基于ECE R131法規(guī)檢測的移動目標(biāo)車設(shè)計與驗(yàn)證

張鵬程　吳波勇　汪祖國　李洋　汪曉旋

摘要：針對ECE R131法規(guī)、設(shè)計一種適用于側(cè)面牽引測試的移動目標(biāo)車，通過一系列各種難度的場景測試，證明該設(shè)計方案能夠滿足AEBS牲能的檢測要求，還具有安全可靠、使用靈活、成本低廉的特點(diǎn)，設(shè)計達(dá)到預(yù)期目的。

關(guān)鍵詞：AEBS；移動目標(biāo)；側(cè)面牽引

1.前言

隨著中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和汽車保有量的大幅提高，我國每年由于交通事故造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失在大幅增加。因此，汽車安全性能越來越受到廣大消費(fèi)者的關(guān)注，更多的世界最新安全技術(shù)研究成果被引入中國，提前緊急制動系統(tǒng)（Advanced Emergency Bmking svstem，簡稱AEBS）就是受到廣泛認(rèn)可的一種主動安全技術(shù)。

AEBS依靠雷達(dá)、攝像頭、GPS等各類傳感器系統(tǒng)來監(jiān)測前方車輛，實(shí)時獲取本車與前方車輛之間的相對速度、距離等參數(shù)，并計算即將發(fā)生的情況。在危險情況下，AEBS可以自動采取適當(dāng)策略對車輛進(jìn)行預(yù)警或制動動作，以避免碰撞或減輕其影響。自2013年開始，這種系統(tǒng)已成為歐盟新設(shè)計車輛的標(biāo)準(zhǔn)，法規(guī)號為ECE R131。

2.ECE R131試驗(yàn)方法

根據(jù)ECE R131各條款解讀可知，該法規(guī)的適用范圍是裝備AEBS系統(tǒng)的M2、N2、M3，N3類車型，同時也建議推廣至其他車型。法規(guī)對AEBS的復(fù)合電子控制系統(tǒng)安全性要求和AEBS性能要求兩方面都有明確規(guī)定。在實(shí)際檢測過程中，對前者的檢測主要采取文件審查的方式進(jìn)行，由制造商向檢測機(jī)構(gòu)提供相應(yīng)的技術(shù)文件予以闡明檢測樣車所裝配的AEBS的各項技術(shù)參數(shù)和安全概念。對后者的檢測則采取道路試驗(yàn)的方式進(jìn)行，這是該法規(guī)檢測中的關(guān)鍵部分。

關(guān)于AEBS性能要求，主要是檢測試驗(yàn)樣車對靜態(tài)目標(biāo)、動態(tài)目標(biāo)和虛假目標(biāo)的識別能力和預(yù)警制動能力，測試場景如表1所示。

ECE R131規(guī)定，AEBS工作時分為碰撞預(yù)警階段和緊急制動階段，兩種階段的預(yù)警時間、預(yù)警方式以及車速降低量等要滿足表2、表3中的限值要求。法規(guī)還指出，用于測試AEBS的目標(biāo)車必須是批量生產(chǎn)的M1類轎車或者類似結(jié)構(gòu)的具有車輛特征的柔性目標(biāo)。

3.移動目標(biāo)車設(shè)計方案

根據(jù)法規(guī)認(rèn)證的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)可知，在評估ECER131法規(guī)檢測能力時，一款滿足各種技術(shù)指標(biāo)的移動目標(biāo)車是該法規(guī)檢測可操作性的重要環(huán)節(jié)。在對法規(guī)條文進(jìn)行專業(yè)研讀的基礎(chǔ)上，通過對法規(guī)認(rèn)證行業(yè)的市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前存在兩種移動目標(biāo)車的技術(shù)方案：一種是可遙控?zé)o人駕駛移動目標(biāo)車，另外一種是用一輛汽車在其后方牽引一輛移動目標(biāo)車行駛。

第一種方案體積小、機(jī)動性好，安全性較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本超高，第二種方案成本稍低，但卻存在如下缺陷：為了防止試驗(yàn)車輛與前方牽引汽車發(fā)生碰撞，中間需要長度超過30m長的牽引裝置，整體結(jié)構(gòu)龐大，安裝連接不便；行駛穩(wěn)定性差，只能以較低車速行駛；轉(zhuǎn)彎不便，對試驗(yàn)場地要求苛刻，另外當(dāng)試驗(yàn)車駕駛員操作不當(dāng)時，試驗(yàn)車車輪易與牽引裝置發(fā)生剮蹭或碾壓造成翻車危險。

