オートバイと電動自転車の走行安全保障システムにおいて、GB 811-2022「オートバイ、電動自転車乗員ヘルメット」基準における衝突エネルギー吸収性能試験はかけがえのない役割を果たしている。衝突エネルギー吸収性能試験機はこの試験を実行する核心設備として、その動作原理は深い科学技術の内包を含み、ヘルメットの安全性能を正確に評価することに重大な意義がある。
1.実際の衝突シーンをシミュレーションする設計構想
ヘルメット吸収衝突エネルギー性能試験機の第一設計目標は、現実にバイクと電動自転車のライダーが衝突したときの複雑なシーンを高度にシミュレーションすることである。実際の事故では、ライダーの頭部がさまざまな角度、速度でさまざまな物体と衝突する可能性があり、試験機はこれらの多様な衝突状況をできるだけ復元しなければならない。
自由落下衝撃を例に、試験機は特定の解放装置を通じて、ヘルメットを装着した模擬ヘッド型を標準規定の高さまで引き上げ、その後自由に落下させ、下方の異なる材質、形状のアンビルと衝突させた。A 1、A 2類ヘルメットについては、6.0 m/s（理論落下高1835 mm）の衝撃速度で平面鋼製アンビルに衝突する可能性がある、A 3類ヘルメットは半球鋼製アンビルに同じ速度で衝撃を与えた。このような設定により、高速走行中に転倒したときに、頭部が地面などの平面または半球状の物体に衝突する状況をシミュレーションする。また、例えば、揺動錘装置を利用して、側面衝突シーンをシミュレーションすることができ、揺動錘は一定の初期速度で揺動し、ヘルメットを装着した頭型に衝突し、これによってヘルメットの側面衝撃下での性能を検査することができる。
2.衝撃動力学に基づくエネルギー伝達シミュレーション
プロの衝撃動力学理論から出発して、ヘルメットとアンビルが衝突した瞬間、巨大な衝撃力がごく短時間でヘルメットに伝達される。試験機はこの原理を巧みに利用して、衝突装置のパラメータを正確に制御することによって、異なる強度の衝撃力をシミュレーションした。
正確に制御できるインパクトヘッドのようなインパクトデバイス内のキーコンポーネントは、ヘルメットに予め設定された速度、角度で衝突することができます。その速度制御精度Jiは高く、例えば所定の衝撃速度は衝突発生qian 10 mm-60 mmの範囲内で測定され、理論速度の95%以上である。衝突の過程で、エネルギーは衝突源（例えば自由落下体の頭型、振り子ハンマーなど）からヘルメットに伝達され、ヘルメット材料とその構造はエネルギーの吸収と分散の役割を果たし始めた。試験機は衝突ヘッドの品質、形状、及び解放高さ、振り子の長さと初期角度などのパラメータを調整することによって、異なるエネルギーレベルと衝撃形式のシミュレーションを実現し、それによってヘルメットが様々な衝突可能条件の下で衝突エネルギーを吸収する能力を全面的に考察した。
3.センサデータ収集と分析システム
衝突全体の過程で、ヘルメットの衝突エネルギー吸収性能の重要なデータを得るために、試験機は先進的なセンサデータ収集と分析システムを装備した。このシステムは試験機の「神経系」のようなもので、リアルタイムで正確に各種の物理量の変化を感知し、記録することができる。
加速度センサは、コア部品の1つです。一軸加速度センサ衝突試験法では、一軸加速度センサを搭載したヘッドタイプを採用し、衝突瞬間にヘッドタイプに伝達される加速度をリアルタイムで測定する。3軸加速度センサ衝突試験法（2次裁断法）では、3軸加速度センサはX、Y、Zの3方向におけるヘッド型の加速度変化を捉えることができる。これらのセンサは、極めて短時間における加速度ピークを正確に測定し、150 g、200 gなどの特定の閾値を超える加速度の作用時間を測定することができる。これらのデータを解析することで、衝突時のヘルメットの衝撃力の緩和効果を視覚的に理解することができます。例えば、GB 811-2022規格によると、A類ヘルメットの加速度ピークは300 g以下で、加速度が150 gを超える作用時間には相応の制限があり、センサーで収集したデータは直接標準と比較して、ヘルメットが基準を達成したかどうかを判断することができる。
加速度センサのほか、試験機にはヘルメットの衝突中の変形量を測定するための変位センサなどの他の機器を搭載することができる。変形量を分析することで、ヘルメット材料の緩衝性能と構造安定性をさらに知ることができる。これらのセンサが収集したデータは、信号増幅器処理後、データ収集カードに転送され、最終的にコンピュータによってデータの記憶、分析、処理が行われる。コンピュータソフトウェアは詳細な加速度-時間曲線、変形量-時間曲線などを描画することができ、ヘルメットが衝突エネルギーを吸収する性能の優劣を深く評価するために、研究者と検査者に直感的で全面的なデータ参照を提供する。
吸収衝突エネルギー性能試験機は実際の衝突シーンをシミュレーションし、衝撃動力学原理に基づいてエネルギー伝達シミュレーションを実現し、先進的なセンサーデータ収集と分析システムを用いて、GB 811-2022標準下の吸収衝突エネルギー性能試験に信頼性、正確な試験手段を提供し、オートバイと電動自転車の走行安全保障分野で重要な支持作用を発揮している。