王立民，唐傲天，王青貴

基于MPDB試驗(yàn)的碰撞兼容性評(píng)價(jià)方法解析

王立民1,2，唐傲天1,2，王青貴1,2

（1.中國汽車技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300；2.中汽研汽車檢驗(yàn)中心（天津）有限公司，天津 300300）

作為被動(dòng)安全領(lǐng)域新的發(fā)展理念，碰撞兼容性越來越受到車企和消費(fèi)者的重視。根據(jù)移動(dòng)漸進(jìn)可變形壁障（MPDB）試驗(yàn)得出的標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）、乘員載荷指標(biāo)（OLC）、觸底和結(jié)構(gòu)高度等判定結(jié)果能有效反映車輛的碰撞兼容性。文章詳細(xì)解析了上述四種指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法和意義，有針對(duì)性地總結(jié)了降低試驗(yàn)車輛攻擊性的改善方案。歐洲新車評(píng)價(jià)規(guī)程（Euro NCAP）和中國新車評(píng)價(jià)規(guī)程（C-NCAP）在碰撞兼容性評(píng)價(jià)方法和罰分規(guī)則上各有異同，文章對(duì)兩種規(guī)程進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比和解讀。最后對(duì)近兩年來大量MPDB試驗(yàn)碰撞兼容性結(jié)果進(jìn)行整理，通過數(shù)據(jù)分析展示了目前主流車型的碰撞兼容性水平和一些具備現(xiàn)實(shí)意義的內(nèi)在規(guī)律。

碰撞兼容性；MPDB試驗(yàn)；標(biāo)準(zhǔn)差；乘員載荷準(zhǔn)則

隨著各國法規(guī)和新車評(píng)價(jià)規(guī)程（New Car Assessment Program, NCAP）的實(shí)施，車輛的乘員保護(hù)能力日益提高。但在典型道路事故——車對(duì)車碰撞中，雙方車輛受到的損傷是不同的[1]。為了滿足消費(fèi)者多樣化的需求和對(duì)汽車營銷中各種細(xì)分市場的深度開發(fā)，道路上行駛的車輛類型日趨多樣化。不同車型在質(zhì)量、外形尺寸、前端結(jié)構(gòu)和材料屬性上勢必存在一定差異，這些因素導(dǎo)致車對(duì)車碰撞事故發(fā)生時(shí)，雙方車輛和車內(nèi)乘員的損傷程度不同[2]。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)碰撞事故中損傷的最小化，車輛既要提高對(duì)本車乘員的保護(hù)性，也要減少對(duì)另一方碰撞車輛的傷害，降低本車的攻擊性。碰撞兼容性旨在平衡車輛保護(hù)性和攻擊性，同時(shí)提升撞擊車輛本身和被撞車輛的保護(hù)性能[3]。作為新型被動(dòng)安全理念，碰撞兼容性越來越被車企和消費(fèi)者重視，成為汽車安全設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的首要指導(dǎo)思想。

1 MPDB試驗(yàn)

Euro NCAP從2013年開始研究碰撞兼容性評(píng)價(jià)方法。2017年，德國ADAC試驗(yàn)室的SANDNER等人在歐洲車輛安全委員會(huì)（European Vehicle Safety Committee, EEVC）上提出了新型移動(dòng)漸進(jìn)可變形壁障（Mobile Progressive Deformable Barrier, MPDB）試驗(yàn)[4-5]。作為一種車對(duì)車前向偏置碰撞形式，MPDB試驗(yàn)不僅在駕駛員位置引入先進(jìn)的THRO假人評(píng)價(jià)車輛保護(hù)性能，更引入車輛攻擊性評(píng)價(jià)指標(biāo)，用壁障變形量標(biāo)準(zhǔn)偏差（Standard Deviation, SD）、臺(tái)車乘員載荷指標(biāo)（Occupant Load Criterion, OLC）和蜂窩鋁觸底情況來綜合判定車輛的碰撞兼容性。