針對上述技術(shù)方案存在的問題，設(shè)計了一種利用側(cè)面拖車模擬目標(biāo)車的測試方案：首先，移動目標(biāo)車可以擺放在測試通道上作為靜態(tài)測試目標(biāo)來使用；其次，移動目標(biāo)車可以通過常用貨車橫向牽引行駛，移動目標(biāo)車與牽引汽車之間通過牽引桿連接，利用電磁吸合裝置可以控制牽引桿與移動目標(biāo)車之間的吸合或斷開。當(dāng)試驗(yàn)車輛與移動目標(biāo)車碰撞時，牽引桿能自動脫落，移動目標(biāo)車與牽引汽車分離之后可與試驗(yàn)車輛一起向前行駛。

初步設(shè)想，期望該方案能夠避免試驗(yàn)失敗時可能產(chǎn)生的安全問題，同時要有安裝方便、使用靈活和成本低廉的優(yōu)勢。

4.移動目標(biāo)車的試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)法規(guī)的檢測場景，同時考慮到新設(shè)計方案可能存在的風(fēng)險，驗(yàn)證方案采取先易后難風(fēng)險遞增的方式進(jìn)行，首先進(jìn)行靜態(tài)目標(biāo)場景測試，然后進(jìn)行動態(tài)目標(biāo)場景的AEBS成功測試，最后進(jìn)行動態(tài)目標(biāo)場景的AEBS失敗測試，測試結(jié)果如下：

4.1靜態(tài)目標(biāo)試驗(yàn)驗(yàn)證

如圖1所示，把目標(biāo)車擺放在測試通道上，試驗(yàn)車以80km/h的車速勻速接近目標(biāo)車，利用專業(yè)的測試設(shè)備實(shí)時測量試驗(yàn)車的車速及其與目標(biāo)車之間的距離，按照公式（1）計算碰撞時間，圖2的測試曲線表明AEBS成功識別目標(biāo)車并進(jìn)行制動，測試過程未發(fā)生碰撞，具體結(jié)果見表4。

4.2AEBS測試成功的動態(tài)目標(biāo)試驗(yàn)驗(yàn)證

如圖3所示，牽引車輛以12km/h的車速拖拽目標(biāo)車前行，試驗(yàn)車以80km/h的車速勻速接近目標(biāo)車。圖4的測試曲線表明AEBS成功識別目標(biāo)車并進(jìn)行制動，測試過程未發(fā)生碰撞，具體結(jié)果見表5。

4.3AEBS測試失敗的動態(tài)目標(biāo)試驗(yàn)驗(yàn)證

如圖5所示，牽引車輛以12km/h的車速拖拽目標(biāo)車前行，試驗(yàn)車以80km/h的車速勻速接近目標(biāo)車。在測試過程中，試驗(yàn)車輛與移動目標(biāo)車發(fā)生碰撞而導(dǎo)致AEBS測試失敗，碰撞之前的瞬間牽引桿自動脫落，因此牽引車輛未受影響。目標(biāo)車受撞擊而向前駛?cè)?，由于目?biāo)車受碰撞的部位采用柔性設(shè)計，試驗(yàn)車輛也未受損傷。測試曲線見圖6，具體結(jié)果見表6。

通過大量的測試數(shù)據(jù)，得出以下幾點(diǎn)：

首先，本文所設(shè)計的移動目標(biāo)車能夠被試驗(yàn)樣車正常識別，因此滿足ECE R131條款6.3.1中關(guān)于AEBS特征探測的要求。

其次，該測試方案對牽引車輛、試驗(yàn)車輛均不會產(chǎn)生不利影響或損傷，即使AEBS測試失敗，也不會產(chǎn)生安全問題。

最后，該測試方案結(jié)構(gòu)簡單可靠，可以反復(fù)利用，能夠顯著提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，本文所設(shè)計的移動目標(biāo)車滿足各項技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計目的。

5.結(jié)束語

本文設(shè)計了一種側(cè)面牽引的移動目標(biāo)車測試方案，經(jīng)過反復(fù)的道路試驗(yàn)測試認(rèn)為該方案能全面滿足ECE R131的測試要求，同時還具有安全可靠、使用靈活、成本低廉的特點(diǎn)。該方案不僅能夠應(yīng)用于法規(guī)認(rèn)證領(lǐng)域，而且對國內(nèi)廠家自主開發(fā)車型的AEBS的性能研究與改進(jìn)優(yōu)化也具有良好的指導(dǎo)意義。