Euro-sceptic側面碰撞遠端乘員保護研究

顧海明 王旭

摘要：車輛側面碰撞中的遠端乘員保護試驗是Euro-NCAP新增試驗項目，主要評價假人互相接觸及傷害情況。文章圍繞Euro-NCAP側面碰撞遠端乘員保護試驗，介紹了試驗程序，包括工況選取、試驗設置，分析了有遠端保護及無遠端保護兩種情況下的試驗評價準則。對某車型遠端保護試驗數據進行了詳細分析，包括頭部偏移極限、頭部、頸部、胸腹部傷害情況。整體而言，該車型在遠端乘員保護試驗中得分良好，但局部部位仍有提升空間。對提升策略進行了詳細分析。

關鍵詞：側面碰撞，遠端，乘員保護

前言

NCAP是英文“New Car Assessment Program”的縮寫，即新車評價規程。這是專門針對汽車安全、同時也是最為專業、也是最為嚴苛的測評規程。目前，在此方面我國已有較為成熟的評價規程C-NCAP，歐盟、美國、日本等國家或地區也均有相關評價規程。在這些評價規程中，Euro-NCAP起步相對較早，也相對較為嚴苛，得到了國內主機廠的廣泛關注。

Euro-NCAP在過去的評價規程中，對側面碰撞的乘員傷害評價主要集中于碰撞側，主要通過前排放置 ES-2 而后排放置 SIDⅡ-s假人來對車輛進行安全性能評價的。然而，現實生活中前排主、副駕座椅上均有乘員的可能性非常高，而現在的評價體系還不能很好的對碰撞遠端乘員傷害情況進行評價。近年來。隨著規程的發展，Far Side遠端乘員保護項目陸續開展起來，其目的主要面向非撞擊側的乘員傷害評估。Far Side 項目于2015 年啟動，2018 年相關法規開始實施，2020 年全面實行。國外的統計表明，遠端乘員受傷在所有側面碰撞中受傷比例在30%，而在受到AIS 3+[1]的傷害中占40%。遠端乘員傷害因此正日益引起國內外的重視，包括C-NCAP在內也在考量該因素。

在側面碰撞中，碰撞側的乘員傷害主要來源于車輛側面結構的侵入，與頭、胸、腹部發生直接接觸。而當遠端有乘員時，由于碰撞慣性力的作用，遠端乘員會向近端乘員傾倒，在此過程中身體各部位會首先與車輛中控結構發生接觸，隨后，隨著碰撞過程的進行，遠端乘員身體可能從三點式安全帶中滑出，引發上半身的大幅運動，繼而可能與近端乘員發生直接接觸，造成進一步傷害[2]。

1遠端乘員保護試驗程序

1.1 工況選取

Euro-NCAP遠端乘員保護試驗選取AE-MDB及Oblique Pole兩種工況，需要兩次臺車試驗進行驗證。其中一次試驗選取60km/h的AE-MDB中非撞擊側B柱加速度，另一次試驗選取32km/h 75° Pole非撞擊側B柱加速度，并通過CFC 60濾波。

試驗時車身成75°±3°放置。由于偏轉角的存在，為保證臺車試驗加速度波形與整車試驗波形的一致性，需對波形進行縮放[3]：

1.2 試驗設置

試驗前首先要進行劃線，用四條平行且豎直的線來標記位置。四條線分別為：

1.最大侵入線（紅色）

這條線代表了AE-MDB及75° Pole試驗中車門內板的最大量。

2.頭部偏移性能極限（橙色）

即非碰撞側座椅中線。

3.頭部偏移性能極限（黃色）

從非碰撞側座椅中線向內125mm。

4.乘員相互作用極限（綠色）

從非碰撞側座椅中線向內250mm。

除此之外，車輛的中線也要用藍色線做標記。

碰撞使用WorldSID 50th假人，乘坐于駕駛員側，雙側使用半臂結構，假人應包括頭部加速度、角速度、頸部力及轉矩、肩部力等共計47個通道。對假人不同部位進行涂色。

由于該試驗主要進行假人位移監控，因此對攝像機的布置有著較高的要求。要求全車布置7臺高速相機，分別對應紅色、橙色、黃色、綠色四條邊界線，以及駕駛員側、頂部、前部三個視角。

