C-NCAP 管理規則（2021 版）行人保護評價解讀

陳澎 裴元津

中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司 天津市 300300

1 引言

21 世紀以來，我國乘用車保有量呈現快速上升的趨勢，道路承載壓力不斷增加。根據中國交通事故深入調查數據庫(CIDAS)2011-2018 年統計數據信息,行人、自行車、電動自行車等弱勢道路使用者參與的交通事故占國內事故總量80.28%,其中兩輪車事故(含三輪車)占63.87%,行人事故占16.41%。最近幾年，隨著國際社會對VRU人群道路使用權和人身安全的關注逐步提升，圍繞車外人員安全所推出的標準法規和新車評價規程正在逐步完善，汽車對VRU 的碰撞保護領域，無論測評技術還是開發領域均已成為安全領域的熱門研究方向。本文主要解讀汽車對VRU 的碰撞保護領域中行人保護測試方法的思路與框架，探討制訂行人保護測試與評價規范的初衷，并分析新版規程的變化內容。

2 行人保護測試評價依據解讀

2.1 評價依據

旨在模擬真實事故碰撞中，車外行人的受損情況解析（圖1）。在車輛碰撞測試中，通過直接觀察假人所對應的傳感器數值便可判斷汽車對行人的保護性能。然而，車輛撞擊VRU 時，因碰撞工況復雜多變，人體會產生不同姿態的撞擊運動姿態，從而帶來腿部碰撞點和頭部落點大不相同。早期的研究表明，若使用整體假人進行事故場景復現，即便是嚴格保證相同試驗條件，假人撞擊的姿態也無法保持高度一致，導致無法進行工程開發，失去了研究的意義，故此催生出了劃分人體部位進行單獨測試的思路。

圖1 車外人員撞擊機理

根據CIDAS 發布的VRU 事故統計，人體頭部和腿部的損傷占比和嚴重性分別位居身體所有部位的前兩位，通過合理有效的推論最終決定，將致死率最高的頭部和致殘率最高的腿部定義為目前所評價的核心部位。

整體測試框架搭建好之后，當面對如此多且復雜的車輛前端碰撞結構，若想全部進行撞擊測試（尤其是頭型），顯然是需要耗費大量的資源，因此考慮將全部碰撞范圍劃分成一片片區域，對每個區域進行單獨評價，再匯總成總體成績，而這種思路也就衍生出了現在所見到的“均分區域法”。該方法的特點是選擇區域內損傷較大的點進行測試，整體存在一定的隨機因素，結果的判定方法較為苛刻。

隨著技術的不斷發展，有限元仿真逐漸被應用于被動安全性能開發中，精確性不斷迭代，使其慢慢被人們所接受。行人保護測評方法同樣也與時俱進的構建了“網格點”法，被目前廣泛使用，即每隔100mm 投放一個網格點作為沖擊目標位置，通過仿真或實際測試獲得每個點的顏色，最終形成一張能夠覆蓋頭型碰撞落點的、完整的預測云圖，而測評中心僅需要通過每種顏色的比例，隨機抽取部分點進行測試驗證，即可對整體性能做出判斷。“網格點”法大大降低了測試周期，提高了效率，也被譽為物理評價與仿真評價相結合的第一個成功案例。

根據規程要求，行人保護占總體得分的15%。雖然與“三大碰撞”的總得分占比相差較大，但“單項門檻”這一概念決定了行人保護同樣具有舉足輕重的作用，引導車輛在開發過程中要全面發展，若產生“偏科”最終也無法得到理想的分數（表1）。

表1 2021 版C-NCAP 星級評定方案

2.2 評價方法

行人保護的測試流程主要分為四個階段：

● 車輛準備

通過配重、調整車輛高度等方法，將車輛調整至實際行駛狀態下的40km/h 的車身姿態，本步驟是“車輛標記”的基礎。

● 車輛標記

當車輛姿態固定后，會通過基準線劃分出頭部、腿部測試的關鍵區域，并在形成的整體域內投影找到均勻布局的網格點，最后完成全部標記內容。

● 頭型試驗

頭部測試考核頭部損傷指標（HIC）,通過頭部質心的合成加速度計算得到，試驗時頭型沖擊器以40km/h 的速度，通過對應區域選用不同頭型（成人或兒童）和不同沖擊角度進行測試及評價。

● 腿型試驗

腿部損傷評價主要以小腿的彎矩和膝部韌帶伸長量來評價，試驗時腿型沖擊器以40km/h 的速度，保持豎直狀態精確撞擊對應網格點位置，間隔1 個網格點進行一次試驗測試，未進行測試的點按相鄰左右兩側得分較低者進行評價。

當車輛配備主動彈起式發動機罩時，將會增加兩個系統可靠性的驗證環節：一部分需要使用不易探測的腿型驗證車輛探知行人的準確性；另一部分是選取部分頭部測試位置，保證在低速系統不工作狀態下，也可以對頭部起到有效的保護作用。若兩項均通過驗證，則后續常規頭型試驗中，可以在系統工作狀態下進行測試評價。

3 新版試驗方法變化

2021 版《C-NCAP管理規則》已于2021下半年發布了最新的修訂文稿，定于2022 年1 月開始正式實施，行人保護部分有較大更新，下面分別從評價方法和試驗方法的變更方面進行解讀，比較新舊規程的不同之處。

