顧海明 王旭

摘要：車輛側(cè)面碰撞中的遠(yuǎn)端乘員保護(hù)試驗(yàn)是Euro-NCAP新增試驗(yàn)項(xiàng)目，主要評(píng)價(jià)假人互相接觸及傷害情況。文章圍繞Euro-NCAP側(cè)面碰撞遠(yuǎn)端乘員保護(hù)試驗(yàn)，介紹了試驗(yàn)程序，包括工況選取、試驗(yàn)設(shè)置，分析了有遠(yuǎn)端保護(hù)及無(wú)遠(yuǎn)端保護(hù)兩種情況下的試驗(yàn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。對(duì)某車型遠(yuǎn)端保護(hù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，包括頭部偏移極限、頭部、頸部、胸腹部傷害情況。整體而言，該車型在遠(yuǎn)端乘員保護(hù)試驗(yàn)中得分良好，但局部部位仍有提升空間。對(duì)提升策略進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：側(cè)面碰撞，遠(yuǎn)端，乘員保護(hù)

前言

NCAP是英文“New Car Assessment Program”的縮寫，即新車評(píng)價(jià)規(guī)程。這是專門針對(duì)汽車安全、同時(shí)也是最為專業(yè)、也是最為嚴(yán)苛的測(cè)評(píng)規(guī)程。目前，在此方面我國(guó)已有較為成熟的評(píng)價(jià)規(guī)程C-NCAP，歐盟、美國(guó)、日本等國(guó)家或地區(qū)也均有相關(guān)評(píng)價(jià)規(guī)程。在這些評(píng)價(jià)規(guī)程中，Euro-NCAP起步相對(duì)較早，也相對(duì)較為嚴(yán)苛，得到了國(guó)內(nèi)主機(jī)廠的廣泛關(guān)注。

Euro-NCAP在過(guò)去的評(píng)價(jià)規(guī)程中，對(duì)側(cè)面碰撞的乘員傷害評(píng)價(jià)主要集中于碰撞側(cè)，主要通過(guò)前排放置 ES-2 而后排放置 SIDⅡ-s假人來(lái)對(duì)車輛進(jìn)行安全性能評(píng)價(jià)的。然而，現(xiàn)實(shí)生活中前排主、副駕座椅上均有乘員的可能性非常高，而現(xiàn)在的評(píng)價(jià)體系還不能很好的對(duì)碰撞遠(yuǎn)端乘員傷害情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。近年來(lái)。隨著規(guī)程的發(fā)展，F(xiàn)ar Side遠(yuǎn)端乘員保護(hù)項(xiàng)目陸續(xù)開展起來(lái)，其目的主要面向非撞擊側(cè)的乘員傷害評(píng)估。Far Side 項(xiàng)目于2015 年啟動(dòng)，2018 年相關(guān)法規(guī)開始實(shí)施，2020 年全面實(shí)行。國(guó)外的統(tǒng)計(jì)表明，遠(yuǎn)端乘員受傷在所有側(cè)面碰撞中受傷比例在30%，而在受到AIS 3+[1]的傷害中占40%。遠(yuǎn)端乘員傷害因此正日益引起國(guó)內(nèi)外的重視，包括C-NCAP在內(nèi)也在考量該因素。

在側(cè)面碰撞中，碰撞側(cè)的乘員傷害主要來(lái)源于車輛側(cè)面結(jié)構(gòu)的侵入，與頭、胸、腹部發(fā)生直接接觸。而當(dāng)遠(yuǎn)端有乘員時(shí)，由于碰撞慣性力的作用，遠(yuǎn)端乘員會(huì)向近端乘員傾倒，在此過(guò)程中身體各部位會(huì)首先與車輛中控結(jié)構(gòu)發(fā)生接觸，隨后，隨著碰撞過(guò)程的進(jìn)行，遠(yuǎn)端乘員身體可能從三點(diǎn)式安全帶中滑出，引發(fā)上半身的大幅運(yùn)動(dòng)，繼而可能與近端乘員發(fā)生直接接觸，造成進(jìn)一步傷害[2]。

