中国汽车综合测评技术研究报告(2020)
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安全篇

Ⅰ 汽车安全测评

报告一 国内外汽车安全发展现状

摘要:本报告主要对国内外道路交通安全的总体形势与特征进行研究,从交通事故概况、各国交通安全发展形势、机动车和驾驶人保有量、道路交通事故形态发展、弱势道路使用者以及交通事故损伤分布情况等方面对中国以及全球的交通安全总体形势进行归纳和总结。

关键词:道路安全 交通事故 死亡率 弱势道路使用者

一 国内外道路交通安全的总体形势与特征

(一)全球交通安全总体形势

1.交通事故是人类主要的死亡原因之一

据2018年世界卫生组织(World Health Organization)发布的统计报告,交通事故已经成为人类的主要死亡原因之一。2016年,交通事故致死人数占比已经从第9位攀升至第8位(见表1),致死人数达到135万。对于5~29岁的儿童和青年,交通事故是最主要的致死原因。

表1 2016年人类死亡的前十大原因

与此同时,虽然全世界的车辆保有量在稳步增加,随着道路交通管理水平、安全驾驶意识和车辆安全技术水平的提升,整体的万车死亡率从2000年的135人下降到2016年的64人,具体数据如图1所示。

图1 2000~2016年世界汽车保有量及万车死亡率统计

资料来源:世界卫生组织。

2.十年间各国交通事故死亡人数总体呈现下降趋势

据美国国家公路交通安全管理局统计,美国道路交通死亡人数从2008~2014年除2012年外均呈现负增长趋势,在2015年出现反弹,2014~2015年的死亡人数增长率为8.4%,为2008~2017年中最高,如图2所示。

图2 2008~2017年美国道路交通事故死亡人数据统计

资料来源:美国国家公路交通安全管理局。

日本交通事故综合分析中心数据显示,2008~2018年,日本道路交通事故死亡人数呈逐年下降的趋势,具体数据如图3所示。

图3 2008~2018年日本道路交通事故死亡人数统计

资料来源:日本交通事故综合分析中心。

2007~2016年,德国、西班牙、法国、意大利、荷兰、英国、韩国等国家的道路交通事故死亡人数变化情况如图4所示。2016年与2007年相比,以上各国的死亡人数均呈下降趋势,下降率分别为35.22%、52.65%、24.87%、36.02%、11.28%、41.42%、30.39%,各国总体道路交通事故死亡率下降约35.05%。

图4 2007~2016年各国道路交通事故死亡人数示意

资料来源:中国道路交通事故统计年报。

3.低、中、高收入国家交通安全发展水平不均衡

全球各地区的道路交通安全发展水平不均衡。道路交通伤害和死亡的负担不成比例地由弱势道路使用者和生活在低收入和中等收入国家的人承担,在这些国家,日益机动化的交通工具造成越来越多的人员伤亡。2013年,不同收入水平国家的道路交通事故死亡率如图5a所示。2016年,不同收入水平国家交通事故所致死亡率如图5b所示。

图5 不同收入水平国家人口、道路交通死亡人数和注册机动车辆数量的比例

资料来源:世界卫生组织。

2013~2016年,在低收入国家,道路交通死亡人数都没有下降,而在48个中高收入国家,死亡人数有所下降,如图6所示。

图6 2013~2016年道路交通死亡人数有所变化的国家数目

注:数据代表了自2013年以来死亡人数变化超过2%的国家,不包括人口在20万以下的国家。

资料来源:世界卫生组织。

4.交通死亡率具有地区不平等特性

WHO统计资料表明,道路交通死亡率也呈现地区不平等性。如图7所示,2016年的统计数据显示,非洲和东南亚国家的道路交通死亡率分别为每十万人26.6人和20.7人,均高于世界平均水平十万人口18.2人,且与2013年相比均有所增加,而美洲、欧洲及西太平洋的数据均较低且呈下降趋势。

