2018版C-NCAP側面碰撞分析

王月 肖海濤 張海洋 周大永,2 劉衛(wèi)國,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重點試驗室）

近年來，隨著汽車保有量的增加，交通事故的發(fā)生也隨之增多，因此提高汽車安全性降低交通事故是設計者的重要任務[1]。交通事故的類型包含正面碰撞、側面碰撞及追尾等。由于我國城市道路的交叉路口以平面交叉為主，所以側面碰撞事故發(fā)生概率很高，據(jù)統(tǒng)計，各類碰撞事故發(fā)生的比例為正面碰撞59.2%，側面碰撞27%，追尾8.1%，其他5.7%[2]?，F(xiàn)在，對汽車碰撞安全性能的考察要求越來越嚴格,新車評價規(guī)程（C-NCAP）每三年進行一次調(diào)整，同時碰撞試驗工況要求也進行改進。目前實施的2015版規(guī)程的側面碰撞工況較2012版未發(fā)生變化，但2018版C-NCAP將在此基礎上進行調(diào)整。文章主要對2018版C-NCAP發(fā)生的變化進行分析，并通過試驗對比，總結出2018版C-NCAP側面碰撞中結構的安全開發(fā)目標，為新車型的開發(fā)提供參考。

1 2015版與2018版C-NCAP側面碰撞主要指標對比

2015版C-NCAP側碰規(guī)定，移動壁障行駛方向與試驗車垂直，中心線對準試驗車R點（設計時的設計參考點），碰撞速度為（50+1）km/h（試驗速度不得低于50 km/h）。移動壁障的縱向中垂面與通過試驗車R點的橫斷垂面之間的距離應在±25 mm內(nèi)。在駕駛員位置放置一個Euro SID II（ES2）型假人,用以測量駕駛員位置受傷害情況。在第二排座椅被撞擊側放置SID-IIs（D版）假人，用以測量第二排人員受傷害情況。而2018版C-NCAP在此基礎上進行了包括試驗方法和假人的情況及整體的評分方式的改進[3]，具體的2015版與2018版試驗用壁障性能參數(shù)對比，如表1所示。圖1示出側碰試驗壁障示意圖。

表1 2015版與2018版C-NCAP試驗用壁障參數(shù)對比表

圖1 C-NCAP側碰試驗壁障示意圖

試驗方法變化：從表1可以看出，2018版C-NCAP側碰考察更為嚴格，臺車質(zhì)量較2015版增加450 kg；壁障的離地高度較2015版抬高100 mm，原來碰撞中如果門檻可以對側碰有支撐作用，現(xiàn)在基本主要靠B柱來支撐；試驗的撞擊點由原來的R點向后調(diào)整了250 mm，對后排假人的考核指標相對增加。

假人變化：2015版與2018版采用的假人差別，如圖2所示。其中綠色為ES2假人，藍色為World SID假人，ES2假人相對于World SID假人的高度略高，其肩部高度相差100 mm，World SID假人的肋骨、腹部及髖部均相對較寬。

圖2 2015版與2018版C-NCAP假人外形尺寸變化對比圖

假人傷害評價指標變化：由于試驗方法和使用假人發(fā)生了變化，因此對假人傷害指標的評價也發(fā)生變化[4-5]。表2示出2015版與2018版假人傷害評價指標變化對比。其中，對于胸部、腹部及骨盆的評價指標發(fā)生了明顯的變化，2018版對胸部壓縮量的要求較2015版降低，但對腹部的評價指標調(diào)整為對壓縮量和粘性指數(shù)的共同得分；對骨盆的恥骨力要求更為嚴格；將肩部的評價指標列為要求項；對背板和胸部得分修正的要求不再作為評價項?？傮w上分析，側面碰撞開發(fā)的難度增加。

表2 2015版與2018版C-NCAP假人傷害評價指標變化對比表

2018版C-NCAP側面碰撞的總分由2015版的18分調(diào)整為20分，前后排分值的權重由2015版的8∶1調(diào)整為4∶1，其中前排16分，后排4分。后排的得分位置分別為頭部1分、胸部1分、腹部1分及骨盆1分。

