今天我们聊聊在汽车乘员保护装置中常见的汽车安全气囊系统总成和安全带预警装置,当车辆发生碰撞时,乘员保护装置能拯救生命,但在航空货舱中,常见的汽车安全气囊系统总成和安全带预警装置却有可能是受到严格管制的“危险货物”。下面就让我们拆解其“危险”内核,看看如何正确对其危险性进行分类。
01 拆解乘员保护装置的“危险”内核——构造与工作原理
曾经的“高田气囊”事件,无疑是汽车工业史上代价最惨重的安全危机之一。该事件因气体发生器在特定条件下异常破裂,导致金属碎片飞溅伤人,在全球范围内引发了数千万辆汽车的大规模召回,我国海关总署商品检验司曾在2018年发布汽车召回公告。

1.汽车安全气囊系统
一套完整的汽车安全气囊系统主要包括碰撞传感器、电控单元(ECU)、气体发生器和气囊(通常气体发生器和气囊做在一起构成气囊模块),其工作原理如下图所示。汽车在碰撞时,传感器不断向ECU发送加速度、位移的信息,ECU对这些信息进行分析判断,如果这些信息超过ECU中设定好的值,系统立即发出点火信号以触发气体发生器。气体发生器接收到点火信号后,迅速引燃点火药和气体发生剂并产生大量的气体,使气囊在极短的时间内膨胀展开,阻挡在乘员和汽车内部结构之间,从而避免或减缓二次碰撞。

安全气囊系统工作原理图
2.安全带预紧装置
与安全气囊系统协同工作的安全带预紧装置,也包含一个微型气体发生器,一般安装在汽车B柱内或者汽车座椅左右两侧。它的作用是在碰撞初期,微型气体发生器收到碰撞点火信号后,气体发生器爆炸推动钢球,钢球进入齿轮卡槽,卡槽瞬间卷收安全带,将乘员牢牢固定在座椅上,以配合安全气囊的保护,防止乘员因巨大惯性前冲而造成更严重的伤害。下图为市面上常见的烟火式安全带预紧装置与其内部结构图:

烟火式预紧装置的卷收器

卷收器内部结构图
3.气囊气体发生器
气囊气体发生器是整个汽车安全气囊系统的“心脏”,也称气囊充气筒、气囊充气器,主要由外壳、点火器和气体发生剂(或压缩气体)组成。气囊气体发生器通常内置于气囊模块内,一般安装在车辆方向盘内、车顶纵梁内、座椅下方等部位。当碰撞发生后,气体发生器中的电点火器接到启动信号后引爆扩燃药并点燃产气药剂,产生大量气体,气体经过过滤冷却后迅速充入气囊,形成保护气垫。下面是较为简单的单级烟火式气体发生器的外观图和内部结构图:


单级烟火式气体发生器外观与内部结构图
气囊气体发生器根据产气原理,可分为不同类型,如下图所示:

02 运输中乘员保护装置的危险性归类
由于内含引燃装置(电点火器)、产气药(爆炸性物质)或压缩气体,安全气囊模块、气囊气体发生器、安全带预紧装置在作为独立备件运输时,在联合国《关于危险货物运输的建议书 规章范本》(UN TDG)、国际海事组织《国际海运危险货物规则》(IMDG Code)和国际航协《危险品规则》(IATA DGR)等运输规则里将它列为危险品。这里以DGR为列:

运输规则中针对上述安全装置产品的“特殊规定”是其危险性分类核心,整理其运输危险性分类流程图如下:

▪重点关注以下特殊规定:
A32:装在车辆、船舶或航空器上,或装在转向杆、门板、座椅等完整组件内,且无法意外启动的电驱动安全装置以及爆破驱动安全装置,作为货物运输时,不受本规则限制。
A56:本条目适用于含有第1类爆炸品,并可能同时含有其他类项危险品的物品。这些物品用于提高车辆、船舶或飞机的安全性(如安全气囊充气器,气囊模块,座椅安全带预紧装置和烟火释放机械装置)。
A115(280):本条目适用于车辆、船舶或飞机的安全装置,如救生气囊充气装置、气囊组件或座椅安全带预紧装置以及烟火释放机械装置,并且包含第1类危险品或其他类危险品的物品,作为组件运输,在提交运输时已按联合国《试验和标准手册》第I部分的试验系列6c)进行过试验,装置没有爆炸,装置的壳体或压力容器没有碎裂,没有明显阻碍就近采取消防或其他应急措施的抛射危险性和热效应。本条目不适用于包装说明955(UN 2990和 UN 3072)中描述的救生设备或灭火剂散布装置(UN0514 和 UN3559)。
含有爆炸品的安全装置类产品能否从危险的1类爆炸品“降级”为管理、运输更便利的第9类杂项危险品,完取决于其是否能通过联合国《试验和标准手册》中的6(c)外部火烧试验(俗称“篝火试验”),可以理解为该试验模拟了货物在运输中遭遇火灾的极端情况,符合A115即可被认为危险性受控,产品的危险也被限制在包装内部或其近旁,不会引发连锁灾难。
安全气囊系统总成与安全带预紧装置肩负生命守护重任,其运输安全同样至关重要。唯有通过准确分类与合规操作,才能让这份 “安全” 贯穿生产、运输至最终守护生命的全流程。
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