基于NCAP碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的車(chē)輛安全比較研究

費(fèi)孝濤，史品佳，劉瓊瓊，方江浩

基于NCAP碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的車(chē)輛安全比較研究

費(fèi)孝濤1,2，史品佳1，劉瓊瓊1，方江浩1

（1.江蘇電子信息職業(yè)學(xué)院智能交通學(xué)院，江蘇 淮安 223003；2.馬來(lái)西亞博特拉大學(xué)機(jī)械與制造工程系，馬來(lái)西亞 沙登 43400）

車(chē)輛碰撞安全對(duì)道路交通安全的評(píng)價(jià)意義重大。為了增加車(chē)輛碰撞安全性、減少道路交通安全事故的發(fā)生率，文章從NCAP的安全評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和碰撞試驗(yàn)內(nèi)容著手，分析了成人乘員保護(hù)、兒童乘員保護(hù)、弱勢(shì)道路群體、安全輔助的安全評(píng)級(jí)測(cè)試要求和內(nèi)容。對(duì)該范式下幾款代表車(chē)型的新車(chē)碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了定量可視化分析。根據(jù)安全評(píng)級(jí)優(yōu)秀的車(chē)型配置與碰撞試驗(yàn)安全結(jié)果，提出需要加強(qiáng)我國(guó)準(zhǔn)售車(chē)型在主被動(dòng)安全系統(tǒng)配置方面的立法建議和加快應(yīng)對(duì)未來(lái)復(fù)雜交通環(huán)境的安全研發(fā)。

NCAP；車(chē)輛安全；碰撞測(cè)試

前言

汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展集中體現(xiàn)著世界工業(yè)發(fā)展的水平，但全球汽車(chē)保有量的增長(zhǎng)，也給駕駛員和道路交通參與者在出行上帶來(lái)了安全隱患。根據(jù)世界衛(wèi)生組織發(fā)布的2018年《全球道路安全狀況報(bào)告》[1]，全球道路交通死亡人數(shù)持續(xù)上升，每年造成135萬(wàn)人死亡，另外3 000萬(wàn)至5 000萬(wàn)人遭受非致命傷害，僅在2018年的中國(guó)，因道路交通事故造成的直接財(cái)產(chǎn)損失達(dá)14多億人民幣。

這些驚人的數(shù)據(jù)已完全證實(shí)“全球性道路交通安全危機(jī)”的形成。為應(yīng)對(duì)這種現(xiàn)狀，世界衛(wèi)生組織在過(guò)去十年組織全球?qū)＜议_(kāi)展了“十年道路安全行動(dòng)（2011—2020）”，該行動(dòng)計(jì)劃由道路安全管理、更安全的道路與基礎(chǔ)設(shè)施、更安全的車(chē)輛、更安全的交通參與者行為和迅速的事故后響應(yīng)，共5項(xiàng)基本內(nèi)容組成[2]?！笆臧踩袆?dòng)”在車(chē)輛安全方面主要的努力方向是：制定全球統(tǒng)一技術(shù)法規(guī)；推廣NCAP活動(dòng)；所有新車(chē)強(qiáng)制裝配最低標(biāo)準(zhǔn)安全裝備；推廣主動(dòng)避撞技術(shù)；鼓勵(lì)購(gòu)買(mǎi)、使用和維護(hù)安全的車(chē)輛[3]。

然而，在一些國(guó)家和地區(qū)，還未出臺(tái)嚴(yán)格的法規(guī)要求新售賣(mài)的車(chē)輛強(qiáng)制配置例如安全氣囊、AEB等能夠減少車(chē)輛交通安全死傷的安全裝置。通過(guò)NCAP的新車(chē)碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)并研究其背后的關(guān)系，能夠給消費(fèi)者一些參考，也能為汽車(chē)設(shè)計(jì)工程師提供遵循，為政府決策提供參考。

1 NCAP（New Car Assessment Program）

NCAP是將在市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的新車(chē)型按照比現(xiàn)有強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格和更全面的要求進(jìn)行碰撞安全性能測(cè)試，評(píng)價(jià)結(jié)果按星級(jí)劃分。NCAP是檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)汽車(chē)安全性能的重要依據(jù)。