1遠(yuǎn)端乘員保護(hù)試驗(yàn)程序

1.1 工況選取

Euro-NCAP遠(yuǎn)端乘員保護(hù)試驗(yàn)選取AE-MDB及Oblique Pole兩種工況，需要兩次臺(tái)車試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。其中一次試驗(yàn)選取60km/h的AE-MDB中非撞擊側(cè)B柱加速度，另一次試驗(yàn)選取32km/h 75° Pole非撞擊側(cè)B柱加速度，并通過(guò)CFC 60濾波。

試驗(yàn)時(shí)車身成75°±3°放置。由于偏轉(zhuǎn)角的存在，為保證臺(tái)車試驗(yàn)加速度波形與整車試驗(yàn)波形的一致性，需對(duì)波形進(jìn)行縮放[3]：

1.2 試驗(yàn)設(shè)置

試驗(yàn)前首先要進(jìn)行劃線，用四條平行且豎直的線來(lái)標(biāo)記位置。四條線分別為：

1.最大侵入線（紅色）

這條線代表了AE-MDB及75° Pole試驗(yàn)中車門內(nèi)板的最大量。

2.頭部偏移性能極限（橙色）

即非碰撞側(cè)座椅中線。

3.頭部偏移性能極限（黃色）

從非碰撞側(cè)座椅中線向內(nèi)125mm。

4.乘員相互作用極限（綠色）

從非碰撞側(cè)座椅中線向內(nèi)250mm。

除此之外，車輛的中線也要用藍(lán)色線做標(biāo)記。

碰撞使用WorldSID 50th假人，乘坐于駕駛員側(cè)，雙側(cè)使用半臂結(jié)構(gòu)，假人應(yīng)包括頭部加速度、角速度、頸部力及轉(zhuǎn)矩、肩部力等共計(jì)47個(gè)通道。對(duì)假人不同部位進(jìn)行涂色。

由于該試驗(yàn)主要進(jìn)行假人位移監(jiān)控，因此對(duì)攝像機(jī)的布置有著較高的要求。要求全車布置7臺(tái)高速相機(jī)，分別對(duì)應(yīng)紅色、橙色、黃色、綠色四條邊界線，以及駕駛員側(cè)、頂部、前部三個(gè)視角。

2 試驗(yàn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

2.1 臺(tái)車曲線評(píng)價(jià)規(guī)則

試驗(yàn)有效性評(píng)價(jià)：需臺(tái)車試驗(yàn)加速度曲線要與AX，SLED相同或更為嚴(yán)苛，因此試驗(yàn)后需要用實(shí)車曲線減去臺(tái)車曲線，計(jì)算差值。

對(duì)于速度來(lái)講，需滿足如圖1所示條件。

對(duì)于位移來(lái)講，需滿足如圖2所示條件。

2.2 評(píng)分規(guī)則

對(duì)于有遠(yuǎn)端保護(hù)對(duì)策的車輛，假人每個(gè)部位最高得分依據(jù)頭部偏移量決定。

對(duì)于無(wú)遠(yuǎn)端保護(hù)對(duì)策的車輛，假人每個(gè)部位最高得分也是依據(jù)頭部偏移量決定。

對(duì)于假人傷害限值，在高低性能限值之間適用線性插值計(jì)算方式，同時(shí)如果超過(guò)極限值，則該碰撞工況將被判定為0分，如表3所示。同時(shí)設(shè)置有罰分項(xiàng)。

3 遠(yuǎn)端乘員保護(hù)試驗(yàn)分析

3.1 假人頭部偏移極限分析

結(jié)合高速攝像視頻分析，試驗(yàn)中車輛配備了遠(yuǎn)端保護(hù)氣囊，假人頭部最大位移越過(guò)了綠色邊界線，處于黃色區(qū)域內(nèi)，因此假人頭部、頸部、胸部最大得分都為4分，滿分最多為12分。

