浅谈国内电动自行车头盔吸收碰撞能量性能的检验参数
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摘要： 此文旨在通过对国内运动头盔标准GB 24429、摩托车头盔标准GB 811以及国外电动自行车头盔标准中头盔吸收碰撞能量性能检验参数的对比，来探讨国内电动自行车头盔在做碰撞能量性能测试时应有的检验参数。关键词：电动自行车头盔；标准对比；吸收碰撞能量性能；检验参数
0    引言
头盔是对骑行者头部保护的一种必要装备，现在越来越多的人以电动自行车作为出行工具，我国也发布了电动自行车新国标GB17761—2018《电动自行车安全技术规范》，但是电动自行车头盔还没有相应的国家标准和行业标准，国外针对电动自行车头盔有荷兰国家标准NTA 8776和澳大利亚、新西兰国家标准AS/NZS 2063，这些标准中均有具体的安全要求和测试方法。吸收碰撞能量性能是影响头盔安全的关键指标，也是头盔对头部保护作用的重要一环。本文旨在通过对国内自行车头盔标准GB 24429、摩托车头盔标准GB 811以及国外标准的对比，来探讨电动自行车头盔应具备的相应吸收碰撞能量性能。
1    头盔的主要组成
1.1    壳体：头盔的外层结构，呈现头盔的基本形状。
1.2    缓冲层：用来吸收碰撞能量的适体垫层。此组成部分决定了头盔吸收碰撞能量的性能。
1.3    舒适衬垫：保证头部佩戴舒适的衬垫。
1.4    佩戴装置：保证头盔牢固佩戴在头部的整套装置，包括使佩戴者更舒适的调节装置、系带等。浅谈国内电动自行车头盔吸收碰撞能量性能的检验参数
A Bief Discussion on the Test Parameters of Shock Absorbing Capacity of Electric Bicycle Helmet in China
付博  符依
（深圳天祥质量技术服务有限公司    深圳 518129）
其中，国内运动头盔标准GB 24429—2009对于头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/s 2)。检验条件如表2。
表1    国内外骑行头盔的标准
表3    标准GB 811—2010吸收碰撞能量性能检验条件[2]
表2    标准GB 24429—2009吸收碰撞能量性能检验条件 [1]
表4    标准NTA 8776：2016吸收碰撞能量性能检验条件 [3]
国家
标准适用范围中国GB 24429—2009
自行车、滑板、轮滑用头盔GB 811—2010
摩托车乘员头盔荷兰NTA 8776：2016
车重≤35 kg，车速≤45 km/h 的电动助力自行车用头盔澳大利亚、新西兰
AS/NZS 2063：2020自行车及轮式娱乐设备用头盔速度/（m/s）平砧
6.2路缘石砧  4.8
同一冲击点上的冲击次数/次
1坠落头型的总质量（重量）：特小号 4 kg，小号 4 kg，中号5 kg，大号6 kg
速度/（m/s）平砧
新国标电动自行车要戴头盔吗6.5路缘石砧  4.8
同一冲击点上的冲击次数/次
1坠落头型的总质量（重量）：A ：3.1 kg，E ：4.1 kg，J ：4.7 kg，M ：5.6 g， O ：6.1 kg
摩托车头盔标准GB 811—2010按性能和使用对象分为A 类盔和B 类盔。A 类头盔加速度峰值不大于300 g，加速度超过150 g 的作用时间应小于4 ms；B 类头盔加速度峰值不大于400 g，加速度超过200 g 的作用时间应小于2 ms（加速度峰值均不超过300 g 时，此项不做要求），加速度超过150 g 的作用时间应小于4 ms。检验条件如表3。
荷兰电动自行车头盔标准NTA 8776：2016对于头盔吸收碰撞能量性能要求是加速度峰值不大于250 g。检验条件如表4。
头盔种类
A 类
B 类速度/(m/s)平面钢制砧
6.0（1 829 mm）  5.6（1 600 mm）半球钢制砧  5.2（1 384 mm）
同一冲击点上的冲击次数/次
21            坠落头型的总质量（重量）：小号 4 kg，中号5 kg，大号6 kg
2    电动自行车前灯不合格整改建议
目前，国内外有关骑行头盔的标准如表1。
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3    国内骑行头盔标准在碰撞能量性能上的对比
