E-NCAP V8.0與J-NCAP行人保護(hù)性能試驗(yàn)規(guī)程對(duì)比*

林高澤 楊海燕 周大永 ，2 劉衛(wèi)國(guó) ，2 馮擎峰 ，2

（1.浙江吉利汽車(chē)研究院有限公司；2.浙江省汽車(chē)安全技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

根據(jù)世界衛(wèi)生組織和道路交通特點(diǎn)[1]，行人在道路交通事故中死亡率較高且屬于弱勢(shì)群體，行人保護(hù)的研究和立法日趨重要。歐盟和日本在行人保護(hù)的研究上處于國(guó)際領(lǐng)先水平，Euro-NCAP與Japan-NCAP（以下簡(jiǎn)稱E-NCAP和J-NCAP）將行人保護(hù)列為新車(chē)安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)的一項(xiàng)，并進(jìn)行量化評(píng)分，而且行人保護(hù)在NCAP評(píng)價(jià)中占分比率逐漸增大。文章比較分析了E-NCAP行人保護(hù)試驗(yàn)規(guī)程V8.0版[2]和平成23年度（2011年）J-NCAP行人保護(hù)性能試驗(yàn)方法[3-4]，使制造商及時(shí)了解E-NCAP新規(guī)范帶來(lái)的試驗(yàn)變化和J-NCAP在新車(chē)評(píng)價(jià)上的差異，尤其是自2014年E-NCAP腿部評(píng)價(jià)是采用日本的Flex-PLI（Flexible Pedestrian LegformImpactor，柔性腿型沖擊器），預(yù)示著Flex-PLI將取代目前廣泛采用的TRL（Transport Research Laboratory，腿型沖擊器，也叫做剛性腿型沖擊器）。通過(guò)對(duì)E-NCAP和J-NCAP的深刻理解和研究，為行人保護(hù)評(píng)價(jià)納入國(guó)內(nèi)China-NCAP中，并對(duì)中國(guó)行人保護(hù)法規(guī)的完善提供參考。

1 頭部碰撞對(duì)比分析

1.1 車(chē)輛標(biāo)記與試驗(yàn)區(qū)域

頭部碰撞區(qū)域基本上由WAD線（wrap around distance包絡(luò)線）、側(cè)面基準(zhǔn)線、發(fā)動(dòng)機(jī)罩前緣基準(zhǔn)線和后面基準(zhǔn)線構(gòu)成。表1示出E-NCAP與J-NCAP的車(chē)輛標(biāo)記對(duì)比。

表1 E-NCAP與J-NCAP車(chē)輛標(biāo)記對(duì)比

E-NCAP在V8.0版中增加了WAD775 mm和WAD930 mm的劃線要求，專門(mén)用于大腿碰撞區(qū)域的標(biāo)記；J-NCAP劃線有WAD1 350 mm線，用于頭部碰撞區(qū)域劃分；其余的WAD線、發(fā)動(dòng)機(jī)罩前緣基準(zhǔn)線及側(cè)面基準(zhǔn)線與J-NCAP定義一致。對(duì)外輪廓下方的點(diǎn)E-NCAP采用的是水平膠帶法，點(diǎn)不落在車(chē)輛結(jié)構(gòu)上，而J-NCAP采用的是鉛直線投影法，點(diǎn)落在車(chē)輛結(jié)構(gòu)上。后面基準(zhǔn)線的定義兩者有很大的區(qū)別：E-NCAP采用的是直徑165 mm的球體與前擋風(fēng)玻璃底端接觸同時(shí)在車(chē)輛前端結(jié)構(gòu)上橫向滾動(dòng)，球體與車(chē)輛前部結(jié)構(gòu)最后接觸點(diǎn)所形成的幾何軌跡；而J-NCAP采用長(zhǎng)700 mm的直尺與車(chē)輛縱向垂直面傾斜75°，并保持與車(chē)輛上端表面（一般是擋風(fēng)玻璃上端）相接觸時(shí)，其接觸點(diǎn)所形成的幾何軌跡。

