主題詞：自動(dòng)緊急呼叫系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)加速度波形碰撞恢復(fù)系數(shù)臺(tái)車試驗(yàn)中圖分類號(hào)：U467.14；U467.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19620/j.cnki.1000-3703.20240644

Research on Acceleration Pulse of Automatic Emergency Call System Automatic Trigger

LouLei，Gu Haiming，Wang Jingchen （CATARC Automotive Test Center （Tianjin） Co.，Ltd.， Tianjin 300300）

【Abstract】The purposeof thisstudy is to define the automatic triggering conditions for thenational standard of the Automatic Emergency CallSystem （AECS）in China，and tostandardize thetestconditions toimprove theeficiencyand accuracyofemergencyresponsetotrafficaccidents.ThepaperfirststudiesofthecurrentstatusofAECS-relatedstandards abroad，proposingthebasicprinciplesfortheutomatictriggeringconditionsofECSsuitableforChina，thatis，theollsion intensityrequiredforAECSautomatic trigeringshouldnotexcedthecolision intensityrequiredfortheairbagtobefired. Throughresearchontheairbagcalibrationstrategiesofdomesticcarandthecolectionofalargeamountofreal vehicle colisionaccelerationdata，thecolisiondynamicsinvriousdirectionswereanalyzed，theveiclebodymotioncharacteristics werestudied，ndtataproessingandsaiscalalsiserearrdut.celeationveforsoffoal，idd rearcollisions aredetermined，andthe testaccelerationcorridorsandvelocitychange parameters fortheautomatictrigering conditionsintheAECSstandardaredefinedacordingly.Theresultsof theverification testshowthatthedefiedautomatic trigeringconditionsaremoresensitivethanthe UnitedNations（UN）standards，whichcanefectivelyimprovetheresponse efficiency of AECS.

Keywords：Automatic Emergency Call System （AECS）Automatic trigger，Accelerationpulse oefficient of restitution，Sled test

【引用格式】婁磊，顧海明，王景琛，等.車載事故緊急呼叫系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)加速度波形研究[J].汽車技術(shù)，2025（6）：23-27.LOUL，GUHM，WANGJC，etal.ResearchonAccelerationPulse of Automatic Emergency CallSystem AutomaticTrigger[J]. Automobile Technology，2025（6）： 23-27.

1前言

車載事故緊急呼叫系統(tǒng)（AccidentEmergency CallSystem，AECS），能夠在車輛發(fā)生事故時(shí)，通過(guò)內(nèi)部算法判斷事故的發(fā)生，自動(dòng)將車輛的位置、碰撞強(qiáng)度等相關(guān)信息發(fā)送給救援服務(wù)平臺(tái)，同時(shí)與服務(wù)平臺(tái)建立通話連接。

《關(guān)于部署基于112服務(wù)的eCall車載系統(tǒng)的型式認(rèn)可要求》，該標(biāo)準(zhǔn)于2017年修訂為EU2017/79《針對(duì)基于112的eCall車載系統(tǒng)和獨(dú)立技術(shù)單元的EC型式認(rèn)證技術(shù)要求和測(cè)試程序》。在該標(biāo)準(zhǔn)中，要求制造商提供聲明，證明系統(tǒng)可在低于聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)UNR94《關(guān)于就正面碰撞中乘員保護(hù)方面批準(zhǔn)車輛的統(tǒng)一規(guī)定》和UNR95《關(guān)于就側(cè)面碰撞中乘員保護(hù)方面批準(zhǔn)車輛的統(tǒng)一規(guī)定》碰撞試驗(yàn)強(qiáng)度的條件下被自動(dòng)觸發(fā)。

2018年聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)頒布了聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)UNR144《關(guān)于AECS系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)定》，其中自動(dòng)觸發(fā)條件要求在UNR94和UNR95碰撞試驗(yàn)后，AECS系統(tǒng)應(yīng)被自動(dòng)觸發(fā)2，但是對(duì)于UNR94和UNR95豁免的車型則不需要滿足自動(dòng)觸發(fā)要求，此外對(duì)于未配置氣囊的車輛，無(wú)法感知碰撞的發(fā)生，因此不需要自動(dòng)觸發(fā)。

