校车乘员限制体例是爱戴儿童乘员碰撞安然的要害。本文中对主动式安然气囊的拉带长度、气体质料流率、气囊装置处所、排气孔开度、气囊初始压力、排气开始压力和座间距等7 个掌管参数对6 岁儿童乘员的爱戴成就举行商酌。通过精巧度剖析法，取得对6 岁儿童乘员爱戴的要害参数为拉带长度、排气孔开度、排气开始压力和座间距。使用拉丁超立方试验计划和众项式相应面模子，修筑了归纳毁伤目标、颈部毁伤目标和主动式安然气囊要害参数的代庖模子。采用非左右遗传算法，对归纳毁伤目标WIC 和颈部毁伤目标Nij举行众标的优化。结果说明，正在拉带长度为0. 205 m、排气孔开度为200%、排气开始压力为1. 15×105 Pa 和座间距为0. 65 m 时，归纳毁伤目标WIC 和颈部毁伤目标Nij同时博得较小值，辨别降落了60. 75%和60. 94%，竣工了正在进步儿童乘员的归纳爱戴成就的景况下尽大概裁汰儿童乘员颈部毁伤的标的。

目前，我国中小学生的数目已挨近2亿，校车的潜正在需求量抢先120 万辆，但我国校车保有量仅到达校车潜正在需求量的1 /4［1］。正道校车数目无法知足市集的需求，以及豪爽乡下学校的作废统一，催生用于接送中小学生的犯罪营运车辆。校车安然国法规则的不完好以及犯罪营运屡禁不止，导致世界校车事项频发且个人事项儿童乘员的仙逝率高达80%［2］。

我国于2012 年正式发布校车圭表GB24407《专用校车安然技巧前提》［3］。该圭表原则校车应用的儿童乘员用限制装配是两点式安然带。商酌说明，两点式安然带仅能限制儿童乘员的腰腹部，对头部、颈部和胸部的爱戴成就不佳［4］。三点式安然带的准确应用能裁汰儿童乘员的毁伤，但三点式安然带是针对成年乘员计划的，儿童乘员与成年乘员的身体尺寸存正在较大不同，导致三点式安然带的误效力形势极度吃紧，三点式安然带的误效力不但不行进步儿童乘员的碰撞安然性，还会对儿童乘员的颈部变成致命毁伤［5］。

为进一步进步校车乘员限制体例对儿童乘员的爱戴成就，文献［6］～ 文献［8］中提出一种利用于校车的主动式安然气囊，该种气囊正在校车行驶的流程中永远维系开启的状况，当产生碰撞时通过气囊袋的弹性变形以及排气孔的气氛阻尼效力吸取儿童乘员的碰撞能量。本文中正在此底子上商酌主动式安然气囊掌管参数对6岁儿童乘员的毁伤影响，同时使用非左右遗传算法( NSGA-Ⅱ) 举行优化剖析。

以国内某款校车行动校车原型开发校车仿真模子，因校车乘员限制体例仿真中与儿童乘员大概产生接触的部件以及台车试验中涉及的部件均是地板、前后排座椅( 蕴涵坐垫和靠背) ，故本文中开发的校车限制体例模子简化为前后排座椅、地板和两点式安然带。仿真应用的假人遵守圭表GB27887《机动车儿童乘员用限制体例》拣选Hybrid Ⅲ6 岁儿童假人。校车乘员限制体例模子如图1 所示。

通过碰撞速率为30～ 32 km/h 台车碰撞试验［9］与仿真的个人毁伤目标弧线的同等性、差异时间的运动模样的同等性以及毁伤目标的差错鸿沟，验证校车模子的准确性。毁伤弧线 所示，运动模样比拟如图3 所示，毁伤目标差错比拟如表1 所示。

由图2 可知，台车试验与仿真的头部合成加快率和胸部合成加快率弧线正在“着手时间、根本体式、相应峰值以及峰值年光”特性均维系较高的同等性。由图3 可知，正在0、50 和150 ms 3 个时间，台车试验的假人运动模样与仿真模子假人的运动模样具备较高的宛如性。由表1 可知，6 岁儿童乘员的头部毁伤目标值HIC15和胸部3 ms 合成加快率T3ms的台车试验与仿线%以内，说明校车模子能较为切确地再现台车试验的试验结果。

主动式安然气囊是通过CATIA 开发三维模子，然后使用Hypermesh 举行网格划分，网格选用的是三角形膜单位，通过掌管网格质料参数雅格比、翘曲和单位尺寸进步网格质料，然后将主动式安然气囊的网格模子导入MADYMO 中调治尺寸比例和界说接触，酿成主动式安然气囊MADYMO 模子，如图4所示。结果举行仿线 主动式安然气囊模子

由表2 可知，主动式安然气囊使6 岁儿童乘员的头部毁伤目标HIC15减小了16. 2%以上，颈部毁伤目标Nij减小了29. 3%，安排大腿的轴向力( FFCL、FFCR) 辨别降落10. 59%和21. 05%。由此可睹，主动式安然气囊能进一步裁汰校车儿童乘员的毁伤景况。

