岳國輝 蔣斌慶 孫晴 陳現(xiàn)嶺

（長城汽車股份有限公司技術中心；河北省汽車工程技術研究中心）

近年來，汽車的行人保護性能逐漸得到了全世界越來越多人的關注和重視，各國強制性法規(guī)及NCAP新車評價規(guī)程也越來越多的將行人保護性能納為重點評價的安全性能指標，尤其國外對行人保護的重視度很高，歐盟新車評價規(guī)程（Euro NCAP）、日本新車評價規(guī)程（J-NCAP）和韓國新車評價規(guī)程（K-NCAP）等國家地區(qū)均把行人保護列入新車評價體系中，將行人保護作為新車安全性能的一個重要評價指標[1-2]。另外，一系列行人保護相關標準法規(guī)先后發(fā)布，例如全球技術法規(guī)：GTR Nr.9；中國：GB/T 24550-2009；歐盟法規(guī)：EC 78/2009和ECE R127等。其中EuroNCAP對行人保護的測評項目最全面，也最具代表性，其在2016年執(zhí)行的行人保護測評項中還新增加了“自動緊急制動（AEB）系統(tǒng)”的評價要求，行人保護項總分也由原來的36分增加到42分（新增了AEB評價的6分），而且還設定了只有在常規(guī)行人保護測評項中獲得22分或更高得分，才允許獲得AEB最高6分的得分[3]。對于想要在EuroNCAP測評中獲得高星級的車型，為確保在常規(guī)行人保護測評項中獲得22分或更高得分，原來很難得分的大腿部測評項的得分能力也變得更加重要。文章將對新版行人保護測評要求進行詳細解讀，為相關車型開發(fā)提供參考。

1 法規(guī)對比介紹

目前已執(zhí)行的行人保護法規(guī)標準中，針對大腿部的測評項主要分為2類：1）大腿部沖擊前保險杠測評，是對小腿部測評的補充（對于下保險杠高度＜425 mm的車輛，用小腿部沖擊前保險杠；對于下保險杠高度≥500 mm的車輛，用大腿部替代小腿部沖擊前保險杠；對于下保險杠高度≥425 mm，但＜500 mm的車輛，生產(chǎn)廠家可以在二者中進行選擇[4]34）；2）大腿部沖擊機罩前沿測評。具體試驗要求及評價要求對比信息，如表1所示。

表1 不同法規(guī)標準大腿部測評要求對比[5]

由于大腿沖擊前保險杠測評的試驗要求比較簡單明確，所以文章不再進行詳細介紹。以下只對行人保護大腿部沖擊機罩前沿的相關法規(guī)標準進行解讀說明。

1.1 Euro NCAP v8.0版大腿部測評要求說明

2015年開始執(zhí)行的EuroNCAPv8.0[4]版（最新v8.1版與v8.0版相比在行人保護方面沒有更新，以v8.0版進行說明）在行人保護項方面，與之前版本相比更新內(nèi)容為在大腿部測評中引入網(wǎng)格點法，另外在大腿沖擊器質(zhì)量、沖擊角度確定、沖擊速度、能量計算及沖擊位置等方面進行了更新?lián)Q代，具體測試要求，如圖1所示。

圖1 Euro NCAP v8.0版大腿部對WAD 775 mm測試要求示意圖

圖1中所涉及到的名詞和參數(shù)要求等具體說明如下。

1.1.1 包絡線WAD 775 mm和WAD 930 mm

在EuroNCAPv8.0[4]17的行人保護項中，新增加2條包絡線WAD775 mm和WAD930 mm，如圖2所示。其中，WAD 775 mm用于大腿部測試網(wǎng)格點劃分及測點選?。‥uro NCAP v8.0之前版本中測點選取在機罩前沿參照線上）；WAD 930 mm用于與內(nèi)部防撞梁參照線（IBRL）共同確定沖擊角度（α）。