MPDB試驗(yàn)是世界上第一個(gè)規(guī)程明確的碰撞兼容性評(píng)價(jià)方法。Euro NCAP于2020年1月開始正式實(shí)施MPDB試驗(yàn)。緊隨其后，中國新車評(píng)價(jià)規(guī)程（China-New Car Assessment Program, C-NCAP）在其2021版評(píng)價(jià)規(guī)程中引入MPDB試驗(yàn)形式，并于2022年開始正式實(shí)施。在SD、OLC和觸底判定三項(xiàng)指標(biāo)基礎(chǔ)上，C-NCAP又增加了結(jié)構(gòu)高度判定，形成了四位一體的評(píng)價(jià)體系[6]。C-NCAP進(jìn)一步豐富了車輛攻擊性評(píng)價(jià)方法，使得碰撞兼容性的判定更加科學(xué)完備。下面對(duì)這四個(gè)方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行深度解析，并通過本試驗(yàn)室長期以來積累的大量數(shù)據(jù)展示目前車輛的攻擊性概況。

2 壁障變形量標(biāo)準(zhǔn)偏差

按照標(biāo)準(zhǔn)將蜂窩鋁碰撞面劃分成1 400個(gè)邊長為20 mm的方格，以方格中心點(diǎn)變形量表征該網(wǎng)格的侵入量。試驗(yàn)前，針對(duì)蜂窩鋁建立坐標(biāo)系，按固定坐標(biāo)創(chuàng)建1 400個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)。試驗(yàn)后，掃描變形后的蜂窩鋁表面，在掃描點(diǎn)云上生成最大單元尺寸不大于10 mm的網(wǎng)格。將1 400個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)沿碰撞方向投影到掃描面上，得到準(zhǔn)確表征蜂窩鋁變形情況的1 400個(gè)相交點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)網(wǎng)格的侵入量值。使用評(píng)估區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格點(diǎn)侵入量值計(jì)算SD值。

評(píng)估區(qū)域大致處于蜂窩鋁碰撞面的中間部分，是一塊高度固定，寬度可變的矩形框，如圖1所示。在向上，其下邊界距離壁障下邊緣100 mm，下邊界距離地面250 mm，上邊界距地面650 mm，評(píng)估區(qū)域整體高度為400 mm。在向上，其右邊界距離壁障右邊緣200 mm，左邊界到壁障右邊緣距離為試驗(yàn)車輛寬度的45%。評(píng)估區(qū)域?qū)挾仁请S車寬不同而變化的變量，在設(shè)定上充分考慮了寬度不同車輛對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。試驗(yàn)車寬度越大，評(píng)估區(qū)域越大，且越向試驗(yàn)車外側(cè)擴(kuò)展。

圖1 MPDB蜂窩鋁評(píng)估區(qū)域

從車輛的碰撞位置考慮，MPDB試驗(yàn)屬于50%偏置碰撞。對(duì)于左舵車輛，蜂窩鋁右邊緣應(yīng)對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)車橫向中心位置，與試驗(yàn)車前端結(jié)構(gòu)碰撞。一般來看，常規(guī)乘用車前機(jī)艙內(nèi)雖然零部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。但是在碰撞階段參與被動(dòng)安全保護(hù)的還是吸能盒、保險(xiǎn)杠和縱梁等主吸能結(jié)構(gòu)。為了充分保護(hù)乘員艙，縱梁等結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度較高，在車對(duì)車碰撞中攻擊性也最強(qiáng)。所以SD值主要想考察主吸能結(jié)構(gòu)對(duì)蜂窩鋁的壓潰情況。

按照MPDB試驗(yàn)中設(shè)計(jì)的蜂窩鋁的擺放位置，蜂窩鋁中心部分正對(duì)著主吸能結(jié)構(gòu)。蜂窩鋁四周離主吸能結(jié)構(gòu)較遠(yuǎn)，同時(shí)四周區(qū)域的變形量差異性較大、離散程度高，不適用于計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差。綜上原因，在蜂窩鋁中間部分劃定評(píng)價(jià)區(qū)域。從車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度來看，車輛寬度越大的車輛，縱梁間距也越大，保險(xiǎn)杠也越長，主吸能結(jié)構(gòu)在蜂窩鋁上的撞擊位置離蜂窩鋁右邊緣越遠(yuǎn)。因此，需要更寬的評(píng)估區(qū)域。不同尺寸級(jí)別的乘用車車寬不同，基本處于1 600～2 000 mm。對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)區(qū)域?qū)挾群途W(wǎng)格數(shù)分別是520 mm、520個(gè)網(wǎng)格和700 mm、700個(gè)網(wǎng)格。