俄羅斯關(guān)于AECS的標(biāo)準(zhǔn)較多，其中關(guān)于碰撞檢測(cè)機(jī)制和自動(dòng)觸發(fā)條件的標(biāo)準(zhǔn)有2項(xiàng)，GOSTR54620—2011《道路交通事故應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)—車載緊急呼叫系統(tǒng)/設(shè)備通用技術(shù)要求》和G0STR55532—2013《道路交通事故應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)一評(píng)估車載緊急呼叫系統(tǒng)符合事故檢測(cè)要求的檢驗(yàn)方法》。這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了車輛應(yīng)能自動(dòng)偵測(cè)各種事故方式并自動(dòng)觸發(fā)AECS系統(tǒng)，包括：正面碰撞、側(cè)面碰撞、后碰撞、翻滾，具體的試驗(yàn)方法除實(shí)車碰撞試驗(yàn)方法外，還定義了5個(gè)碰撞方向的臺(tái)車試驗(yàn)方法，包括：正面碰撞、正面左前 20^° 角碰撞、正面右前 20^° 角碰撞、側(cè)面碰撞、后碰撞。碰撞加速度峰值范圍為 24～35_g ，碰撞過(guò)程中加速度超過(guò) 24g 的作用時(shí)間大于 40ms （建議 50ms ）[3-4]。該加速度沖擊強(qiáng)度與UNR94和UNR95實(shí)車碰撞強(qiáng)度相當(dāng)甚至略高。

目前我國(guó)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《車載事故緊急呼叫系統(tǒng)》正在報(bào)批。由于在嚴(yán)重碰撞事故中，車內(nèi)人員可能已經(jīng)喪失自主報(bào)警的能力，因此AECS系統(tǒng)的自動(dòng)觸發(fā)條件是標(biāo)準(zhǔn)中重要的技術(shù)內(nèi)容之一。本文重點(diǎn)闡述了AECS系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)條件的設(shè)定原則、研究方法和過(guò)程，并基于實(shí)際車輛碰撞試驗(yàn)的加速度數(shù)據(jù)，給出了自動(dòng)觸發(fā)條件的試驗(yàn)加速度波形通道。

2自動(dòng)觸發(fā)條件

2.1基本原則

目前我國(guó)正面碰撞國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB11551《汽車正面碰撞的乘員保護(hù)》（對(duì)應(yīng)UNR94）和側(cè)面碰撞GB20071《汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)》對(duì)應(yīng)UNR95）的碰撞速度均為 50km/h 左右，用以考核車輛的安全防護(hù)功能。但低于該碰撞強(qiáng)度的事故不意味著乘員是絕對(duì)安全的，故AECS的自動(dòng)觸發(fā)條件應(yīng)適度減小。另外由于安全氣囊的普及，碰撞發(fā)生時(shí)安全氣囊可能擠壓成員眼部，造成暫時(shí)視覺(jué)模糊[5-8]。此外，氣囊點(diǎn)火的爆炸聲巨大，加之乘員與聲源距離較近，可導(dǎo)致耳鳴，嚴(yán)重時(shí)甚至可能造成短時(shí)暈厥。因此，本研究確定AECS自動(dòng)觸發(fā)條件的基本原則為：氣囊起爆時(shí)AECS系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)觸發(fā)，即氣囊必爆限值應(yīng)高于或等于AECS自動(dòng)觸發(fā)條件，如圖1所示。其中碰撞強(qiáng)度應(yīng)與碰撞速度呈正相關(guān)。

2.2 碰撞強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)

由于氣囊系統(tǒng)需要在碰撞發(fā)生后 10ms 左右做出點(diǎn)火決策，取氣囊必爆限值作為參考，并將AECS自動(dòng)觸發(fā)條件設(shè)定為碰撞強(qiáng)度 氣囊必爆限碰撞強(qiáng)度。

本研究調(diào)研了國(guó)內(nèi)13家企業(yè)氣囊標(biāo)定策略和點(diǎn)火速度數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。對(duì)于正面碰撞，氣囊必爆下限速度范圍為 19～30km/h ，平均值為 23.3km/h 對(duì)于側(cè)面碰撞，氣囊必爆下限速度為 25～30km/h ，平均值為 27.5km/h 。

后碰撞工況下，氣囊通常不會(huì)點(diǎn)爆，因此參考其他標(biāo)準(zhǔn)，將碰撞強(qiáng)度定義為等同國(guó)標(biāo)GB20072《乘用車后碰撞安全要求》的強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)外各國(guó)新車評(píng)價(jià)規(guī)程（NewCarAssessmentProgram，NCAP）中鞭打試驗(yàn)是考核車輛被追尾時(shí)，座椅頭枕對(duì)乘員頭頸部的保護(hù)能力，碰撞強(qiáng)度以速度變化量 ΔV 表征，速度變化量范圍通常為 16～24km/h ，該碰撞強(qiáng)度與GB20072中移動(dòng)壁障為 1100kg 、碰撞速度為 50km/h 的試驗(yàn)工況強(qiáng)度相當(dāng)。