圖2 Euro NCAP v8.0包絡線WAD示意圖

1.1.2 內(nèi)部防撞梁參照線（IBRL）

在確定IBRL之前，先在前保險杠外表面上標記一條垂向距離地面520 mm的520 mm參照線，然后拆除汽車前端的塑料前保險杠及與其相關聯(lián)零部件，如墊塊和吸能裝置等。

IBRL是由一系列高度標記點（Height marking）組成，而高度標記點又是由相應網(wǎng)格點（Grid point）及其周邊相鄰標記點（Adjacent markings）來確定，以下對這些網(wǎng)格點及相鄰標記點的確定方式進行詳細說明。

1）首先在過汽車中心的縱向垂直平面內(nèi)，用一虛擬豎向直尺找到與車身前防撞梁最先接觸的點（或面），然后將虛擬直尺向防撞梁斷面內(nèi)側(cè)偏移10 mm后，再與防撞梁接觸的最上點即定義為IBRL的網(wǎng)格點，如圖3所示。

圖3 Euro NCAP v8.0內(nèi)部防撞梁參照線（IBRL）網(wǎng)格點定義

2）在獲得起始網(wǎng)格點之后，從起始網(wǎng)格點開始向汽車中心線左右兩側(cè)分別每隔100 mm確定上述網(wǎng)格點，直到防撞梁左右末端為止，獲得所有IBRL的網(wǎng)格點，如圖4a中黃色原點所示。然后將前防撞梁上每2個100 mm間隔的網(wǎng)格點之間的距離均勻分為3等分，等分點記為相鄰標記點，如圖4a中藍、綠色豎條所示。

3）前防撞梁上IBRL的高度標記點的高度取網(wǎng)格點與其相鄰2個標記點高度的平均值。

另外，對于前防撞梁最外端與前保險杠測試區(qū)邊界（圖4a中黃色豎條所示）之間的IBRL的高度標記點的高度計算分為2種情況：1）如圖4a所示，當前防撞梁橫向最外端超出最外一個100 mm網(wǎng)格點33.3 mm或更多時，在網(wǎng)格點外側(cè)33.3 mm處增加一個相鄰標記點，則前防撞梁區(qū)域之外的IBRL線的高度標記點的高度取100 mm網(wǎng)格點與其相鄰2個標記點高度的平均值。2）如圖4b所示，當前防撞梁橫向最外端距最外一個100 mm網(wǎng)格點不足33.3 mm時，則前防撞梁區(qū)域之外的IBRL的高度標記點的高度取100 mm網(wǎng)格點與其內(nèi)側(cè)標記的高度的平均值即可。

圖4 Euro NCAP v8.0中防撞梁之外IBRL高度標記點示意圖

在完成所有高度標記點高度計算后，將之前拆除的汽車前端的塑料前保險杠及相關聯(lián)零部件復位安裝回車身上，然后再將高度標記點投射到前保險杠外表面上，即獲得IBRL。過程中如果遇到如進氣格柵之類的“溝”不能完成點投影時，可用膠帶來覆蓋這些“溝”，以近似還原出汽車的外輪廓，然后將點投影到膠帶上，具體效果，如圖5所示。

圖5 Euro NCAP v8.0中IBRL參考線定義實物圖

當IBRL標記完成后，將IBRL與初始時完成的520 mm參照線進行對比，如果IBRL所有位置都低于520 mm參照線，則IBRL不作調(diào)整；如果IBRL局部或全部位置高于520 mm參照線，則這些局部或全部位置IBRL要用520 mm參照線替代。至此可完成最終版IBRL的定義。