除东地中海区域外,每十万人口道路交通死亡率随地区收入的增加而下降。在非洲,中等收入国家与低收入国家之间存在明显差别,中等收入国家的死亡率为每十万人口23.6人,低收入国家为每十万人口29.3人。在欧洲,中等收入国家的道路交通死亡率(每十万人口死亡14.4人)几乎是高收入国家的3倍(每十万人口死亡5.1人)。

图7 各地区每十万人口的道路交通死亡率

资料来源:世界卫生组织。

5.弱势道路使用者占道路交通死亡人数一半以上

2018年全球道路安全状况报告显示,在所有道路交通死亡中,有一半以上是弱势道路使用者,包括行人、骑自行车的人和使用两轮或三轮机动车的人。如图8所示,世界行人和骑自行车的人死亡数占总数的26%,两轮或三轮机动车驾驶人占28%,汽车使用者占29%,其余17%是其他/未经确认者。其中,非洲的行人和骑自行车的人死亡率合计最高,占44%;而东南亚和西太平洋的两轮或三轮机动车驾驶人死亡率最高,分别为43%和36%。

图8 按道路使用者类别及世界卫生组织区域划分的死亡人数分布

资料来源:世界卫生组织。

(二)中国道路交通安全总体形势

1.中国道路交通安全形势发生改变

随着中国经济的快速增长,道路交通迎来巨大的发展与变革。截至2018年底,中国公路总里程超过480万公里,机动车保有量超过3.2亿辆。但中国的道路交通安全形势依然比较严峻,公安部交通管理局的统计年报显示,2018年,中国共接到道路交通事故1025.6万起,同比增加183.7万起,同比增长21.8%。其中涉及人员伤亡的道路交通事故244937起,造成63194人死亡、258532人受伤,直接财产损失达13.8亿元,与2017年同期相比,死亡人数下降0.9%,事故起数、受伤人数、直接财产损失分别上升20.6%、23.3%和14.1%。发生适用简易程序处理的道路交通事故1001.1万起,同比增加179.5万起,同比增长21.8%。

2.机动车和驾驶人保有量快速增长

经济水平的提高增强了人们的购买力,汽车保有量呈快速增长趋势。2018年,我国汽车保有量达到24028万辆,为历史最高水平,与2017年相比,增加2284万辆,增长10.5%;摩托车保有量为6823万辆,减少602万辆,下降8.1%。汽车占机动车的比例持续提高,从2014年的58.62%提高到2018年的73.48%,汽车已经成为机动车的主要构成部分。近五年的汽车保有量及占机动车比例情况如图9所示。

图9 2014~2018年的汽车保有量及占机动车比例情况

资料来源:公安部交通管理局。

国家统计局的数据显示,2009~2018年十年,机动车驾驶员人数与汽车驾驶员人数呈现明显增长趋势,机动车驾驶员人数与汽车驾驶员人数情况如图10所示。

图10 2009~2018年机动车驾驶员人数与汽车驾驶员人数情况

资料来源:国家统计局。

3.道路交通死亡人数及十万人口死亡率总体呈下降趋势

据2018年度道路交通事故统计年报,2018年涉及人员伤亡的交通事故:起数上升20.6%,死亡人数下降0.9%。如图11所示,中国近10年的交通事故数量及事故死亡人数下降后又在2016年显示出上升趋势。2018年涉及人员伤亡的交通事故起数为2009年以来的最大值。

图11 2009~2018年道路交通事故情况

资料来源:公安部交通管理局。

2009~2018年万车死亡率总体呈下降趋势,十万人口死亡率在2016年呈现较明显的上升趋势,与2015年相比上升8.1%,2017年十万人口死亡率相比2016年上升0.66%,上升幅度有所回落。万车死亡率除2016年上升了2.9%以外,其余年份均为下降。2009~2018年万车死亡率及十万人口死亡率趋势如图12所示。