SD值計(jì)算公式如下：

SD值是評(píng)價(jià)車輛攻擊性的重要參數(shù)。從三個(gè)維度分析SD值的評(píng)價(jià)意義。從事故形態(tài)分析，車對(duì)車碰撞后希望車輛前端結(jié)構(gòu)能均勻變形。如果一方前端結(jié)構(gòu)剛度過大，存在插入另一方車輛前機(jī)艙的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重的甚至?xí)唐魄皣澹迦肽_部空間，對(duì)乘員下肢構(gòu)成嚴(yán)重威脅。從試驗(yàn)后蜂窩鋁狀態(tài)分析，當(dāng)蜂窩鋁受力較為均勻時(shí)，蜂窩鋁碰撞面無應(yīng)力集中，包層面板無撕裂，則評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)蜂窩鋁變形也越均勻，SD值也越小。從數(shù)理學(xué)角度分析，在數(shù)學(xué)術(shù)語中，SD名為標(biāo)準(zhǔn)差，是離均差平方的算術(shù)平均數(shù)（方差）的算術(shù)平方根。標(biāo)準(zhǔn)差能反映一組數(shù)據(jù)的離散程度。當(dāng)數(shù)據(jù)組內(nèi)各元素值一致性越好，在數(shù)據(jù)分布圖上在平均值周圍聚集程度越高，SD值越小。當(dāng)數(shù)據(jù)組內(nèi)元素值離散程度越高SD值越大。對(duì)應(yīng)到壁障變形量標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，當(dāng)評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格侵入量值一致性越好，數(shù)據(jù)值越接近，SD值越小。反之，若評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)侵入量值差異性越大，離散程度越高，SD值越大。

本文統(tǒng)計(jì)了來自國內(nèi)40余家主流車企，共149款車型在MPDB試驗(yàn)后得出的SD和OLC值。其中燃油車型57款，新能源車型92款，包含純電動(dòng)汽車（Battery Electric vehicle, BEV）車型72款，插入式混合電動(dòng)汽車（Plug-in Hybird Electirc Vehicle, PHEV）7款，增程式電動(dòng)汽車（Range Extender Electric Vehicle, REEV）6款，混動(dòng)電動(dòng)汽車（Hybrid Electric Vehicle, HEV）4款。車型覆蓋全面，樣本分布合理。SD結(jié)果分布圖如圖2所示。分析圖2展示數(shù)據(jù)可知，SD值處于60～120 mm范圍內(nèi)的樣本數(shù)占總數(shù)的68.5%，是SD值相對(duì)集中的區(qū)間。SD平均值為96 mm。

圖2 SD值分布圖

圖3 純電動(dòng)車和帶發(fā)動(dòng)機(jī)車輛SD均值比較

通過數(shù)據(jù)分析可發(fā)現(xiàn)，純電動(dòng)車SD值平均值小于帶發(fā)動(dòng)機(jī)車輛SD值平均值，如圖3所示。對(duì)比兩者前端結(jié)構(gòu)可發(fā)現(xiàn)，純電動(dòng)車前端結(jié)構(gòu)普遍比燃油車等更為簡單。由于少了發(fā)動(dòng)機(jī)總成等相關(guān)部件，純電動(dòng)車前機(jī)艙空間更加寬裕，有些車型甚至在前機(jī)艙布置儲(chǔ)物箱。因此，純電動(dòng)車前端結(jié)構(gòu)具備更充足的吸能空間。發(fā)動(dòng)機(jī)基本可以等效為不變形的堅(jiān)硬剛體。對(duì)于常見的發(fā)動(dòng)機(jī)前置式乘用車，重心更為靠前，形成“頭重腳輕”的布局。在MPDB試驗(yàn)中，前機(jī)艙因?yàn)槌林貏傮w的存在會(huì)在慣性定律下對(duì)蜂窩鋁及臺(tái)車造成更加嚴(yán)重的沖擊。目前純電動(dòng)車電池包普遍采用平鋪式布置在乘員艙底部，重心分配更為合理。通過針對(duì)性設(shè)計(jì)，燃油車也可以實(shí)現(xiàn)較低的SD值，降低自身攻擊性。

