基于NCAP碰撞試驗數據的車輛安全比較研究

費孝濤，史品佳，劉瓊瓊，方江浩

基于NCAP碰撞試驗數據的車輛安全比較研究

費孝濤1,2，史品佳1，劉瓊瓊1，方江浩1

（1.江蘇電子信息職業學院智能交通學院，江蘇 淮安 223003；2.馬來西亞博特拉大學機械與制造工程系，馬來西亞 沙登 43400）

車輛碰撞安全對道路交通安全的評價意義重大。為了增加車輛碰撞安全性、減少道路交通安全事故的發生率，文章從NCAP的安全評級標準和碰撞試驗內容著手，分析了成人乘員保護、兒童乘員保護、弱勢道路群體、安全輔助的安全評級測試要求和內容。對該范式下幾款代表車型的新車碰撞試驗數據進行了定量可視化分析。根據安全評級優秀的車型配置與碰撞試驗安全結果，提出需要加強我國準售車型在主被動安全系統配置方面的立法建議和加快應對未來復雜交通環境的安全研發。

NCAP；車輛安全；碰撞測試

前言

汽車工業的快速發展集中體現著世界工業發展的水平，但全球汽車保有量的增長，也給駕駛員和道路交通參與者在出行上帶來了安全隱患。根據世界衛生組織發布的2018年《全球道路安全狀況報告》[1]，全球道路交通死亡人數持續上升，每年造成135萬人死亡，另外3 000萬至5 000萬人遭受非致命傷害，僅在2018年的中國，因道路交通事故造成的直接財產損失達14多億人民幣。

這些驚人的數據已完全證實“全球性道路交通安全危機”的形成。為應對這種現狀，世界衛生組織在過去十年組織全球專家開展了“十年道路安全行動（2011—2020）”，該行動計劃由道路安全管理、更安全的道路與基礎設施、更安全的車輛、更安全的交通參與者行為和迅速的事故后響應，共5項基本內容組成[2]?！笆臧踩袆印痹谲囕v安全方面主要的努力方向是：制定全球統一技術法規；推廣NCAP活動；所有新車強制裝配最低標準安全裝備；推廣主動避撞技術；鼓勵購買、使用和維護安全的車輛[3]。

然而，在一些國家和地區，還未出臺嚴格的法規要求新售賣的車輛強制配置例如安全氣囊、AEB等能夠減少車輛交通安全死傷的安全裝置。通過NCAP的新車碰撞試驗數據并研究其背后的關系，能夠給消費者一些參考，也能為汽車設計工程師提供遵循，為政府決策提供參考。

1 NCAP（New Car Assessment Program）

NCAP是將在市場上購買的新車型按照比現有強制性標準更嚴格和更全面的要求進行碰撞安全性能測試，評價結果按星級劃分。NCAP是檢驗、評價汽車安全性能的重要依據。

圖1 世界各國的新車碰撞評價體系成立時間表

1978年美國高速公路安全管理局（NHTSA）提出NCAP評價體系，1994年開始對汽車安全性能進行星級評價，并將評價結果向社會公布。隨后，澳洲、日本、歐洲、韓國、中國等國家和地區相繼建立各自的NCAP 評價體系，如圖1所示。

在目前所有的NCAP評價體系中，Euro NCAP最具影響力和代表性。Euro NCAP 不依附于任何汽車制造企業，其宗旨是檢驗歐洲市場上銷售的汽車在安全性方面的表現，為消費者提供真實可信的參考信息，從而促進汽車制造企業在汽車安全技術上的競爭，對普遍提高汽車安全性能起到重要作用。

1.1 安全評級

安全評級根據由 Euro NCAP 設計并開展的一系列車輛測試來確定。這些測試以簡單的方式再現了現實生活中可能導致車內乘員或路人受傷甚至死亡的重要事故場景。主要從成人乘員保護[4]，兒童乘員保護[5]，弱勢道路使用者（VRU）保護[6]和安全輔助[7]4個方面進行單獨測試。Euro NCAP還按照一定計算方法對4部分的評價結果進行加權計算，根據最終結果進行安全性能星級評價[8]并綜合評估。共制定了五個星級評價指標6個等級，不同等級的安全性能如表1所示。

表1 新評價體系中星級代表的安全性能

星級安全性能 五星級安全碰撞保護整體表現優秀，配備了全面而強大的防碰撞技術 四星級安全碰撞保護及全方位性能整體表現良好；可提供額外的防碰撞技術 三星級安全至少中等水平的乘員保護效果，但并非總是配備最新的防碰撞功能 二星級安全基本滿意的碰撞保護效果，但缺乏采用防碰撞技術 一星級安全最低限度的碰撞保護，幾乎未采用防碰撞技術 零星級安全達到型式認可標準，可以合法銷售，但缺乏關鍵的現代安全技術

