基于實(shí)車碰撞的ODB和MPDB試驗(yàn)的對(duì)比分析研究

何成　王天華　謝軍　朱鑫

摘 要：針對(duì)新型的MPDB試驗(yàn)的車輛開發(fā)難點(diǎn)，本文對(duì)某款車型進(jìn)行了ODB和MPDB試驗(yàn)，從碰撞波形可知傳統(tǒng)的ODB試驗(yàn)比新型MPDB試驗(yàn)更加激烈。但駕駛員和駕駛員后排女性的損傷情況來(lái)看，MPDB在胸部評(píng)價(jià)上更加嚴(yán)苛，扣分更多。MPDB的兼容性評(píng)價(jià)指標(biāo)，考查試驗(yàn)車輛對(duì)對(duì)方車輛的攻擊性，試驗(yàn)車輛的兼容性評(píng)價(jià)指標(biāo)偏高，具有較大的攻擊性，容易罰分。本文為車輛的MPDB試驗(yàn)開發(fā)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：MPDB試驗(yàn) ODB試驗(yàn) 兼容性評(píng)價(jià)

Comparative analysis of ODB and MPDB test based on vehicle impact

He Cheng Wang Tianhua Xie Jun Zhu Xin

Abstract：Due to the difficulty of vehicle development in new MPDB test， ODB and MPDB tests are carried out on a certain vehicle. From the impact waveform， it can be seen that the traditional ODB test is more intense than the new MPDB test. However， in terms of the injury of the driver and the female on the driver rear seat， MPDB is more severe in the chest evaluation with more points deducted. The compatibility evaluation index of MPDB is used to test the aggressiveness of the test vehicle to the other vehicle. The compatibility evaluation index of the test vehicle is on the high side， which is more aggressive and easy to be penalized. This paper provides a reference for vehicle MPDB test development.

Key words：MPDB; ODB; compatibility evaluation

ODB（Offset Deformable Barrier）試驗(yàn)是一種正面偏置碰撞試驗(yàn)，模擬車輛與別的車輛發(fā)生40%重疊的正面對(duì)碰撞的交通事故，ODB蜂窩鋁壁障代替對(duì)方車輛。ODB試驗(yàn)主要評(píng)價(jià)測(cè)試車輛的耐撞性，即保護(hù)測(cè)試車輛乘員的安全，是目前各國(guó)各地區(qū)采用的主要測(cè)試方法。隨著車輛技術(shù)的發(fā)展，車輛的耐撞性得到很大的提升[1，2]。車輛保護(hù)自身乘員能力得到提升的同時(shí)，卻暴露了其攻擊性，即車輛對(duì)對(duì)方車輛造成傷害。鑒于，目前普遍采用ODB試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，在碰撞中既能保護(hù)車輛乘員的安全的同時(shí)也保護(hù)對(duì)方乘員的安全的碰撞兼容性研究成為熱點(diǎn)[3-5]。2021版的CNCAP評(píng)價(jià)規(guī)程引入MPDB（Mobile Progressive Deformable Barrier）試驗(yàn)，其兼容性評(píng)價(jià)指標(biāo)為MPDB臺(tái)車前段壁障變形量標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）、乘員載荷準(zhǔn)則（OLC）、壁障侵入深度和侵入高度[6]。2022年1月至2023年1月，兼容性最高罰分為3分。2023年1月以后，兼容性最高罰分增加至6分。因此，在由ODB試驗(yàn)轉(zhuǎn)入MPDB試驗(yàn)期間，有必要進(jìn)行MPDB的試驗(yàn)研究。研究MPDB試驗(yàn)與ODB試驗(yàn)的差異性，為MPDB試驗(yàn)車輛性能開發(fā)提供依據(jù)。

1 ODB和MPDB的差異

1.1 ODB和MPDB壁障的差異

ODB壁障如圖1，由前端的保險(xiǎn)杠元件和蜂窩鋁主體構(gòu)成。保險(xiǎn)杠元件的壓潰強(qiáng)度為1.711Mpa-10%～0%，蜂窩鋁主體的壓潰強(qiáng)度為0.342Mpa-10%～0%。

MPDB壁障如圖2，由A、B、C3個(gè)區(qū)段組成。A區(qū)段為均質(zhì)鋁蜂窩，其靜態(tài)壓潰強(qiáng)度為1.540MPa至1.711MPa。C區(qū)段也為均質(zhì)鋁蜂窩，其靜態(tài)壓潰強(qiáng)度為0.308MPa 至 0.342MPa。B區(qū)段為靜態(tài)壓潰強(qiáng)度漸進(jìn)遞增的蜂窩鋁，其靜態(tài)壓潰強(qiáng)度如圖3，圖中A點(diǎn)為0.756MPa，B點(diǎn)為1.09MPa，C點(diǎn)為0.616MPa，D點(diǎn)為0.95MPa。