1.1.3 包絡線WAD775 mm測試區(qū)域網(wǎng)格點劃分

將過汽車中心的縱向垂面與包絡線WAD 775 mm之間的交點，作為測試區(qū)域網(wǎng)格點劃分的起始點，如圖6所示，在起始點左右兩側(cè)橫向每間隔100 mm在包絡線WAD775 mm上標記一個網(wǎng)格點，直到遇到角參照點（機罩前沿參照線與側(cè)參照線交點）在包絡線WAD 775 mm上的縱向投影點為止。對于最外側(cè)網(wǎng)格點，如果該網(wǎng)格點與投影點之間間距≥50 mm，則保留該網(wǎng)格點，否則需刪除該網(wǎng)格點。

圖6Euro NCAP v8.0中包絡線WAD775 mm網(wǎng)格點劃分示意圖

1.1.4 大腿部沖擊角度能量速度計算

1）大腿部沖擊角度（α）確定方式。在每個大腿部測點位置縱向垂直平面內(nèi)，通過IBRL到WAD 930 mm所形成直線的垂線與地面之間的角度即為α。

2）大腿部沖擊能量（En/J）計算公式，如式（1）所示[4]。

式中：mn——常數(shù)，取7.4 kg；

v0——常數(shù)，取11.11 m/s；

α——沖擊角度，（°）。

3）大腿部沖擊速度（vt/（m/s））計算公式，如式（2）所示[4]。

另外，在Euro NCAP v8.0[4]48版中大腿部沖擊質(zhì)量要求為定值（10.5 kg），至此，大腿部沖擊測試所需要的參數(shù)全部確定完畢。

1.1.5 大腿部測試結(jié)果評價要求

1）當En計算值＜160 J時，無需進行大腿部沖擊試驗，可直接得分；

2）大腿的每個網(wǎng)格點的“虛擬得分”滿分為1分，大腿區(qū)域總“虛擬得分”滿分=網(wǎng)格點個數(shù)×1；

3）每個網(wǎng)格點得分取決于大腿模塊中最差性能指標，指標分低性能限值和高性能限值，介于高低性能限值之間采用線性差值計算；

4）大腿部區(qū)域總得分=（總“虛擬得分”/總“虛擬得分”滿分）×6；

5）對于未進行試驗測試的網(wǎng)格點得分采用就近原則（與相鄰結(jié)果最差網(wǎng)格點得分一致）及對稱原則（對稱網(wǎng)格點性能一致）；

6）根據(jù)高低性能限值評價試驗項得分，高性能限值下得滿分（1分），低性能限值以上得0分，中間的采取線性插值方法計算得分，具體限值情況，如表2[4]3所示。

表2 Euro NCAP v8.0中大腿部試驗評價項及性能限值

1.2 其他NCAP標準和法規(guī)大腿部測試要求說明

由于Euro NCAP在v8.0之前版本中針對大腿部測評要求與EC 78/2009非常類似，所以本節(jié)中以EC 78/2009為基礎針對大腿部測評要求進行對比說明。

如圖7所示，在EC 78/2009的詳細執(zhí)行文件（EC）No 631/2009[9]19-22中大腿部測評要求與Euro NCAP v8.0版主要差異體現(xiàn)在大腿沖擊器質(zhì)量、沖擊角度確定、沖擊速度、能量計算及沖擊位置確定等方面。

圖7 EC 78/2009大腿部測評要求示意圖

EC78/2009中大腿部測評具體要求如下：

1）大腿部測評為法規(guī)監(jiān)測項，不作為車型法規(guī)通過與否的必須項；

2）當En＞200 J時進行行人大腿部沖擊測試；

3）大腿部沖擊測試點選取必須在機罩前沿參照線上，分別在機罩前沿參照線中段及兩邊1/3段上被認為最容易造成傷害的部位進行測試；

4）被選擇的測試點之間的間距至少應達到150mm，且各個測試點與角參照點（機罩前沿參照線與側(cè)參照線交點）的間距至少應達到75 mm；

5）大腿部沖擊試驗條件中的α，vt，En由相應測點處的機罩前沿參照線離地高度與前保險杠導程（定義方式，如圖8所示）兩者通過查表的形式共同決定，會因汽車前端造型不同而不同，具體查詢的表格數(shù)據(jù)可參考文獻[9]20-22；

