Euro-NCAP行人保護(hù)試驗(yàn)協(xié)議V7.0解析

王亞軍，王 棟，施欲亮，吳沈榮

（奇瑞汽車股份有限公司 汽車工程研究院，安徽，蕪湖 241009）

從2005年起，歐盟國家的新認(rèn)證車型必須滿足歐盟委員會 (European Commission，EC）行人保護(hù)法規(guī)（2003/102/EC）第1階段[1]的要求，從2010年以后，法規(guī)將進(jìn)入更加嚴(yán)格的第2階段[2-3]。2002年起，在聯(lián)合國主持下，包括中國在內(nèi)的30多個參與國共同研究、協(xié)商并制定了全球技術(shù)法規(guī)（Global Technical Regulations，GTR）[4]。除政府強(qiáng)制性法規(guī)之外，歐洲新車評價規(guī)程也將行人保護(hù)作為考查內(nèi)容。歐洲新車評價規(guī)程主要由成人乘員、兒童乘員、行人保護(hù)和主動安全4個盒子組成，每個盒子在從1星到5星這5個星級中所對應(yīng)的比重都各不相同，而且會逐年調(diào)整比重。根據(jù)Euro-NCAP提供的路線圖計劃[5]，在4個盒子中，未來幾年行人保護(hù)評價所占比例將越來越高，評價方式也將越來越全面、客觀、公正，見表1。

表1 Euro-NCAP行人保護(hù)模塊路線表

Euro-NCAP 官方在2013年3月公布了V7.0[6]版本的行人保護(hù)試驗(yàn)和評價協(xié)議，其主要變化就是提供了更科學(xué)、更貼近實(shí)際的頭部、腿部網(wǎng)格點(diǎn)試驗(yàn)方法與評價方式，因此本文主要闡述V7.0版本中相比較V6.0有所更新的內(nèi)容，比如行人保護(hù)試驗(yàn)區(qū)域的標(biāo)記、劃分、網(wǎng)格點(diǎn)和評分等。

1 頭部試驗(yàn)測試和評分

筆者詳細(xì)對比了V7.0和V6.0版本行人頭部碰撞方面的內(nèi)容，除以下3條內(nèi)容不同外，其它內(nèi)容均沒有改變，在這里不再詳細(xì)描述，可以參考V6.0版本[7]或者文獻(xiàn)[8]的內(nèi)容。

（1）如有傳感器系統(tǒng)等類似的結(jié)構(gòu)直接位于風(fēng)擋玻璃后面，則對應(yīng)的網(wǎng)格點(diǎn)不能默認(rèn)為綠色。在頭部試驗(yàn)開始前，默認(rèn)區(qū)域由官方試驗(yàn)室確認(rèn)。

（2）評估將采用最新的評價標(biāo)準(zhǔn)（HIC650—1700）[9]。

（3）緊貼風(fēng)擋玻璃外部表面，距離風(fēng)擋玻璃安裝框架外圍膠條小于165 mm的網(wǎng)格點(diǎn)不能默認(rèn)為綠色，如圖1所示。

（4）如果網(wǎng)格點(diǎn)位于風(fēng)擋玻璃區(qū)域，且沿頭部碰撞器的入射方向，某些結(jié)構(gòu)與風(fēng)擋玻璃的基座之間的距離小于100 mm，這些網(wǎng)格點(diǎn)不能默認(rèn)為綠色，如圖2所示。

2 下腿部試驗(yàn)測試和評分

V7.0版本中的下腿部試驗(yàn)章程中用柔性下腿部（Flex PLI）碰撞器（圖3）代替了剛性下腿部（TRL）碰撞器（圖4）[10]，相應(yīng)的評價指標(biāo)也進(jìn)行了更新（表2）。同時，新版本對下腿部的試驗(yàn)區(qū)域、方法和評價方法進(jìn)行了更新。

表2 剛性和柔性行人下腿部指標(biāo)對比

2.1 試驗(yàn)區(qū)域

在V6.0版本之前的試驗(yàn)協(xié)議中，通常情況下，兩個保險杠角圍成的試驗(yàn)區(qū)域即為下腿部試驗(yàn)區(qū)域。V7.0版本的試驗(yàn)協(xié)議對下腿部試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行了明確，即保險杠橫梁、小腿橫梁邊界和保險杠角圍成的區(qū)域中最大區(qū)域即為下腿部試驗(yàn)區(qū)域。

2.2 網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)記和選取方法

下腿部的網(wǎng)格點(diǎn)標(biāo)記方法和頭部試驗(yàn)網(wǎng)格點(diǎn)標(biāo)記方法相似：以車輛的中心線與保險杠上部基準(zhǔn)線的交點(diǎn)為起點(diǎn)，向車輛兩側(cè)橫向水平移動，一直移動到保險杠試驗(yàn)區(qū)域范圍邊界，每隔100 mm標(biāo)記一個點(diǎn)，并把該點(diǎn)垂直投影到保險杠上部基準(zhǔn)線上。起點(diǎn)標(biāo)記為L0，車輛右側(cè)的點(diǎn)+1，依次為L+1、L+2、L+3，左側(cè)的點(diǎn) -1，依次為L-1、L-2、L-3，如圖5所示。如果最外側(cè)的網(wǎng)格點(diǎn)與保險杠試驗(yàn)區(qū)域邊界的距離超過了50 mm，則應(yīng)該在該網(wǎng)格點(diǎn)往外50 mm距離處增加一個網(wǎng)格點(diǎn)。