1.2 ODB和MPDB碰撞形式的差異

ODB試驗(yàn)前排座椅放置2個(gè)HIII 50 男性假人，后排放置1個(gè)HIII 5 女性假人和1個(gè)Q3兒童假人。而MPDB前排駕駛員座椅放置1個(gè)THOR假人，副駕座椅放置1個(gè)HIII 5 女性假人，后排放置1個(gè)HIII 5女性假人和1個(gè)Q10兒童假人。ODB試驗(yàn)中，試驗(yàn)車輛以64km/h的速度、40%的重疊率與ODB壁障進(jìn)行碰撞。而MPDB試驗(yàn)中，試驗(yàn)車輛與1400kg的臺(tái)車以50km/h的速度、50%的重疊率進(jìn)行對(duì)撞。

ODB主要考查車輛在碰撞過(guò)程中對(duì)車內(nèi)乘員的保護(hù)作用。MPDB除了考查碰撞過(guò)程中車輛對(duì)車內(nèi)乘員的保護(hù)作用，還考查碰撞兼容性，即車輛對(duì)對(duì)方車輛的攻擊性。

2 ODB和MPDB評(píng)價(jià)

相比于ODB，MPDB試驗(yàn)的評(píng)價(jià)發(fā)生了很大的變化，各個(gè)部位均設(shè)置極限值（如果達(dá)到極限值，說(shuō)明達(dá)到人體極限，整個(gè)假人得0分），極限值的設(shè)置更加的合理。因?yàn)?個(gè)工況，假人類型不同，本文主要對(duì)比，駕駛員和駕駛員后排女性。具體如下：

2.1 駕駛員座位假人

ODB使用HIII50男性假人，而MPDB使用THOR50男性假人。2種試驗(yàn)工況使用的假人不同，所以評(píng)價(jià)上會(huì)存在很大的不同。

對(duì)頭部而言，ODB試驗(yàn)評(píng)價(jià)HIC36和累積3ms合成加速度，評(píng)價(jià)區(qū)間分別為650～1000和72g～88g 。MPDB評(píng)價(jià)HIC15和累積3ms合成加速度，評(píng)價(jià)區(qū)間分別為500～700和72g～80g，比ODB試驗(yàn)更加嚴(yán)苛。

2種工況，頸部評(píng)價(jià)指標(biāo)相同。

對(duì)胸部而言，2個(gè)假人的結(jié)構(gòu)差異性很大，評(píng)價(jià)值也有很大的不同，且MPDB增加腹部壓縮量的考評(píng)。

對(duì)腿部而言，腿部結(jié)構(gòu)相同，評(píng)價(jià)指標(biāo)基本相同，只是MPDB增加髖臼壓縮力的評(píng)價(jià)。

2.2 駕駛員后排位置假人

2種工況均采用HIII5女性假人，大部分評(píng)價(jià)指標(biāo)相同。在MPDB試驗(yàn)中，所有部位增加了極限值，且胸部壓縮量由ODB試驗(yàn)的23mm～48mm減小到18mm～42mm。所以MPDB試驗(yàn)更加嚴(yán)苛。

MPDB還增加了很多罰分項(xiàng)。如駕駛員頭部的氣囊不穩(wěn)定接觸、氣囊危險(xiǎn)展開和氣囊錯(cuò)誤展開，胸部的方向盤接觸、A柱位移、乘員艙完整性、肩帶負(fù)載等。

除此之外，MPDB還增加了獨(dú)特的兼容性評(píng)分。通過(guò)MPDB臺(tái)車前段壁障變形量標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）、乘員載荷準(zhǔn)則（OLC）、壁障侵入深度和侵入高度4個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)被測(cè)車輛的兼容性。這些都對(duì)測(cè)試車輛提出了更高的要求。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 ODB和MPDB碰撞波形

在車輛的左B柱下安裝加速度傳感器，采集ODB和MPDB碰撞波形，波形如圖4。從圖中可以看出，在70ms前，2曲線的趨勢(shì)基本一致。只是MPDB的值比ODB的相應(yīng)的值大1.57～9.02g。

對(duì)MPDB試驗(yàn)而言，在64ms以后，加速度迅速下降，碰撞力迅速卸載，測(cè)試車輛與MPDB臺(tái)車基本分開。

對(duì)ODB而言，當(dāng)MPDB的碰撞力卸載時(shí)，其加速度還沒有達(dá)到峰值。在MPDB的碰撞力卸載之前，ODB的加速度峰值為21.74g。在MPDB的碰撞力卸載之后，ODB的加速度峰值為36.1g。MPDB的碰撞力卸載時(shí)，ODB測(cè)試車輛剛處于擊穿蜂窩鋁的階段，而后車輛與剛性壁障接觸，車輛加速度繼續(xù)上升，ODB測(cè)試車輛的碰撞力繼續(xù)上升，直到最大。ODB的加速度峰值為MPDB的峰值的141%，碰撞更為激烈。