3加速度波形研究

3.1正面碰撞

標(biāo)準(zhǔn)中的臺(tái)車碰撞工況通常從2個(gè)角度定義，即速度變化量 ΔV 和碰撞全時(shí)間域的加速度，前者從宏觀層面表征了碰撞整體強(qiáng)度水平，而后者從微觀層面反映了碰撞過(guò)程中每一瞬間的加速度特征。為此，本研究收集了137條行業(yè)內(nèi)實(shí)車低速正碰的車輛B柱碰撞速度數(shù)據(jù)，選取其中116條碰撞速度為 12～35km/h 的數(shù)據(jù)。碰撞速度分布如圖2所示。

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行速度歸一化處理，將所有數(shù)據(jù)均統(tǒng)一為碰撞速度為 23.3km/h 的狀態(tài)。此處引入碰撞恢復(fù)系數(shù) e^[9] .

式中： v₁ 和 v₂ 分別為碰撞前碰撞雙方速度， v₁^′ 和 v₂^′ 分別為碰撞后碰撞雙方速度。

實(shí)車正碰試驗(yàn)中，將試驗(yàn)車輛牽引至設(shè)定的試驗(yàn)速度 v₀ ，之后車輛在無(wú)約束的狀態(tài)下自由碰撞固定壁障。根據(jù)式（1）可得碰撞車輛的速度變化量為：ΔV=（1+e）v_0° 同時(shí)碰撞中的加速度積分即為速度變化量，由此可見(jiàn)當(dāng) v₀ 變化時(shí)， ΔV 和加速度均與之呈正相關(guān)變化。

計(jì)算所有加速度曲線的平均曲線，如圖3所示，加速度標(biāo)準(zhǔn)差 σ=4.0g ，積分運(yùn)算后速度變化量 ΔV=26.6km/h ?；谄骄€ ±1σ 簡(jiǎn)化為梯形通道，通道參數(shù)如表2所示。

基于以上結(jié)果，將自動(dòng)觸發(fā)條件的正碰試驗(yàn)參數(shù)定義為：試驗(yàn)加速度曲線應(yīng)在如圖3所示的上、下限通道范圍內(nèi)，速度變化量AV應(yīng)為 26.6±1km/h ○

3.2 側(cè)面碰撞

正碰試驗(yàn)是車輛與固定壁障的單體碰撞，而側(cè)碰試驗(yàn)是移動(dòng)壁障與試驗(yàn)車輛的雙體碰撞。根據(jù)上文，側(cè)面氣囊在側(cè)碰中的必爆限碰撞速度平均值為 27.5km/h 本研究收集了61條碰撞速度為 15～40km/h 的實(shí)車側(cè)碰中央通道加速度數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)中，將移動(dòng)壁障牽引至設(shè)定試驗(yàn)速度 v₀ ，之后移動(dòng)壁障在無(wú)約束的狀態(tài)下自由碰撞靜止的試驗(yàn)車輛側(cè)面。碰撞過(guò)程滿足動(dòng)量守恒：

m₁v₀=m₁v₁^′+m₂v₂^′

式中： m₁ 為移動(dòng)壁障質(zhì)量， m₂ 為試驗(yàn)車質(zhì)量。

聯(lián)立式（1）式（2）可得試驗(yàn)車的速度變化量為：

其中，由于側(cè)碰中試驗(yàn)車輛初始靜止，因此 v₂=0

側(cè)碰中試驗(yàn)車的速度變化量與碰撞速度 v₀ 呈正相關(guān)，與試驗(yàn)車質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)。本研究中61組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)車質(zhì)量范圍為 1200～2410kg ，因此在數(shù)據(jù)歸一化處理時(shí)，除了將碰撞速度歸一化外，還需對(duì)試驗(yàn)車質(zhì)量進(jìn)行歸一化處理。我國(guó)國(guó)標(biāo)GB20071處于修訂階段，其移動(dòng)壁障的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量由 950kg 提高至1400kg^[10-11] ，與Euro-NCAP的AE-MBD 測(cè)評(píng)規(guī)程中一致，因此本研究采納其研究結(jié)論，以 1400kg 作為質(zhì)量歸一化基準(zhǔn)。

與正碰統(tǒng)計(jì)方法相同，計(jì)算所有加速度曲線的平均曲線，如圖4所示，標(biāo)準(zhǔn)差 σ=2.0g ，積分獲得速度變化量 ΔV=14.3km/h_? ?；谄骄€ ±1σ 簡(jiǎn)化為梯形通道，通道參數(shù)如表3所示。

因此，將自動(dòng)觸發(fā)條件的側(cè)碰試驗(yàn)參數(shù)定義為：試驗(yàn)加速度曲線應(yīng)在圖4所示的上、下限通道范圍內(nèi)，速度變化量△V應(yīng)為 14.3±1km/h_?