圖1 世界各國(guó)的新車(chē)碰撞評(píng)價(jià)體系成立時(shí)間表

1978年美國(guó)高速公路安全管理局（NHTSA）提出NCAP評(píng)價(jià)體系，1994年開(kāi)始對(duì)汽車(chē)安全性能進(jìn)行星級(jí)評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果向社會(huì)公布。隨后，澳洲、日本、歐洲、韓國(guó)、中國(guó)等國(guó)家和地區(qū)相繼建立各自的NCAP 評(píng)價(jià)體系，如圖1所示。

在目前所有的NCAP評(píng)價(jià)體系中，Euro NCAP最具影響力和代表性。Euro NCAP 不依附于任何汽車(chē)制造企業(yè)，其宗旨是檢驗(yàn)歐洲市場(chǎng)上銷(xiāo)售的汽車(chē)在安全性方面的表現(xiàn)，為消費(fèi)者提供真實(shí)可信的參考信息，從而促進(jìn)汽車(chē)制造企業(yè)在汽車(chē)安全技術(shù)上的競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)普遍提高汽車(chē)安全性能起到重要作用。

1.1 安全評(píng)級(jí)

安全評(píng)級(jí)根據(jù)由 Euro NCAP 設(shè)計(jì)并開(kāi)展的一系列車(chē)輛測(cè)試來(lái)確定。這些測(cè)試以簡(jiǎn)單的方式再現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)生活中可能導(dǎo)致車(chē)內(nèi)乘員或路人受傷甚至死亡的重要事故場(chǎng)景。主要從成人乘員保護(hù)[4]，兒童乘員保護(hù)[5]，弱勢(shì)道路使用者（VRU）保護(hù)[6]和安全輔助[7]4個(gè)方面進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試。Euro NCAP還按照一定計(jì)算方法對(duì)4部分的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，根據(jù)最終結(jié)果進(jìn)行安全性能星級(jí)評(píng)價(jià)[8]并綜合評(píng)估。共制定了五個(gè)星級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)6個(gè)等級(jí)，不同等級(jí)的安全性能如表1所示。

表1 新評(píng)價(jià)體系中星級(jí)代表的安全性能

星級(jí)安全性能 五星級(jí)安全碰撞保護(hù)整體表現(xiàn)優(yōu)秀，配備了全面而強(qiáng)大的防碰撞技術(shù) 四星級(jí)安全碰撞保護(hù)及全方位性能整體表現(xiàn)良好；可提供額外的防碰撞技術(shù) 三星級(jí)安全至少中等水平的乘員保護(hù)效果，但并非總是配備最新的防碰撞功能 二星級(jí)安全基本滿(mǎn)意的碰撞保護(hù)效果，但缺乏采用防碰撞技術(shù) 一星級(jí)安全最低限度的碰撞保護(hù)，幾乎未采用防碰撞技術(shù) 零星級(jí)安全達(dá)到型式認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)，可以合法銷(xiāo)售，但缺乏關(guān)鍵的現(xiàn)代安全技術(shù)

1.2 NCAP碰撞試驗(yàn)內(nèi)容

按照Euro NCAP發(fā)展路線(xiàn)圖，2020年Euro NCAP評(píng)價(jià)規(guī)則較之前將有較大的變化，主要在乘員保護(hù)和主動(dòng)安全方面都有不小的調(diào)整，如豐富了AEB的測(cè)試場(chǎng)景，新增了遠(yuǎn)端乘員保護(hù)測(cè)試和事故救援考核，而最引人注意的變化是將實(shí)施多年的64 km/h正面40%偏置碰撞試驗(yàn)改為了移動(dòng)可變形壁障偏置碰撞（簡(jiǎn)稱(chēng)MPDB）。其采用了最新的THOR假人，并增加了車(chē)輛兼容性要求。