圖8 導程及參照線離地高度的確定示意圖

2 Euro NCAP車型大腿部得分統(tǒng)計分析

為充分識別Euro NCAP在v8.0版新行人保護大腿部測評要求執(zhí)行后對歐盟車型行人保護項大腿部得分情況的影響，同時對標歐盟車型針對EuroNCAP行人保護項未來發(fā)展趨勢的應對思路，以下選取了Euro NCAP 2014年全年測評過的42款車型、2015年全年測評過的39款車型（2015年共計評價44款車型，其中包含5款客貨兩用車型，本次統(tǒng)計分析未包括這5款客貨兩用車型）及2016年23款車型的行人保護大腿部得分數(shù)據(jù)分別進行統(tǒng)計分析。

1）如圖9所示，在2014年測評的42款車型中，得0分車型達14款，得滿分6分車型只有1款，平均得分為1.7分，說明在Euro NCAP v8.0之前版本行人保護大腿部測評中，各車型行人保護大腿部總體得分情況較差，大部分車型在行人保護項中主要靠頭部和小腿部得分以滿足預期星級要求。

圖9 2014年Euro NCAP車型大腿部得分統(tǒng)計

2）如圖10所示，在2015和2016年測評的62款車型中，得滿分6分車型達18款，得0分車型為0，平均得分為4.3分，說明在Euro NCAP v8.0版本行人保護大腿部測評中，各車型行人保護大腿部總體得分情況明顯好轉(zhuǎn)，并且可以預見，在未來的EuroNCAP行人保護測評中頭部、小腿部及大腿部得分將變得同等重要，尤其針對大腿部得分的車輛前端優(yōu)化設計將越來越受到車型設計人員的重視。

圖10 2015和2016年Euro NCAP車型大腿部得分統(tǒng)計

通過對2014，2015，2016年的Euro NCAP測試車型行人保護大腿部得分情況統(tǒng)計分析可以發(fā)現(xiàn)，v8.0版新行人保護大腿部測評要求，明顯降低了得分難度；同時也說明歐盟車型為應對逐年加嚴的EuroNCAP行人保護得分要求，已開始重點關注原來很難得分的行人保護大腿部測評項。對于國內(nèi)主機廠來說，在后續(xù)有歐盟市場EuroNCAP星級要求的車型開發(fā)中，也需要對行人保護大腿部得分情況引起足夠重視。

3 結(jié)論

文章通過對2015年開始執(zhí)行的EuroNCAP v8.0版行人保護大腿部測評要求進行詳細解讀，結(jié)合2014，2015，2016年104款測評車型行人保護大腿部得分統(tǒng)計分析及某款SUV車型在應對v8.0版大腿部測評時遇到的問題及解決方案，一方面明確在后續(xù)執(zhí)行的EuroNCAP評價中，行人保護大腿項應引起設計人員的足夠重視，另一方面為其他需要考慮Euro NCAP評價的車型開發(fā)在行人保護大腿部測評方面提供一些設計建議。具體建議如下：

1）行人保護大腿部測評與車輛前端造型密切相關，通過控制車輛前端造型，盡量增大α，進而降低En及vt，vt降低則可以有效緩解周邊吸能結(jié)構的設計難度；

2）在機罩下沿、前保險杠及中網(wǎng)后部，為大腿部測評區(qū)域設計合理的變形空間，在具備足夠潰縮吸能空間的前提下，才可能通過優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構，以達到增加大腿部沖擊得分的目的；

3）在大腿部測試區(qū)域內(nèi)，要通過潰縮結(jié)構的合理設計，確保支撐大腿部的上中下各部位剛度均衡、合理，盡量避免出現(xiàn)剛度落差大的問題，這樣可以顯著降低大腿部沖擊傷害。