什么样的头盔是安全的?

发布时间:2020-08-11

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根据科学研究:啄木鸟每天叩击树皮数百次,叩击速度最高可达555m/s,这个速度相当于音速(334m/s)1.4倍!


令人惊奇的是,啄木鸟啄树时,在头部所受的冲击力等同于所受重力的1000倍时,居然不会引起脑震荡。这一现象正如长颈鹿猛然抬头不会脑溢血一样,引起科学家们极大兴趣。

科学家们解剖啄木鸟头部时发现,由于其头部构造的特点,使得啄木鸟头部带有天然“防震装置”。


啄木鸟的天然“防震装置”

 啄木鸟的大脑比较小,这样就使包覆在大脑之外的头部结构的面积相对较大,大脑因此而承受的撞击力相对分散。

 啄木鸟的头骨十分坚固,并在大脑的周围有一层海绵状骨骼,里面充满了液体,在它的脑骨外的肌肉特别发达且能够消减震动。

 啄木鸟在啄击树木时,它的喙啄击的方向会与树木保持垂直,以避免在于树木撞击的一刹那出现晃动,从而产生导致脑膜撕裂或者脑震荡的扭力。

 喙也有减震装置,这个减震装置就是其下颚的软骨。啄木鸟的下颚通过一块十分强健发达的肌肉与头骨联系起来,在喙与树木产生碰撞之前,这块肌肉会快速收缩,其作用是成为一块撞击的缓冲区,并能成功地将撞击产生的冲击力绕过大脑直接传到头骨的底部和后部。

 啄木鸟眼睛在减震方面也有着十分巧妙的组织结构。在啄击树木的一瞬间,啄木鸟眼睛的瞬膜会快速闭上,以避免溅出的木屑溅到眼睛,同时将眼球包住,避免其因撞击被蹦出。


根据啄木鸟头部的独特构造,从仿生学上分解进行分解转化,科学家们对安全帽和头盔进行了改进:

 帽顶与头顶之间的填充物选用坚固、又轻又密实的海绵状材料;

 帽顶要坚硬但不宜过厚,一旦人与物体发生强烈撞击,要尽量使人体的头部只保持直线运动,不作任何转动。


从安全帽说起

弗兰兹·卡夫卡,生活于奥匈帝国(奥地利帝国和匈牙利组成的政合国)统治下的捷克德语小说家,本职为保险业职员。主要作品有小说《审判》、《城堡》、《变形记》等。


相传世界上首个民用安全帽这个保险员兼小说家发明的,上文中提到的研究啄木鸟的科学家基本上就是指卡夫卡。


1908年,卡夫卡在接触因高空坠物而受伤的工人时,以古代战争中的头盔为原型,发明了世界上第一个民用安全帽。奥地利管理学教授彼得·德鲁克是这个观点的发现者和拥护者,但他没有发现确凿的证据。所以前面用的是科学家们,而没有特别指名道姓的说是卡夫卡。

 安全帽安全测试 


测试一个安全帽的抗击打能力,首先,它要能抵御从头顶正上方发起的钝物攻击:


然后,高处可能掉下来的,不只钝器,更要命的是尖锐物体。

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另外,有的厂家还会对安全帽进行抗挤压能力测试:

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所以在很多施工现场,进门可能会见到一个像这样的安全帽检测装置。进去上班要先挨上这么一下,看看自己头顶上的安全帽到底安全不安全。


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摩托车安全头盔 


头盔最早还得从英国的Brooklands赛道说起,这是一个举行赛事包括摩托车的地方。那是1914年,负责赛事的医生Eric Gardner看到每两星期就有摩托车手头部受伤,于是他找了个地方用帆布和贝壳类的材质制作了世界上第一批头盔。