在試驗(yàn)過(guò)程中，壁障小車(chē)和試驗(yàn)車(chē)輛均以50 km/h的速度做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并以50%的重疊率發(fā)生碰撞，更精準(zhǔn)地模擬了發(fā)生碰撞時(shí)對(duì)車(chē)輛及乘員開(kāi)始作用的時(shí)刻，提高了約束系統(tǒng)標(biāo)定參數(shù)的精確度。前排假人為新開(kāi)發(fā)的THOR假人，副駕駛為Hybird III假人，后排為兩個(gè)Q系列的兒童假人，左側(cè)為Q6兒童假人，右側(cè)為Q10兒童假人，主要考察兒童約束系統(tǒng)對(duì)兒童的保護(hù)情況。

測(cè)試評(píng)價(jià)流程：（1）計(jì)算每一個(gè)分項(xiàng)得分；（2）計(jì)算假人每個(gè)身體部位得分，假人每個(gè)身體部位的得分取該部位分項(xiàng)得分中的最低分，分別對(duì)假人以下四個(gè)部位進(jìn)行評(píng)分，頭頸部、胸腹部、骨盆、大腿骨和膝蓋、小腿和腳部；（3）調(diào)整分從身體各部位得分中扣除；（4）計(jì)算試驗(yàn)得分：對(duì)于假每個(gè)身體部位，取駕駛員和乘員得分中的最低分，最高得分為16分。（5）測(cè)試過(guò)程中如果車(chē)門(mén)打開(kāi)，則在整個(gè)試驗(yàn)得分基礎(chǔ)上，每個(gè)打開(kāi)的車(chē)門(mén)扣1分；（6）MPDB相容性評(píng)價(jià)。

2 幾款新車(chē)型NCAP試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析對(duì)比

在碰撞的幾款新車(chē)中，本文選取Model S，Model X，Honda e，Honda JAZZ，Mazda MX-30，Toyota Yaris and Volk- sw-agen ID.3 共7款車(chē)的碰撞數(shù)據(jù)作為分析樣本。表2列出了這7款車(chē)的測(cè)試數(shù)據(jù)，包含平均值和最終的評(píng)估星級(jí)。

表2 不同車(chē)型碰撞測(cè)試得分及安全星級(jí)

成人乘員保護(hù)/%兒童乘員保護(hù)/%弱勢(shì)道路群體/%安全輔助/%平均值安全星級(jí) Model S96867494885 Model X98817294865 Honda e76817294714 Honda JAZZ87838076825 Mazda MX-3091876873805 Toyota Yaris86817885835 Volkswagen ID.387897188845 Average89847282

從以上的數(shù)據(jù)可以分析出：7款車(chē)型中，除Honda e獲得了四星安全等級(jí)外，其余車(chē)型均獲得了五星安全等級(jí)，且獲得五星級(jí)安全的車(chē)型在四項(xiàng)指標(biāo)中，對(duì)成年乘員的保護(hù)百分?jǐn)?shù)都在86%以上。

為了更直觀地分析數(shù)據(jù)，我們將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)生成雷達(dá)圖，如圖2所示。圖中，“弱勢(shì)道路使用者”安全保護(hù)程度普遍較低，平均值為72%；對(duì)成年乘員的安全保護(hù)程度最高，平均值接近90%。不同車(chē)型上，特斯拉電動(dòng)轎車(chē)Model S的綜合評(píng)分最好，綜合數(shù)值高達(dá)88%；而Honda e綜合評(píng)分最低，只有71%。七款車(chē)的四項(xiàng)指標(biāo)平均值從高到低依次是：成年乘員保護(hù)、兒童乘員保護(hù)、安全輔助和弱勢(shì)道路使用者。

圖2 不同車(chē)型碰撞安全指數(shù)分布雷達(dá)圖

根據(jù)E-NCAP在2020年發(fā)布的最新測(cè)試規(guī)程，選取5款2020年測(cè)試的新車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，包括成人乘員保護(hù)上的Frontal Impact（正面沖擊）、Lateral Impact（側(cè)面沖擊）、Rear Impact（尾部沖擊）、Rescue and Extrication（救援救助），兒童乘員保護(hù)上的Frontal Impact，Lateral Impact，Safety Features（安全特征），CRS Installation Check（兒童座椅安裝核查），弱勢(shì)道路群體上的Pedesdrain（行人），AEB Pedestrian（自動(dòng)緊急剎車(chē)系統(tǒng)下的行人），AEB Cyclist（自動(dòng)緊急剎車(chē)系統(tǒng)下的騎行者）以及安全救助中的Speed Assistance（車(chē)速輔助），Seatbelt Reminder（安全帶提醒），Driver Monitoring（駕駛?cè)吮O(jiān)控），Lane Support（車(chē)道保持），AEB Car-to-Car（車(chē)輛間自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)）。