測試點(diǎn)選取方法：Euro-NCAP秘書處將在L0或者L1中選擇一個點(diǎn)進(jìn)行首次試驗(yàn)，另外的試驗(yàn)將在該碰撞點(diǎn)外側(cè)每隔一個點(diǎn)選擇實(shí)施，試驗(yàn)點(diǎn)選取適用對稱原則，一組對稱點(diǎn)中只對一個點(diǎn)進(jìn)行測試，非測試點(diǎn)的結(jié)果將按照相鄰測試點(diǎn)中最差的結(jié)果來計算。另外，如果主機(jī)廠認(rèn)為沒有選擇進(jìn)行測試的點(diǎn)的得分沒有得到正確評價或者認(rèn)為對稱原則不可取，它們可以自費(fèi)支助非選擇點(diǎn)進(jìn)行額外測試，但主機(jī)廠指定點(diǎn)的試驗(yàn)須在第一測試點(diǎn)確定前決定。

2.3 網(wǎng)格點(diǎn)試驗(yàn)評分

柔性下腿部的試驗(yàn)方法和剛性下腿部類似，測試的速度依然為40 km/h，但柔性下腿部與地面參考線的高度由25 mm變?yōu)?5 mm。在測試點(diǎn)評分中，每個網(wǎng)格點(diǎn)的滿分為1分，其由脛骨力矩（T）和膝蓋內(nèi)側(cè)副韌帶伸長量（MCL）兩項(xiàng)獨(dú)立組成，兩者的滿分均為0.5分。其中脛骨力矩的評價按照T1-T44個中最差項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行評價，如果最差項(xiàng)小于或等于高性能限值的得滿分，大于或等于低性能限值的得0分，大于高性能限值且小于低性能限值的按照線性插值計算得分。在前后交叉韌帶伸長量（ACL/PCL）小于門限值前提下，對膝蓋內(nèi)側(cè)副韌帶伸長量進(jìn)行評分，其評分原則與脛骨力矩一致。

每個網(wǎng)格點(diǎn)的得分計算后，把每個網(wǎng)格區(qū)域按照評分結(jié)果劃分為不同顏色，該網(wǎng)格點(diǎn)的得分對應(yīng)顏色即為該區(qū)域顏色，顏色定義原則見表3。每個網(wǎng)格點(diǎn)的得分相加除以網(wǎng)格點(diǎn)的個數(shù)得出下腿部試驗(yàn)的最大得分率，最大得分率乘以6即為下腿部試驗(yàn)的最終得分。

表3 下腿部網(wǎng)格點(diǎn)顏色區(qū)別表

2.4 某車型的行人下腿部仿真分析

行人下腿部試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了上述的幾處重大更新，這些更新必將給新車型的開發(fā)帶來難度。為了驗(yàn)證新舊行人下腿部的具體影響，本文采用CAE技術(shù)對某車型的行人下腿部碰撞進(jìn)行仿真分析。仿真分析分別采用剛性和柔性行人下腿部撞擊某款車的車輛前結(jié)構(gòu)，下腿部和車輛前結(jié)構(gòu)的截面如圖6所示（中間點(diǎn)）。行人下腿部碰撞的速度是40 km/h，車輛前結(jié)構(gòu)與下腿部碰撞的部位采用5 mm×5 mm的尺寸建模。具體的計算結(jié)果見表4。

表4 某車型剛性和柔性行人下腿部傷害值表

根據(jù)行人保護(hù)協(xié)議V6.0，表中剛性行人下腿部得分為6分，而根據(jù)行人保護(hù)協(xié)議V7.0柔性行人下腿部得分1.25分。從計算結(jié)果看，采用新行人保護(hù)協(xié)議使該車型的行人下腿部性能下降。

經(jīng)過初步分析發(fā)現(xiàn)兩者的開發(fā)思路不同。

（1）舊行人保護(hù)協(xié)議考察脛骨加速度和彎曲角度，要求在設(shè)計開發(fā)時合理設(shè)計前保吸能塊的剛度來滿足脛骨加速度要求，同時行人下腿部保護(hù)梁配合設(shè)計來滿足彎曲角度。

（2）新行人保護(hù)協(xié)議不考察脛骨加速度，但考察脛骨彎矩和韌帶拉長量。前保吸能塊的吸能作用顯示不出效果，在設(shè)計時前保造型應(yīng)盡量“平”，前保系統(tǒng)各部件之間的剛度應(yīng)合理匹配。

