浅谈常见头盔的防护性能测试

关福赐

摘要：头盔是常见的个人防护用品，主要用于防护使用者头部在遇到碰撞等危险时免受或降低伤害。因此，合适的性能测试对检测头盔的安全性及其防护性尤其重要。

关键词：撞击能量吸收，佩戴装置强度，佩戴装置稳定性，耐穿刺， 刚度性能

常见头盔可以分为运动头盔如自行车盔，摩托车盔，轮滑盔，滑板盔，滑雪盔，马术盔，登山盔，水盔，曲棍球盔，短道速滑盔等；工业头盔如安全帽，绝缘盔等；特种头盔如消防盔，救援盔，警用盔等。头盔主要由壳体，缓冲层，舒适衬垫，佩戴装置等组成，部分类型头盔因适用场景不同会相应增删部件。本文根据各国对常见头盔的安全标准及法规的要求，简单介绍用于检测头盔质量及其防护性能的相关测试。

1撞击能量吸收性能测试

撞击能量吸收是评估头盔防护性能的关键测试，用以检测头盔壳体及缓冲材料吸收撞击时产生能量的能力。撞击测试主要分为两类，落盔撞击和落锤撞击，前者适用于头盔碰撞固定物的场景，考察的是撞击后的加速度峰值，撞击时传递至头部的能量与加速度成正比；后者适用于坠落物体撞击头盔的场景，考察的是撞击后的最大传递力值，传递力值越大，则头部受力越大，更易受到伤害。根据使用场景，大部分头盔采用的是落盔撞击；而部分头盔如工业安全帽，登山盔等采用的是落锤撞击；还有一些特别的盔如高性能工业盔等则是两者皆采用。

落盔撞击是先将前处理后的头盔佩戴到适用的头型并安装到撞击试验机的头型固定架上，调整头盔使位

于试验区内的撞击点对齐指定的撞击砧石，将头盔提升到标准或法规指定撞击高度（或满足指定撞击速度的

高度）并释放，当头盔下落撞击砧石时，头型内部安装的加速度传感器记录撞击瞬间的加速度数值并传递至

分析系统形成加速度-时间曲线，测试要求是加速度峰值不能超过标准或法规的要求。

落锤撞击采用的是相反的方式，将前处理后的头盔佩戴在固定于基座的适用头型上，将落锤提升至指定

的撞击高度后释放，落锤撞击头盔的瞬间，头型内的力传感器记录撞击传递力值，测试要求是最大传递力值

不能超过标准或法规的要求限值。

2佩戴装置强度测试

佩戴装置是将头盔固定在使用者头部的整套系统，包括系带，系扣和调节装置等。该强度测试主要评估的是已系紧的佩戴装置在受到突然拉力时的伸长量，验证头盔在受外力拉扯时佩戴装置的牢固性。测试时先将头盔佩戴于放置在固定架顶部的合适头型上，系带穿过下连加载装置的模拟下颚并系紧，稳定后记录零位，然后从指定的高度释放指定质量的冲击砝码，砝码自由下落撞击终点挡板导致模拟下颚下移，系统记录撞击过程最大伸长量和稳定后的剩余伸长量。伸长量不能大于标准或法规要求的限值。部分头盔标准或法规在伸长量要求限值的基础上还要求测试后佩戴装置无系带断裂，系扣松脱等部件损坏。             

3佩戴装置稳定性测试

该测试也称为头盔翻脱测试，主要检测佩戴装置是否能将头盔稳定地固定在使用者的头上。该稳定性测试根据测试时头型的朝向主要分为两种方式：头型竖直朝上及头型斜45°朝下。

前者是将头盔佩戴于竖直朝上固定的合适头型后，将引导装置和释放装置的挂钩挂在头盔的后部中间位置，从指定高度释放指定重量砝码，砝码冲击挡板时，头盔不能从头型上翻脱。

后者是将头盔佩戴于斜45°朝下固定的合适头型，先将释放装置挂在头盔后部中间位置，将指定重量砝码从指定高度释放，头盔不能从头型脱落；然后再将头盔反过来佩戴于头型上，将释放装置挂在头盔前部中间位置，同样方式释放砝码，头盔不能脱落。

4耐穿刺测试

该测试评估的是头盔结构抗尖锐物体穿透的能力。测试时将前处理后的头盔佩戴到固定在穿刺试验台基

座的适用头型上，将指定尺寸和质量的钢锥对齐穿刺部位后升至指定的冲击高度后释放，下落的钢锥冲击头

盔，若钢锥尖端穿透头盔触碰到头型金属表面，则会形成通电闭合回路并发出信号。测试要求是钢锥冲击头

盔后不能接触头型确保头盔能够有效防护尖锐物体刺伤头部。

5刚度性能测试

刚度性能评估的是头盔整体结构的耐形变能力。测试时将头盔纵轴放置在可施加载荷的两平板间，施加指定的初始负载，记录平板间初始距离；按指定速率增加载荷至标准或法规指定值，保持指定时间后，测量平板间的距离，此时其与初始距离的距离差为最大形变量。然后将载荷按指定速率减少到初始载荷，再测量平板间距离，此时该距离与初始距离的差值为残余形变量。另取一个头盔在横轴方向重复上述操作。测试要求是最大形变量和残余形变量不能大于标准或法规要求的限值。

6下巴强度测试

部分头盔带有下巴。关于下巴强度，部分法规如欧洲摩托头盔法规采用的是和撞击能量吸收测试一样的方法；而一些标准如美国山地速降盔，BMX盔等检查的则是撞击后下巴的变形量。前者针对带有缓冲材料的防护下巴，相对防护性能更好，要求也更为严格；后者主要针对依靠壳体提供防护的下巴，评估的是受到撞击时壳体是否会变形过大导致使用者下巴受伤。下巴变形撞击测试是，将头盔下巴朝上并按一定角度固定于撞击台底部，将指定的冲击头提升至指定高度后释放，自由下落的冲击头撞到头盔下巴的过程中，下巴的最大变形量不能超过标准的限值。

7目镜性能测试

头盔的目镜需要满足光学性能测试和机械强度测试，确保使用者有良好的视线和足够的眼部安全防护。目镜的主要测试有可见光透过率，交通灯识别，光漫射，屈光强度，耐穿刺，表面耐刮擦，落球冲击，高速粒子冲击，防雾性能等。由于使用场合与市场侧重点不同，不同的标准和法规采用的测试项目和要求也有所差异。

8其他性能测试

除了上述常见的性能测试外，部分头盔因结构差异和使用场合不同还有一些额外的测试：如曲棍球盔的面罩冲击测试；水盔的浮力测试；欧洲摩托车盔的斜面翻滚撞击测试，表面突起摩擦测试，下巴带滑移和耐磨性及快卸装置性能测试；工业盔的阻燃性能，电绝缘性能，防静电性能，防熔融金属测试；消防盔的耐热性能测试等。

总的来说，撞击能量吸收测试和佩戴装置强度及稳定性测试属于头盔的基础测试，评估了头盔最基本的功能。

其他的性能测试是根据头盔的不同功用而进行采用，用以检测头盔对使用场景的适用性。总之，在头盔的设计和检测过程中，只有采用了合适的性能测试来评估，才能确保头盔具备良好的防护性能，给使用者头部带来足够的保护。

参考文献：

[1]丁岑.不同标准要求对乘员头盔性能的影响[J]. 中国标准化, 2022(08)

[2]付博,符依.浅谈国内电动自行车头盔吸收碰撞能量性能的检验参数[J].中国自行车, 2021(02)

[3]黄旺森. 摩托车乘员头盔标准与检测[J]. 质量探索, 2012(06)