文/ 陳海軍 劉倩博 趙念文

歐盟新車安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)（Euro NCAP）開始在新車評(píng)價(jià)體系采用正面50%重疊移動(dòng)式漸變性壁障碰撞（MPDB）試驗(yàn)工況，以取代原本的正面40%重疊可變形壁障碰撞（ODB）試驗(yàn)工況。傳統(tǒng)ODB 試驗(yàn)工況是較為常規(guī)的碰撞工況，被各國標(biāo)準(zhǔn)廣泛采用，只是各國的嚴(yán)苛程度不同。但是，MPDB 試驗(yàn)工況目前僅僅出現(xiàn)在少部分地區(qū)的NCAP 評(píng)價(jià)體系之中。

本文將介紹基于Euro NCAP 新車評(píng)價(jià)體系的MPDB 和ODB 試驗(yàn)之間關(guān)于試驗(yàn)工況、試驗(yàn)結(jié)果和評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面的差異性，并基于此，進(jìn)一步分析對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響和對(duì)車身安全性能帶來的挑戰(zhàn)和影響。本文希望通過對(duì)兩種試驗(yàn)的差異性研究，能為相關(guān)試驗(yàn)人員、汽車安全設(shè)計(jì)人員對(duì)汽車產(chǎn)品相關(guān)安全性能的改進(jìn)提供參考。

一、試驗(yàn)工況差異性

1.基本工況差異性

在基本試驗(yàn)工況方面，MPDB 試驗(yàn)和ODB 試驗(yàn)在碰撞形式、速度、重疊率和壁障等方面都存在差異性（見圖1）。在ODB 試驗(yàn)中，試驗(yàn)車輛以64 km/h 的速度、40%的重疊率與ODB 壁障進(jìn)行碰撞。而在MPDB 試驗(yàn)中，試驗(yàn)車輛與1 400 kg的MPDB 臺(tái)車均以50 km/h 的速度、50%的重疊率進(jìn)行對(duì)撞。[1]MPDB 試驗(yàn)和ODB 試驗(yàn)工況都是模擬車輛和其他車輛發(fā)生偏置碰撞的情況，不同的是MPDB 是兩車對(duì)碰的形式，更能還原實(shí)際碰撞事故場(chǎng)景，能更好地模擬實(shí)際事故中乘員損傷和車輛受損情況。

圖1 ODB（左）和MPDB（右）基本工況對(duì)比

在碰撞試驗(yàn)用假人方面，MPDB 試驗(yàn)和ODB試驗(yàn)主要差異在于：主駕位置假人由ODB 試驗(yàn)的Hybrid III 50%男性假人更換為MPDB 試驗(yàn)的THOR 假人。THOR 假人是新一代正面碰撞假人，相對(duì)于Hybrid III 50%男性假人，其生物仿真程度更高，傳感器數(shù)量更多，能更好地模擬乘員在正面碰撞中受到的損傷，并為安全評(píng)價(jià)提供更多的指標(biāo)參考。THOR 假人相較于Hybrid III 50%假人的調(diào)整要求也存在差異（見表1）。

表1 Thor 假人與Hybrid III 50%假人調(diào)整要求對(duì)比

2.試驗(yàn)蜂窩鋁的差異性

試驗(yàn)蜂窩鋁的差異是導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果差異化的又一主要因素。MPDB 蜂窩鋁在尺寸、材料性能等方面與ODB 蜂窩鋁均存在差異。ODB 蜂窩鋁通過模擬車輛前端結(jié)構(gòu)剛度，讓碰撞工況能模擬真實(shí)碰撞事故。但是，MPDB 蜂窩鋁是Euro NCAP通過統(tǒng)計(jì)近些年的車型數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)而成，除了可以更好模擬當(dāng)前真實(shí)碰撞事故，還兼顧車身兼容性評(píng)價(jià)功能。