图12 2009~2018年万车死亡率及十万人口死亡率示意

资料来源:公安部交通管理局。

4.道路交通事故形态与车辆间事故形态稳定

2014~2018年事故形态分布无明显变化,如图13所示,车辆间事故发生概率远远大于车辆与人事故和单车事故数量。

图13 道路交通事故形态分布示意

资料来源:公安部交通管理局。

根据2014~2018年交通事故年报统计数据,在两车事故(碰撞运动车辆)中发生侧面碰撞的概率最高,占总事故起数的40%左右,发生追尾碰撞与正面碰撞的概率相似。主要车辆间事故形态占总事故数量的比例变化如图14所示。

图14 2014~2018年主要车辆间事故占总事故数量的比例

资料来源:公安部交通管理局。

5.近年高速公路事故死亡人数占比呈下降趋势且车辆间事故形态稳定

据2018年度道路交通事故统计年报,2018年高速公路发生事故9243起,导致的死亡人数为5336人。2009~2018年十年高速公路发生交通事故数占总交通事故数的比例变化趋势如图15所示。

图15 高速公路交通事故数占总交通事故数的比例变化趋势

资料来源:公安部交通管理局。

2014~2018年,高速公路主要车辆间事故占总事故数量的比例变化如图16所示。在两车事故(碰撞运动车辆)中发生追尾碰撞的概率最高,占总事故起数的35%左右。发生侧面碰撞与正面碰撞的概率之和在10%以下。

图16 2014~2018年主要车辆间事故占总事故数量的比例示意

资料来源:公安部交通管理局。

6.弱势道路使用者死亡人数占比呈上升趋势

据2009~2018年度道路交通事故统计年报,2009~2018年交通事故中弱势道路使用者(驾驶非机动车者、乘非机动车者、步行者)死亡人数占总死亡人数的百分比变化趋势如图17所示。交通事故中弱势道路使用者的死亡人数占总死亡人数的百分比呈上升趋势。

图17 2009~2018年弱势道路使用者死亡人数占总死亡人数的百分比变化趋势

资料来源:公安部交通管理局。

2009~2018年主要弱势道路使用者死亡情况如图18所示,步行者的死亡数在主要弱势道路使用者死亡数中最高,其次是驾驶摩托车者。骑自行车者与乘摩托车者的死亡数量大体呈逐年下降趋势,而骑电动自行车者的死亡数量则逐年上升。

图18 2009~2018年主要弱势道路使用者死亡情况

资料来源:公安部交通管理局。

综上,中国道路交通安全面临的挑战主要是:①机动车和驾驶人保有量快速增长;②弱势道路使用者死亡人数占比呈逐渐上升趋势;③车辆间碰撞仍然是道路交通事故中的主要事故形态。要应对以上挑战,需要从人、车、路多个因素进行综合考虑。比如,加强安全教育,提高人的安全意识;优化道路安全设计,加强道路交通安全管理;完善车辆安全设计标准,针对中国的道路交通安全事故特征开展新车测试、评价等。

二 国内外安全标准发展历程及现状

从世界上第一辆汽车诞生开始,汽车对促进社会进步、提高大众物质生活水平、改善人们精神生活都起到了非常重要的作用。但随着汽车保有量迅速增加,道路交通事故已发展成为一个严重的社会问题。因此,从20世纪50年代开始,许多国家,特别是工业发达国家相继对汽车产品进行立法,实施法制化管理,并制定各类汽车技术法规,对汽车安全等技术性能加以控制,以减少汽车对人类社会和环境造成的危害。

我国的汽车强制性标准体系主要以ECE法规和EC指令为参照,汽车强制性标准首先从主动安全开始,随着汽车工业的发展和技术进步,逐步扩展至一般安全、被动安全。在被动安全测试里,主要包括车内乘员安全和车外行人安全两大方面。

(一)车内乘员安全标准

1.正面碰撞标准

汽车正面碰撞标准主要有美国的FMVSS 208、欧洲的ECE R94以及中国的GB 11551—2014等。主要的正面碰撞形式为100%正面碰撞、正面30°斜角刚性壁障碰撞、正面可变形壁障40%偏置碰撞等。