2 試驗研究

2.1 側碰耐撞性能分析

針對某款現(xiàn)有車型分別采用2015版和2018版C-NCAP側碰壁障進行測試，試驗后整車變形對比，如圖3所示。由于2018版?zhèn)扰隹梢苿幼冃伪谡献矒酎c后移250 mm，前車門靠近A柱區(qū)域變形減小，但B柱位置更接近撞擊的中心位置，B柱受力更大，因此B柱的侵入量和侵入速度明顯增加。同時由于壁障的整體尺寸及臺車的質(zhì)量增加，碰撞側受到撞擊的區(qū)域增大，臺車的初始動能也增加，因此后車門及C柱附件均出現(xiàn)較大侵入及較大的侵入速度。因此2018版B柱及前后車門的變形明顯，較2015版變形增加，說明2018版車門防撞梁尤其后車門未起到較好的防撞作用，因此侵入較大。

圖3 2015版與2018版C-NCAP側碰試驗整車變形對比圖

2.1.1 側碰侵入速度對比分析

圖4示出2015版與2018版?zhèn)扰霰谡螧柱侵入速度變化對比圖。從圖4可以看出，2018版壁障侵入速度最大為7.5 m/s（側面碰撞主要考察0～60 m/s之間的變化），而2015版壁障最大侵入速度為6 m/s，最大侵入速度增加1.5 m/s，侵入速度最大位置均在假人的胸部和腹部區(qū)域。

圖4 2015版與2018版C-NCAP側碰試驗B柱侵入速度變化對比圖

圖5示出2015版與2018版?zhèn)扰霰谡锨败囬T侵入速度變化。從圖5可以看出，前車門2018版壁障的最大侵入速度為8 m/s，而2015版壁障最大侵入速度為6.4 m/s，最大侵入速度在對應假人腹部高度位置，增加約20%。

圖5 2015版與2018版C-NCAP側碰試驗前車門侵入速度變化對比圖

2.1.2 側碰侵入量對比分析

圖6示出2015版與2018版?zhèn)扰鲈囼濨柱侵入量對比圖。從圖6可以看出，2018版壁障B柱的侵入明顯增加，最大值從原來的96mm增加到144mm，增加較大。

圖6 2015版與2018版C-NCAP側碰試驗B柱侵入量對比圖

2.1.3 原因分析

2015版與2018版C-NCAP側碰試驗結果對比表，如表3所示。從表3可以看出，2018版更換大壁障后，侵入量和侵入速度均明顯增加且均超過前期側碰的安全目標要求，對乘員的傷害風險增大，其主要原因在于側碰壁障質(zhì)量增加導致碰撞能量增加。根據(jù)能量計算公式其中 m=1 400 kg，v=50 km/h，計算出側碰臺車能量為135.05 kJ，較2015版增加47.3%，同時壁障高度抬高，門檻對側碰的支撐作用減小，因此側碰的侵入量和侵入速度明顯增加。

表3 2015版與2018版C-NCAP側碰試驗結果對比表

2.2 側碰假人傷害分析

2.2.1 得分情況

碰撞中，車身結構的侵入量及侵入速度大小直接影響車內(nèi)乘員的傷害情況，而乘員的傷害情況在試驗中通過假人的得分情況來體現(xiàn)。表4示出2018版?zhèn)扰黾偃说梅智闆r，表5示出2015版?zhèn)扰黾偃说梅智闆r。從表4和表5假人得分情況看，2018版和2015版?zhèn)扰黾偃饲芭诺梅志鶠闈M分。雖然2種側碰所用假人發(fā)生了變化，但對假人的傷害評估方式也發(fā)生了變化；雖然側面整體的侵入增加很大，但對假人的傷害情況影響不大。前排假人得分變得容易；而后排由于考察指標發(fā)生增加，因此后排獲得滿分相對困難。

表4 2018版C-NCAP側碰假人得分情況

表5 2015版C-NCAP側碰假人得分情況

2.2.2 假人傳感器原理分析

1）胸部傳感器。World SID假人胸部壓縮量傳感器連接肋骨與支撐板，采用伸縮軸式連接；加速度傳感器處于壓縮量傳感器上部。圖7示出World SID假人胸部傳感器布置位置。World SID假人肋骨分為左右兩部分，各部分中的每根肋骨均配備壓縮量傳感器及加速度傳感器，碰撞發(fā)生時肋骨受力變形，壓縮量傳感器測得肋骨變形量，該值更為準確。