1.2 NCAP碰撞試驗內容

按照Euro NCAP發展路線圖，2020年Euro NCAP評價規則較之前將有較大的變化，主要在乘員保護和主動安全方面都有不小的調整，如豐富了AEB的測試場景，新增了遠端乘員保護測試和事故救援考核，而最引人注意的變化是將實施多年的64 km/h正面40%偏置碰撞試驗改為了移動可變形壁障偏置碰撞（簡稱MPDB）。其采用了最新的THOR假人，并增加了車輛兼容性要求。

在試驗過程中，壁障小車和試驗車輛均以50 km/h的速度做相對運動，并以50%的重疊率發生碰撞，更精準地模擬了發生碰撞時對車輛及乘員開始作用的時刻，提高了約束系統標定參數的精確度。前排假人為新開發的THOR假人，副駕駛為Hybird III假人，后排為兩個Q系列的兒童假人，左側為Q6兒童假人，右側為Q10兒童假人，主要考察兒童約束系統對兒童的保護情況。

測試評價流程：（1）計算每一個分項得分；（2）計算假人每個身體部位得分，假人每個身體部位的得分取該部位分項得分中的最低分，分別對假人以下四個部位進行評分，頭頸部、胸腹部、骨盆、大腿骨和膝蓋、小腿和腳部；（3）調整分從身體各部位得分中扣除；（4）計算試驗得分：對于假每個身體部位，取駕駛員和乘員得分中的最低分，最高得分為16分。（5）測試過程中如果車門打開，則在整個試驗得分基礎上，每個打開的車門扣1分；（6）MPDB相容性評價。

2 幾款新車型NCAP試驗數據分析對比

在碰撞的幾款新車中，本文選取Model S，Model X，Honda e，Honda JAZZ，Mazda MX-30，Toyota Yaris and Volk- sw-agen ID.3 共7款車的碰撞數據作為分析樣本。表2列出了這7款車的測試數據，包含平均值和最終的評估星級。

表2 不同車型碰撞測試得分及安全星級

成人乘員保護/%兒童乘員保護/%弱勢道路群體/%安全輔助/%平均值安全星級 Model S96867494885 Model X98817294865 Honda e76817294714 Honda JAZZ87838076825 Mazda MX-3091876873805 Toyota Yaris86817885835 Volkswagen ID.387897188845 Average89847282

從以上的數據可以分析出：7款車型中，除Honda e獲得了四星安全等級外，其余車型均獲得了五星安全等級，且獲得五星級安全的車型在四項指標中，對成年乘員的保護百分數都在86%以上。

為了更直觀地分析數據，我們將統計數據生成雷達圖，如圖2所示。圖中，“弱勢道路使用者”安全保護程度普遍較低，平均值為72%；對成年乘員的安全保護程度最高，平均值接近90%。不同車型上，特斯拉電動轎車Model S的綜合評分最好，綜合數值高達88%；而Honda e綜合評分最低，只有71%。七款車的四項指標平均值從高到低依次是：成年乘員保護、兒童乘員保護、安全輔助和弱勢道路使用者。

圖2 不同車型碰撞安全指數分布雷達圖

根據E-NCAP在2020年發布的最新測試規程，選取5款2020年測試的新車數據進行分析比對，包括成人乘員保護上的Frontal Impact（正面沖擊）、Lateral Impact（側面沖擊）、Rear Impact（尾部沖擊）、Rescue and Extrication（救援救助），兒童乘員保護上的Frontal Impact，Lateral Impact，Safety Features（安全特征），CRS Installation Check（兒童座椅安裝核查），弱勢道路群體上的Pedesdrain（行人），AEB Pedestrian（自動緊急剎車系統下的行人），AEB Cyclist（自動緊急剎車系統下的騎行者）以及安全救助中的Speed Assistance（車速輔助），Seatbelt Reminder（安全帶提醒），Driver Monitoring（駕駛人監控），Lane Support（車道保持），AEB Car-to-Car（車輛間自動緊急制動系統）。

在評分上，成人乘員保護的正面沖擊和側面沖擊評價指標的滿分均為16分，成人乘員保護的尾部沖擊評價指標的滿分為4分，救援救助評價指標的滿分為2分。兒童乘員保護的正面沖擊、側面沖擊、安全特征和兒童安全座椅安裝檢查4個評價指標的滿分分別是16分、8分、13分和12分。弱勢道路群體的行人、自動緊急剎車系統下的行人、自動緊急剎車系統下的騎行者3個評價指標的滿分分別是36分、9分和9分。安全輔助的車速輔助、安全帶提醒、駕駛人監控、車道保持和車輛間自動緊急制動系統5個評價指標的滿分分別是3分、2分、1分、4分和6分。經過試驗，五款車型在四個方面不同評價指標的得分如表3所列。

表3 不同車型碰撞測試得分明細

評價指標細分指標HondaJAZZMazdaMX-30Toyota YarisVolkswa-Gen ID.3Honda e滿分 成人乘員保護正面碰撞13.214.91214.311.316 側面碰撞14.9161513.212.716 尾部碰撞43.843.71.74 救援救助102212 兒童乘員保護正面碰撞14.516151615.316 側面碰撞7.88886.28 安全特征7778713 CRS 安裝11.811.810121212 弱勢道路群體行人28.328.929.926.324.336 AEB下行人73.76.864.89 AEB下騎行人8.14.55.76.54.79 安全輔助車速輔助2.52.52.42.72.53 安全帶提醒112222 駕駛員監控011101 車道保持3.533.53.52.54 車輛間AEB5.34.34.863.56

