头盔是如何在车祸事故中保护我们的?

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头盔是一种用来保护头部安全的装备,在发生事故时可以通过自毁的方式,吸收巨大的冲击力,从而保护头部免于意外伤害。在骑车——无论是骑自行车还是骑摩托车——的时候,我们都很喜欢风吹过头发的感觉,但专家们似乎不这么认为。当然,他们有着充分的理由。

大脑是我们身体最重要的器官,骑车必然会使其处于危险之中。与其他形式的外部物理损伤相比,脑损伤会带来严重的长期影响,有时甚至是不可逆的。因此,骑自行车或摩托车时佩戴防护装备的重要性再怎么强调也不为过。

头盔里有什么?

头盔是如何在车祸事故中保护我们的?

当提及摩托车安全时,人们首先想到的便是头盔。尽管头盔不能避免事故的发生,但它的确显著降低了事故可能造成的损害。

头盔由若干部分组成,每个部分在设计上都要兼顾舒适和美观,但最重要的是对佩戴者的安全给予最高的重视。接下来,让我们来看一下头盔里都有哪些提高安全性的配置。

1.壳体

这是头盔的最外层,也是我们第一眼看到的部分,构成了头盔的“外骨骼”。常用的头盔壳体是由聚碳酸酯、ABS塑料和玻璃纤维增强塑料制成的,新型复合材料如碳纤维和凯芙拉(Kevlar,一种芳香聚酰胺类合成纤维)等也日渐流行。在设计上,头盔的壳体在受到撞击时会缓慢开裂,与地面或其他表面摩擦时具有耐磨的特性。

2.缓冲内衬

缓冲内衬形成了头盔的核心部分,由发泡聚苯乙烯(EPS)制成,能够承受高冲击和压缩载荷。

3.泡沫衬垫

泡沫衬垫是聚苯乙烯衬垫和骑手头部之间的缓冲表面,由泡沫垫制成,可以舒适地固定住骑手的头部,同时吸收汗水中的水分。一个良好的泡沫衬垫不会让头部和头盔之间发生任何相对运动。

4.佩戴装置

头盔的佩戴装置由脖子下方的系带组成,可以将头盔稳稳地固定在头部,防止其在受到猛烈撞击时脱落。

5. 面罩

面罩的作用相当于遮阳板,覆盖了头盔的观察窗口,同时允许骑手看清楚外界的情况。面罩通常由坚硬、防碎的聚碳酸酯制成,可以有效阻止空气中的碎片进入头盔,损伤车手的眼睛。

6.通风系统

通风系统虽然不是头盔主体安全系统的一部分,但却是必不可少的。空气穿过头盔进行流通不仅能保证骑手的舒适性,还能防止面罩因呼吸产生的湿气而起雾。

头盔如何发挥作用?

头盔是如何在车祸事故中保护我们的?

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从物理学的角度,事故可以量化为一个大质量物体在几毫秒内静止于几毫米的距离。在这一过程中,物体所经历的负加速度是几百g(地球表面的重力加速度为1g)。

人体显然无法承受如此猛烈的冲击,并可能因此受到致命的伤害。一个设计精良的头盔有两道防线,即外壳和EPS内衬。在撞击过程中,外壳首先受到冲击,并产生缓慢扩展的裂缝,减少了传递到EPS内衬的能量。由于EPS是可压缩的,因此剩余的大部分冲击力都会在压缩过程中消耗掉。最终,只有很少的能量会传递到骑手的头部。

上市的头盔产品需要符合“吸收碰撞能量性能”项目地点标准要求。吸收碰撞能量性能试验是模拟使用者佩戴头盔在发生碰撞时,头部所承受的冲击能量伤害,主要考察加速度峰值和作用时间两个方面。在行业标准中,头盔加速度峰值应在300g以下,加速度超过150g的作用时间小于4毫秒;当加速度峰值大于300g,加速度超过150g的作用时间大于4毫秒时,就会对佩戴者头部造成不可逆转的严重伤害,威胁佩戴者的生命安全。

头盔的测试和认证

与汽车事故不同,摩托车事故的未知变量过多,因而无法模拟。不过,头盔制造商必须遵守标准,证明其产品是适合道路使用的。随着时间的推移,这些标准将变得越来越严格,使头盔能为我们提供越来越高的安全保障。

我们通常用试验头型的直线运动和旋转运动来测试头盔。将不同规格的试验头型放到头盔中,其配备的传感器便可以测量各个点受到的冲击力。

一个典型的骑行头盔在提供给客户之前通常要经过以下测试:

1.抗冲击性能

头盔的抗冲击性能是通过各种破坏性项目来进行测试,如碰撞测试、跌落测试和穿透测试。在这些测试中,头盔会以不同的速度落在不同形状的砧上。抗冲击性能通过测量头盔壳体的完整性来衡量,通常与壳体裂纹的扩展,以及传递到试验头型的冲击力的减少有关。

另一个重要的测试项目是磨损测试,包括头盔在柏油路面上的滑动情况。一个容易滑动的头盔可以防止脖子上的扭转力,从而防止脊椎受伤。

2.佩戴装置稳定性

这是一个无损测试,目的是为了确定头盔在冲击中从骑手头部掉落下来的可能性。将头盔佩戴在合适的试验头型上,系紧系带。通过引导装置和释放装置将冲击砝码从一定高度释放,自由坠落,然后测量佩戴装置的位移量。如果位移长度超过5毫米,该头盔就被认为是不安全的,因为它会从骑手的头上掉落下来。

3.佩戴装置强度

在这个测试中,头盔的佩戴装置将承受拉伸载荷,直到失效的临界点。一个可以上路使用的头盔,其佩戴装置应当能够承受高达400公斤的冲击载荷。如果一个头盔的佩戴装置失效,即系带在发生碰撞时就会脱落,那它就不应当在道路上使用。

4.覆盖面积与视野

头盔的设计要在最大覆盖范围和最大视野之间进行权衡。这项测试主要为了确保骑行者具有良好的周边视野。如果头盔为了在碰撞时更加安全,将视野窗口变窄,就会使周边视野受限,因此不能在道路上使用。类似地,如果视野窗口变大,但减少了头盔壳体的覆盖范围,也会使头盔使用起来很危险。

普遍接受的头盔标准包括美国DOT,欧洲ECE 22.05、Snell和SHARP。我国的国标也对运动头盔和摩托车乘员头盔的安全要求进行了详细规范。

随着复合材料和模拟技术的发展,头盔为骑手提供的安全性能不断提高。更现代的头盔还集成了无线通信功能,进一步增加了它们的效用。当然,无论你是骑摩托车、运动自行车还是其他交通工具,都请记得戴上头盔——关键时刻它或许能救你一命。

本文来自“新浪科技”,作者:任天,36氪经授权发布。

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