉学科领域。   目前，团队已成功开发了一岁半、3岁、6岁和10岁等儿童人体有限元模型，并与儿童尸体实验进行对比，从而掌握更准确翔实的数据，更好地开展仿真对比研究。   （儿童躯干有限元模型）   张冠军，蒋彬辉，吴俊，团队中研究儿童损伤生物力学及儿童保护措施的“80后”，他们在儿童尸体实验中获得的数据，对儿童损伤机理的研究和儿童安全保护的推动，起了重要作用。   在此基础上，团队编译了《汽车与运动损伤生物力学》一书，成为目前国内唯一一本与汽车损伤生物力学相关书籍，对车辆工程专业和创伤医学专业的教学有着重要作用。   这些研究如何走出实验室真正“开花结果”服务社会呢？   “据世界卫生组织统计分析，质量合格的儿童安全座椅，在事故发生时可以降低婴儿死亡率达70%，降低4-7岁儿童死亡率达59%。”吴俊说，“但在我国，儿童安全座椅的使用率并不高。”   为此，团队研发了一款集成式儿童安全座椅，将座椅本身就设计为车体的一部分，集成在汽车后排座椅中间位置，与成人安全带配合使用，消除了传统增高座椅，需要加外挂式安全座椅造成的不便。   “绝大多数儿童安全座椅都是手动调节，并不能根据儿童实际身高智能调节到合适的状态。”吴俊介绍，团队研发了一种智能儿童安全座椅，可通过附带的手机控制软件输入儿童的身高、体重等数据，当座椅的控制板接收到手机客户端通过蓝牙通信发送过来的数据时，座椅、坐垫会自动调节到合适的高度及深度，改善成人安全带在儿童身上的定位，为儿童提供有效保护。   给汽车穿上主动安全“防护服”    如果驾驶过程中车辆与前车距离过近，车辆会自动刹车？如果行驶车辆偏离了之前的行驶路线，方向盘会开始震动来提醒驾驶员？如果车辆两侧的视线盲区内有障碍物车辆会发出警报？这些过去只在科技电影里出现的画面如今都变成了现实。ADAS（Advanced Driver Assistant System）高级驾驶辅助系统，曹立波称之为“自动驾驶时代的‘前戏’”。          ADAS 利用安装在前后保险杠、反光镜、驾驶室内部或挡风玻璃上的传感器收集车辆周围数据，进行物体的辨识、侦测与追踪等，能够让驾驶者在最快时间察觉潜在危险，从而立即采取避险措施，提高行车安全。曹立波告诉记者，过去，汽车安全设计主要集中在被动安全装置，即在车祸意外发生，车辆已经失控的状况之下，对乘员进行被动的保护作用，如安全带、车身钢架结构、安全气囊等。而如今，主动安全已成为汽车安全技术发展的重点和趋势。典型代表就是ADAS，它们会在车辆接近失控时便开始“行动”，以各种方式介入驾驶，全力让驾驶人能够恢复对於车辆的控制，从而避免车祸意外的发生。         “主动安全最重要的是提前预警。”张冠军告诉记者，团队还成功开发了一款主动预警式安全带，当预警传感器(主要由预感装置，车距感应器等构成)判断前方有碰撞危险时，电动马达会卷收部分安全带，使乘员感到安全带有收紧，从而提示危险，促使乘员采取正确的避让措施。           目前，曹立波团队已成功开发了ADAS、主动预紧式安全带、孕妇安全带、主动式头枕等多款汽车安全设备，并成功将其产业化。部分产业化产品已在宇通、海马、长丰、奇瑞等多家单位完成了装车。   在野外建一个“流动的家”          “穿过荒野密林，越过峡谷山岗。不畏严寒酷暑，乐在风餐露宿……”《黄金战士之歌》中的这几句歌词，是形容部队野外生存的状况，亦是地质勘探、野外考察等需要野外作业人员居无定所、食无钟点的生活写照。   “国内部队、武警、地质勘探、科学考察及救灾等部门经常需要野外作业，环境条件恶劣，为了保障人员安全及身体健康，需要提供舒适的工作和宿营条件。”白中浩，团队中“70后”中坚力量的代表，他介绍，团队成功设计了一种多功能可展开式的宿营车，整车可快速展开、收拢，平常可以用做普通客车，执行任务时又可以将侧围及地板展开用作工作和宿营，集运输、宿营及野外办公于一体，一车多用，可以成为野外工作人员的临时工作点和宿营点。   在宿营车内，不仅有“行李间”、卫生间、“人行道”，还有冷暖空调、紧急疏散爬梯。座椅也可翻转调节，实现直坐或平躺。座椅靠背及作为睡眠的活动地板分别铺有羊毛毡及海绵，舒适安全。   这就像给野外工作人员建了一个“流动的家”。   白中浩介绍，过去，国内有企业根据部队需要在货车基础上开发了宿营车，但该车乘坐舒适性、密封性都较差，没有空调，展开空间也小，不能实现自动展开，在部队中使用效果不佳。而他们团队研发的多功能可展开式宿营车，采用客车改装、两侧展开及地板推出的结构方案，在保证乘坐舒适性的同时尽量增大宿营面积，可满足30多人的宿营需要，方便工作人员途中宿营休息、恢复体力。   多功能可展开式的宿营车、移动式大型可展开舞台车，曹立波团队设计的多款特种车辆已成功在军队、武警及文化部门等数十家单位使用，创造的市场经济效益已达10余亿人民币。          责任编辑：李妍蓉