影響SD值的主要是前端結(jié)構(gòu)及剛度。通過深入分析SD計(jì)算方法和評(píng)價(jià)原理，可以挖掘一些減小SD值，降低車輛攻擊性的方法。核心理論在于當(dāng)碰撞載荷固定的前提下，想方設(shè)法使載荷分散，均勻傳遞到蜂窩鋁上。如適當(dāng)增加保險(xiǎn)杠寬度。從高度方向上看，在MPDB試驗(yàn)中，絕大部分試驗(yàn)車前端保險(xiǎn)杠基本上都會(huì)在評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)和蜂窩鋁深度接觸，造成較深侵入量。在試驗(yàn)后蜂窩鋁上，通常都會(huì)有因保險(xiǎn)杠撞擊造成的凹槽，這部分區(qū)域變形一致性較好。加寬保險(xiǎn)杠顯然能擴(kuò)大這種變形均勻的區(qū)域及對(duì)應(yīng)網(wǎng)格數(shù)。保險(xiǎn)杠加寬后同樣增大了其與蜂窩鋁的接觸面積，同等載荷被更大區(qū)域承接，載荷分配更加分散，避免因應(yīng)力集中造成包層面板撕裂，同時(shí)該位置對(duì)應(yīng)侵入量也會(huì)減小，整體變形更為均勻。第二種方法是在吸能盒加縱梁這條主載荷傳遞路徑之外增加額外的載荷傳遞路徑，如在主吸能盒側(cè)面增加副吸能盒，增加側(cè)邊梁等。許多針對(duì)21版CNCAP開發(fā)的車型，特別是新能源車型在前期設(shè)計(jì)階段參考了上述方法都取得了有益效果。

3 乘員載荷準(zhǔn)則

OLC是一項(xiàng)評(píng)價(jià)車輛減速度的指標(biāo)。在給定某車輛減速度波形的條件下，通過假定乘員做單純的前向運(yùn)動(dòng)而求得的乘員平均減速度用于評(píng)價(jià)車輛減速度對(duì)乘員作用載荷大小。計(jì)算OLC值的基本原理如下：為避免假人胸部與方向盤發(fā)生碰撞，設(shè)胸部前向位移量為300 mm。由于安全帶松弛量的存在，假人在不受力的自由狀態(tài)下做勻速運(yùn)動(dòng)，并移動(dòng)了65 mm的距離。之后安全帶開始向假人施加載荷，約束假人作減速運(yùn)動(dòng)，并移動(dòng)了235 mm的距離。

OLC與頭部損傷指標(biāo)（Head Injury Criterion, HIC）、胸部加速度等乘員損傷值呈正相關(guān)聯(lián)系。一般來看，OLC值越大，乘員損傷值越高。在MPDB試驗(yàn)中，臺(tái)車承受來自試驗(yàn)車的撞擊載荷，計(jì)算臺(tái)車的OLC值能在一定程度上反映試驗(yàn)車的攻擊性[7]。

使用MPDB臺(tái)車質(zhì)心向加速度曲線（CFC 180）積分，得出整個(gè)移動(dòng)壁障的速度曲線。

式中，0為MPDB臺(tái)車初速度，km/h；1為移動(dòng)壁障上虛擬假人在自由移動(dòng)階段位移65 mm的時(shí)刻；2為虛擬假人開始收到約束，向前移動(dòng)235 mm對(duì)應(yīng)時(shí)刻。