ODB 蜂窩鋁由保險(xiǎn)杠和蜂窩鋁主體2個(gè)部分組成，保險(xiǎn)杠的靜態(tài)壓潰強(qiáng)度為1.540 MPa～1.711 MPa，蜂窩鋁主體的靜態(tài)壓潰強(qiáng)度為0.308 MPa～0.342 MPa。MPDB蜂窩鋁為漸進(jìn)式，由A、B、C 共3 個(gè)部分組成。[2]A 的靜態(tài)壓潰強(qiáng)度為1.540 MPa～1.711 MPa。C 的靜態(tài)壓潰強(qiáng)度為0.308 MPa～0.342 MPa，與ODB蜂窩鋁主體部分靜態(tài)壓潰強(qiáng)度相同。B 的靜態(tài)壓潰強(qiáng)度為漸進(jìn)式，靜態(tài)壓潰強(qiáng)度隨著靜態(tài)壓潰量的增加而增大。ODB 蜂窩鋁主要強(qiáng)調(diào)保險(xiǎn)杠部分，而MPDB 則注重整體表現(xiàn)。[3]根據(jù)兩種蜂窩鋁的靜態(tài)壓潰強(qiáng)度參數(shù)，本文選取強(qiáng)度區(qū)間的中間數(shù)，可以計(jì)算得出兩種蜂窩鋁的靜態(tài)壓潰曲線（見圖2）。從靜態(tài)壓潰力曲線可以看出，兩種蜂窩鋁在壓潰量＜250 mm 時(shí)，壓潰力大小差不多；但是，在壓潰量＞250 mm 后，MPDB 蜂窩鋁壓潰力進(jìn)入較快上升區(qū)間，其壓潰力要比ODB 蜂窩鋁大得多。

圖2 MPDB 和ODB 蜂窩鋁靜態(tài)壓潰強(qiáng)度對(duì)比

二、碰撞過程的差異性

1.波形差異性

通過安裝在試驗(yàn)車輛B 柱下端的加速度傳感器采集的數(shù)據(jù)，濾波頻率等級(jí)（CFC）為60，繪制碰撞波形（見圖3）。從碰撞波形中可以看出，MPDB 碰撞波形相較于ODB 波形，波形增加速度更快，最大加速度更大。這是由于MPDB 蜂窩鋁的壓潰強(qiáng)度比ODB 蜂窩鋁的大，而且MPDB 碰撞的相對(duì)速度更高，蜂窩鋁壓潰速率更快。MPDB碰撞試驗(yàn)大約在80 ms 完成正面壓潰吸能，而ODB 碰撞試驗(yàn)大約在120 ms 完成正面壓潰吸能。兩者之間碰撞波形的差異較為明顯，所以新開發(fā)車型需要重新進(jìn)行MPDB 試驗(yàn)工況的約束系統(tǒng)匹配和控制器標(biāo)定試驗(yàn)，以保證約束系統(tǒng)在MPDB試驗(yàn)工況中能起到良好的保護(hù)效果。

圖3 MPDB 和ODB 試驗(yàn)碰撞波形對(duì)比

2.車身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)差異性

MPDB 碰撞和ODB 碰撞都是部分重疊率碰撞試驗(yàn)，碰撞過程中的車身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)比較相似，但受到基本工況和蜂窩鋁差異性的影響，其運(yùn)動(dòng)姿態(tài)也存在差異性。以某車型的實(shí)際碰撞姿態(tài)為例，在70 ms 時(shí)，MPDB 和ODB 碰撞都處于蜂窩鋁和車身前端結(jié)果壓潰變形吸能階段，車身還沒有發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)。在140 ms 時(shí)，MPDB 試驗(yàn)車身已經(jīng)明顯發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而ODB 蜂窩鋁此時(shí)剛完成壓潰吸能階段不久，車身偏轉(zhuǎn)較小。從圖4 記錄的車身橫向加速度曲線也可以看出，在碰撞前60 ms，MPDB 和ODB 車身橫向加速度均震蕩持續(xù)上升，MPDB 橫向加速度幅值相對(duì)大一些，峰值提前到來。但在80 ms 后，MPDB 試驗(yàn)碰撞吸能結(jié)束，車身橫向加速度趨于零，而ODB 試驗(yàn)車身橫向加速度仍然持續(xù)了一段時(shí)間。車身橫向運(yùn)動(dòng)主要影響假人和安全氣囊的適配性問題。在碰撞試驗(yàn)中，假人和氣囊相互作用的時(shí)間大約在70 ms～140 ms之間，此時(shí)MPDB 試驗(yàn)中的橫向作用力幾乎結(jié)束，而ODB 試驗(yàn)中的橫向作用力剛好到達(dá)最大值。對(duì)于ODB 試驗(yàn)，研究人員要考慮前期車身偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致假人和氣囊接觸位置不佳的問題，也要考慮假人和氣囊接觸時(shí)間內(nèi)橫向力過大導(dǎo)致假人從氣囊上滑脫的問題。而對(duì)于MPDB 試驗(yàn)，本文主要考慮假人和氣囊接觸位置不佳的問題。從氣囊設(shè)計(jì)和適配角度來說，MPDB 比ODB 試驗(yàn)相對(duì)簡(jiǎn)單一些，也可以減輕因?yàn)闅饽液图偃瞬贿m配帶來的罰分。