E-NCAP頭部碰撞區(qū)域示意圖，如圖1所示。在WAD1 000 mm和WAD1 500 mm線之間的碰撞點(diǎn)為兒童頭部碰撞區(qū)域，WAD1 700 mm和WAD2 100 mm線之間的碰撞點(diǎn)為成人頭部碰撞區(qū)域，WAD1 500 mm和后面基準(zhǔn)線之間的為兒童頭部碰撞區(qū)域，后面基準(zhǔn)線和WAD1 700 mm之間為成人頭部碰撞區(qū)域。

J-NCAP頭部碰撞區(qū)域由前部試驗(yàn)線，后部試驗(yàn)線和側(cè)面基準(zhǔn)線組成。其中前部試驗(yàn)線即為WAD1 000 mm線；后部試驗(yàn)線由以下幾個(gè)條件決定。

1）WAD2 100 mm線和后面基準(zhǔn)線比較，測(cè)量取最前點(diǎn)；

2）車(chē)輛縱向垂直平面平行并離地距離1 900 mm線，如圖2a所示。與和1）中得出的后部試驗(yàn)線比較，測(cè)量取最前點(diǎn)。

舉例：如圖2a所示，J-NCAP定義后部基準(zhǔn)線是長(zhǎng)700 mm的直尺與車(chē)輛縱向垂直面傾斜75°，并保持與車(chē)輛上端表面相接觸時(shí)，其接觸點(diǎn)所形成的幾何軌跡；WAD2 100 mm線與該后部基準(zhǔn)線相比較，由圖2a知WAD2 100 mm線在前端，則取WAD2 100 mm線為后部試驗(yàn)線；然后將WAD2 100 mm線與1 900線比較，由圖2a知WAD2 100 mm線在前端，則WAD2 100 mm線為最終的后部試驗(yàn)線。

如圖2b所示，J-NCAP采用WAD 1 000 mm線、WAD 1 350 mm線、WAD1 700 mm線和后部試驗(yàn)線的12等分點(diǎn)對(duì)頭型試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行12等分，共形成72個(gè)小區(qū)。WAD1 700 mm與后部試驗(yàn)線之間的區(qū)域?yàn)榕鲎睮區(qū)，標(biāo)記為A。A區(qū)分為A1～A66個(gè)小區(qū)，A1又再細(xì)分為 a，b，c，d4 個(gè)小區(qū)，依次類推。WAD1 350 mm與WAD1 700 mm線之間的區(qū)域?yàn)榕鲎睮I區(qū)，標(biāo)記為M；WAD 1 000 mm與WAD 1 350 mm線之間的區(qū)域?yàn)榕鲎睮II區(qū)，標(biāo)記為C；M區(qū)和C區(qū)與A區(qū)類似劃分各個(gè)小區(qū)域。

其中，碰撞I區(qū)為成人頭部碰撞區(qū)域，碰撞II區(qū)和碰撞III區(qū)為兒童頭部碰撞區(qū)域。由上述可知，J-NCAP的兒童頭部碰撞區(qū)域比E-NCAP的碰撞區(qū)域大。

1.2 沖擊位置與沖擊條件

在圖1所示的E-NCAP中，碰撞區(qū)域內(nèi)選任意網(wǎng)格點(diǎn)作為沖擊位置，第2沖擊點(diǎn)與前1個(gè)沖擊點(diǎn)的距離至少在165 mm以上。在J-NCAP中，側(cè)面基準(zhǔn)線及其82.5 mm偏置線之間的區(qū)域?yàn)榉窃囼?yàn)區(qū)域，如圖3所示，即該區(qū)域不能選擇為試驗(yàn)沖擊位置；沖擊位置至少距離圖3所示碰撞區(qū)域邊界線10 mm以上；第2個(gè)沖擊點(diǎn)與前1個(gè)沖擊點(diǎn)之間的距離至少在110 mm以上（在特殊碰撞區(qū)域，如雨刮區(qū)域，選點(diǎn)距離可以＜110 mm）。

E-NCAP和J-NCAP沖擊速度和沖擊角度對(duì)比，如表2和表3所示。表3中分類1表示BLE(Bonnet Leading Edge，發(fā)動(dòng)機(jī)罩前端)離地高度≤835 mm；分類2表示BLE離地距離＞835 mm；分類3表示發(fā)動(dòng)機(jī)罩角度≥30°。