这种简陋的摩托车头盔的防护效果可想而知,而且更多的人也并不愿意佩戴这种影响形象的“帽子”。随着摩托车的飞速发展,而且速度越来越快,因事故死亡的人也越来越多。


1953年美国的C.F教授在安全帽的基础上进行改进,并重新设计了世界上首款减震头盔,而这款头盔是专门为高速行驶而设计的,它包括了外置的硬壳和内置填充层,兼顾了舒适性和分散冲击能量的雏形头盔正式面世。这是一个神转折点,自此开始,世界各地的头盔生产商如雨后春笋蓬勃发展起来,各式各样的头盔也被设计出来了。


相比安全帽相对单一的外界环境,安全头盔面对的使用环境更加复杂,加上对舒适性和美观度的需求,这就对安全头盔的认证提出了更高的要求。

目前应用在摩托车头盔上主流的国际认证大致有DOTECESnell等等。

美国联邦政府的Department of Transportation(交通部)标准FMVSS218(49CFR571.281)被称为DOT标准。DOT标准是一个法律型标准,因此在美国无法被其他标准所替代。在美国,没有满足DOT标准的产品不能被归类为“摩托车头盔”进行销售和宣传。

DOT是一个“道路用”头盔标准,所以越野用途的头盔并不强制需要DOT认证。当然也有越野头盔生产商为了向市场证明安全性而通过DOT认证,所以市场上也存在有DOT认证的越野头盔。

DOT测试包括:

 冲击衰减测试(impact attenuation test):吸收能量能力的测试

 穿刺测试(penatration test):尖刺物不击穿头盔的测试

 头盔固定系统测试(retenation system test):短时间大载重时(如急加速)固定好的头盔不会脱落的测试

ECE(Economic Commission of Europe)联合国欧洲经济委员会汽车法规。ECE22.05是国际上最为通用的头盔标准,50多个国家要求使用通过ECE22.05标准的头盔。几乎所有赛事方(AMAWERAFIMCCSFormula USAMotoGP)都认可ECE22.05标准。长期以来被各大赛事认可也让公众对ECE22.5的认可超过其他标准。

ECE22.05标准要求从头盔中线起,视野要有105°。同时要求任何超出头盔表面的附着物不能超过2mm长(比DOT严,兔八哥头盔就不合格,蝙蝠侠头盔也不合格)。ECE22.05的测试标准也对倾向吸收冲击的头盔更有利。

SNELL是一个非盈利性非政府组织下的标准,自称是最严标准。最早建立于1957年,为了纪念事故中丧生的著名车手Snell。和其他政府标准的最大不同在于SNELL接受原型盔测试,而其他只接受在市面对大众销售的头盔的测试。

SNELL标准每5年换版一次,目前最新的SNELL标准版本为M2015SNELL宣称超过DOT认证40%-80%,超过ECE22.05认证60%-110%的保护。

 冲击测试(Impact test):吸收能量能力的测试

 位置稳定测试(position stability test):撞击时头盔位置不移动的测试

 动态头盔固定系统测试(Dynamic Retention test):短时间大载重时(如急加速)

 固定好的头盔不会脱落的测试(Chin bar test

 外壳穿刺测试(Shell penatration test)  

 (仅全盔)面部保护测试(Facesheld penatraion test

 (仅特殊赛车盔)火焰抗性测试(Flame resistance test


越贵的头盔就越安全吗?

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很多摩友会走向一个极端:没有最贵,只有更贵,以为最贵的一定就是最好的。这也是一种错误认识,要知道头盔的相对安全并不与售价成正比,而是由安全认证,是否正确佩戴,是否选择合适的尺码、撞击发生的速度与角度等因素共同决定的。

同时,也并不见得价格贵的产品在安全性能上一定会优于价格低廉的产品,只要头盔通过了相关认证,那么相对来说这种头盔就具备有效降低碰撞冲击力,保护头部的作用。价格贵与价格便宜的头盔主要区别在于材质、外型设计、佩戴体验、噪音控制、做工等方面。

顾晓洪

2020年8月