国内在骑行头盔领域，产品和标准都已经成熟的是自行车头盔和摩托车头盔，通过对比这两种产品的国家标准可知，在选择用平砧进行碰撞时，自行车头盔标准要求的速度还略高过摩托车头盔标准。那我们来看一下相同条件下头盔产生的碰撞能量情况。碰撞能量的计算公式为E=1/2mv 2，m 为发生碰撞时的质量（重量），v 为发生碰撞时的瞬时速度。其中，碰撞质量包括坠落头型的总质量（重量）和测试头盔的实际质量（重量）。假设测试时选择中号头型，测试的头盔随机抽取两类头盔各10个，计算头盔质量（重量）平均值，自行车头盔的质量（重量）约为300 g，摩托车头盔的质量（重量）约为1 500 g。
自行车头盔碰撞能量E 1=1/2×（5+0.3）×6.22=101.86 J ；
摩托车头盔碰撞能量E 2=1/2×（5+1.5）×62=117 J ；
理论上，按标准测试时，摩托车头盔碰撞能量是自行车头盔碰撞能量的1.15倍。
国内标准对于电动自行车的最大速度要求是25 km/h，荷兰标准对于电动自行车的最大速度要求是45 km/h，同样选取以中号头型J 和设定电动自行车头盔质量（重量）500 g, 电动自行车头盔碰撞能量E 3=1/2×（4.7+0.5）×6.52=109.9 J。综上所知，头盔标准里有关吸收碰撞能量性能检验中头盔碰撞能量相差不大。
4    碰撞的加速度峰值
颅脑撞击损伤是交通事故中常见的损伤和主要致死原因之一。根据国外有关线性加速度研究理论，运动的头部碰撞到静止的物体，颅骨受到撞击而产生很大的减速度，脑组织因惯性关系仍沿原方向继续运动，因而产生损伤。相关研究表明，一个健康成年人头部可以承受400 g（g=9.8 m/s 2）到600 g 线性加速度。目前，各国头盔标准里加速度耐限推荐指标在300 g 左右。
5    国内电动自行车头盔吸收碰撞能量性能检验的参数设置建议
通过上面的几个标准的对比，从以下几点分析：
5.1    头盔吸收碰撞能量性能检验的测试砧石的选用
国内新国标下的电动自行车归类于非机动车，行驶的道路状况和自行车行驶的路况基本一致。所以在选用电动自行车头盔的碰撞砧石时，建议采用和现行自行车头盔国标中一样的平砧和路缘石砧。平砧模拟平坦路面，路缘石砧模拟公路两侧路面与路肩之间的条形构造物。
5.2    头盔吸收碰撞能量性能检验的加速度峰值要求
对于冲击加速度峰值速度，结合国内外标准来看，建议采用不超过300 g。
表5    标准AS/NZS 2063：2020吸收碰撞能量性能检验条件 [4]
速度/（m/s）平砧  5.42
同一冲击点上的冲击次数/次
1坠落头型的总质量（重量）：A ：3.1 kg，E ：4.1 kg，J ：4.7 kg，M ：5.6 kg，O ：6.1 kg
澳大利亚、新西兰自行车及轮式娱乐设备用头盔标准AS/NZS 2063：2020对于头盔吸收碰撞能量性能要求是加速度峰值不大于250 g，加速度超过200 g 的作用时间应小于3.0 ms，加速度超过150 g 的作用时间应小于6.0 ms。检验条件如表5。
5.3    头盔吸收碰撞能量性能检验的碰撞速度参数
一般情况，公路自行车行驶速度在16 km/h，按照电动自行车新国标要求，电动自行车的行驶速度不大于25 km/h。而目前市面上的电动自行车头盔的质量（重量）比自行车头盔的质量（重量）要稍重，主要在于结构和增加了面罩等。根据大多数标准，头盔的碰撞能量相差不大，建议碰撞测试参考现行的自行车头盔标准里的速度。
5.4  头盔吸收碰撞能量性能测试的参数设置总体建议
综上所述，建议国内电动自行车头盔吸收碰撞能量性能测试的参数如下表6。参考文献[1]  中国轻工业联合会.运动头盔 自行车、滑板、轮滑运动头盔的安全要求和试验方法：GB 24429—2009[S].北京：      中国标准出版社，2009：11.
[2] 中华人民共和国公安部.摩托车乘员头盔：GB 811—2010[S].北京：中国标准出版社，2009：13.
[3] Helmets for S-EPAC riders: NTA 8776:2016-12[S/OL].[2016-12-01].l/ NEN-Shop-2/      Standard/NTA-8776201612-en.htm.
[4] Helmets for use on bicycles and wheeled recreational devices: AS/NZS 2063: 2020[S/OL].[2020-05-22].      au.
表6    国内电动自行车头盔吸收碰撞能量性能测试的参数设置建议
速度/（m/s）平砧
6.2路缘石砧  4.8
同一冲击点上的冲击次数/次
1加速度峰值不超过300 g（g=9.8 m/s 2）

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