表2 E-NCAP沖擊速度和沖擊角度

表3 J-NCAP沖擊速度和沖擊角度

1.3 試驗(yàn)省略區(qū)域

E-NCAP和J-NCAP在擋風(fēng)玻璃碰撞區(qū)域均有試驗(yàn)省略區(qū)域（默認(rèn)滿分或者0分的區(qū)域），但條件有差異。

E-NCAP中，定義離擋風(fēng)玻璃黑色輪廓線大于165 mm的區(qū)域?yàn)槟J(rèn)綠色區(qū)域，即滿分區(qū)域，如圖4a所示。但在此區(qū)域內(nèi)有直接安裝在擋風(fēng)玻璃下的結(jié)構(gòu)（如傳感器系統(tǒng)）或者位于擋風(fēng)玻璃底部的結(jié)構(gòu)在沖擊方向上距離玻璃＜100 mm的點(diǎn)均不能默認(rèn)為綠色。

J-NCAP中，定義離擋風(fēng)玻璃側(cè)面輪廓和上端輪廓最外側(cè)＞82.5 mm的線以及位于擋風(fēng)玻璃底部結(jié)構(gòu)在沖擊方向上距離玻璃＞80 mm的線組成的區(qū)域?yàn)槟J(rèn)綠色區(qū)域，即試驗(yàn)省略區(qū)域，如圖4b所示。

E-NCAP和J-NCAP均定義A柱上的點(diǎn)為默認(rèn)紅色區(qū)域，即零分區(qū)域，汽車(chē)廠商如能提供有效依據(jù)（如A柱上配備行人保護(hù)安全氣囊）能證明A柱上的碰撞點(diǎn)可以得分，則可以對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。

2 腿部碰撞對(duì)比分析

自2000年，日本汽車(chē)研究機(jī)構(gòu)JARI（Japan Automobile Research Institute）和日本汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)JAMA（Japan Automobile Manufacturers Association,Inc.)開(kāi)始對(duì)柔性腿型Flex-PLI進(jìn)行研究，其安裝在脛骨的力傳感器及膝關(guān)節(jié)的位移傳感器能夠更真實(shí)模擬行人下肢骨折及膝部韌帶拉傷，最終將柔性腿型工況增加到J-NCAP中，并積極向全世界NCAP機(jī)構(gòu)進(jìn)行推廣[5]。從2014年E-NCAP開(kāi)始正式采用Flex-PLI進(jìn)行下腿型碰撞評(píng)估[6]。Flex-PLI結(jié)構(gòu)，如圖5所示，由4個(gè)主要部分組成：大腿部、脛部、膝部和皮膚，總長(zhǎng)度為928 mm，質(zhì)量為13.2 kg，其中大腿部、膝部和脛部長(zhǎng)度分別為339，185，404 mm。

J-NCAP還沒(méi)有將行人保護(hù)大腿碰撞納入其試驗(yàn)規(guī)程中，文章不做大腿碰撞對(duì)比。

2.1 車(chē)輛標(biāo)記與試驗(yàn)區(qū)域

腿部碰撞區(qū)域由保險(xiǎn)杠角、保險(xiǎn)杠上部基準(zhǔn)線和保險(xiǎn)杠下部基準(zhǔn)線構(gòu)成，在E-NCAP和J-NCAP中，以上的標(biāo)記方法基本一致。

自2014年，E-NCAP對(duì)腿部碰撞區(qū)域采用100 mm網(wǎng)格點(diǎn)劃分的方法，定義為：從車(chē)輛中心線與保險(xiǎn)杠上部基準(zhǔn)線的交點(diǎn)開(kāi)始，直到保險(xiǎn)杠角或者保險(xiǎn)杠碰撞區(qū)域邊緣，在Y方向上每隔100 mm標(biāo)記一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，最外端網(wǎng)格點(diǎn)距小腿碰撞邊緣的距離不超過(guò)50 mm，以L0點(diǎn)為中心，車(chē)輛左側(cè)標(biāo)記為正，分別為L(zhǎng)1，L2，L3，L4，L5，L6；右側(cè)為負(fù)，分別為 L-1，L-2，L-3，L-4，L-5，L-6，如圖6a所示。J-NCAP對(duì)腿部碰撞區(qū)域采用將保險(xiǎn)杠上部參考線與保險(xiǎn)杠角形成的區(qū)域分為碰撞L1區(qū)、碰撞L2區(qū)和碰撞L3區(qū)；再將L1大區(qū)分為2個(gè)小區(qū)，標(biāo)記L1A和L1B，依次類推，共6個(gè)碰撞區(qū)域。如圖6b所示。E-NCAP的網(wǎng)格點(diǎn)碰撞要求更嚴(yán)格一點(diǎn)。