圖4 MPDB 和ODB 試驗(yàn)車身橫向加速度曲線對(duì)比

三、評(píng)價(jià)的差異性

1.假人評(píng)分差異性

ODB 使 用Hybrid III 50% 男 性 假 人， 而MPDB 使用THOR 假人。兩種試驗(yàn)工況使用的假人不同，所以評(píng)價(jià)上會(huì)存在很大的不同。兩種試驗(yàn)工況主駕假人的評(píng)分主要有以下幾點(diǎn)差異。

① 對(duì)頭部而言

MPDB 新增加SUFEHM 值和BrIC 值，但是也僅僅作為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，不參與評(píng)分。

② 對(duì)頸部而言

MPDB 的頸部剪切力和張力采用極限值方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，而ODB 則采用累計(jì)傷害值方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。

③ 對(duì)胸部而言

MPDB 胸部肋骨壓縮指標(biāo)嚴(yán)格程度低于ODB，但是兩種假人的胸部結(jié)構(gòu)不同，不能直接進(jìn)行對(duì)比。另外，MPDB 增加了腹部壓縮量的評(píng)價(jià)要求。

④ 對(duì)腿部而言

MPDB 增加了髖臼壓縮力的評(píng)價(jià)要求。

2.兼容性罰分差異性

MPDB 相對(duì)于ODB 試驗(yàn)，新增加兼容性罰分要求。兼容性罰分通過MPDB 臺(tái)車前端壁障變形量標(biāo)準(zhǔn)偏差、乘員載荷準(zhǔn)則（OLC）、壁障侵入深度等3 個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)試驗(yàn)車輛的兼容性。兼容性罰分規(guī)則的出現(xiàn)給汽車安全設(shè)計(jì)人員帶來了新的挑戰(zhàn)，成為新的熱點(diǎn)，也顛覆了大多數(shù)人的汽車安全設(shè)計(jì)理念。[4]原本的汽車安全設(shè)計(jì)主要考慮對(duì)自身車輛和乘客的安全保護(hù)，但是兼容性罰分規(guī)則的出現(xiàn)讓汽車企業(yè)開始意識(shí)并注重在交通事故中對(duì)于另一方車輛的保護(hù)。目前，對(duì)于兼容性罰分的設(shè)計(jì)策略主要還是通過增加防撞橫梁重疊率、增加副橫梁、降低縱梁強(qiáng)度等方式來實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié) 語

Euro NCAP 使用MPDB 替代ODB 試驗(yàn)工況，兩者在試驗(yàn)工況、試驗(yàn)結(jié)果和評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面都存在明顯的差異性。相對(duì)而言，MPDB 工況更加貼合實(shí)際交通道路事故，且假人仿真程度更高，能更好地模擬乘員在正碰中受到的損傷。相較于ODB，MPDB 碰撞過程無論是縱向碰撞波形還是橫向運(yùn)動(dòng)，都是前期增加速度更快，但是因持續(xù)時(shí)間更短，碰撞過程的差異性要求汽車安全系統(tǒng)做出一定的優(yōu)化調(diào)整，以更加適配新工況。在試驗(yàn)評(píng)價(jià)方面，MPDB 假人評(píng)分增加并改變了一些指標(biāo)，使得評(píng)價(jià)更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，同時(shí)增加了兼容性罰分要求，帶來了車身結(jié)構(gòu)兼容性設(shè)計(jì)理念，推動(dòng)了汽車安全兼容性的發(fā)展。