某車型基于C-NCAP 2021版和2024版正面100%剛性壁碰撞工況的對比分析

摘 要：本文對比分析了中國新車評價規程（C-NCAP）2021版與2024版在正面100%碰撞試驗方面的差異。研究重點考察了兩版規程在試驗速度、評價指標等方面的變化，并通過碰撞試驗數據對比了不同版本下的車輛安全性能表現。結果表明，C-NCAP 2024版在試驗嚴格性和評價全面性方面均有顯著提升，更好地反映了車輛在實際道路事故中的安全性能。本研究為汽車制造商改進車輛安全設計和消費者選購安全車輛提供了重要參考。

關鍵詞：C-NCAP 2021版 C-NCAP 2024版 正面碰撞 安全性能 對比分析 乘員保護

中國新車評價規程（C-NCAP）自實施以來，對提升車輛安全性能起到了重要作用。隨著技術進步和交通環境的變化，C-NCAP的測試標準也在不斷更新。同時，隨著汽車保有量的不斷增加，道路交通安全問題日益受到關注。作為中國最具影響力的新車安全評價體系，C-NCAP在推動汽車安全技術進步和提升車輛安全性能方面發揮著重要作用。正面100%碰撞試驗是C-NCAP評價體系中的重要組成部分，能夠有效評估車輛在正面碰撞事故中的安全性能。

本研究旨在對比分析C-NCAP 2021版與2024版在正面100%碰撞試驗方面的差異，探討新版規程的變化及其對車輛安全評價的影響。通過對比兩版規程的試驗方法和評價標準，以及分析模擬試驗數據，本研究將為汽車制造商改進安全設計和消費者選購安全車輛提供有價值的參考。本文通過對比C-NCAP 2021版[1]和2024版[2]正面碰撞工況，分析某車型在不同測試版本下的表現，從而探討測試方法和評分標準的變化對車輛安全性能評價的影響。

1 21版C-NCAP和24版C-NCAP正面碰撞工況說明對比

24版C-NCAP與21版C-NCAP在正面碰撞工況上的試驗形式來看，其沒有變化，包含正面50%重疊移動漸進變形壁障（MPDB）碰撞、正面100%重疊剛性壁障碰撞。其中正面100%重疊剛性壁障碰撞相較于之前版本變化較大。

1.1 試驗工況對比

在試驗準備方面，針對整備質量、參考質量的測量以及車輛前期準備中，燃油車和電動車與2021版方法沒有不同，但在車輛前期準備中，針對純電動車/插電式混合動力電動汽車，在車輛基本信息報備上，2024版中取消了企業要求檢測機構對高壓自動斷開裝置進行有效性驗證試驗。在假人擺放方面，與2021版C-NCAP的假人擺放規程相同，所用假人為主駕Hybrid III 50th，副駕以及后排女性假人選擇Hybrid III 5th，兒童選擇Q3，其中對于成年假人，每2次碰撞試驗后應重新進行標定，膝關節滑動位移每2次試驗后依據SAE J2876[3] 進行標定，每8次試驗后還需按照SAE J2856[4]進行標定；對于Q3假人，每10次碰撞試驗后 應重新進行標定。同時，針對碰撞試驗用的兒童座椅型號，相較于2021版本有增減，具體如表1。2024版C-NCAP明確表明，兒童約束系統的組成以及當車輛手冊中對兒童約束系統的上述調節和使用說明與兒童約束系統說明書中不一致時，優先使用車輛手冊中的方法，說明書中不可指定未經CCC認證的安裝方式。

在數據采集方面與2021版C-NCAP相同，包含假人數據、車身左右B柱傳感器、駕駛員、前排乘員、第二排女性肩帶力和腰帶力，總計87通道。相應24版C-NCAP最大的變化是試驗速度的變化，由50+1km/h變化為55+1km/h，速度的增加對應著假人傷害的增加以及車身承受沖擊的增加更加考驗車身結構、乘員保護系統。此外，在純電動汽車/混合動力電動汽車（EV/PHEV）的電相關檢查方面，2024版C-NCAP刪除了“在測量前廠家可選擇是否關閉絕緣監測功能或將絕緣監測單元從B級電壓電路中斷開。如果選擇關閉或斷開監測功能，測量操作完成后應立即恢復。”

