淺談國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車(chē)頭盔吸收碰撞能量性能的檢驗(yàn)參數(shù)

付博 符依

（深圳天祥質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司 深圳 518129）

0 引言

頭盔是對(duì)騎行者頭部保護(hù)的一種必要裝備，現(xiàn)在越來(lái)越多的人以電動(dòng)自行車(chē)作為出行工具，我國(guó)也發(fā)布了電動(dòng)自行車(chē)新國(guó)標(biāo)GB17761—2018《電動(dòng)自行車(chē)安全技術(shù)規(guī)范》，但是電動(dòng)自行車(chē)頭盔還沒(méi)有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外針對(duì)電動(dòng)自行車(chē)頭盔有荷蘭國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NTA 8776和澳大利亞、新西蘭國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS 2063，這些標(biāo)準(zhǔn)中均有具體的安全要求和測(cè)試方法。吸收碰撞能量性能是影響頭盔安全的關(guān)鍵指標(biāo)，也是頭盔對(duì)頭部保護(hù)作用的重要一環(huán)。本文旨在通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)自行車(chē)頭盔標(biāo)準(zhǔn)GB 24429、摩托車(chē)頭盔標(biāo)準(zhǔn)GB 811以及國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比，來(lái)探討電動(dòng)自行車(chē)頭盔應(yīng)具備的相應(yīng)吸收碰撞能量性能。

1 頭盔的主要組成

1.1 殼體：頭盔的外層結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)頭盔的基本形狀。

1.2 緩沖層：用來(lái)吸收碰撞能量的適體墊層。此組成部分決定了頭盔吸收碰撞能量的性能。

1.3 舒適襯墊：保證頭部佩戴舒適的襯墊。

1.4 佩戴裝置：保證頭盔牢固佩戴在頭部的整套裝置，包括使佩戴者更舒適的調(diào)節(jié)裝置、系帶等。

2 電動(dòng)自行車(chē)前燈不合格整改建議

目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)騎行頭盔的標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 國(guó)內(nèi)外騎行頭盔的標(biāo)準(zhǔn)

其中，國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)頭盔標(biāo)準(zhǔn)GB 24429—2009對(duì)于頭盔吸收碰撞能量性能要求是加速度峰值不大于300 g (g=9.8 m/s2)。檢驗(yàn)條件如表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)GB 24429—2009吸收碰撞能量性能檢驗(yàn)條件 [1]

摩托車(chē)頭盔標(biāo)準(zhǔn)GB 811—2010按性能和使用對(duì)象分為A類(lèi)盔和B類(lèi)盔。A類(lèi)頭盔加速度峰值不大于300 g，加速度超過(guò)150 g的作用時(shí)間應(yīng)小于4 ms；B類(lèi)頭盔加速度峰值不大于400 g，加速度超過(guò)200 g的作用時(shí)間應(yīng)小于2 ms（加速度峰值均不超過(guò)300 g時(shí)，此項(xiàng)不做要求），加速度超過(guò)150 g的作用時(shí)間應(yīng)小于4 ms。檢驗(yàn)條件如表3。

荷蘭電動(dòng)自行車(chē)頭盔標(biāo)準(zhǔn)NTA 8776：2016對(duì)于頭盔吸收碰撞能量性能要求是加速度峰值不大于250 g。檢驗(yàn)條件如表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)NTA 8776：2016吸收碰撞能量性能檢驗(yàn)條件 [3]

澳大利亞、新西蘭自行車(chē)及輪式娛樂(lè)設(shè)備用頭盔標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS 2063：2020對(duì)于頭盔吸收碰撞能量性能要求是加速度峰值不大于250 g，加速度超過(guò)200 g的作用時(shí)間應(yīng)小于3.0 ms，加速度超過(guò)150 g的作用時(shí)間應(yīng)小于6.0 ms。檢驗(yàn)條件如表5。

表5 標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS 2063：2020吸收碰撞能量性能檢驗(yàn)條件 [4]