在MPDB試驗(yàn)規(guī)程中，OLC用于表征臺(tái)車上虛擬假人的平均減速度。其值越小，表征被撞擊車輛上乘員受沖擊越小，車輛攻擊性越低。OLC值與試驗(yàn)車質(zhì)量存在一定的正相關(guān)聯(lián)系。因試驗(yàn)速度和臺(tái)車質(zhì)量是固定的，試驗(yàn)車質(zhì)量越大，動(dòng)能越高，臺(tái)車承受沖擊載荷越大，OLC值越高。降低OLC值核心理論在于降低臺(tái)車質(zhì)心所受沖擊載荷。首先可以考慮適當(dāng)給試驗(yàn)車減重。但是當(dāng)車輛級(jí)別明確后，長軸距轎車、運(yùn)動(dòng)型多用途汽車（Sport Utility Vehicle, SUV）和多用途汽車（Multi-Purpose Vehicles, MPV）等車型的整備質(zhì)量勢必要高于小型車和微型車。對(duì)于這種大型車輛，車身尺寸大、體積大、用材多。而且隨著消費(fèi)者對(duì)車輛各種功能要求增多，需要在車輛上增添各種配置、各種電器。車輛減重是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從車身開發(fā)階段在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選材上加以考慮，并結(jié)合大量的仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證方案合理性。

圖4 OLC結(jié)果分布圖

給車輛減重這一方案成本較高，在不改變車重的前提下，也可以將OLC值降低。另外一種降低OLC值的方案是在保證試驗(yàn)車乘員艙牢固的基礎(chǔ)上，增加試驗(yàn)車的吸能特性。如在保障試驗(yàn)車乘員保護(hù)性的基礎(chǔ)上，降低吸能盒剛度，提高吸能效率。更進(jìn)一步，可將縱梁做成分段式，沿縱向不同階段材料屬性不同。從縱梁頂端到根部，材料強(qiáng)度和剛度逐步遞增。前端采用強(qiáng)度低的材料參與變形吸能。末端使用高強(qiáng)度材料護(hù)衛(wèi)乘員艙結(jié)構(gòu)完整性。通過上述方式力爭實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)車前端結(jié)構(gòu)吸能性和乘員艙保護(hù)性的有機(jī)平衡，也是車輛保護(hù)性和攻擊性的有機(jī)統(tǒng)一。這正是碰撞兼容性理論精髓所在。

圖4展示了149款車型OLC結(jié)果分布圖。OLC值處于31～39 g的樣本數(shù)占樣本總數(shù)的77.2%，是OLC值相對(duì)集中的區(qū)間。OLC值平均值為35 g。OLC低于30 g的車輛需要較高的設(shè)計(jì)水平。而皮卡和大型SUV從尺寸和重量上天然屬于攻擊性強(qiáng)的車型，OLC值易處于較大范圍內(nèi)，甚至超過40 g。

4 蜂窩鋁觸底判定

在蜂窩鋁評(píng)估區(qū)域內(nèi)，若變形深度達(dá)到630 mm的區(qū)域面積大于40 mm×60 mm，定義為“觸底”。針對(duì)“觸底”現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)制定了額外的罰分項(xiàng)。有些前端結(jié)構(gòu)碰撞后的SD值可能會(huì)比較小，評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)蜂窩鋁變形也比較均勻，但可能存在某些截面積較小的縱向結(jié)構(gòu)件插入蜂窩鋁結(jié)構(gòu)中，造成較深侵入量。但因其截面積較小，對(duì)應(yīng)大侵入量的網(wǎng)格數(shù)很少。雖然這部分較大的侵入量值，與其他變形均勻結(jié)構(gòu)內(nèi)的侵入量差異大，離散程度高，但樣本數(shù)少、權(quán)重低，不會(huì)對(duì)整體SD值產(chǎn)生太大影響。

