基于Euro NCAP 體系的MPDB 和ODB 試驗差異性分析

文/ 陳海軍 劉倩博 趙念文

歐盟新車安全評鑒協會（Euro NCAP）開始在新車評價體系采用正面50%重疊移動式漸變性壁障碰撞（MPDB）試驗工況，以取代原本的正面40%重疊可變形壁障碰撞（ODB）試驗工況。傳統ODB 試驗工況是較為常規的碰撞工況，被各國標準廣泛采用，只是各國的嚴苛程度不同。但是，MPDB 試驗工況目前僅僅出現在少部分地區的NCAP 評價體系之中。

本文將介紹基于Euro NCAP 新車評價體系的MPDB 和ODB 試驗之間關于試驗工況、試驗結果和評價指標等方面的差異性，并基于此，進一步分析對試驗結果的影響和對車身安全性能帶來的挑戰和影響。本文希望通過對兩種試驗的差異性研究，能為相關試驗人員、汽車安全設計人員對汽車產品相關安全性能的改進提供參考。

一、試驗工況差異性

1.基本工況差異性

在基本試驗工況方面，MPDB 試驗和ODB 試驗在碰撞形式、速度、重疊率和壁障等方面都存在差異性（見圖1）。在ODB 試驗中，試驗車輛以64 km/h 的速度、40%的重疊率與ODB 壁障進行碰撞。而在MPDB 試驗中，試驗車輛與1 400 kg的MPDB 臺車均以50 km/h 的速度、50%的重疊率進行對撞。[1]MPDB 試驗和ODB 試驗工況都是模擬車輛和其他車輛發生偏置碰撞的情況，不同的是MPDB 是兩車對碰的形式，更能還原實際碰撞事故場景，能更好地模擬實際事故中乘員損傷和車輛受損情況。

圖1 ODB（左）和MPDB（右）基本工況對比

在碰撞試驗用假人方面，MPDB 試驗和ODB試驗主要差異在于：主駕位置假人由ODB 試驗的Hybrid III 50%男性假人更換為MPDB 試驗的THOR 假人。THOR 假人是新一代正面碰撞假人，相對于Hybrid III 50%男性假人，其生物仿真程度更高，傳感器數量更多，能更好地模擬乘員在正面碰撞中受到的損傷，并為安全評價提供更多的指標參考。THOR 假人相較于Hybrid III 50%假人的調整要求也存在差異（見表1）。

表1 Thor 假人與Hybrid III 50%假人調整要求對比

2.試驗蜂窩鋁的差異性

試驗蜂窩鋁的差異是導致試驗結果差異化的又一主要因素。MPDB 蜂窩鋁在尺寸、材料性能等方面與ODB 蜂窩鋁均存在差異。ODB 蜂窩鋁通過模擬車輛前端結構剛度，讓碰撞工況能模擬真實碰撞事故。但是，MPDB 蜂窩鋁是Euro NCAP通過統計近些年的車型數據設計而成，除了可以更好模擬當前真實碰撞事故，還兼顧車身兼容性評價功能。

ODB 蜂窩鋁由保險杠和蜂窩鋁主體2個部分組成，保險杠的靜態壓潰強度為1.540 MPa～1.711 MPa，蜂窩鋁主體的靜態壓潰強度為0.308 MPa～0.342 MPa。MPDB蜂窩鋁為漸進式，由A、B、C 共3 個部分組成。[2]A 的靜態壓潰強度為1.540 MPa～1.711 MPa。C 的靜態壓潰強度為0.308 MPa～0.342 MPa，與ODB蜂窩鋁主體部分靜態壓潰強度相同。B 的靜態壓潰強度為漸進式，靜態壓潰強度隨著靜態壓潰量的增加而增大。ODB 蜂窩鋁主要強調保險杠部分，而MPDB 則注重整體表現。[3]根據兩種蜂窩鋁的靜態壓潰強度參數，本文選取強度區間的中間數，可以計算得出兩種蜂窩鋁的靜態壓潰曲線（見圖2）。從靜態壓潰力曲線可以看出，兩種蜂窩鋁在壓潰量＜250 mm 時，壓潰力大小差不多；但是，在壓潰量＞250 mm 后，MPDB 蜂窩鋁壓潰力進入較快上升區間，其壓潰力要比ODB 蜂窩鋁大得多。

圖2 MPDB 和ODB 蜂窩鋁靜態壓潰強度對比

二、碰撞過程的差異性

1.波形差異性

通過安裝在試驗車輛B 柱下端的加速度傳感器采集的數據，濾波頻率等級（CFC）為60，繪制碰撞波形（見圖3）。從碰撞波形中可以看出，MPDB 碰撞波形相較于ODB 波形，波形增加速度更快，最大加速度更大。這是由于MPDB 蜂窩鋁的壓潰強度比ODB 蜂窩鋁的大，而且MPDB 碰撞的相對速度更高，蜂窩鋁壓潰速率更快。MPDB碰撞試驗大約在80 ms 完成正面壓潰吸能，而ODB 碰撞試驗大約在120 ms 完成正面壓潰吸能。兩者之間碰撞波形的差異較為明顯，所以新開發車型需要重新進行MPDB 試驗工況的約束系統匹配和控制器標定試驗，以保證約束系統在MPDB試驗工況中能起到良好的保護效果。

