E-NCAP V8.0與J-NCAP行人保護性能試驗規(guī)程對比*

林高澤 楊海燕 周大永 ，2 劉衛(wèi)國 ，2 馮擎峰 ，2

（1.浙江吉利汽車研究院有限公司；2.浙江省汽車安全技術(shù)研究重點實驗室）

根據(jù)世界衛(wèi)生組織和道路交通特點[1]，行人在道路交通事故中死亡率較高且屬于弱勢群體，行人保護的研究和立法日趨重要。歐盟和日本在行人保護的研究上處于國際領(lǐng)先水平，Euro-NCAP與Japan-NCAP（以下簡稱E-NCAP和J-NCAP）將行人保護列為新車安全評價試驗的一項，并進行量化評分，而且行人保護在NCAP評價中占分比率逐漸增大。文章比較分析了E-NCAP行人保護試驗規(guī)程V8.0版[2]和平成23年度（2011年）J-NCAP行人保護性能試驗方法[3-4]，使制造商及時了解E-NCAP新規(guī)范帶來的試驗變化和J-NCAP在新車評價上的差異，尤其是自2014年E-NCAP腿部評價是采用日本的Flex-PLI（Flexible Pedestrian LegformImpactor，柔性腿型沖擊器），預(yù)示著Flex-PLI將取代目前廣泛采用的TRL（Transport Research Laboratory，腿型沖擊器，也叫做剛性腿型沖擊器）。通過對E-NCAP和J-NCAP的深刻理解和研究，為行人保護評價納入國內(nèi)China-NCAP中，并對中國行人保護法規(guī)的完善提供參考。

1 頭部碰撞對比分析

1.1 車輛標(biāo)記與試驗區(qū)域

頭部碰撞區(qū)域基本上由WAD線（wrap around distance包絡(luò)線）、側(cè)面基準線、發(fā)動機罩前緣基準線和后面基準線構(gòu)成。表1示出E-NCAP與J-NCAP的車輛標(biāo)記對比。

表1 E-NCAP與J-NCAP車輛標(biāo)記對比

E-NCAP在V8.0版中增加了WAD775 mm和WAD930 mm的劃線要求，專門用于大腿碰撞區(qū)域的標(biāo)記；J-NCAP劃線有WAD1 350 mm線，用于頭部碰撞區(qū)域劃分；其余的WAD線、發(fā)動機罩前緣基準線及側(cè)面基準線與J-NCAP定義一致。對外輪廓下方的點E-NCAP采用的是水平膠帶法，點不落在車輛結(jié)構(gòu)上，而J-NCAP采用的是鉛直線投影法，點落在車輛結(jié)構(gòu)上。后面基準線的定義兩者有很大的區(qū)別：E-NCAP采用的是直徑165 mm的球體與前擋風(fēng)玻璃底端接觸同時在車輛前端結(jié)構(gòu)上橫向滾動，球體與車輛前部結(jié)構(gòu)最后接觸點所形成的幾何軌跡；而J-NCAP采用長700 mm的直尺與車輛縱向垂直面傾斜75°，并保持與車輛上端表面（一般是擋風(fēng)玻璃上端）相接觸時，其接觸點所形成的幾何軌跡。

E-NCAP頭部碰撞區(qū)域示意圖，如圖1所示。在WAD1 000 mm和WAD1 500 mm線之間的碰撞點為兒童頭部碰撞區(qū)域，WAD1 700 mm和WAD2 100 mm線之間的碰撞點為成人頭部碰撞區(qū)域，WAD1 500 mm和后面基準線之間的為兒童頭部碰撞區(qū)域，后面基準線和WAD1 700 mm之間為成人頭部碰撞區(qū)域。

J-NCAP頭部碰撞區(qū)域由前部試驗線，后部試驗線和側(cè)面基準線組成。其中前部試驗線即為WAD1 000 mm線；后部試驗線由以下幾個條件決定。

1）WAD2 100 mm線和后面基準線比較，測量取最前點；

2）車輛縱向垂直平面平行并離地距離1 900 mm線，如圖2a所示。與和1）中得出的后部試驗線比較，測量取最前點。

舉例：如圖2a所示，J-NCAP定義后部基準線是長700 mm的直尺與車輛縱向垂直面傾斜75°，并保持與車輛上端表面相接觸時，其接觸點所形成的幾何軌跡；WAD2 100 mm線與該后部基準線相比較，由圖2a知WAD2 100 mm線在前端，則取WAD2 100 mm線為后部試驗線；然后將WAD2 100 mm線與1 900線比較，由圖2a知WAD2 100 mm線在前端，則WAD2 100 mm線為最終的后部試驗線。