這種可能會(huì)造成較深穿刺的結(jié)構(gòu)在真實(shí)事故中是非常危險(xiǎn)的。這種結(jié)構(gòu)截面積小，材料強(qiáng)度高，在同等碰撞力會(huì)產(chǎn)生更大的壓強(qiáng)和局部應(yīng)力，具備極強(qiáng)的穿透力和破壞性。若刺破前圍板，穿入腳部空間，會(huì)給乘員下肢帶來極大的安全威脅。正常情況下，SD值無法對(duì)這種結(jié)構(gòu)的攻擊性予以體現(xiàn)和懲罰。因此，觸底罰分應(yīng)運(yùn)而生。在蜂窩鋁評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)，專門考察侵入深度極高的區(qū)域。

5 結(jié)構(gòu)高度判定

對(duì)于整備質(zhì)量下，縱梁前端底部距地面高度大于508 mm的車輛，需要對(duì)試驗(yàn)后蜂窩鋁評(píng)估區(qū)域上邊界上方的區(qū)域在蜂窩鋁變形云圖中進(jìn)行額外檢查。若因主吸能結(jié)構(gòu)造成至少連續(xù)6個(gè)網(wǎng)格的壓潰深度超過480 mm，且超出480 mm區(qū)域的云圖無衰減趨勢，則需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)高度罰分。

對(duì)于越野車等離地間隙較高的車輛，其前端結(jié)構(gòu)也可能設(shè)計(jì)得較高。MPDB臺(tái)車上蜂窩鋁的離地高度是固定的。當(dāng)這種前縱梁和保險(xiǎn)杠較高的車輛進(jìn)行MPDB試驗(yàn)時(shí)，主吸能結(jié)構(gòu)的下部或整體主要與蜂窩鋁的上部接觸。隨著大車對(duì)蜂窩鋁侵入深度的增加，臺(tái)車前端受壓制向前下方鉆入，大車前端被抬升向前上方運(yùn)動(dòng)。在碰撞末期，最終會(huì)形成大車對(duì)臺(tái)車的“騎跨”效果。這種“騎跨”現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致蜂窩鋁上部出現(xiàn)大面積侵入量較深的變形。而蜂窩鋁中下部則變形量較小。

由于蜂窩鋁和大車主吸能結(jié)構(gòu)在高度上的錯(cuò)位接觸，蜂窩鋁和吸能盒、縱梁前端等本應(yīng)變形吸收動(dòng)能的結(jié)構(gòu)未能充分變形吸能。更多的能量會(huì)傳遞到臺(tái)車本身，臺(tái)車的OLC值會(huì)較大。在車對(duì)車碰撞事故中，大車對(duì)小車的“騎跨”是一種非常危險(xiǎn)的事故形態(tài)。因?yàn)閮绍嚨那岸私Y(jié)構(gòu)在高度上存在落差，兩車的主吸能結(jié)構(gòu)未能充分發(fā)揮作用，小車乘員艙將承受更多的碰撞載荷。更嚴(yán)重情況，大車可能直接跨越小車的前機(jī)艙撞擊小車乘員艙。

6 兼容性評(píng)分準(zhǔn)則

作為目前唯二引入MPDB試驗(yàn)形式的評(píng)價(jià)規(guī)程，Euro NCAP和C-NCAP在兼容性評(píng)價(jià)方法上有許多相同之處，但也各有特色。詳細(xì)描述如下：

1）兩個(gè)評(píng)價(jià)規(guī)程在SD值和OLC值的計(jì)算方法上是一樣的，但最終罰分方法不同。

2）在觸底判定上，C-NCAP規(guī)定壁障穿透深度達(dá)到630 mm的面積大于40 mm×60 mm定義為觸底。即連續(xù)6個(gè)網(wǎng)格（20 mm×20 mm）穿透深度達(dá)630 mm為觸底。Euro NCAP在觸底判定上更為嚴(yán)格，定義穿透深度達(dá)630 mm的面積大于40 mm×40 mm時(shí)為觸底。即連續(xù)4個(gè)網(wǎng)格（20 mm× 20 mm）穿透深度達(dá)630 mm為觸底。

3）目前Euro NCAP在兼容性評(píng)價(jià)上規(guī)定了SD、OLC、觸底三個(gè)判定項(xiàng)目，不包含結(jié)構(gòu)高度罰分。