圖3 MPDB 和ODB 試驗碰撞波形對比

2.車身運動姿態差異性

MPDB 碰撞和ODB 碰撞都是部分重疊率碰撞試驗，碰撞過程中的車身運動姿態比較相似，但受到基本工況和蜂窩鋁差異性的影響，其運動姿態也存在差異性。以某車型的實際碰撞姿態為例，在70 ms 時，MPDB 和ODB 碰撞都處于蜂窩鋁和車身前端結果壓潰變形吸能階段，車身還沒有發生明顯偏轉。在140 ms 時，MPDB 試驗車身已經明顯發生偏轉，而ODB 蜂窩鋁此時剛完成壓潰吸能階段不久，車身偏轉較小。從圖4 記錄的車身橫向加速度曲線也可以看出，在碰撞前60 ms，MPDB 和ODB 車身橫向加速度均震蕩持續上升，MPDB 橫向加速度幅值相對大一些，峰值提前到來。但在80 ms 后，MPDB 試驗碰撞吸能結束，車身橫向加速度趨于零，而ODB 試驗車身橫向加速度仍然持續了一段時間。車身橫向運動主要影響假人和安全氣囊的適配性問題。在碰撞試驗中，假人和氣囊相互作用的時間大約在70 ms～140 ms之間，此時MPDB 試驗中的橫向作用力幾乎結束，而ODB 試驗中的橫向作用力剛好到達最大值。對于ODB 試驗，研究人員要考慮前期車身偏轉導致假人和氣囊接觸位置不佳的問題，也要考慮假人和氣囊接觸時間內橫向力過大導致假人從氣囊上滑脫的問題。而對于MPDB 試驗，本文主要考慮假人和氣囊接觸位置不佳的問題。從氣囊設計和適配角度來說，MPDB 比ODB 試驗相對簡單一些，也可以減輕因為氣囊和假人不適配帶來的罰分。

圖4 MPDB 和ODB 試驗車身橫向加速度曲線對比

三、評價的差異性

1.假人評分差異性

ODB 使 用Hybrid III 50% 男 性 假 人， 而MPDB 使用THOR 假人。兩種試驗工況使用的假人不同，所以評價上會存在很大的不同。兩種試驗工況主駕假人的評分主要有以下幾點差異。

① 對頭部而言

MPDB 新增加SUFEHM 值和BrIC 值，但是也僅僅作為監測項目，不參與評分。

② 對頸部而言

MPDB 的頸部剪切力和張力采用極限值方式進行評價，而ODB 則采用累計傷害值方式進行評價。

③ 對胸部而言

MPDB 胸部肋骨壓縮指標嚴格程度低于ODB，但是兩種假人的胸部結構不同，不能直接進行對比。另外，MPDB 增加了腹部壓縮量的評價要求。

④ 對腿部而言

MPDB 增加了髖臼壓縮力的評價要求。

2.兼容性罰分差異性

MPDB 相對于ODB 試驗，新增加兼容性罰分要求。兼容性罰分通過MPDB 臺車前端壁障變形量標準偏差、乘員載荷準則（OLC）、壁障侵入深度等3 個指標來評價試驗車輛的兼容性。兼容性罰分規則的出現給汽車安全設計人員帶來了新的挑戰，成為新的熱點，也顛覆了大多數人的汽車安全設計理念。[4]原本的汽車安全設計主要考慮對自身車輛和乘客的安全保護，但是兼容性罰分規則的出現讓汽車企業開始意識并注重在交通事故中對于另一方車輛的保護。目前，對于兼容性罰分的設計策略主要還是通過增加防撞橫梁重疊率、增加副橫梁、降低縱梁強度等方式來實現。

四、結 語

Euro NCAP 使用MPDB 替代ODB 試驗工況，兩者在試驗工況、試驗結果和評價指標等方面都存在明顯的差異性。相對而言，MPDB 工況更加貼合實際交通道路事故，且假人仿真程度更高，能更好地模擬乘員在正碰中受到的損傷。相較于ODB，MPDB 碰撞過程無論是縱向碰撞波形還是橫向運動，都是前期增加速度更快，但是因持續時間更短，碰撞過程的差異性要求汽車安全系統做出一定的優化調整，以更加適配新工況。在試驗評價方面，MPDB 假人評分增加并改變了一些指標，使得評價更加科學嚴謹，同時增加了兼容性罰分要求，帶來了車身結構兼容性設計理念，推動了汽車安全兼容性的發展。