3.1 評價方法變更

新版管理規則中頭型試驗評價方式基本不變，但腿型的試驗評價部分由aPLI 先進腿型替代Flex-PLI 柔性腿型和TRL 上腿型進行評價（圖2）。

圖2 C-NCAP 測試內容示意圖

（1）頭型評價

2018 版《C-NCAP 管理規則》頭型試驗區域最高得分為12 分，2021 版減少至最高分10 分，頭型占比得分適當減少。另外，由于擴大了測試區域，頭型區域的隨機選取個數由8 個增加到10 個。車型生產企業為降低CAE 預測結果誤差引起的風險，可向C-NCAP 管理中心申請增加行人保護試驗方案，頭型的增加點數最多為10 個。

頭型點通過試驗區域預測結果判定條件（表2）計算得到修正系數，該系數會和推薦修正系數對比，過高和過低均會做修改處理,修正系數可接受值由0.75～1.25 變為0.8～1.2，“修正系數大于1.25，調整至1，修正系數為0.5～0.75，修正系數減去0.2，修正系數小于0.5，調整至0”更改為“修正系數大于1.2，調整至1.2，修正系數小于0.8，修正系數減去0.2”。

表2 頭型試驗區域預測結果判定條件

若車企未按照要求提供試驗所需頭型試驗區域預測結果等資料，則會按照均分區域法來進行試驗及評分，均分區域由12 均分區域變為新版要求的18 個均分區域，每個區域各選一個點進行測試，當車企認為有必要增加試驗點數，從而得到更加準確的評價結果時，可提出增加試驗點。

（2）腿型評價

2018 版管理規則腿型試驗區域最高得分為3 分，2021 版增加至最高分5 分，腿型得分占比增加。大腿的彎矩最高可得點數分0.400，小腿的彎矩最高可得點數分0.400，膝部韌帶伸長量最高可得點數分0.200。aPLI 腿型在結果判定區間的定義上有所更新，通過大量的數據驗證，改變了原先復雜的曲線定義法，直接使用“aPLI 腿型與車輛第一接觸時刻起60ms 以內的特定時間段”進行描述。

3.2 試驗方法變更

新版管理規則中試驗方法部分的變化主要體現在四個方面，即試驗區域標記方法變更、頭型試驗方法變更、腿型試驗方法變更及沖擊器標定方法變更。

（1）試驗區域標記

牌照安裝支架的描述進行了重新定義，將拆除牌照板相關描述調整為“檢查并確認車輛前部牌照及牌照安裝支架，其狀態應與實際正常行駛時狀態一致（牌照除外）或盡可能接近”，這樣更加接近我國道路行駛中的車輛狀態，同時也改變了包絡線位置，給腿型測試帶來了新的挑戰。

基于交通事故統計，最新明確了兩輪車騎行車的碰撞安全同樣需要重點關注。在經過一系列事故調查、事故重建、運動學損傷機理分析等科學嚴謹的論證之后，2021 版管理規則擴展了頭型測試區域，增加WAD2100-WAD2300 位置的頭型測試區域（見圖3），對于均分區域法，增加WAD2100-WAD2300 風擋均分區域W1-W6，每個風擋均分區域被分為2 個區（A和B）。

圖3 頭型新增碰撞區

（2）頭型試驗方法

2018 版管理規則中頭型的藍色網格點可以是單個，也可以是多個，相鄰網格點構成一個藍色區域，修訂后改為單個或相鄰的兩個藍色網格點構成，進一步明確了藍色區域各網格點測試結果之間的關系；經過數據統計，擴大后頭型測試區域將增加約30 個網格點位置，總網格點個數的量級從160 個提升到了190 個，此前隨機抽取8 個網格點進行驗證存在局限性，故而提升至隨機抽取10 個，并且企業自主申請增加的試驗點數量也更改為不超過10 個。

（3）腿型試驗方法

2018 版管理規則是依據保險杠下部基準線來選用柔性腿或剛性腿型來完成測試及評價，2021 版要求中改用aPLI 腿型測試，更有利于完整、精確的體現被測車輛對行人下肢的損傷情況。測試過程中，當aPLI 腿型處于在第一接觸時刻時，沖擊器的底部應在地面基準平面以上25mm±10mm，并且要滿足空間中的豎直姿態和震動穩定性。

（4）沖擊器標定方法

該部分內容的變更主要是涉及對于全新腿型aPLI 的標定方法，腿型的靜態標定應按照官方手冊進行年檢，而動態標定則與柔性腿型相似，即用直線導向的蜂窩鋁小車以11.1m/s±0.2m/s 的速度進行撞擊腿型，采集60ms 內的各項數據值與要求的標定通道進行比較，最終評判腿型的狀態與性能。

由于增加了上體質量塊來考核大腿性能，相對于柔性腿型而言，aPLI 腿型的動態標定方法在撞擊膝關節中心位置的基礎上，增加了一個膝關節中心以上120mm 的大腿位置標定，見圖4。

圖4 腿型膝關節中心以上120mm 位置動態沖擊標定

4 結論

本文探討制訂行人保護測試與評價規范的初衷，并分析新版規程的變化內容。在新版管理規則中，汽車測評中心對行人保護試驗及評價方法進行修改，在進行行人腿部碰撞保護試驗評價中，采用先進的行人腿型（aPLI），并替代了傳統Flex-PLI 和TRL上腿型，同時結合中國交通事故中典型的二輪車騎行者等VRU 群體受傷案例，為了更好的保護VRU 群體安全，新版測評規則擴大了行人保護頭部試驗區域，增加了行人保護測試得分難度，這樣有助于促進車企加快對車輛的優化與改進,推動我國道路交通安全發展。