汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)試驗標(biāo)準(zhǔn)的探討

文 /王韶華 張 超 林佳盛

隨著電動汽車的迅速崛起，智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)已大幅度運(yùn)用于汽車自動駕駛、智能生態(tài)圈打造等諸多領(lǐng)域。汽車的行駛狀態(tài)、駕駛?cè)藛T狀態(tài)和車外路況等諸多信息將以數(shù)字化方式被收集、存儲和運(yùn)用。汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)（EDR），俗稱汽車的黑匣子，其由傳感單元、處理單元、存儲單元和供電單元組成，可用來記錄汽車在發(fā)生交通事故前、中、后3個階段汽車的車輛速度、行車制動、發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和安全約束系統(tǒng)狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)。翔實、有效的EDR數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確反映事故車輛在整個碰撞過程中的運(yùn)行狀態(tài)，包括駕駛?cè)藛T采取的各種措施。這些數(shù)據(jù)不僅對交通事故分析鑒定具有重要作用，更可以為未來的汽車主動安全技術(shù)的發(fā)展方向提供有力的數(shù)據(jù)支持。自《汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)》（GB 39732-2020）實施以來，各種碰撞試驗遇到一些問題，為此本文對該標(biāo)準(zhǔn)展開進(jìn)一步研究。

一、碰撞試驗

碰撞試驗主要涉及3類試驗：正面碰撞、正面偏置碰撞和側(cè)面碰撞。

加速度傳感器安裝要求：對于車輛加速度傳感器所在的EDR控制器在車輛縱向中心平面內(nèi)的情形，將試驗室加速度傳感器安裝在距離EDR控制器表面＜30 mm的位置；對于車輛加速度傳感器所在的EDR控制器不在車輛縱向中心平面內(nèi)的情形，則將試驗室加速度傳感器安裝在乘員艙內(nèi)剛性固定件表面上，即橫向方向上，距離縱向中心平面內(nèi)30 mm以內(nèi)；縱向方向上，距離駕駛員座椅R點(diǎn)所在橫向平面前方，距離應(yīng)＜30 mm。

碰撞車輛準(zhǔn)備：按照正面、正面偏置和側(cè)面碰撞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗車輛前期準(zhǔn)備。

試驗數(shù)據(jù)采集：碰撞標(biāo)準(zhǔn)要求采集的所有數(shù)據(jù)、加速度傳感器、電流鉗數(shù)據(jù)和EDR數(shù)據(jù)元素。

二、駕駛操作數(shù)據(jù)試驗

試驗準(zhǔn)備：整車一輛、延長線（移動EDR裝置，便于試驗觸發(fā)）、屏蔽氣囊和安全帶等不可逆裝置。

觸發(fā)方式有4種選擇：撞擊車輛、撞擊固定車輛的板車、物理觸發(fā)EDR、對EDR輸入觸發(fā)信號。第1、2、4種方式分別由于試驗成本過高、觸發(fā)閥值要求很難控制和需要客戶配合搭建模擬環(huán)境等原因，試驗流程較為復(fù)雜，而第3種方式實現(xiàn)方便且觸發(fā)成功率高，故通常被試驗采用。

試驗前，需對車輛相關(guān)部件進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)（見表 1）。

表1 部分車輛相關(guān)部件數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)表

三、臺架試驗

試驗準(zhǔn)備：EDR控制器及其安裝，模擬測試箱（由制造商提供）。參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)備與EDR臺架試驗見表2、圖1。

圖1 EDR臺架試驗要求

表2 EDR臺架試驗主要測試項目與關(guān)鍵要求

1.存儲空間

經(jīng)實際試驗顯示，不同制造商的EDR控制器存儲事件的次數(shù)也不盡相同，比較常見的是存儲3～6次事件，且不同的EDR控制器會有不同的觸發(fā)或鎖定條件?？傮w來看，EDR觸發(fā)試驗、斷電存儲試驗和存儲事件次數(shù)試驗三者均要求EDR控制器有足夠空間能夠記錄事件，非鎖定事件覆蓋試驗和鎖定事件覆蓋試驗兩者則要求EDR控制器沒有足夠空間。因此，對于試驗樣品，試驗人員可依照順序進(jìn)行試驗（假設(shè)EDR為3個存儲空間）。