3.3后碰撞

實(shí)車后碰撞與側(cè)面碰撞類似，采用與側(cè)面碰撞相似的數(shù)據(jù)處理流程和方法。

本研究共收集實(shí)車后碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)67條，經(jīng)過(guò)清洗和篩選采用數(shù)據(jù)57條。修正并計(jì)算所有加速度曲線的平均曲線，如圖5所示，標(biāo)準(zhǔn)差 σ=5.4g ，積分運(yùn)算后速度變化量 ΔV=27.2km/h ?；谄骄€ ±1σ 提取簡(jiǎn)化通道，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和其他標(biāo)準(zhǔn)，后碰特征波形大多是三角波，因此簡(jiǎn)化通道與正碰側(cè)碰略有不同，通道參數(shù)如表4所示。

因此，建議在AECS標(biāo)準(zhǔn)中將自動(dòng)觸發(fā)條件的后碰試驗(yàn)參數(shù)定義為：試驗(yàn)加速度曲線應(yīng)在如圖5所示的上、下限通道范圍內(nèi)，速度變化量 ΔV 應(yīng)為27.2±1km/h 。

4試驗(yàn)驗(yàn)證

選取兩款具有AECS功能的車輛進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證試驗(yàn)，其中型號(hào)A是針對(duì)上述國(guó)標(biāo)計(jì)劃采用的自動(dòng)觸發(fā)條件進(jìn)行算法適配的產(chǎn)品；型號(hào)B為滿足UNR144的產(chǎn)品，但是未針對(duì)我國(guó)國(guó)標(biāo)進(jìn)行算法修改。

正碰試驗(yàn)的加速度曲線如圖6所示，積分計(jì)算可得速度變化量分別為 26.9km/h 和 26.6km/h 。側(cè)碰試驗(yàn)的加速度曲線如圖7所示，積分速度變化量均為14.5km/h 。后碰試驗(yàn)的加速度曲線如圖8所示，積分速度變化量分別為 27.4km/h 和 27.6km/h 。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。在正碰試驗(yàn)中，兩款產(chǎn)品都自動(dòng)觸發(fā)了AECS系統(tǒng)。型號(hào)B針對(duì)UNR144標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)，雖然UNR144中正碰自動(dòng)觸發(fā)的驗(yàn)證試驗(yàn)碰撞強(qiáng)度為實(shí)車碰撞速度 50km/h ，但是該產(chǎn)品設(shè)計(jì)中留有較大冗余，在臺(tái)車碰撞速度變化量 26.6km/h 的碰撞強(qiáng)度中，依然滿足了AECS自動(dòng)觸發(fā)條件。但在側(cè)碰和后碰試驗(yàn)中，產(chǎn)品A正常觸發(fā)了AECS系統(tǒng)，而產(chǎn)品B未能自動(dòng)觸發(fā)。這是由于我國(guó)國(guó)標(biāo)定義的側(cè)碰強(qiáng)度為速度變化量 14.3±1km/h ，遠(yuǎn)低于UNR95標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)車側(cè)碰速度50km/h ，即使產(chǎn)品設(shè)計(jì)留有一定冗余，該碰撞強(qiáng)度仍未達(dá)到產(chǎn)品的自動(dòng)觸發(fā)條件。而對(duì)于后碰工況，因?yàn)閁NR144標(biāo)準(zhǔn)中未做要求，因此產(chǎn)品沒(méi)有開(kāi)發(fā)AECS系統(tǒng)在后碰中自動(dòng)觸發(fā)的功能。由此可見(jiàn)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格，要求AECS系統(tǒng)的自動(dòng)觸發(fā)條件更為敏感，可以降低在較嚴(yán)重事故中的漏報(bào)風(fēng)險(xiǎn)。

5結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)AECS自動(dòng)觸發(fā)加速度波形進(jìn)行了深入研究，旨在確保嚴(yán)重事故中車輛能自動(dòng)觸發(fā)AECS系統(tǒng)，提高事故救援效率，降低事故中乘員傷亡率。通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)企業(yè)的氣囊標(biāo)定策略和點(diǎn)火速度數(shù)據(jù)，為AECS自動(dòng)觸發(fā)條件的設(shè)定和數(shù)據(jù)處理提供了實(shí)際依據(jù)。對(duì)正面碰撞、側(cè)面碰撞和后碰撞的加速度波形進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析和處理，提出了歸一化處理方法，并基于此定義了自動(dòng)觸發(fā)條件試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)加速度波形通道和速度變化量。