圖7 World SID假人胸部傳感器布置位置示意圖

ES2假人胸部壓縮量傳感器連接每根肋骨的左右側，從而測量肋骨變形量；加速度傳感器處于壓縮量傳感器附近。圖8示出ES2假人胸部傳感器布置位置示意圖。ES2假人的肋骨壓縮量傳感器連接整根肋骨的左右兩側，肋骨受力變形時測得變形量，ES2假人的肋骨為整根，所以對壓縮量不是很敏感。

圖8 ES2假人胸部傳感器布置位置示意圖

2）腹部傳感器。World SID假人腹部壓縮量傳感器連接肋骨與支撐板，采用伸縮軸式連接，加速度傳感器處于壓縮量傳感器上部。腹部傳感器作用形式及傷害機理與肋骨部位相同，用于測量World SID假人腹部壓縮量及加速度值。圖9示出ES2與World SID假人胸腹區(qū)域比較[6]。

圖9 ES2與World SID假人胸腹區(qū)域對比圖

ES2假人腹部傳感器處于腹部中間位置，如圖10所示，與假人背板相連。ES2假人腹部力值傳感器布置于假人腹部的前中后部位置，假人腹部受力時，力值傳感器記錄假人腹部前中后3個位置的力值，從而計算假人腹部的所有受力情況。

圖10 ES2假人腹部傳感器布置位置示意圖

3 結構耐撞性目標制定

對 A，B，C 3輛不同類型汽車采用 2018版C-NCAP進行側面碰撞試驗，其中A和B車型軸距大于2 650 mm，C車型軸距小于2 650 mm，3種車型側碰試驗結果，如表6所示。從表6可以發(fā)現(xiàn)，2018版?zhèn)让媾鲎步Y果與汽車的軸距具有一定的關系，如果軸距較小，C柱在碰撞中對可變形壁障具有一定的支撐作用，因此對控制碰撞的侵入量和侵入速度均有較大的幫助；如果汽車的軸距較大，C柱不在撞擊區(qū)域內(nèi)，則碰撞的侵入量和侵入速度均較大。因此在開發(fā)中要結合車型的實際情況制定側面碰撞的目標。

表6 不同車型2018版C-NCAP側面碰撞試驗結果

通過對所選不同車型試驗結果總結可知，對于軸距較小（＜2 650 mm）的車型，B柱位置的侵入量目標要控制在120 mm以內(nèi)，侵入速度控制在7.5 m/s以內(nèi)，前車門的侵入量對應假人不同位置要求不同，胸部100 mm，腹部120 mm，髖部140 mm以內(nèi)。按照此目標進行汽車結構的開發(fā)可以更好的控制假人的傷害情況，對乘員保護十分有益。2005版與2018版C-NCAP側碰侵入目標具體要求，如表7所示。

表7 2015版與2018版C-NCAP側面碰撞侵入目標

4 結論

文章從C-NCAP的發(fā)展趨勢對2018版C-NCAP側面碰撞的要求進行了分析，并針對試驗要求的變化通過實車試驗進行分析，初步制定了結構開發(fā)的目標，為其他車型開發(fā)提供參考，得出結論如下。

1）2018 版C-NCAP側碰考察更為嚴格，臺車質(zhì)量較2015版增加450 kg；壁障的離地高度較2015版抬高100 mm；原來碰撞中如果門檻可以對側碰有支撐作用，現(xiàn)在基本主要靠B柱來支撐；試驗的撞擊點由原來的R點位置向后調(diào)整了250 mm；總體上分析，側碰開發(fā)的難度增加。

2）從試驗角度分析了不同假人的得分情況，同時也從傳感器的布置及傳感器的原理方面分析了World SID假人得分相對較為容易。

3）根據(jù)試驗初步制定了2018版?zhèn)让媾鲎驳慕Y構目標：如果軸距較小，建議B柱侵入量控制在120 mm以內(nèi)，侵入速度控制在7.5 m/s；車門侵入最大控制在140 mm以內(nèi)，侵入速度控制在7.5 m/s；如果軸距較大，建議在此基礎上根據(jù)側面空間情況適當調(diào)整相應目標。