三次沖擊試驗的順序為斷電存儲試驗、存儲覆蓋機(jī)制試驗（鎖定事件）和觸發(fā)試驗。完成這3次試驗后，存儲事件次數(shù)試驗、斷電存儲試驗和觸發(fā)試驗均已滿足。

進(jìn)行一次非鎖定事件覆蓋試驗（觸發(fā)閾值沖擊波形），將觸發(fā)試驗覆蓋，完成非鎖定事件覆蓋試驗；進(jìn)行一次鎖定事件覆蓋試驗（鎖定條件沖擊波形），將觸發(fā)試驗覆蓋，此時EDR中所有存儲單元中均為鎖定事件；進(jìn)行一次鎖定事件覆蓋試驗（鎖定條件沖擊波形），驗證鎖定事件覆蓋。

試驗人員通過多次試驗后總結(jié)出試驗流程，試驗類型、試驗波形和達(dá)成目標(biāo)見表3。

表3 EDR臺架試驗流程

2.試驗數(shù)據(jù)采集與讀取

試驗波形采集主要是將EDR臺架設(shè)備試驗波形（加速度、速度等）的每一個采樣點(diǎn)的具體數(shù)值保存下來用于今后分析，并按照GB 39732-2020標(biāo)準(zhǔn)要求去讀取EDR數(shù)據(jù)元素。

3.試驗結(jié)果判定

判定要求為：臺架試驗類型是否全覆蓋，有無遺漏或者錯誤的情況發(fā)生；將采集到的EDR數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值相比較，兩者數(shù)據(jù)是否一致。

四、遇到的問題與解決方案

1.駕駛操作數(shù)據(jù)試驗

① 遇到的問題與分析

駕駛操作數(shù)據(jù)試驗?zāi)軌蝌炞C整車能否完整、正確地將駕駛操作數(shù)據(jù)發(fā)送至EDR，試驗前需對車輛相關(guān)部件進(jìn)行預(yù)設(shè)。此預(yù)設(shè)可由人為操作完成，但存在以下兩個問題。

人為操作勢必需要占用一個試驗人員，且該人員除負(fù)責(zé)預(yù)設(shè)工作外，其他采集、觸發(fā)等工作均無法參與完成，需再配備一個人員輔助完成試驗，從人員配置來說是不合理的。

在觸發(fā)EDR前應(yīng)屏蔽氣囊、安全帶等不可逆裝置，但此操作存在人為遺忘或設(shè)備報錯的可能，一旦出現(xiàn)上述情況，在車內(nèi)進(jìn)行預(yù)設(shè)操作的人員將被氣囊或其他部件炸傷，造成人員傷害。

② 解決方案

綜合以上兩個問題，試驗人員自主研發(fā)了一個駕駛操作試驗假人系統(tǒng)。駕駛操作試驗假人以鋁制型材為原料，這樣可以達(dá)到輕便和易操作的目的。該假人由上部和下部組成（見圖2）。上部模擬人體的軀干部分，下部模擬人體的左右腿。左腿用來控制制動踏板，右腿用來控制加速踏板，通過左右腿上的螺母來調(diào)節(jié)腿的長度，從而達(dá)到預(yù)制制動踏板和加速踏板一定行程的目的。這樣，只需一人便可完成試驗設(shè)置與數(shù)據(jù)采集，既節(jié)約人工成本又保證安全。

圖2 駕駛操作試驗假人

③ 使用效果和改進(jìn)建議

在實際使用中，試驗實現(xiàn)了在保證試驗人員安全的前提下一人完成試驗的目標(biāo)。試驗顯示，駕駛操作試驗假人能滿足駕駛操作數(shù)據(jù)試驗的要求，使用效果良好。

在使用過程中，試驗人員仍發(fā)現(xiàn)兩點(diǎn)不足之處：整個假人的質(zhì)量略偏重，在使用時比較費(fèi)力，故建議在下一版本中可以從減重角度入手修改；假人腿部通過螺母鎖定的調(diào)節(jié)方式較為復(fù)雜，尤其在車內(nèi)操作空間有限的情況下，問題比較突出，故建議在下一版本中可以著手改變調(diào)節(jié)方式，使腿部調(diào)節(jié)更簡易。

2.臺架試驗

① 問題綜述

因EDR控制器需匹配車型預(yù)留的固定孔位和車內(nèi)空間去設(shè)計固定方式與體積，這直接導(dǎo)致其固定的底腳外形千差萬別，有多種固定方式（見圖3），這為臺架試驗時的樣品固定帶來不少麻煩。

