客车正碰驾驶区安全空间优化

路 斌， 韩 健， 杨圣淼， 胡化增

(中通客车股份有限公司， 山东 聊城 252000)

客车已成为人们日常出行的主要交通工具之一，客运事故也成为特大交通事故的主体。据统计，客车正面碰撞事故约占整个客运事故的50%～60%[1-2]。客车一旦发生正面碰撞，驾驶员的损伤概率很大。主要原因是正面碰撞使得方向盘向后挤压安全空间[3]。因此，优化驾驶区安全空间具有重要意义。

1 整车仿真模型

1.1 仿真模型建立

在客车正向开发流程中，有限元仿真分析的方法已得到广泛的应用[4]。本文首先基于中通客车大量工程实际案例的经验，建立有效的客车仿真模型进行分析和优化。仿真模型除了保留主体承载骨架、主要零部件、悬架系统等结构外，还建立了简化的假人模型、安全带等约束系统模型[5-7]。整车仿真模型如图1所示。

图1 整车有限元模型

1.2 网格划分

客车车身骨架和车架型钢截面均为矩形钢管，使用2D面网格赋予厚度的方法进行网格化。对于悬架、发动机、变速箱等实体模型，直接采用六面体3D网格化[8-9]。此外，为了保证有限元模型的精度，网格划分要满足以下几点[10]：

1) 网格划分大小要均匀、合适，从精度及成本考虑，网格尺寸尽量控制在5～10 mm以内。

2) 模型中的关键部位尽量避免采用三角形单元，比如前驾驶区段的骨架和零部件。为了提高计算精度，整车三角形单元总数需控制在5%以内。

1.3 初始条件

建立刚性无限大平面，模拟刚性壁障和地面，动、静摩擦系数分别为0.5、0.6。地面与轮胎接触，动、静摩擦系数分别为0.1、0.9。……