進(jìn)行了兩個(gè)車型的驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明本標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃采用的自動(dòng)觸發(fā)條件具有可行性，針對(duì)性開(kāi)發(fā)算法后能夠在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下實(shí)現(xiàn)AECS系統(tǒng)的自動(dòng)觸發(fā)。我國(guó)國(guó)標(biāo)的自動(dòng)觸發(fā)條件比國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的更為敏感，能夠確保在較嚴(yán)重事故中不會(huì)漏報(bào)。基于UNR144標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的車輛不能直接滿足我國(guó)國(guó)標(biāo)要求，需進(jìn)行算法適應(yīng)性配套。

參考文獻(xiàn)

[1]趙思遠(yuǎn).UNR144與2017/79/EU比對(duì)與分析[J].質(zhì)量與標(biāo) 準(zhǔn)化，2021，12：54-57. ZHAO SY. Comparison and Analysis of UN R144 and 2017/ 79/EU[J].Quality and Standardization，2021，12：54-57.

[2]United NationsEconomic Commission for Europe（UNECE）. Concerning the Adoption of Harmonized Technical United Nations Regulations for Wheeled Vehicles，Equipmentand Partswhich can be Fitted and/or be Used on Wheeled Vehicles and the Conditions for Reciprocal Recognition of ApprovalsGranted on the Basis ofthese United Nations Regulations：UN Regulation No. 144 Revision 1[S/OL]. [2023-2-10]. https：//unece.org/sites/default/files/2023-02/ R144rle.

[3]Federal Agency on Technical Regulating and Metrology. ROAD ACCIDENT EMERGENCY RESPONSE SYSTEM -In-Vehicle Emergency Call System/Device General Technical Requirements：GOST R 54620-2011[S]. Moscow： Standartinform，2012.

[4]Federal Agency on Technical Regulating and Metrology. Road Accident Emergency Response System-—Test Methodsfor Evaluation of In-Vehicle Emergency Call System Conformity to Accident Detection Requirements： GOSTR 55532-2013[S]. Moscow： Standartinform，2014.

[5]彭德清.汽車安全氣囊誤用的測(cè)試方法研究[D].長(zhǎng)春：吉 林大學(xué)，2011. Peng D Q. Study on Automotive Airbag Test[D]. Changchun： Jilin University，2011.

[6] PANKHANIAR，WILLIAMSR，TULWINA.A Systematic ReviewofOtologicalInjuriesCausedbyAirbag Deployment[J]. International Journal of Surgery，2016，36.

[7] KHOUZAM NR，AL-MAWED S，F(xiàn)ARAHV，et al. NextGeneration Airbags and the Possibility of Negative Outcomes Due to Thoracic Injury[J]. Canadian Journal of Cardiology， 2014，30（4）： 396-404.

[8] ABIMBOLA O O，YANGI SI， OLABIYI G O. Rethinking Airbag Safety：Airbag Injury Causing Bilateral Blindness[J]. Middle East African Journal of Ophthalmology，2014，21（2）： 196-199.

[9]彭濤.基于有限元的轎車正面碰撞恢復(fù)系數(shù)研究[D].長(zhǎng) 春：吉林大學(xué)，2009. PENG T.Research on Restitution Coefficient in Vehicle Frontal Impact Based on Finite Element[D]. Changchun： Jilin University，2009.

[10]李向榮，馬偉杰，朱海濤.AE-MDB側(cè)碰可變形壁障性能 與車輛前端剛度關(guān)系的研究[C]//重慶：第11屆國(guó)際汽 車交通安全學(xué)術(shù)會(huì)議，2014. LIXR，MAWJ，ZHUHT.Research ontheAE-MDBand Vehicle Front Stiffness[C]// Chongqing： Proceedings of The 11th International Forum of Automotive Traffic Safety， 2014.

[11]汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)（征求意見(jiàn)稿）：GB20071— 202X[S/OL]. [2024-3-1]. http：//kass.sacinfo.org.cn：808/kfs/ token/download/ebzxqxjknmzomxiq. The protection of the occupants in the event of a lateral collision （Draft for Comments）：GB 20071—202X[S/OL]. [2024-3-1]. http：//kass.sacinfo.org.cn： 808/kfs/token/down load/ebzxqxjknmzomxiq. （責(zé)任編輯 王 一）

修改稿收到日期為2024年8月15日。