2.2 沖擊位置和沖擊條件

E-NCAP中，試驗(yàn)選點(diǎn)原則是：從L0開(kāi)始，每隔1個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)就是1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。如圖6a所示，如果選擇L0進(jìn)行測(cè)試，則相應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)為L(zhǎng)0/L-2/L-4等，如果選擇L1進(jìn)行測(cè)試，則相應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)為L(zhǎng)3/L5等。

J-NCAP中，小腿試驗(yàn)官方最多選定3個(gè)碰撞點(diǎn)，每個(gè)碰撞點(diǎn)間隔＞132 mm，若不足132 mm，則選擇對(duì)稱位置。

兩者均為Flex-PLI以40 km/h速度沖擊前保險(xiǎn)杠，離地高度75 mm，如圖7所示。

3 某車(chē)型NCAP碰撞測(cè)試及評(píng)分

根據(jù)上述E-NCAP和J-NCAP的對(duì)比分析，對(duì)某車(chē)型進(jìn)行頭部和柔性腿碰撞試驗(yàn)，如圖8所示。

根據(jù)仿真和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)改進(jìn)車(chē)型進(jìn)行E-NCAP和J-NCAP行人保護(hù)性能評(píng)價(jià)，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及算法參照E-NCAP的評(píng)價(jià)規(guī)程[2]和J-NCAP的車(chē)輛安全性能手冊(cè)[6]。

該車(chē)型在E-NCAP中，頭部碰撞點(diǎn)有186個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，選擇18個(gè)碰撞點(diǎn)作為試驗(yàn)點(diǎn)；柔性腿碰撞選擇4個(gè)碰撞點(diǎn)為試驗(yàn)點(diǎn)。E-NCAP頭部得分為14分，腿部得分為5.8分，總分19.8分，達(dá)到2015版E-NCAP四星水平。E-NCAP行人保護(hù)得分分布圖，如圖9所示。

在J-NCAP中，頭部碰撞有18個(gè)碰撞大區(qū)域，72個(gè)碰撞小區(qū)域，選擇18個(gè)碰撞點(diǎn)作為試驗(yàn)點(diǎn)；柔性腿碰撞選擇3個(gè)碰撞點(diǎn)為試驗(yàn)點(diǎn)。J-NCAP頭部得分為2.34分，腿部得分為3.92分，總分為68.375分。星級(jí)水平需結(jié)合乘員得分總和來(lái)確定。J-NCAP行人保護(hù)得分分布圖，如圖10所示。

4 結(jié)論

E-NCAP V8.0與平成23年度（2011年）J-NCAP在頭部試驗(yàn)規(guī)程上有較大的差異，從碰撞區(qū)域的劃分，后部試驗(yàn)線的判定到碰撞選點(diǎn)及碰撞頭部沖擊器的選擇都有不同，E-NCAP對(duì)頭部和腿部均采用網(wǎng)格點(diǎn)試驗(yàn)方法，要求汽車(chē)廠商有較高的CAE仿真能力，而J-NCAP則要求汽車(chē)廠商有較高的行人保護(hù)試驗(yàn)?zāi)芰Γ煌炔颗鲎睧-NCAP采用了日本研發(fā)的Flex-PLI模型，該腿型更能真實(shí)模擬行人腿部損傷，將取代目前廣泛采用的TRL腿型。從整體來(lái)看，E-NCAP的行人保護(hù)要求更高一些，網(wǎng)格點(diǎn)試驗(yàn)方法更能客觀評(píng)價(jià)車(chē)輛的行人保護(hù)性能。