高速相机在鉴定车辆安全性中的应用

联邦道路局的车辆技术测试试验室是一座15m× 80m的室内测试场,其测试车道总长为130m,其中80m的起始车道位于室内。在室内的测试车道末端,有一块重达90t的可移动撞击钢板。在钢板上可装上各式各样可变形的物件,或安装一座测量撞击力道的感应墙。如果把钢板推到旁边,这个范围即可用来测试两部车辆正面撞击的试验,或利用可以行驶的障碍物测试侧面撞击的情况,还可以利用安装在卡车下的防护装置进行各项测试试验。利用撞击钢板本身可以进行各种类型车辆的正面撞击以及所谓的组成部件的测试。举例来说,这类测试包括意外事故发生时会产生的儿童座位滑动以及车辆上附加部件移动的状况测定。这里需要特别指出的是,休闲车附加的厨房区间在撞击时产生的状况,是一项典型的测试范例。在测试车道上,有一条很长的钢索,由液压引擎牵动着测试车辆的行驶。撞击时的速度与行驶中的车辆重量以及测试车道的长度有着一定的物理关系:重量高达到2000kg的车辆,行驶速度可以达到120km/h;车重若是5000kg,则速度只能达到50km/h。

在测试前每部车辆都要做好特殊的准备

本文介绍的是车辆正面撞击试验。在每项测试之前,要先为即将接受撞击的车辆做好特殊的准备。基于安全的缘故,要取出所有的液体,然后将该车辆涂上亚光颜料,以降低车辆与其内部空间在视觉上的对比。然后装上测量点、标示胶带、测试编号和图标徽志。为了在撞击后能够精确计算出变形的状况,要事先测量车辆内部空间和车辆正面范围,并在比较敏感的地方贴上标示胶带。在撞击测试后,可以利用安装在车上的传感器所测量到的数据,计算出汽车上各个区域的加速度状况。乘载在车上的“综合三号假人”或“儿童假人”同样设有加速度传感器,并设有力道和向量传感器。测量到的整组数据可通过装设在车辆上的编码器保存起来,并传送给其他的计算机系统。为了严格保持精确的测试条件,测试用的假人在测试之前应-直存放在空调室里。

高速摄像机记录整个碰撞过程

车辆现在可以放到测试车道起点上,再挂上牵引钢索,然后利用夹具把车辆和钢索扣在一起。每一项联邦道路局的撞击测试,往往会利用多台高速摄像机来进行摄影记录。这些高速摄像机要放在以下描述的位置,并以1000张/s的速度拍摄影片:从左右两侧、从车顶垂直向下、从车前以及有时也从车底的摄像壕沟里拍摄。小型的随车摄像机SpeedCam MiniVis用来拍摄所谓的车上影片,可以安装在车上各个不同的位置上,例如,安装在车辆的侧边,在车上地板范围内,或安装在仪表板上。车上影片只以500张/s的频率拍摄。

由于高频率摄像机的感光度比一般电视摄影机还要低,因此整个场景必须借助一套特殊的照明设备予以充分照明。联邦道路局的这一套设备,每一边设有10支单一灯泡的照明器,由此可以产生高达15万lx的照度。

进行测试的方式

主控计算机启动摄像机的预备模式后,即可开始进行撞击测试。亮起警示灯,响起警告信号,然后听见液压引擎驱动器和汽车轮胎在测试车道的混凝土地上发出的摩擦声响。此时车辆会被加速到64km/h,直奔撞击钢板。在快要撞到钢板时,钢索夹具会自动脱钩,使汽车不受到钢索的影响,冲上接受撞击的障碍物。此时在试验室里所发生的这一幕,是每一位汽车驾驶人都会感到恐怖的景象。一声轰然巨响,汽车在毫无刹车的情况下,猛烈冲撞障碍物。无数的玻璃和塑胶碎片飞向四面八方,该车辆从前端到第一支车柱,整个凹陷变形。真正的测试过程只发生在零点几秒的时间之内。最后剩下的是完全撞坏了的汽车,车里的假人还扣着安全带,坐在松软下来的气囊后面。摄像机和撞击计时器会在冲撞接触的当下被激活。撞击时段的影像会被一张张拍摄下来,立即保存在摄像机的存储器内。基于循环储存器以及与之相连接的前后激活机制,保证从开始到结束,整个撞击时段都被拍摄记录下来,没有任何一张重要的影像画面被漏拍。在真正的激活信号发生之前,这个激活机制已经储存了设定的画面张数。其他的画面会在激活信号发生后被拍摄并保存起来。

测试完毕后,摄像机随即经由主控软件转载到电脑上,并转换成视频格式,以利于建档保存。这些高清晰度的优质连续画面可以转换成MPG2、MPG4或AVI等其他标准格式,以利于进行特定的分析工作。同样地,技术人员也可以将连续画面的每一张画面整幅转换成TIFF、JPEG或JPEG 2000的格式,并进行特定的分析。

评估与分析测量数据

测试后,各个不同的传感器所测量到的数据也立即由编码器读出,并保存到电脑里。利用评估软件制作分析测试加速度与力道的显示图时,需要用到这些数据。技术人员随后为现场拍照记录,并最终测量撞坏的车辆,整个测试过程便于此结束。试验所获得的影片和所有的测量数据,将被用来进一步分析与评估测试的结果,以提升车辆最终的被动安全防护措施

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