主动式安然气囊对儿童乘员毁伤发作影响的参数重要为气囊包形、气囊装置处所、气体质料流率和排气孔开度与开启压力，以及主动式安然气囊与儿童乘员的隔绝。故本文中商酌拉带长度、气体质料流率、气囊装置处所、排气孔开度、气囊初始压力、排气开始压力以及座间距等7 个参数对6 岁儿童乘员的爱戴成就。

拉带长度调治主动式安然气囊的包形，变革6岁儿童乘员头部和颈部与气囊接触处所的厚度。拉带长度的计划原值为235 mm，以计划原值为核心正在205～265 mm 之间采取7 组数据举行仿真剖析，商酌差异拉带长度对6 岁儿童乘员的毁伤景况。6 岁儿童乘员的毁伤目标如表3 所示。

气体质料流率对气囊的充气和排气流程均存正在影响。正在充气流程中，气体质料流率影响气囊充气已毕时的初期内部压力; 正在排气流程中，气体质料流率会影响气囊内部压力的变更速度，对儿童乘员的爱戴效力发作紧要的影响。正在气体质料流率计划值的80%～ 125%的鸿沟内采取7 组数据举行仿真剖析，商酌气体质料流率对6 岁儿童乘员爱戴成就的影响。6 岁儿童乘员的毁伤值如表4 所示。

气囊装置处所是指气囊装置饰距前排坐垫上轮廓的笔直隔绝，且气囊初始处所隔绝前排坐垫上轮廓0. 395 m。气囊装置饰处所示意简图如图5 所示。本文中将0. 395 m 行动计划原值，并以计划原值为核心正在0. 345 ～ 0. 41 m 鸿沟内采取7 组数据商酌气囊装置处所对6 岁儿童乘员的毁伤影响。6 岁儿童乘员的毁伤值如表5 所示。

排气孔开度与气囊内部气体宣泄疾慢相合。气囊排气过疾，6 岁儿童乘员易击穿气囊与前排座椅直接接触，变成更大的毁伤。倘若排气速率过慢，气囊内部压力过大，使主动式安然气囊产生刚化，扩大儿童乘员的毁伤景况。正在排气孔开度计划值的80%～200%的鸿沟内采取7 组数据，商酌排气孔开度对6 岁儿童乘员毁伤景况的影响。6 岁儿童乘员的毁伤景况如表6 所示。

气囊初始压力是指气囊正在充气流程完毕后气囊内部的压力值。气囊初始压力的计划初值为1. 1092×105 Pa，以计划初值为核心正在1. 105×105 ～1. 1134×105 Pa 之间采取7 组数据商酌气囊初始压力对儿童乘员的毁伤影响。6 岁儿童乘员的毁伤景况如表7 所示。

排气开始压力对气囊是否产生刚化形势起决议效力，因而怎样采取排气开始压力对主动式安然气囊的爱戴成就具有紧要影响。排气开始压力的计划初值为1. 25 × 105 Pa，以计划初值为核心正在1. 16 ×105 ～1. 29×105 Pa 鸿沟内采取7组数据商酌排气开始压力对6 岁儿童乘员毁伤景况的影响。6 岁儿童乘员的毁伤景况如表8 所示。

座间距变革主动式安然气囊与儿童乘员之间的隔绝，变革了主动式安然气囊与两点式安然带的能量吸取的比例。座间距的计划初始值为0. 7 m，遵守规则GB24407 恳求座间距须大于0. 65 m，故以计划初始值为核心，正在0. 65 ～ 0. 75 m 之间采取7 组数据评议座间距对儿童乘员爱戴成就的影响。6 岁儿童乘员的毁伤景况如表9 所示。

通过精巧度剖析手法筛选出对儿童乘员爱戴成就影响较大的参数举行进一步的优化剖析。精巧度企图公式为

精巧度越大，掌管参数对WIC 值影响越大。主动式安然气囊掌管参数对WIC 值的影响如图6 所示。

由图6 可知，对归纳毁伤目标WIC 影响较大的参数是拉带长度、排气孔开度、排气开始压力和座间距，精巧度辨别为10. 06%、13. 28%、16. 54% 和18. 30%; 对颈部毁伤目标Nij影响较大的参数为拉带长度、气体质料流率、排气孔开度、排气开始压力和座间距，精巧度辨别为11. 04%、15. 79%、14. 82%、15. 43%和10. 56%。

由上述精巧度剖析可知，同时对WIC 和Nij存正在较大影响的参数为拉带长度、排气孔开度、排气开始压力和座间距，取值鸿沟如表10 所示。因而本文中将拉带长度、排气孔开度、排气开始压力和座间距行动计划变量举行主动式安然气囊的优化剖析。

本文中将归纳毁伤目标WIC［10－11］和颈部毁伤目标Nij［12］行动计划标的举行要害参数的优化剖析。

式中: HIC15为头部毁伤目标HIC 正在15 ms 年光间隔的衡量值; T3ms为胸部3 ms 合成加快率; FFCL、FFCR 辨别为安排大腿骨最大轴向力。

