当前课程知识点:汽车碰撞安全基础 > 第6讲:作为碰撞保护装置的汽车座椅 > 6-2:颈部挥鞭伤及影响因素 > Video
我们来看看
座椅的最重要的保护环节
颈部的挥鞭伤
先看看颈部的挥鞭伤是怎么回事
它这个英文叫whiplash
我们简称叫whiplash
全称叫
whiplash associated disorders
就是一种说不清道不明的伤害
就是尾撞的时候
你看我这儿动画图
你在尾撞的时候
乘员的身体的惯性是向后的
你背后被人家推了一下嘛
所以你的身体的惯性是向后的
向后
你的那个躯干是被椅背托住的
假如我椅背足够
刚度足够大足够强托住了
但你想想你的头部
是没有被托住的
因为你的头部
你大家想象一下
不是紧靠在头枕上的
你那个头枕不是说永远的
没有任何的间隙
所以头就会向后
在惯性作用会向后甩动
然后跟头枕发生作用
所以如果甩动的位移太大
速度太大
那对颈部就是一个
很不好的载荷
那我们平时人颈部
最初设计颈部的时候
没有这么大的载荷余量
所以因此呢
就会产生所谓的叫挥鞭伤
就像鞭子甩一下
whiplash挥鞭伤
那你从这么一个简单的
发生的过程来看
我们大概就能知道
头枕对挥鞭伤的保护
或者是降低挥鞭伤的风险
有至关重要的作用
因为你要头枕把头托住的话
它甩动小可能伤害就会小
我们后面还会来讲
然后我们简单的看看
我这是两个
不是特别新的数据
但是能够说明问题
看看挥鞭伤在汽车的
实际的碰撞事故里边
大概是占一个什么样的位置
那左边这个图
这都是美国的统计数据
这是真实的美国的事故
我们来看看
尤其事故的形态
滚翻 正撞 侧撞
你看这么大的一部分是尾撞
也就是说挥鞭伤这个伤害
在尾撞的工况下发挥的更经常
我们看纵轴
纵轴是挥鞭伤发生的机率
所以它在正面碰撞 侧面碰撞
和滚翻的时候也可能
也会发生
但是大量的机率都在尾撞上
这是第一点
第二点我们看看速度
就是在什么样的尾撞速度下
挥鞭伤更可能发生
这是右边这个图
这个图呢
也是叫做挥鞭伤发生的风险
这是纵轴
那横轴呢
是速度变化
中间的这一块
是26到35公里每小时
所以前面是十几公里每小时
这是中等速度
这是高速
那就很奇怪了
说在中等速度
或者在中低速下的尾撞下
挥鞭伤更容易发生
我就一直有这个疑问
说为什么
既然是挥鞭伤是因为尾撞的时候
头部的甩动
对颈部的加载造成的
说不清道不明的伤害
那为什么只有在中速和低速下
发生的可能机率或者风险
比高速更大
我一直没有理解这个问题
到现在也没有答案
那有一次在一个学术交流的时候
我跟一个医生
这个医生他专门做挥鞭伤的
我说这是什么原因
他说我从来没想过这个问题
确实 这个统计数字是真的
但是我从来没想过这个问题
我说我有一个猜测
这个猜测到现在也没有证实
那我说你可以以后
我们做事故统计的时候
看看我这的猜测对不对
我说我猜测
就是我们后边讲的
挥鞭伤是被界定成轻微的损伤
那如果是在中低速的尾撞下呢
你没有别的严重损伤
所以你就会说
我颈部有点疼
所以你的那个
英文叫complaint
你唯一的诉说就是说
这是我唯一的伤害
因为你没别的伤害
所以造成了这个事故统计
挥鞭伤在中低速比较高
那在高速下呢
我觉得也有
这是我的猜测
只不过高速下还有很多
别的严重的损伤
你这个时候你顾不上
你颈部有问题了
你就有别的更严重的
这是我的猜测了
我们看再过些年
这个事故的分析
能不能验证我这个猜测
然后我们为什么要做研究挥鞭伤
为什么要做挥鞭伤的防护
既然我说这个挥鞭伤
是一个比较轻的伤
你看它的这个尾撞
是因为尾撞呢
它轻在哪儿
尾撞下事故统计表明
它的死亡率很低
大概只占5%
不像侧面碰撞或者正面碰撞
但是尾撞呢
事故的受伤率很高
就是我刚才说的
你被追尾了没别的大毛病
颈部有问题
所以总是有个说法 对吧
颈部有问题
那你们看这个颈部
最后把它箍起来保护
大概过个那么三五天可能就好了
所以他受伤率很高
这种受伤往往就是颈部的挥鞭伤
这些挥鞭伤大概都是
把它界定成轻微伤
我们用AIS六个等级
这是冲击生物力学里边说的
来界定这个伤害
1是最轻的等级
就是多少有点感觉
零就是没感觉了
那6就是基本上就是
人就伤害到致死
3和4左右呢
就是我们的严重损伤
或者是可恢复的
或者不可恢复的严重损伤
所以你看挥鞭伤
往往就是最低的级别
基本上就是说
你如果不做任何处置的话
过个三 五天 七 八天
这个症状就消失了
但确实也是有
那这样一个轻微的损伤呢
就使得挥鞭伤的成本很高
因为你只要发生了尾撞
保险公司除了赔付你
财产损失之外
有的时候甚至财产损失都不大
说我有一个
颈部有个损伤
你就得 上医院看看
你就得请假 对吧
那这些请了三天假上了医院
哪怕就成本不是很高
都要有人来赔付
不是保险公司赔付
就是你自己来支付
那这么一个损失不是很大的
每次的损伤花钱也不是很多的
乘上一个巨大的数量
所以 这就是我们说的
挥鞭伤的成本很高
那这边有一个保险公司的统计
美国的NHTSA高速公路保险
美国的国家的高速公路
安全管理局
那他大概一个统计
这个数据可能也不是很新
说每年因为挥鞭伤
大概是90亿美元的损失
这90亿美元就是我们的市场
就是说大家如果在汽车公司里边
设计安全座椅
设计汽车座椅
为什么座椅要能抗挥鞭伤
就是对美国市场的
这90亿美元
能够把这90亿变成80亿
或者70亿
那我们看看英国的
汽车保险协会
他2006年的一个统计
他说整个的
我在我的赔付里边
大概 这块绿的
有24%是人体的损伤
剩下是我赔付的财产的损伤
那在这24%里边呢
有这么大一块是80%以上
我的钱都花在挥鞭伤
那剩下这百分之十几是
那些严重的损伤
那些包括死亡 对吧
所以保险公司
一看看他这个数据就知道
我的整个的
每年赔付出去的钱
有多少是在挥鞭伤上
这就是我们的成本
然后看看在实际的事故里边
挥鞭伤的成因
或者说影响因素
成因我们现在可能不是很清楚
但是我们看看它的影响因素
一个影响因素
就是乘员的和头枕的相对高度
所以当你坐在车里的时候
第一件事儿
除了调整座椅位置
很多人都会调座椅位置
因为你不调座椅位置的话
你够不到方向盘 对吧
或者这样 个儿大个儿小
但是很多人都忘了调整
头枕的高度
我们希望把头枕的高度
调到大概后脑的中间的部位
那这样你往后甩的时候
直接碰上它
那你想咱们人的高矮差的很远
你如果不去调的话
它就有可能过高或者是过低