1.2 試驗評價對比

試驗后對假人傷害、車門開啟、解鎖落鎖、安全帶開啟力進行評價。值得注意的是，針對電動車，在2024版C-NCAP中電安全檢測中，較GB/T31498[5]考察的內容更多，同時更加嚴苛。針對電安全防觸電保護選項條款中，至少有兩項條款應符合，其中應該包含電壓或電能條款。同時不僅僅是正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗，四個工況均符合，才可以拿到相應的星級評價，針對電動車的評價更加嚴格。

正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗的最高分數為24分，與2021版C-NCAP的評價方式相同，前排假人的最高分數為16分，評價假人的頭部、頸部、胸部、大腿部和小腿部。后排女性和兒童最高得分為4分。后排分別評價假人的頭部、頸部和胸部。以下為2024版C-NCAP正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗需要的假人測評值。（表２）

2024版正面重疊100%碰撞評價標準中，最主要的是修訂了兒童假人的評價標準，針對兒童座椅前向安裝和后向安裝如何評價做了更細致的劃分，對于前向安裝的兒童座椅，使用胸部壓縮量來進行計算得分，高性能限值為30mm，低性能限值為42mm。對于后向安裝的兒童約束系統，其評價方式和限值與2021版相同，考察胸部累積3ms合成加速度。

試驗后總體罰分項目中針對安全帶開啟力與2021版保持一致，如果超過60N未能打開則罰1分，車門無法開啟，車輛落鎖不能打開，分別罰1分。碰撞中，車門開啟，罰1分。總體罰分最高限定為4分。假人損傷評價方式如表3所示。

總體來說，針對2024版正面重疊100%碰撞測試的假人傷害評價標準，對兒童胸部得分進行詳細區分，更符合實際工況以及對人身傷害，同時，試驗速度提高5km/h，但假人傷害評價的高/低性能值并沒有相應的改變，需要車企對乘員保護投入更多的經歷來優化約束系統及車身結構設計。

2 某車型21版C-NCAP和24版C-NCAP正面碰撞結果分析

本文選擇某品牌的中型轎車作為研究對象。通過收集該車型在2021版和2024版C-NCAP正面重疊100%碰撞測試中的具體數據，包括碰撞速度和假人受傷情況，進行詳細對比分析。

2.1 21版C-NCAP與24版C-NCAP碰撞結果分析

在2021版測試中，該車型以50.5 km/h的速度進行正面100%重疊剛性壁障碰撞，結果顯示車輛的車體結構穩定性較好，假人受傷情況較輕，乘員保護評分較高。在2024版測試中，該車型以55.5km/h的速度進行試驗，假人傷害值增加，兒童座椅擺放的不同，導致的評分變化的不同，同時更符合實際工況。

B柱加速度曲線對比：同樣一種試驗工況，由于速度的提升，約束系統響應速度是否需要變化，相同的點火策略下，假人的傷害情況更具有對比性。通過對2次試驗數據的分析對比可知：碰撞前期2021版試驗車左B柱X向加速度曲線與2024版試驗基本一致，說明碰撞前期2種碰撞形式的車體運動響應一致。同時，通過對約束系統氣囊的電流鉗監測，其在17.4ms時展開，雖然速度提升，但點火策略一致。由于速度提升，加上車身慣性，車收到的減速度更大，受到更大的沖擊，2024版C-NCAP的左右B柱X向加速度的幅值遠大于2021版C-NCAP，如圖1、圖2所示。即兩種工況下，2024版正面碰撞試驗中左右B柱X向承載力遠高于2021版正面碰撞試驗，所以車身收到的承載力較大。

2.2 假人傷害情況對比

2024版規程下的總體得分普遍低于2021版，主要體現在胸部和小腿傷害值的增加。本節對比前排假人頭部、小腿傷害值、胸部壓縮量以及兒童傷害值，并對其進行分析。

2.2.1 頭部加速度

對比前排假人的頭部X向加速度。圖3、圖4給出了前排假人頭部X向加速度曲線，雖然速度提升但是實際上主駕副駕假人的頭部X向加速度幅值相差不大。2021版主副駕X向加速度在100ms時達到峰值，由于速度的提升，在2024版中，其達到峰值的點在80ms左右。

表4給出了針對2021版C-NCAP和2024版C-NCAP前排頭部假人傷害值，無論是HIC15還是頭部3ms加速度，都可以明顯看出，速度的提升對假人傷害的影響較大。

