下面用一个双阶的梯形来近似表示乘员胸部加速度在乘员与车体的相对位移域内的曲线ao−xov，梯形曲线下面的面积就是约束系统的总吸收能量Eo。仍然以NCAP为例，假设重叠吸能率期望值为53%，其余的47%的能量Er应当被乘员约束系统所吸收。根据前述分析，Er1和D1是控制重叠吸收能量的重要参数。
现在需要用G1、G2、D1、D2、D3和Dov五个参数来定义双阶梯形（见图4.34），探讨如何根据重叠吸能原理确定约束系统参数。
与单阶梯形类似，双阶梯形的形状仍然由重叠吸能率、乘员位移量、目标伤害值所界定，同时又与子约束系统的外特性相关，包括安全带刚度、限力值、气囊刚度和转向柱刚度。双阶型能量梯形与单阶型能量梯形的主要区别是区分安全带与气囊的刚度，并考虑气囊与安全带之间吸能的不连贯性。构造双阶梯形时做如下假设：
（1）织带刚度恒定，忽略织带延伸率；
（2）使用安全带预紧器，完全忽略初始的约束系统松弛量和卷收器卷轴效应；
（3）压溃式转向柱与安全带限力器特性相同，可维持恒定约束载荷；
（4）车体停止压溃以后转向柱仍继续承受压溃变形。
图4.34 双阶梯形g−s曲线
各个子系统能量分割的几何表达见图4.35。在图4.35中，G2是设定的胸部加速度限制目标，k1是安全带织带与预紧器的综合刚度，Da是胸部与气囊接触时的位移，Db是安全带达到限力值时的乘员位移，G1代表安全带限力水平。Da由胸部—方向盘间的初始空间和气袋厚度决定，k2是安全气囊刚度。
上下两个梯形面积之和应当等于乘员的约束动能Er，即：
w1和w2由Er、Er1和D1综合确定。对于同样的上述三个参数，能量梯形可以有多种不同的几何选择，可能的形式见图4.35，代表了不同的安全带—气囊刚度的组合可能。
图4.35 三种不同的双阶梯形
仍然以NCAP试验为例，在分配给车体吸能应有的重叠吸能比例以后，约束系统必须吸收剩余的残余能量Er。为此根据式（4.19）、式（4.20）计算Er1、D1、Er2和Dov。安全带吸收了最大部分的能量，转向柱吸收的能量取决于安全带和气囊的表现，只吸收二者无法继续吸收的剩余能量。
以胸部保护为例，确定双阶梯形几何参数的计算方法如下：
（1）G2为胸部加速度目标值，如可将其定为35g～40g。
（2）Dov为乘员相对于车体的最大位移量，由重叠吸能的位移控制准则确定。
（3）G1、Db可以由安全带限力值F1获得：
式中，m是乘员上体质量，k1是安全带总成比刚度。在Er1区域内由安全带吸收的能量Eb为
当乘员移动到D2时，开始与气囊接触，设气囊吸收能量为Ea：
在D1左面的区域，有：
其中，Er1的量值由重叠吸能判据确定。对于气囊刚度k2，有：
联合上述四个公式，即可解出x和D1。
根据气囊的吸能水平，x可能取0、正值或负值。如果x为正，说明在完成车体压溃之前气囊就已经完成吸能；如果x为负值，说明完成车体压溃以后气囊仍然在发挥其吸能作用。如果能量不能被气囊单独吸收，剩余能量就应当被转向柱吸收，这时气囊的刚度应当提高，以便让碰撞能量尽早导入转向柱中，使其达到压溃阈值。转向柱的压溃力由式（4.56）计算，压溃行程Sc：
理论上讲，当转向柱开始压溃时，如果乘员肢体不与车体发生直接碰撞，胸部加速度就应当保持恒定不变。余下的约束能量Er2应当被安全带和转向柱所吸收：
以NCAP试验为例，可从附录Ⅰ的试验数据里提取出以下参数：C=0.654m，tv=0.07s，v0=15.56m/s，Er=47%Eo。胸部加速度目标定位35g。定义双阶梯形的边界条件是：D1=213mm，Dov≥238mm，Er1=45.24J/kg，Er2=8.66J/kg。
按照上述参数即可完成双阶能量梯形的几何构造，可以用来进一步推算子系统的外特性参数。
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