6.1 C-NCAP兼容性罰分方法

下面詳細(xì)解析C-NCAP兼容性罰分原則，見表1。

表1 C-NCAP兼容性罰分表

項(xiàng)目評(píng)價(jià)方法罰分 第一階段第二階段 SD/mmSD＜5000 50≤SD≤150線性插值線性插值 SD＞15012 OLC/gOLC＜2500 25≤OLC≤40線性插值線性插值 OLC＞4012 觸底630 mm12 結(jié)構(gòu)高度1）縱梁底部高度大于508 mm；2）評(píng)估區(qū)域上邊界上方連續(xù)6個(gè)網(wǎng)格侵入量超480 mm；3）云圖無衰減趨勢11 總分上述四項(xiàng)分?jǐn)?shù)之和最高罰3分最高罰6分

第一階段：2022年1月至2023年1月。

第二階段：2023年1月后。

圖5 C-NCAP兼容性罰分分布圖

從時(shí)間線上，目前罰分規(guī)則尚處于第一階段。本文統(tǒng)計(jì)了按C-NCAP規(guī)程評(píng)價(jià)的128款車型碰撞兼容性罰分，結(jié)果分布如圖5所示。罰分處于0.6～1.5之間的樣本數(shù)占總數(shù)的71%，罰分平均值為1.255。出現(xiàn)觸底或結(jié)構(gòu)高度罰分會(huì)使得總罰分大大增加。類似皮卡這種車型，一旦出現(xiàn)觸底和結(jié)構(gòu)高度罰分，會(huì)觸發(fā)定格罰分3分。

6.2 Euro NCAP兼容性罰分方法

相比于C-NCAP中SD和OLC罰分在各自規(guī)定范圍內(nèi)相互獨(dú)立采用線性插值計(jì)算，Euro NCAP則將兩者合并，形成一個(gè)統(tǒng)一的“OLC-SD Modi- fier”。Euro NCAP并不單獨(dú)計(jì)算SD或OLC罰分，而是按照一種將兩個(gè)變量綜合考慮的方式，計(jì)算出一個(gè)OLC-SD總罰分[8]。

對(duì)于OLC-SD罰分是基于兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的線性插值評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)兩者任意一項(xiàng)超過標(biāo)準(zhǔn)下限時(shí)，該評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)可以覆蓋整個(gè)罰分范圍（0～8分）。圖6展示了OLC-SD罰分計(jì)算通道，圖中直線表示罰分計(jì)算下限路徑，圖中點(diǎn)劃線表示罰分計(jì)算上限路徑。在OLC≤25 g時(shí)，罰分僅基于SD值在0～2分之間變化。如果OLC≥40 g，罰分基于SD值在2～8分之間變化。如果25 g≤OLC≤40 g，罰分是基于SD和OLC線性插值計(jì)算，在0～8分之間變化的變量。具體計(jì)算方法結(jié)合圖6說明。需要用到三次線性插值。

圖6中點(diǎn)是實(shí)際SD罰分通道下限，其值以實(shí)際SD值在0～2的區(qū)間內(nèi)線性插值求出。圖6中點(diǎn)是實(shí)際SD罰分通道上限，其值以實(shí)際SD值在2～8的區(qū)間內(nèi)線性插值求出。上下限值確定后，整個(gè)實(shí)際SD值罰分通道也得以明確。最終OLC-SD罰分是以實(shí)際OLC在到區(qū)間內(nèi)線性插值求出。

式中，Y為點(diǎn)對(duì)應(yīng)罰分；Y為點(diǎn)對(duì)應(yīng)罰分。

圖6 OLC-SD罰分計(jì)算通道圖

在Euro NCAP中，SD和OLC各自也有單獨(dú)計(jì)算罰分的方法。同樣采用線性插值法，可分別計(jì)算兩者獨(dú)立罰分。兩者單獨(dú)罰分之和即為OLC-SD總罰分。以線性插值計(jì)算罰分，需要明確插值的上下限值。其中，OLC罰分的計(jì)算較為簡單，其插值上下限是固定值，在0～2的內(nèi)插值求出。