累積3ms合成加速度的計算公式為：

2.2.2 胸部壓縮變形量、粘性指數

速度的提升，安全帶點爆后是否可以真正保護到人不受到安全帶的傷害可以從胸部壓縮量看出。針對前排H3-50假人以及后排女性假人的胸部壓縮量進行對比分析，如表5所示。

從上表5中可以明顯看出，同款車型，相同點爆策略，隨著速度的提升，其胸部壓縮量以及粘性指數VC均有較大的變化。如下圖5為后排女性胸部壓縮量的變化。表中的粘性指數（Viscous Criterion， VC）同樣是評估碰撞事故中胸部受傷風險的重要生物力學指標，主要用于衡量胸部軟組織的損傷程度。它是通過測量胸部壓縮量和壓縮速度計算得出的。計算公式如下所示：

其中C是胸部壓縮量（單位：m），V是胸部壓縮速度（單位：m/s）。

2.2.3 小腿傷害值

針對小腿的傷害值判定，C-NCAP是通過脛骨系數以及小腿壓縮力來進行傷害值的計算的。脛骨系數（Tibia Index， TI）是評估車輛碰撞事故中小腿受傷風險的重要生物力學指標。它是通過測量碰撞過程中脛骨的壓縮力和彎矩計算得出的。將測量得到的壓縮力和彎矩分別與標準閾值進行比較：壓縮力閾值（Fzc）：通常為35.9 kN（根據ISO 6487標準[6]）。彎矩閾值（Myc）：通常為225 Nm（根據ISO 6487標準）。計算脛骨系數TI，脛骨系數TI的計算公式為：

脛骨系數TI的得來基于生物力學研究和大量實驗數據，旨在量化碰撞中小腿受傷的風險。通過標準化處理，TI能夠為車輛安全設計提供明確的指導，幫助汽車制造商優化車輛結構（如踏板設計、腿部空間布置等），從而降低碰撞事故中的小腿受傷概率。隨著速度的提升，前排假人的脛骨系數也相應變大。如表6所示。

2.2.4 兒童

針對兒童，假人傷害變化較大更能體現假人的真實傷害。測試車輛選擇兒童座椅反裝。針對21版C-NCAP以及24版C-NCAP假人評分，假人評價方式沒有改變，相同的點火策略下，假人傷害增加主要在胸部3ms合成加速度上。如表7所示。

相同的兒童座椅以及ISO FIX擋位，由于速度的提升兒童假人胸部3ms合成加速度也有增大。合成加速度的計算方式如2.2.1所示。

2.2.5 約束系統匹配適用性

在2024版測試中，該車型以更高的速度進行正面100%碰撞測試，并引入了更復雜的碰撞場景。結果顯示，車輛的車體變形程度增加，假人受傷情況也有所上升，更高的碰撞速度對車輛結構和安全系統提出了更高的要求。

2024版的測試方法和評分標準更加嚴格，反映了對實際道路安全情況的更高要求。具體差異包括碰撞速度增加：更高的碰撞速度模擬了更嚴重的碰撞事故，對車輛結構和安全系統提出了更高的要求。電測量版塊，增加了電壓、電能、物理防護和絕緣電阻的要求，同時，電測量版塊和星級評價掛鉤，針對我國電動車的高速發展，引入更嚴的標準判定，保證用戶用車安全。

3 結論

通過對比分析發現，C-NCAP 2024版在測試方法、評分標準上的改進，旨在更全面地評估車輛安全性能，提升車輛的實際碰撞安全性。建議車企在設計新車型時，考慮到最新的安全標準和測試要求，進一步提升車輛的安全性能。針對更高的碰撞速度和復雜的碰撞場景，優化車體結構和安全系統設計，改進座椅、安全帶和氣囊等保護系統，以提高乘員保護水平。

參考文獻：

[1]C-NCAP 管理中心.C-NCAP管理規則（2021版）[Z].

[2]C-NCAP 管理中心.C-NCAP管理規則（2024版）[Z].

[3]SAE International.SAE J2876： Driver Hand Control Reach. Warrendale，PA： SAE International[Z].2011.

[4]SAE International.SAE J2856： Reusable Software Components for Vehicle Diagnostics. Warrendale， PA： SAE International[Z].2015.

[5]中國國家標準化管理委員會.GB/T 31498：電動汽車碰撞后安全要求（2015年版）[Z].北京：中國標準出版社，2015.

[6]國際標準化組織.ISO 6487：2015道路車輛碰撞試驗測量技術儀器設備[S].日內瓦：國際標準化組織，2015.