如圖2b所示，J-NCAP采用WAD 1 000 mm線、WAD 1 350 mm線、WAD1 700 mm線和后部試驗線的12等分點對頭型試驗區(qū)域進行12等分，共形成72個小區(qū)。WAD1 700 mm與后部試驗線之間的區(qū)域為碰撞I區(qū)，標(biāo)記為A。A區(qū)分為A1～A66個小區(qū)，A1又再細分為 a，b，c，d4 個小區(qū)，依次類推。WAD1 350 mm與WAD1 700 mm線之間的區(qū)域為碰撞II區(qū)，標(biāo)記為M；WAD 1 000 mm與WAD 1 350 mm線之間的區(qū)域為碰撞III區(qū)，標(biāo)記為C；M區(qū)和C區(qū)與A區(qū)類似劃分各個小區(qū)域。

其中，碰撞I區(qū)為成人頭部碰撞區(qū)域，碰撞II區(qū)和碰撞III區(qū)為兒童頭部碰撞區(qū)域。由上述可知，J-NCAP的兒童頭部碰撞區(qū)域比E-NCAP的碰撞區(qū)域大。

1.2 沖擊位置與沖擊條件

在圖1所示的E-NCAP中，碰撞區(qū)域內(nèi)選任意網(wǎng)格點作為沖擊位置，第2沖擊點與前1個沖擊點的距離至少在165 mm以上。在J-NCAP中，側(cè)面基準線及其82.5 mm偏置線之間的區(qū)域為非試驗區(qū)域，如圖3所示，即該區(qū)域不能選擇為試驗沖擊位置；沖擊位置至少距離圖3所示碰撞區(qū)域邊界線10 mm以上；第2個沖擊點與前1個沖擊點之間的距離至少在110 mm以上（在特殊碰撞區(qū)域，如雨刮區(qū)域，選點距離可以＜110 mm）。

E-NCAP和J-NCAP沖擊速度和沖擊角度對比，如表2和表3所示。表3中分類1表示BLE(Bonnet Leading Edge，發(fā)動機罩前端)離地高度≤835 mm；分類2表示BLE離地距離＞835 mm；分類3表示發(fā)動機罩角度≥30°。

表2 E-NCAP沖擊速度和沖擊角度

表3 J-NCAP沖擊速度和沖擊角度

1.3 試驗省略區(qū)域

E-NCAP和J-NCAP在擋風(fēng)玻璃碰撞區(qū)域均有試驗省略區(qū)域（默認滿分或者0分的區(qū)域），但條件有差異。

E-NCAP中，定義離擋風(fēng)玻璃黑色輪廓線大于165 mm的區(qū)域為默認綠色區(qū)域，即滿分區(qū)域，如圖4a所示。但在此區(qū)域內(nèi)有直接安裝在擋風(fēng)玻璃下的結(jié)構(gòu)（如傳感器系統(tǒng)）或者位于擋風(fēng)玻璃底部的結(jié)構(gòu)在沖擊方向上距離玻璃＜100 mm的點均不能默認為綠色。

J-NCAP中，定義離擋風(fēng)玻璃側(cè)面輪廓和上端輪廓最外側(cè)＞82.5 mm的線以及位于擋風(fēng)玻璃底部結(jié)構(gòu)在沖擊方向上距離玻璃＞80 mm的線組成的區(qū)域為默認綠色區(qū)域，即試驗省略區(qū)域，如圖4b所示。

E-NCAP和J-NCAP均定義A柱上的點為默認紅色區(qū)域，即零分區(qū)域，汽車廠商如能提供有效依據(jù)（如A柱上配備行人保護安全氣囊）能證明A柱上的碰撞點可以得分，則可以對該點進行試驗。

2 腿部碰撞對比分析

自2000年，日本汽車研究機構(gòu)JARI（Japan Automobile Research Institute）和日本汽車工業(yè)協(xié)會JAMA（Japan Automobile Manufacturers Association,Inc.)開始對柔性腿型Flex-PLI進行研究，其安裝在脛骨的力傳感器及膝關(guān)節(jié)的位移傳感器能夠更真實模擬行人下肢骨折及膝部韌帶拉傷，最終將柔性腿型工況增加到J-NCAP中，并積極向全世界NCAP機構(gòu)進行推廣[5]。從2014年E-NCAP開始正式采用Flex-PLI進行下腿型碰撞評估[6]。Flex-PLI結(jié)構(gòu)，如圖5所示，由4個主要部分組成：大腿部、脛部、膝部和皮膚，總長度為928 mm，質(zhì)量為13.2 kg，其中大腿部、膝部和脛部長度分別為339，185，404 mm。