那很多头枕的设计
都是按照欧美人的体型来设计的
它很多情况下并不适合中国人
但是有一点就是说
除了调座椅位置之外
别忘了很简单的一秒钟的事儿
要调一下座椅的头枕的高度
那另外一个影响因素
是性别的因素
发现事故发现
女性出现挥鞭伤的
风险或者机率要大一点
原因也不是很清楚
大概说女性是男性的两倍左右
那猜测的原因呢
可能就是说男性的颈部的肌肉
可能更加强壮等等
或者说女性在车里的时候
她乘坐的时候呢
尤其司机更倾向于远离椅背
就是说她可能
很多女性开车
离方向盘比较近
你离方向盘越近呢
因为比较紧张嘛
你就离座椅就越远
椅背就越远
这样的话如果发生尾撞
你的头甩动就比较大
这都是猜测
但是有一点不是猜测
就是事故统计表明
女性的颈部的挥鞭伤的风险
受伤的风险大概是男性的两倍左右
所以这是一个因素
那第三个因素我们要说明的是
就是乘员的位置
那个乘员位置
就是有的乘员习惯
坐的比较靠前有的靠后
这里边靠前靠后
不是说的是你座椅位置
靠前还是靠后
是给定座椅位置
你坐在座椅以后
有的人习惯身体更靠前
身体更靠后
那还有一个差别呢
就是驾驶员和乘员的差别
因为我发生一个事故以后
我自然会统计说
男女 高矮 所有的因素
它统计学上有各种
能够把各种因素给区分出来
发现乘员侧的
副驾驶侧的乘员
他受挥鞭伤的风险要低一点
那就感觉是因为
你没有驾驶任务
你坐的更轻松
你可能更多的是后仰式的坐
你机率大
所以发生尾撞的话
你的头离头枕更近一点
而司机往往是坐的
相对比较端正一点
所以你的那个头
就离头枕就会远一点
所以这些都是通过
在实际的那个碰撞事故中
通过事故统计得出来的
影响挥鞭伤风险的这些因素
我记得大概20年前
我听一个讲座
我上次给大家讲的
讲人体的
冲击损伤的时候
有一个叫Prof.Patrick
已经退休了
他用他自己的身体来做
冲击实验
有一次我听
Prof.Patrick讲座
他说我每次开车
红绿灯停下来以后
我一定把我的头靠在头枕上
我说为什么
他说万一我后边的车没停下来
撞上我 我这个
我说你这就
那会儿还没有主动头枕
那就是他自己有意识的去保护自己
他养成习惯了
-1-1:汽车安全问题的背景
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-1-2:车辆碰撞过程
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-1-3:汽车安全的定义
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-1-4:乘用车组件及车身结构碰撞区域
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-1-5:汽车碰撞的类型和碰撞设计要求
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-1-6:汽车碰撞安全设计与分析过程
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-2-1:汽车碰撞波形的定义
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-2-2:发动机对碰撞波形的影响
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-2-3:车辆运动学分析
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-2-4:乘员运动学分析
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-2-5:乘员动力学(1)
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-2-6:乘员动力学(2)
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-补充:整车碰撞试验视频
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-2-7:基于等效方波的质量弹簧模型及约束系统刚度设计
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-2-8:碰撞波形与乘员的约束系统设计匹配(上)
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-2-9:碰撞波形与乘员约束系统设计匹配(下)
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-3-1:冲击载荷下人体的受伤机理
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-3-2:冲击载荷下人体的力学响应
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-3-3:人体的损伤容限
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-3-4:人体冲击力学的试验方法
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-3-5:冲击载荷下人体胸部的力学响应
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-3-6:人体胸部碰撞损伤容限
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-3-7:冲击载荷下人体头部的力学响应与碰撞损伤容限
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-3-8:人体其他部位碰撞损伤研究
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-作业1
-4-1:碰撞假人演变和开发历史