SD罰分下限為0，但上限值的得出較為復(fù)雜，是2～6的線性插值。計(jì)算邏輯如下：

圖7較為詳細(xì)地展示了SD罰分插值上限計(jì)算邏輯圖。

式中，max是SD罰分插值上限。

通過上述分析可發(fā)現(xiàn)，在Euro NCAP制定的OLC-SD總罰分計(jì)算方法中，SD和OLC值聯(lián)系更為緊密。Euro NCAP中判定蜂窩鋁觸底后，需要額外再罰2分。最終兼容性罰分為OLC-SD罰分和觸底罰分之和?？偭P分不超過8分。在2020年至2022年，碰撞兼容性罰分減半，最高罰4分。從2023年1月開始不做減半處理，按OLC-SD罰分和觸底罰分之和進(jìn)行罰分，最高罰8分。

圖7 SD罰分插值上限計(jì)算邏輯圖

目前Euro NCAP碰撞兼容性罰分仍處于第一階段。本文統(tǒng)計(jì)了按Euro NCAP規(guī)程評(píng)價(jià)的30款車型碰撞兼容性罰分，結(jié)果分布如圖8所示。罰分處于0.5～2.5的樣本數(shù)占總數(shù)的83%，罰分平均值為1.504。出現(xiàn)觸底罰分同樣會(huì)使得總罰分大大增加。

圖8 Euro NCAP兼容性罰分分布圖

7 總結(jié)

作為目前唯一成熟的、規(guī)程明確的碰撞兼容性評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法，MPDB試驗(yàn)中評(píng)價(jià)的SD、OLC、觸底和結(jié)構(gòu)高度等項(xiàng)目具備深刻的研究內(nèi)涵和現(xiàn)實(shí)的檢測意義。文章總結(jié)了一些降低SD和OLC值的方法，能有效改善車輛在MPDB試驗(yàn)中碰撞兼容性方面的表現(xiàn)，有效降低車輛攻擊性。通過對(duì)試驗(yàn)室積累的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，展示了目前主流乘用車碰撞兼容性概況。幫助車企工程師明確自身產(chǎn)品在碰撞兼容性能方面的水準(zhǔn)。在各類被動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)或評(píng)價(jià)規(guī)程中，目前只有Euro NCAP和C-NCAP引入了MPDB試驗(yàn)形式。兩者在評(píng)價(jià)方法和罰分規(guī)則上各有特色。對(duì)規(guī)程的深度解析，能幫助車企更好地應(yīng)對(duì)相關(guān)檢測。在中國車企不斷走出去，進(jìn)軍歐洲市場的背景下，研究Euro NCAP標(biāo)準(zhǔn)同樣具有重要意義。

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Analysis of Vehicle Crash Compatibility Evaluation Methods Based on the MPDB Test

WANG Limin1,2, TANG Aotian1,2, WANG Qinggui1,2

( 1.China Automotive Technology&Research Center Company Limited, Tianjin 300300, China;2.CATARC Automotive Test Center (Tianjin) Company Limited, Tianjin 300300, China )

As a new development concept in the field of passive safety, crash compatibility has been paid more and more attention by automobile companies and consumers. The results of standard deviation (SD), occupant load criterion (OLC), bottom out and structure height obtained from mobile progressive deformable barrier (MPDB) test can effectively reflect the crash compatibility of vehicles. This paper analyzes the evaluation method and significance of the above four indexes in detail, and summarizes the improvement scheme to reduce the aggression of test vehicles. The European new car assessment program (Euro NCAP) and China-new car assessment program (C- NCAP) have their differences and similarities in crash compatibility evaluation methods and penalty rules. This paper makes a detailed comparison and interpretation of the two regulations. Finally, a large number of MPDB test collision compatibility results in the past two years are sorted out. Through data analysis, the collision compatibility level of current mainstream models and some internal laws with practical significance are demonstrated.

Crash compatibility; MPDB test; Standard deviation; Occupant load criterion

U467

A

1671-7988(2023)10-149-07

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.010.031

王立民（1992—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)檐囕v被動(dòng)安全性能檢測技術(shù)，E-mail:wanglimin@catarc.ac.cn。