圖3 EDR控制器

試驗初階段，試驗人員采用的是矩陣底板現(xiàn)場打孔的方式來固定（見圖3-a）。但隨著試驗量的大幅度增加，EDR控制器的固定方式也越來越復(fù)雜，需要試驗人員花大量時間去加工固定孔位，試驗周期也隨之成倍增長，此外加工也增加了客戶的一筆額外費(fèi)用，從降本增效的角度是不合適的，難以滿足今后大批量的試驗要求。故試驗需要設(shè)計一種通用型固定裝置來滿足大部分的EDR安裝，達(dá)到降低成本、加快試驗進(jìn)程的要求。

② 解決方案

結(jié)合近百個試驗樣品的觀察與分析，得出EDR控制器具有以下兩個特點(diǎn)：質(zhì)量輕，經(jīng)統(tǒng)計EDR控制器質(zhì)量主要集中在200 g～500 g之間。所以，通用型固定裝置可從輕巧角度出發(fā)，只要具備一定的強(qiáng)度即可；固定方式單一，EDR控制器安裝底腳雖然外形各異，但真正固定方式均為點(diǎn)固定，若能避開其底腳外形各異問題，則可最大限度發(fā)揮通用型固定裝置的靈活性。

由這兩個特點(diǎn)，本文設(shè)計了一種通用型固定裝置，該裝置包括基座和固定柱?；书L條板狀，在其長度方向上開設(shè)有安裝長槽，基座設(shè)置在試驗臺架上。固定柱設(shè)置在基座上，頂部開設(shè)有上下貫通的裝配孔，用第一螺釘和第二螺釘固定。第一螺釘穿過EDR控制器的安裝孔和裝配孔，完成固定柱與EDR控制器之間的裝配；第二螺釘穿過安裝長槽并與試驗臺架上的螺紋安裝孔配合固定，使基座固定在試驗臺架上（見圖4-b）。

圖4 矩陣底板和通用型固定裝置

該固定裝置應(yīng)在保證穩(wěn)定性的前提下同時兼顧靈活性，以提高試驗效率。因此，在設(shè)計完成后，試驗人員須進(jìn)行固定裝置的穩(wěn)定性驗證。

通常EDR控制器有3點(diǎn)式固定和4點(diǎn)式固定兩種，故需進(jìn)行兩次沖擊試驗來驗證其穩(wěn)定性。

具體方法：試驗人員匯總統(tǒng)計現(xiàn)有EDR控制器質(zhì)量，選取至今為止質(zhì)量最大的一個EDR控制器（520 g）；選取變化最大的波形進(jìn)行驗證（如鎖定條件沖擊波形，不可逆約束裝置，-40 g～40 g）。試驗人員首先進(jìn)行4點(diǎn)式固定方式的試驗：將4點(diǎn)式EDR控制器固定到試驗臺架上；在EDR控制器上表面黏貼一個額外的加速度（X向）傳感器；完成一次沖擊試驗后采集臺架加速度和額外加速度波形，并將兩個加速度疊加在一起觀察其一致性。試驗人員再進(jìn)行3點(diǎn)式固定方式的試驗：將3點(diǎn)式EDR控制器固定到試驗臺架上；完成一次沖擊試驗后采集臺架加速度和額外加速度波形，并將兩個加速度疊加在一起觀察其一致性。

試驗人員需通過比對分析，得出經(jīng)臺架試驗采集到的波形和額外加速度采集到的波形基本一致的結(jié)論，固定裝置的穩(wěn)定性良好，滿足試驗要求。

③ 使用效果

幾千次的試驗驗證，該固定裝置以其質(zhì)量輕、體積小、安裝靈活度高等優(yōu)勢大大縮短試驗時間，有效提高了試驗效率，可以滿足絕大部分EDR控制器的安裝。

五、結(jié) 語

本文較為詳細(xì)地闡述了EDR控制器標(biāo)準(zhǔn)涉及的3種試驗方法和要求，同時就實際試驗中遇到的問題提出解決方案并驗證其可行性，從而優(yōu)化了試驗流程，提高了試驗效率。本文提出的解決方案具有一定的可復(fù)制性，對于實際工作具有較高的實用價值，望下一步進(jìn)行操作流程規(guī)范，能夠較快地幫助試驗人員掌握方法與順利完成試驗。