3.2 駕駛員損傷情況

ODB和MPDB工況下，頭頸部得分都是滿分。ODB試驗(yàn)，頭部HIC36傷害值為291（高性能指標(biāo)為650），累積3ms合成加速度為45.2g（高性能指標(biāo)為72g），頸部Fx為606.1N，頸部Fz為1161.0N，頸部My為6.15Nm。而MPDB試驗(yàn)，頭部HIC15傷害值為55（高性能指標(biāo)為500），累積3ms合成加速度為27.7g（高性能指標(biāo)為72g），頸部Fx為393.1N，頸部Fz為864.7N，頸部My為4.42Nm。從數(shù)據(jù)可知，ODB的傷害數(shù)值比MPDB大。

ODB試驗(yàn)的胸部壓縮量為23.6mm，得3.8分（滿分4分）。而MPDB的4個(gè)胸壓傳感器中的最大值為36.7mm，得3.7分（滿分4分）。ODB試驗(yàn)的得分比MPDB的得分高2.7%。

ODB和MPDB工況下，駕駛員假人膝蓋都沒有與儀表板接觸，所以沒有傷害值。左下腿都是滿分，而ODB右下腿上脛骨指數(shù)為0.49，得3.6分，MPDB右下腿上脛骨指數(shù)為0.26，滿分。相比MPDB試驗(yàn)，ODB試驗(yàn)下腿扣0.4分，傷害更大。

對(duì)駕駛員而言，ODB的頭頸部和腿部的傷害值更大，而MPDB的胸部傷害值更大。

3.3 駕駛員后排的損傷情況

除了頭部，ODB和MPDB都出現(xiàn)扣分。ODB試驗(yàn)中，頸部Fz為2.1kN，得1.0分（滿分2分），而MPDB試驗(yàn)中，頸部Fz為1.9kN，得1.4分（滿分2分）。ODB試驗(yàn)中，胸部壓縮量為20.9mm，滿分。而MPDB試驗(yàn)中，胸部壓縮量為18.5mm，得1.9分。

ODB試驗(yàn)中的頸部和胸部評(píng)價(jià)指標(biāo)值都比MPDB大，但是由于MPDB試驗(yàn)的指標(biāo)更加嚴(yán)苛，所以MPDB胸部的得分略低。

3.4 車輛的兼容性評(píng)價(jià)

對(duì)MPDB試驗(yàn)后的蜂窩鋁進(jìn)行掃描，得出蜂窩鋁侵入量如圖5。從圖中可知，壁障的最大穿透深度為524mm，小于630mm，所以蜂窩鋁沒有發(fā)生觸底的現(xiàn)象，壁障侵入深度滿足規(guī)程的要求。

當(dāng)車輛縱梁前端底部高度大于508mm時(shí)，需要評(píng)價(jià)壁障侵入高度。本測(cè)試車輛前端底部高度小于508mm，且壓潰深度小于480mm，所以壁障侵入高度滿足規(guī)程要求。

處理蜂窩鋁掃描數(shù)據(jù)，計(jì)算得到的SD值為58.95。SD值小于50mm時(shí)，不罰分; 大于150mm時(shí)，則罰1分。處于兩者之間采用線性插值的方法計(jì)算出相應(yīng)分?jǐn)?shù)。通過(guò)計(jì)算，此時(shí)的SD值罰0.09分，罰分占比9%，成績(jī)較好。

OLC計(jì)算如圖6，計(jì)算得到的OLC為37.22g。OLC值小于25g，不罰分;大于 40g，則罰1分。處于兩者之間采用線性插值的方法得出相應(yīng)分?jǐn)?shù)。通過(guò)計(jì)算，此時(shí)的OLC值罰0.81分，罰分占比81%，罰分較多。

4 結(jié)論

本文對(duì)某款車型進(jìn)行了ODB和MPDB試驗(yàn)，從碰撞波形可知ODB試驗(yàn)比MPDB試驗(yàn)更加激烈。

駕駛員和駕駛員后排女性的損傷情況來(lái)看，MPDB在胸部評(píng)價(jià)上更加嚴(yán)苛，扣分更多。其他部位的指標(biāo)，ODB試驗(yàn)的傷害更大。

MPDB的兼容性評(píng)價(jià)指標(biāo)，考查試驗(yàn)車輛對(duì)對(duì)方車輛的攻擊性，試驗(yàn)車輛的兼容性評(píng)價(jià)指標(biāo)偏高，具有較大的攻擊性，容易罰分。

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