圖3 不同車型安全評價得分占比

從表中可以看出，在成人乘員保護上，Mazda MX-30的正面及側面碰撞保護表現最好，得分占比為93.1%和100%；Toyota Yaris的尾部碰撞保護和救援救助表現最好，均獲得滿分。在兒童乘員保護上，Mazda MX-30的正面及側面碰撞保護表現最好，均獲得滿分；Volkswagen ID.3和Honda e在兒童安全座椅安裝檢測上獲得了滿分，而安全特征上，所有受測車型的得分都不高。對數據進行簡單處理，5種車型四個評價指標的平均得分占比從高到低依次是兒童乘員保護（85.6%）、成人乘員保護（79.%）、安全輔助（76.7%）和弱勢道路群體（68.3%）?？梢?，車輛制造商對主要車輛使用人的保護仍然特別重視，但在安全輔助和弱勢道路群體的保護上還有提升的空間。

3 車輛安全裝置建議

車輛主被動安全裝置是保障車輛在駕駛和發生安全事故時的重要系統，能夠最大限度地降低事故風險和生命財產損失是汽車安全研究領域的永恒課題。目前，我國對許可銷售的新車還沒有出臺強制要求安裝安全氣囊、ABS系統、AEB系統等法律法規。在新車碰撞試驗中能夠獲得4星安全標準的車型均配置了多安全氣囊系統、自動緊急制動系統、車道保持系統等，以保證在車輛緊急情況下的車內駕乘人員的安全。同時，這些先進的新車型還兼顧了車輛行駛中發生事故時對車外弱勢道路群體以及其他車輛的保護，這也是未來汽車技術發展的一個方向。隨著我國智能網聯汽車的研究和應用，未來道路交通狀況復雜多變，也為道路安全提出了新的要求，對車輛碰撞安全的研究需要加大力度，開發性能更加優越的主被動安全系統，對新車安全配置的立法也迫在眉睫。

[1] WHO.Global Status Report on Road Safety 2018[EB/OL] (2018- 6-17) https://www.who.int/publications/i/item/9789241565684.

[2] 曹正林.汽車安全法規與評價體系發展趨勢[J].汽車文摘,2019 (02),1-7.

[3] 邱少波.汽車碰撞安全工[M].北京:北京理工大學出版社,2016.

[4] Euro NCAP.ASSESSMENT PROTOCOL-ADULT OCCUPANT PROTECTION:Version 9.1.2[S].Leuven BELGIUM:June 2020.

[5] Euro NCAP.ASSESSMENT PROTOCOL-CHILD OCCUPANT PROTECTION:Version 7.3.1[S]. Leuven BELGIUM:July 2020.

[6] Euro NCAP.ASSESSMENT PROTOCOL-VULNERABLE ROADUSER PROTECTION:Version 10.0.3[S].Leuven BELGIUM:June 2020.

[7] Euro NCAP.ASSESSMENT PROTOCOL-SAFETY ASSIST:Version 9.0.3[S].Leuven BELGIUM:June 2020.

[8] Celine Adalian,Alba Fornells,and Nuria Parera.Study of Diffe- rences in Overall Ratings in New Car Assessment Programs[J]. SAE Tech- nical Paper,2017.

Comparative Research on Vehicle Safety Based on NCAP Crash Test Data

FEI Xiaotao1,2, SHI Pinjia1, LIU Qiongqiong1, FANG Jianghao1

( 1.Jiangsu Vocational College of Electronics and Information Technology, School of Intelligent Transportation,Jiangsu Huai’an 223003; 2.Universiti Putra Malaysia, Department of Mechanical and Manufacturing Engineering, Malaysia Serdang 43400 )

Vehicle crach safety is of great significance to the evaluation of road traffic safety. In order to increase the safety of vehicle collisions and reduce the incidence of road traffic safety accidents, this article starts from the NCAP safety rating standards and crash test content, and analyzes the safety rating test requirements and content for adult occupant, child occupant, vulnerable road users, and safety assist. Quantitative and visual analysis of the new car crash test data of several representative models is carried out under this paradigm. Based on the vehicle configuration with excellent safety ratings and the safety results of the crash test, it is necessary to strengthen the legislative proposal for the active and passive safety system configuration of the vehicles for sale in my country and accelerate the safety research and development in response to the complex traffic environment in the future.

NACP; Car safety; Crash test

U461.91

A

1671-7988(2021)24-82-04

U461.91

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1671-7988(2021)24-82-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.024.018

費孝濤（1988—），男，講師，博士在讀，就職于江蘇電子信息職業學院智能交通學院，研究方向：車輛控制智能化與電控系統故障診斷。

江蘇電子信息職業學院科研青年基金計劃項目，基于評價模型的電動公交車再生制動控制策略研究，項目編號：KA210805。