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-4-2:混III 50百分位假人的结构
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-4-3:其他碰撞假人
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-4-4:假人的生物逼真度控制和改进
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-4-5: 碰撞假人主要结构介绍
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-4-6:典型整车碰撞试验过程介绍
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-4-7:典型滑车碰撞试验
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-补充1 正面100%重叠刚性壁障碰撞试验
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-补充2 正面40%重叠可变形壁障碰撞试验
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-补充3 可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-5-1:安全带与气囊的功能
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-5-2:安全带结构
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-5-3:气囊的结构与工作原理
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-5-4:气囊的潜在危险性
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-5-5:气囊对离位乘员的危险性
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-5-6:碰撞感知的概念与难点
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-5-7:点爆策略的制定过程
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-5-8:周青教授解读汽车乘员约束系统工作原理
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-6-1:汽车座椅的结构
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-6-2:颈部挥鞭伤及影响因素
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-6-3:座椅的功能和碰撞安全性设计
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-6-4:防挥鞭伤的原理和保护装置
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-6-5:座椅刚性和柔性的争议
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-6-6:基于座椅滑动的尾撞乘员保护
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-6-7:座椅主要结构及功能介绍
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-6-8:基于座椅滑动的尾撞乘员保护(会议报告版)
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-作业2
-7-1:儿童乘员碰撞保护问题
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-7-2:儿童身体生物力学特性及伤害研究
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-7-3:获取儿童损伤生物力学特性数据及儿童假人设计
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-7-4:儿童乘员约束系统
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-7-5: 儿童乘员约束系统碰撞性能评价
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-7-6:儿童座椅台车试验过程介绍
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-7-7:儿童约束系统使用正确与否的对比
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-8-1:碰撞法规试验的单一性与交通事故的多样性
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-8-2:自适应乘员约束系统优化仿真平台
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-8-3:可调式乘员约束系统构型优化结果56kph工况
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-8-4:可调式乘员约束系统构型优化结果40kph工况
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-9-1:侧面碰撞保护设计评价方法
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-9-2:侧面碰撞过程分析