在評(píng)分上，成人乘員保護(hù)的正面沖擊和側(cè)面沖擊評(píng)價(jià)指標(biāo)的滿(mǎn)分均為16分，成人乘員保護(hù)的尾部沖擊評(píng)價(jià)指標(biāo)的滿(mǎn)分為4分，救援救助評(píng)價(jià)指標(biāo)的滿(mǎn)分為2分。兒童乘員保護(hù)的正面沖擊、側(cè)面沖擊、安全特征和兒童安全座椅安裝檢查4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的滿(mǎn)分分別是16分、8分、13分和12分。弱勢(shì)道路群體的行人、自動(dòng)緊急剎車(chē)系統(tǒng)下的行人、自動(dòng)緊急剎車(chē)系統(tǒng)下的騎行者3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的滿(mǎn)分分別是36分、9分和9分。安全輔助的車(chē)速輔助、安全帶提醒、駕駛?cè)吮O(jiān)控、車(chē)道保持和車(chē)輛間自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的滿(mǎn)分分別是3分、2分、1分、4分和6分。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，五款車(chē)型在四個(gè)方面不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的得分如表3所列。

表3 不同車(chē)型碰撞測(cè)試得分明細(xì)

評(píng)價(jià)指標(biāo)細(xì)分指標(biāo)HondaJAZZMazdaMX-30Toyota YarisVolkswa-Gen ID.3Honda e滿(mǎn)分 成人乘員保護(hù)正面碰撞13.214.91214.311.316 側(cè)面碰撞14.9161513.212.716 尾部碰撞43.843.71.74 救援救助102212 兒童乘員保護(hù)正面碰撞14.516151615.316 側(cè)面碰撞7.88886.28 安全特征7778713 CRS 安裝11.811.810121212 弱勢(shì)道路群體行人28.328.929.926.324.336 AEB下行人73.76.864.89 AEB下騎行人8.14.55.76.54.79 安全輔助車(chē)速輔助2.52.52.42.72.53 安全帶提醒112222 駕駛員監(jiān)控011101 車(chē)道保持3.533.53.52.54 車(chē)輛間AEB5.34.34.863.56

圖3 不同車(chē)型安全評(píng)價(jià)得分占比

從表中可以看出，在成人乘員保護(hù)上，Mazda MX-30的正面及側(cè)面碰撞保護(hù)表現(xiàn)最好，得分占比為93.1%和100%；Toyota Yaris的尾部碰撞保護(hù)和救援救助表現(xiàn)最好，均獲得滿(mǎn)分。在兒童乘員保護(hù)上，Mazda MX-30的正面及側(cè)面碰撞保護(hù)表現(xiàn)最好，均獲得滿(mǎn)分；Volkswagen ID.3和Honda e在兒童安全座椅安裝檢測(cè)上獲得了滿(mǎn)分，而安全特征上，所有受測(cè)車(chē)型的得分都不高。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，5種車(chē)型四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的平均得分占比從高到低依次是兒童乘員保護(hù)（85.6%）、成人乘員保護(hù)（79.%）、安全輔助（76.7%）和弱勢(shì)道路群體（68.3%）?？梢?jiàn)，車(chē)輛制造商對(duì)主要車(chē)輛使用人的保護(hù)仍然特別重視，但在安全輔助和弱勢(shì)道路群體的保護(hù)上還有提升的空間。