式中: Fz为颈部轴向力; Fzc为颈部轴向力的耐受极限值; My为颈部弯矩; Myc为颈部弯矩耐受极限值。

拉丁超立方( Latin Hypercube) 试验计划是基于随机抽样的试验计划手法［13］，该手法将每个因子的计划空间都平均划隔离( 即全盘因子均具备相通数目的分区) ，然后将这些水准值随机的组合，再通过优化准绳担保样本点的平均性。本文中共计划14 次试验，试验计划及其仿线 众项式相应面模子

联合上述计划试验，通过修筑2 阶相应面模子来商酌WIC 和Nij与拉带长度、排气孔开度、排气开始压力和座间距之间的相干。2 阶众项式相应面的根本花式［14］为

式中: y 为相应面拟合函数; x1，x2，x3，…，xm为计划变量; m 为计划变量个数; β 为待定系数。

基于上述仿真结果得回的WIC 和Nij以及众项式相应面模子的道理，求解得回WIC 和Nij与拉带长度、排气孔开度、排气开始压力和座间距等4 个变量的2 阶众项式相应面模子，其表达式为

WIC 的决议系数R2 为0. 9894，Nij的决议系数R2为0. 996 9。为验证上述表达式的准确性，随机采取5 组样本点举行查验。表12 为拣选样本点与查验结果。

由表12 可知，WIC 和Nij的预测差错均小于9%。因而，2阶众项式相应面模子具备较高的预测精度，可用于后续商酌。

众标的优化是指正在知足给定的限制前提下，正在计划变量的取值鸿沟之内寻找最优解。大个人景况是差异标的之间存正在冲突，险些无法同时得回最优解，因而众标的优化寻求的是Pareto 解集［15］，其数学表达式为

式中: n 为优化变量个数; s 为标的函数个数; gj( X)为不等式限制; p 为不等式限制个数; hk( X) 为等式限制; q 为等式限制个数。

非左右遗传算法( non-dominated sorting genetic algorithm，NSGA) 具备企图速率疾、众偏向、整体探索以及精度高的上风，NGSA-Ⅱ是基于NSGA 加上急迅优劣排序和新的众样性维系政策，担保群体众样性并消浸了企图的杂乱度［16］。

联合上述众标的优化道理和遗传算法道理，剖析商酌归纳毁伤目标和颈部虐待目标与要害参数相干的优化求解。该众标的优化题目的数学表达式以及限制前提为

将代庖模子和限制参数及其鸿沟输入非左右遗传算法，原委100 代遗传算法的迭代得回Pareto 前沿弧线 所示。

由图可睹，WIC 和Nij不行同时博得最优解。因而针对目前对乘员颈部毁伤愈加注意的商酌近况，将WIC 的权重系数辨别设为0. 7 和0. 3，正在此前提下，当拉带长度为0. 205 m、排气孔开度为200%、排气开始压力为1. 15 × 105 Pa 以及座间距为0. 65 m时，WIC 和Nij同时博得较优值，辨别为0. 184 4 和0. 238 4。将计划值参数正在MADYMO 模子中举行扶植并仿真剖析，仿线。WIC 和Nij的仿真值与预测值的差错辨别为9. 52%和5. 8%，差错正在可接纳鸿沟内。儿童乘员的WIC和Nij辨别降落了60. 75%和60. 94%，大幅进步了儿童乘员的碰撞安然性。

基于体味证的校车乘员限制模子商酌主动式安然气囊掌管参数( 蕴涵拉带长度、气体质料流率、气囊装置处所、排气孔开度、气囊初始压力、排气开始压力以及座间距) 对6 岁儿童乘员的爱戴成就，得出如下结论。

( 1) 主动式安然气囊与两点式安然带构成的校车儿童乘员限制体例明显消浸了6 岁儿童乘员正在校车正面碰撞中的毁伤，进步了6 岁儿童乘员的碰撞安然性。

( 2) 拉带长度、气体质料流率、气囊装置处所、排气孔开度、气囊初始压力、排气开始压力以及座间距等7 个参数对6 岁儿童乘员的爱戴均存正在必然的影响，通过精巧度剖析手法，剖析得出拉带长度、排气孔开度、排气开始压力以及座间距对6 岁儿童乘员的WIC 和Nij影响较大，其精巧度值均抢先10%。

( 3) 基于Latin Hypercube 试验计划手法计划的仿线 阶众项式相应面道理，修筑了归纳毁伤目标WIC 和颈部毁伤目标Nij与拉带长度、排气孔开度、排气开始压力、座间距之间的2 阶代庖模子。凭据该模子，使用众标的优化道理和遗传算法，求得正在拉带长度为0. 205 m、排气孔开度为200%、排气开始压力为1. 15 × 105 Pa 以及座间距为0. 65 m 时，WIC 和Nij同时博得较小值。竣工正在进步儿童乘员归纳爱戴成就的条件下尽大概裁汰儿童乘员颈部受到的毁伤。