J-NCAP還沒有將行人保護大腿碰撞納入其試驗規(guī)程中，文章不做大腿碰撞對比。

2.1 車輛標(biāo)記與試驗區(qū)域

腿部碰撞區(qū)域由保險杠角、保險杠上部基準線和保險杠下部基準線構(gòu)成，在E-NCAP和J-NCAP中，以上的標(biāo)記方法基本一致。

自2014年，E-NCAP對腿部碰撞區(qū)域采用100 mm網(wǎng)格點劃分的方法，定義為：從車輛中心線與保險杠上部基準線的交點開始，直到保險杠角或者保險杠碰撞區(qū)域邊緣，在Y方向上每隔100 mm標(biāo)記一個網(wǎng)格點，最外端網(wǎng)格點距小腿碰撞邊緣的距離不超過50 mm，以L0點為中心，車輛左側(cè)標(biāo)記為正，分別為L1，L2，L3，L4，L5，L6；右側(cè)為負，分別為 L-1，L-2，L-3，L-4，L-5，L-6，如圖6a所示。J-NCAP對腿部碰撞區(qū)域采用將保險杠上部參考線與保險杠角形成的區(qū)域分為碰撞L1區(qū)、碰撞L2區(qū)和碰撞L3區(qū)；再將L1大區(qū)分為2個小區(qū)，標(biāo)記L1A和L1B，依次類推，共6個碰撞區(qū)域。如圖6b所示。E-NCAP的網(wǎng)格點碰撞要求更嚴格一點。

2.2 沖擊位置和沖擊條件

E-NCAP中，試驗選點原則是：從L0開始，每隔1個網(wǎng)格點就是1個試驗點。如圖6a所示，如果選擇L0進行測試，則相應(yīng)的測試點為L0/L-2/L-4等，如果選擇L1進行測試，則相應(yīng)的測試點為L3/L5等。

J-NCAP中，小腿試驗官方最多選定3個碰撞點，每個碰撞點間隔＞132 mm，若不足132 mm，則選擇對稱位置。

兩者均為Flex-PLI以40 km/h速度沖擊前保險杠，離地高度75 mm，如圖7所示。

3 某車型NCAP碰撞測試及評分

根據(jù)上述E-NCAP和J-NCAP的對比分析，對某車型進行頭部和柔性腿碰撞試驗，如圖8所示。

根據(jù)仿真和試驗結(jié)果對改進車型進行E-NCAP和J-NCAP行人保護性能評價，具體評分標(biāo)準及算法參照E-NCAP的評價規(guī)程[2]和J-NCAP的車輛安全性能手冊[6]。

該車型在E-NCAP中，頭部碰撞點有186個網(wǎng)格點，選擇18個碰撞點作為試驗點；柔性腿碰撞選擇4個碰撞點為試驗點。E-NCAP頭部得分為14分，腿部得分為5.8分，總分19.8分，達到2015版E-NCAP四星水平。E-NCAP行人保護得分分布圖，如圖9所示。

在J-NCAP中，頭部碰撞有18個碰撞大區(qū)域，72個碰撞小區(qū)域，選擇18個碰撞點作為試驗點；柔性腿碰撞選擇3個碰撞點為試驗點。J-NCAP頭部得分為2.34分，腿部得分為3.92分，總分為68.375分。星級水平需結(jié)合乘員得分總和來確定。J-NCAP行人保護得分分布圖，如圖10所示。

4 結(jié)論

E-NCAP V8.0與平成23年度（2011年）J-NCAP在頭部試驗規(guī)程上有較大的差異，從碰撞區(qū)域的劃分，后部試驗線的判定到碰撞選點及碰撞頭部沖擊器的選擇都有不同，E-NCAP對頭部和腿部均采用網(wǎng)格點試驗方法，要求汽車廠商有較高的CAE仿真能力，而J-NCAP則要求汽車廠商有較高的行人保護試驗?zāi)芰?；腿部碰撞E-NCAP采用了日本研發(fā)的Flex-PLI模型，該腿型更能真實模擬行人腿部損傷，將取代目前廣泛采用的TRL腿型。從整體來看，E-NCAP的行人保護要求更高一些，網(wǎng)格點試驗方法更能客觀評價車輛的行人保護性能。