由此可知，針對剛性行人下腿部開發(fā)的車型，如果不進(jìn)行改進(jìn)可能難以滿足柔性行人下腿部碰撞要求。

3 上腿部試驗(yàn)測試和評分

V7.0版本中上腿部試驗(yàn)網(wǎng)格點(diǎn)的標(biāo)記和選取方法、評分等相對于V6.0版本進(jìn)行了更新，這部分內(nèi)容和下腿部試驗(yàn)類似，可參考下腿部試驗(yàn)部分，在這里不再贅述。

7.0版本中對于上腿部碰撞試驗(yàn)的沖擊速度、沖擊能量、沖擊角度與6.0版本并無差別，這里省略不提。

4 結(jié)論

V7.0行人保護(hù)試驗(yàn)對行人頭部、上腿部和下腿部都進(jìn)行了相應(yīng)的更新，因此主機(jī)廠在進(jìn)行開發(fā)時需要重點(diǎn)考慮這些內(nèi)容，有針對性地開發(fā)。根據(jù)這些內(nèi)容，筆者對行人頭部、上腿部和下腿部分別進(jìn)行了分析，并且提出了相對應(yīng)的建議。

（1）在頭部試驗(yàn)中，標(biāo)記點(diǎn)是默認(rèn)紅色、默認(rèn)綠色和默認(rèn)藍(lán)色的定義進(jìn)行了更為詳盡的說明。建議主機(jī)廠在進(jìn)行開發(fā)時，仔細(xì)研究開發(fā)車輛的造型、結(jié)構(gòu)等，有針對性地開發(fā)，避免因?yàn)榉ㄒ?guī)解讀問題造成頭部失分。主機(jī)廠提供給Euro-NCAP官方的網(wǎng)格點(diǎn)前，需要對默認(rèn)紅色、綠色和藍(lán)色點(diǎn)進(jìn)行充分CAE分析和試驗(yàn)分析，否則可能會對行人頭部得分產(chǎn)生影響。

（2）下腿部試驗(yàn)中，采用柔性下腿部碰撞器代替剛性下腿部碰撞，而且標(biāo)記和選取方法、評分等都進(jìn)行了更新。建議主機(jī)廠詳細(xì)對比兩種下腿部碰撞器所帶來的不同結(jié)果，盡量采用一種方案適應(yīng)兩種下腿部碰撞器，以便滿足其它市場的需求。前保造型、結(jié)構(gòu)和前保吸能塊是柔性下腿部碰撞器重點(diǎn)開發(fā)對象，同時車輛前結(jié)構(gòu)的剛度也是行人下腿部開發(fā)考察的重點(diǎn)工作。

（3）在上腿部試驗(yàn)評分中，因?yàn)闃?biāo)記點(diǎn)和選取方法的不同，主機(jī)廠在開發(fā)時可以有針對性地設(shè)計車輛前結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行車輛前結(jié)構(gòu)設(shè)計前，行人上腿部碰撞空間和總布置是前提條件，因此前期開發(fā)時需要對此進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計。

References)

[1]Directive 2003 /102 /EC of the European Parliament and of the Council of 17 November 2003 [S]. Official Journal of the European Union，2003.

[2]Regulation (EC) No 78/2009 of the Euroean Parliament and of the Council of 14 January 2009 [S]. Official Journal of the European Union，2009.

[3]Commission Regulation (EC) No 631/2009 of 22 July 2009 [S]. Official Journal of the European Union，2009.

[4]Proposal for a Draft Global Technical Regulation on Pedestrian Safety [S]. Established in the Global Registry on 12 November，2008.

[5]European New Car Assessment Program Ratings GroupReport_Version 2.2 [R]. July 2013.

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[7]European New Car Assessment Program (Euro-NCAP).Pedestrian Testing Protocol，Version 6.0，Euro-NCAP Secretary，2011 [S/OL]. (2012-03-01)http：// www.euroncap.com.

[8]劉洋，孫小光，楊占軍，等. Euro-NCAP 行人保護(hù)試驗(yàn)規(guī)程(V5.3.1 和V6.0)分析 [J]. 汽車安全與節(jié)能學(xué)報，2012，3(2)：142-150.

Liu Yang，Sun Xiaoguang，Yang Zhanjun，et al，Analysis of Euro-NCAP Pedestrian Protection Testing Protocols (V5.3.1 and V6.0) [J]. Journal of Automotive Safety and Energy，2012，3(2)：142-150.(in Chinese)

[9]European New Car Assessment Programme (Euro-NCAP).Assessment Protocol-Pedestrian Protection，Version7.0，Euro-NCAP Secretary，2013 [S/OL]. (2014-01-01).http：// www.euroncap.com.

[10]Liu Qi，GORTON M，Wang Dazhi .Evaluation of Pedestrian Lowerleg Test Results with Flex-PLI and TRL Legform Impactors [C]// 2012 China Conference of Automotive Safety Technology，2012：235-242.