2 試驗評價準則

2.1 臺車曲線評價規則

試驗有效性評價：需臺車試驗加速度曲線要與AX，SLED相同或更為嚴苛，因此試驗后需要用實車曲線減去臺車曲線，計算差值。

對于速度來講，需滿足如圖1所示條件。

對于位移來講，需滿足如圖2所示條件。

2.2 評分規則

對于有遠端保護對策的車輛，假人每個部位最高得分依據頭部偏移量決定。

對于無遠端保護對策的車輛，假人每個部位最高得分也是依據頭部偏移量決定。

對于假人傷害限值，在高低性能限值之間適用線性插值計算方式，同時如果超過極限值，則該碰撞工況將被判定為0分，如表3所示。同時設置有罰分項。

3 遠端乘員保護試驗分析

3.1 假人頭部偏移極限分析

結合高速攝像視頻分析，試驗中車輛配備了遠端保護氣囊，假人頭部最大位移越過了綠色邊界線，處于黃色區域內，因此假人頭部、頸部、胸部最大得分都為4分，滿分最多為12分。

3.2 假人頭部傷害分析

WorldSID假人X方向加速度較小，說明假人在X向運動并不明顯。在Y向加速度上峰值達到45g以上，峰值出現在110ms左右，如圖3所示。結合視頻錄像可以判斷，當車輛開始運動后，座椅帶動假人下肢運動，假人頭部由于慣性保持初始狀態，頭部受到來自于假人下肢直至軀干的拉力，加速度逐步升高，直至頭部達到最大偏移位置，加速度逐步開始下降，回彈階段受到反向拉力，加速度出現反向。

頭部Z向加速度趨勢與Y向類似，約在100ms左右出現加速度峰值，因為頭部在Z方向始終受到頸部向下的拉力，所以頭Z方向加速度沒有反向，如圖4所示。

頭部HIC15為170，3ms合成加速度為47g，均優于高性能限值，所以頭部得到滿分。

3.3 假人頸部傷害分析

頸部評價分別針對上頸部及下頸部，兩者取最低值。從試驗結果來看，假人上頸部傷害較小，未發生扣分，下頸部橫向Mx較大，超過高性能限值，產生扣分。

3.4 假人胸腹部傷害分析

胸腹部傷害主要評價橫向壓縮量。

該試驗胸部和腹部壓縮量均在5mm以下，距離扣分限值仍有較大余量，不存在扣分產生。因此胸腹部傷害也拿到滿分。

3.5 遠端乘員保護提升策略分析

研究表明，對于在遠端乘員保護試驗中得分不夠理想的車型，采取下述措施將有助于提升得分[4]：

1） 安全帶預緊有助于降低非撞擊側乘員的頭部位移量及傷害值，但由于預緊的效應，可能改變假人胸部與中控接觸位置，導致胸部傷害不確定性的產生;

2） 中控臺的高度升高將有助于限制假人的位移，但也會造成局部擠壓;

3） 遠端氣囊是降低假人頭部位移、提升得分的有效手段，但也需進行氣囊匹配。

4?結 論

本文圍繞Euro-NCAP側面碰撞遠端乘員保護試驗，介紹了試驗程序，包括工況選取、試驗設置，分析了有遠端保護及無遠端保護兩種情況下的試驗評價準則。對某車型遠端保護試驗數據進行了詳細分析，包括頭部偏移極限、頭部、頸部、胸腹部傷害情況。整體而言，該車型在遠端乘員保護試驗中得分良好，但局部部位仍有提升空間。對提升策略進行了詳細分析。

由于試驗樣本有限性，部分優化策略還需進一步驗證，希望隨著研究的深入進一步豐富遠端乘員保護提升策略。

參考文獻：

[1]?Ross D T，Meaney D F，Sabol M，et al. Distribution of diffuse axonal injury following inertial closed head injury in miniature swine[J]. Experimental Neurology，1994（126）：291-299.

[2]?Mackay GM，?Parkin S，?Hill J，?et al. Restrained Occupants on the Non-struck Side in Lateral Collisions[J]. Association for the Advancement of Automotive Medicine，?1991，?33： 119-132.

[3]?栗國，董文楷，方銳，等. 基于側面碰撞的遠端乘員頭部傷害及軌跡分析[J].天津科技，2020（07）.

[4]?杜亮，?毛晨曦，?黎志偉. 基于Euro NCAP側面柱撞的遠端乘員保護分析[J]. 汽車工程師（4）：4.