3 國(guó)內(nèi)騎行頭盔標(biāo)準(zhǔn)在碰撞能量性能上的對(duì)比

國(guó)內(nèi)在騎行頭盔領(lǐng)域，產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)成熟的是自行車(chē)頭盔和摩托車(chē)頭盔，通過(guò)對(duì)比這兩種產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知，在選擇用平砧進(jìn)行碰撞時(shí)，自行車(chē)頭盔標(biāo)準(zhǔn)要求的速度還略高過(guò)摩托車(chē)頭盔標(biāo)準(zhǔn)。那我們來(lái)看一下相同條件下頭盔產(chǎn)生的碰撞能量情況。碰撞能量的計(jì)算公式為E=1/2mv2，m為發(fā)生碰撞時(shí)的質(zhì)量（重量），v為發(fā)生碰撞時(shí)的瞬時(shí)速度。其中，碰撞質(zhì)量包括墜落頭型的總質(zhì)量（重量）和測(cè)試頭盔的實(shí)際質(zhì)量（重量）。假設(shè)測(cè)試時(shí)選擇中號(hào)頭型，測(cè)試的頭盔隨機(jī)抽取兩類(lèi)頭盔各10個(gè)，計(jì)算頭盔質(zhì)量（重量）平均值，自行車(chē)頭盔的質(zhì)量（重量）約為300 g，摩托車(chē)頭盔的質(zhì)量（重量）約為1 500 g。

自行車(chē)頭盔碰撞能量E1=1/2×（5+0.3）×6.22=101.86 J；

摩托車(chē)頭盔碰撞能量E2=1/2×（5+1.5）×62=117 J；

理論上，按標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)，摩托車(chē)頭盔碰撞能量是自行車(chē)頭盔碰撞能量的1.15倍。

國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于電動(dòng)自行車(chē)的最大速度要求是25 km/h，荷蘭標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于電動(dòng)自行車(chē)的最大速度要求是45 km/h，同樣選取以中號(hào)頭型J和設(shè)定電動(dòng)自行車(chē)頭盔質(zhì)量（重量）500 g, 電動(dòng)自行車(chē)頭盔碰撞能量E3=1/2×（4.7+0.5）×6.52=109.9 J。

綜上所知，頭盔標(biāo)準(zhǔn)里有關(guān)吸收碰撞能量性能檢驗(yàn)中頭盔碰撞能量相差不大。

4 碰撞的加速度峰值

顱腦撞擊損傷是交通事故中常見(jiàn)的損傷和主要致死原因之一。根據(jù)國(guó)外有關(guān)線性加速度研究理論，運(yùn)動(dòng)的頭部碰撞到靜止的物體，顱骨受到撞擊而產(chǎn)生很大的減速度，腦組織因慣性關(guān)系仍沿原方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生損傷。相關(guān)研究表明，一個(gè)健康成年人頭部可以承受400 g（g=9.8 m/s2）到600 g線性加速度。目前，各國(guó)頭盔標(biāo)準(zhǔn)里加速度耐限推薦指標(biāo)在300 g左右。

5 國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車(chē)頭盔吸收碰撞能量性能檢驗(yàn)的參數(shù)設(shè)置建議

通過(guò)上面的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比，從以下幾點(diǎn)分析：

5.1 頭盔吸收碰撞能量性能檢驗(yàn)的測(cè)試砧石的選用

國(guó)內(nèi)新國(guó)標(biāo)下的電動(dòng)自行車(chē)歸類(lèi)于非機(jī)動(dòng)車(chē)，行駛的道路狀況和自行車(chē)行駛的路況基本一致。所以在選用電動(dòng)自行車(chē)頭盔的碰撞砧石時(shí)，建議采用和現(xiàn)行自行車(chē)頭盔國(guó)標(biāo)中一樣的平砧和路緣石砧。平砧模擬平坦路面，路緣石砧模擬公路兩側(cè)路面與路肩之間的條形構(gòu)造物。

5.2 頭盔吸收碰撞能量性能檢驗(yàn)的加速度峰值要求

對(duì)于沖擊加速度峰值速度，結(jié)合國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，建議采用不超過(guò)300 g。

5.3 頭盔吸收碰撞能量性能檢驗(yàn)的碰撞速度參數(shù)

一般情況，公路自行車(chē)行駛速度在16 km/h，按照電動(dòng)自行車(chē)新國(guó)標(biāo)要求，電動(dòng)自行車(chē)的行駛速度不大于25 km/h。而目前市面上的電動(dòng)自行車(chē)頭盔的質(zhì)量（重量）比自行車(chē)頭盔的質(zhì)量（重量）要稍重，主要在于結(jié)構(gòu)和增加了面罩等。根據(jù)大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，頭盔的碰撞能量相差不大，建議碰撞測(cè)試參考現(xiàn)行的自行車(chē)頭盔標(biāo)準(zhǔn)里的速度。

5.4 頭盔吸收碰撞能量性能測(cè)試的參數(shù)設(shè)置總體建議

綜上所述，建議國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車(chē)頭盔吸收碰撞能量性能測(cè)試的參數(shù)如下表6。

表6 國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車(chē)頭盔吸收碰撞能量性能測(cè)試的參數(shù)設(shè)置建議