3.2 假人頭部傷害分析

WorldSID假人X方向加速度較小，說(shuō)明假人在X向運(yùn)動(dòng)并不明顯。在Y向加速度上峰值達(dá)到45g以上，峰值出現(xiàn)在110ms左右，如圖3所示。結(jié)合視頻錄像可以判斷，當(dāng)車輛開始運(yùn)動(dòng)后，座椅帶動(dòng)假人下肢運(yùn)動(dòng)，假人頭部由于慣性保持初始狀態(tài)，頭部受到來(lái)自于假人下肢直至軀干的拉力，加速度逐步升高，直至頭部達(dá)到最大偏移位置，加速度逐步開始下降，回彈階段受到反向拉力，加速度出現(xiàn)反向。

頭部Z向加速度趨勢(shì)與Y向類似，約在100ms左右出現(xiàn)加速度峰值，因?yàn)轭^部在Z方向始終受到頸部向下的拉力，所以頭Z方向加速度沒(méi)有反向，如圖4所示。

頭部HIC15為170，3ms合成加速度為47g，均優(yōu)于高性能限值，所以頭部得到滿分。

3.3 假人頸部傷害分析

頸部評(píng)價(jià)分別針對(duì)上頸部及下頸部，兩者取最低值。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，假人上頸部傷害較小，未發(fā)生扣分，下頸部橫向Mx較大，超過(guò)高性能限值，產(chǎn)生扣分。

3.4 假人胸腹部傷害分析

胸腹部傷害主要評(píng)價(jià)橫向壓縮量。

該試驗(yàn)胸部和腹部壓縮量均在5mm以下，距離扣分限值仍有較大余量，不存在扣分產(chǎn)生。因此胸腹部傷害也拿到滿分。

3.5 遠(yuǎn)端乘員保護(hù)提升策略分析

研究表明，對(duì)于在遠(yuǎn)端乘員保護(hù)試驗(yàn)中得分不夠理想的車型，采取下述措施將有助于提升得分[4]：

1） 安全帶預(yù)緊有助于降低非撞擊側(cè)乘員的頭部位移量及傷害值，但由于預(yù)緊的效應(yīng)，可能改變假人胸部與中控接觸位置，導(dǎo)致胸部傷害不確定性的產(chǎn)生;

2） 中控臺(tái)的高度升高將有助于限制假人的位移，但也會(huì)造成局部擠壓;

3） 遠(yuǎn)端氣囊是降低假人頭部位移、提升得分的有效手段，但也需進(jìn)行氣囊匹配。

4?結(jié) 論

本文圍繞Euro-NCAP側(cè)面碰撞遠(yuǎn)端乘員保護(hù)試驗(yàn)，介紹了試驗(yàn)程序，包括工況選取、試驗(yàn)設(shè)置，分析了有遠(yuǎn)端保護(hù)及無(wú)遠(yuǎn)端保護(hù)兩種情況下的試驗(yàn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。對(duì)某車型遠(yuǎn)端保護(hù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，包括頭部偏移極限、頭部、頸部、胸腹部傷害情況。整體而言，該車型在遠(yuǎn)端乘員保護(hù)試驗(yàn)中得分良好，但局部部位仍有提升空間。對(duì)提升策略進(jìn)行了詳細(xì)分析。

由于試驗(yàn)樣本有限性，部分優(yōu)化策略還需進(jìn)一步驗(yàn)證，希望隨著研究的深入進(jìn)一步豐富遠(yuǎn)端乘員保護(hù)提升策略。

參考文獻(xiàn)：

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[3]?栗國(guó)，董文楷，方銳，等. 基于側(cè)面碰撞的遠(yuǎn)端乘員頭部傷害及軌跡分析[J].天津科技，2020（07）.

[4]?杜亮，?毛晨曦，?黎志偉. 基于Euro NCAP側(cè)面柱撞的遠(yuǎn)端乘員保護(hù)分析[J]. 汽車工程師（4）：4.