3 車(chē)輛安全裝置建議

車(chē)輛主被動(dòng)安全裝置是保障車(chē)輛在駕駛和發(fā)生安全事故時(shí)的重要系統(tǒng)，能夠最大限度地降低事故風(fēng)險(xiǎn)和生命財(cái)產(chǎn)損失是汽車(chē)安全研究領(lǐng)域的永恒課題。目前，我國(guó)對(duì)許可銷(xiāo)售的新車(chē)還沒(méi)有出臺(tái)強(qiáng)制要求安裝安全氣囊、ABS系統(tǒng)、AEB系統(tǒng)等法律法規(guī)。在新車(chē)碰撞試驗(yàn)中能夠獲得4星安全標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)型均配置了多安全氣囊系統(tǒng)、自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)、車(chē)道保持系統(tǒng)等，以保證在車(chē)輛緊急情況下的車(chē)內(nèi)駕乘人員的安全。同時(shí)，這些先進(jìn)的新車(chē)型還兼顧了車(chē)輛行駛中發(fā)生事故時(shí)對(duì)車(chē)外弱勢(shì)道路群體以及其他車(chē)輛的保護(hù)，這也是未來(lái)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。隨著我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的研究和應(yīng)用，未來(lái)道路交通狀況復(fù)雜多變，也為道路安全提出了新的要求，對(duì)車(chē)輛碰撞安全的研究需要加大力度，開(kāi)發(fā)性能更加優(yōu)越的主被動(dòng)安全系統(tǒng)，對(duì)新車(chē)安全配置的立法也迫在眉睫。

[1] WHO.Global Status Report on Road Safety 2018[EB/OL] (2018- 6-17) https://www.who.int/publications/i/item/9789241565684.

[2] 曹正林.汽車(chē)安全法規(guī)與評(píng)價(jià)體系發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車(chē)文摘,2019 (02),1-7.

[3] 邱少波.汽車(chē)碰撞安全工[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2016.

[4] Euro NCAP.ASSESSMENT PROTOCOL-ADULT OCCUPANT PROTECTION:Version 9.1.2[S].Leuven BELGIUM:June 2020.

[5] Euro NCAP.ASSESSMENT PROTOCOL-CHILD OCCUPANT PROTECTION:Version 7.3.1[S]. Leuven BELGIUM:July 2020.

[6] Euro NCAP.ASSESSMENT PROTOCOL-VULNERABLE ROADUSER PROTECTION:Version 10.0.3[S].Leuven BELGIUM:June 2020.

[7] Euro NCAP.ASSESSMENT PROTOCOL-SAFETY ASSIST:Version 9.0.3[S].Leuven BELGIUM:June 2020.

[8] Celine Adalian,Alba Fornells,and Nuria Parera.Study of Diffe- rences in Overall Ratings in New Car Assessment Programs[J]. SAE Tech- nical Paper,2017.

Comparative Research on Vehicle Safety Based on NCAP Crash Test Data

FEI Xiaotao1,2, SHI Pinjia1, LIU Qiongqiong1, FANG Jianghao1

( 1.Jiangsu Vocational College of Electronics and Information Technology, School of Intelligent Transportation,Jiangsu Huai’an 223003; 2.Universiti Putra Malaysia, Department of Mechanical and Manufacturing Engineering, Malaysia Serdang 43400 )

Vehicle crach safety is of great significance to the evaluation of road traffic safety. In order to increase the safety of vehicle collisions and reduce the incidence of road traffic safety accidents, this article starts from the NCAP safety rating standards and crash test content, and analyzes the safety rating test requirements and content for adult occupant, child occupant, vulnerable road users, and safety assist. Quantitative and visual analysis of the new car crash test data of several representative models is carried out under this paradigm. Based on the vehicle configuration with excellent safety ratings and the safety results of the crash test, it is necessary to strengthen the legislative proposal for the active and passive safety system configuration of the vehicles for sale in my country and accelerate the safety research and development in response to the complex traffic environment in the future.

NACP; Car safety; Crash test

U461.91

A

1671-7988(2021)24-82-04

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.024.018

費(fèi)孝濤（1988—），男，講師，博士在讀，就職于江蘇電子信息職業(yè)學(xué)院智能交通學(xué)院，研究方向：車(chē)輛控制智能化與電控系統(tǒng)故障診斷。

江蘇電子信息職業(yè)學(xué)院科研青年基金計(jì)劃項(xiàng)目，基于評(píng)價(jià)模型的電動(dòng)公交車(chē)再生制動(dòng)控制策略研究，項(xiàng)目編號(hào)：KA210805。