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-9-3:髋部缓冲衬垫设计考量举例
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-9-4 :侧面碰撞缓冲衬垫设计
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-9-补充1:车与车侧面碰撞试验
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-9-补充2:C-NCAP可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-9-补充3:侧面柱碰撞试验
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-9-补充4:可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-10-1:乘员头部碰撞问题的背景
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-10-2:力学建模及其依据
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-10-3:研究结果如何指导乘员头部碰撞保护设计
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-10-4:乘员头碰撞小结
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-作业3
-11-1: 行人碰撞事故特点及伤害
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-11-2:行人下肢碰撞损伤机理研究
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-11-3:行人安全评价方法、法规及实验模块
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-11-4: 基于行人模块试验评价方法利弊
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-11-5:车辆前端结构的行人碰撞保护设计
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-11-补充1 行人碰撞保护中成人及儿童头模块碰撞试验
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-11-补充2 行人碰撞保护中下肢模块碰撞试验
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-12-1:薄壁管件轴向压溃设计和分析
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-12-2:塑性铰的概念
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-12-3:薄壁方管轴向压溃变形模式和机理及其力学模型
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-13-1:结构和材料碰撞响应之复杂性
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-13-2:冲击载荷下材料的表征与测试-材料特性的复杂性
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-13-3:冲击载荷下材料的表征与测试-应用环境的复杂性
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-13-4:冲击载荷下材料的表征与测试-试验设计与优化
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-13-5:碰撞载荷下材料和结构的建模与仿真
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-作业4
-14-1:影响两车相撞安全性的因素
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-14-2:具体说明重量、刚度、几何尺寸等如何影响两车相撞安全性
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-14-3: 不同重量级别汽车的安全性设计
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-14-4:事故统计及车重的发展
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-14-5:轻量化技术对汽车安全利大于弊
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-15-1:电动车事故
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-15-2: 电动车电池排布及电池的细观结构
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-15-3: 电池的起火条件及设计准则
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-15-4: 电池碰撞安全性研究
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-15-5:小型轻量化电动车的碰撞安全性研究
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