(1)FMVSS 208

美国是世界上最早实施车辆正面碰撞法规的国家。美国FMVSS 208《乘员碰撞保护》法规包括100%正面碰撞、正面30°斜角刚性壁障碰撞和正面可变形壁障40%偏置碰撞。

(2)欧洲法规

欧洲的正面碰撞法规包含ECE R137和ECE R94,分别规定了100%重叠正面碰撞和正面可变形壁障40%偏置碰撞,试验速度分别为50km/h和56km/h。

(3)中国标准

我国正面碰撞标准GB11551—2014规定了100%重叠正面碰撞,试验速度为50km/h。偏置碰撞标准GB/T20913—2007规定了40%偏置碰撞,试验速度为56km/h。

2.侧面碰撞标准

在美欧两大汽车安全法规体系中,汽车侧面碰撞的法规分别为FMVSS 214和ECE R95。1990年10月FMVSS 214在美国颁布执行;欧洲于1991年颁布了ECE《侧面碰撞草案》,并于1995年颁布了正式的ECE R95侧面碰撞法规。日本在1998年将侧面碰撞法规正式纳入日本保安基准。

我国于2004年开始制定汽车侧面碰撞乘员保护国家强制性标准,并于2006年7月1日起正式实施。美国、欧洲现行的侧面碰撞试验方法存在较多的不同之处,包括碰撞形态,移动壁障的台车质量、尺寸、吸能块尺寸及性能,试验用侧碰假人、碰撞基准点等,同时乘员伤害指标也略有不同。

(1)FMVSS 214

FMVSS 214的侧面碰撞标准为移动变形壁障运载台车纵向中垂面以48km/h的速度垂直撞击试验车辆,运载台车的行进方向与运载台车的纵向中垂面夹角为27°;侧面柱碰试验速度0~32km/h,车辆的运动方向和车辆的纵向中心线成75°的角度。

(2)欧洲法规

在欧洲法规中,移动变形壁障运载台车以50km/h的速度垂直撞击试验车辆驾驶员侧。侧面柱碰速度为32km/h,车辆纵向中心线与车辆运动方向成75°角。

(3)日本标准

日本标准中的侧面碰撞和侧面柱状的碰撞形式与欧洲法规基本相同。

(4)GB 20071—2006

中国侧面碰撞安全标准修改采用了欧洲的ECE R95法规,并结合国内的具体国情制定。考虑到我国人体参数和车型特点,在制定该标准时又参考了日本的相关法规。标准于2006年7月1日开始实施,标准规定了汽车进行侧面碰撞的要求和试验程序,并对车辆型式的变更、三维H点装置、移动变形壁障及碰撞假人进行了规定。我国侧碰标准规定了碰撞形式为移动变形壁障纵向中垂面与试验车辆纵向中垂面垂直,碰撞速度为50km/h。目前,国标碰撞假人采用ES-2。

3.翻滚碰撞标准

当前翻滚碰撞方面的标准主要为等效的顶部静压试验。顶压试验标准以美国FMVSS为主,中国国标参考美国的相关法规制定。而欧盟和日本在这方面的法规标准还有缺失,未制定乘用车的翻滚标准。

(1)FMVSS 216a

将车辆放上台架,并以一定角度将车辆的底盘框架牢牢固定在刚性水平面上。通过测量水平面及驾驶员和乘客侧门槛底部标准参考点之间的垂直距离来确定车辆的横向姿态。采用刚性金属板以一定的角度和13mm/s的速度对车顶施加载荷,直至加载位移量达到127mm。

规定车辆车顶结构在试验中必须承受的最大载荷是车辆空载重量的3倍。该标准还扩展了适用范围,使其也适用于额定车辆总重大于2722千克但不大于4536千克的车辆,确定了这些较重车辆的受力要求为车辆空载重量的1.5倍。同时标准还规定,上述所有车辆必须在双面试验中满足规定的载荷要求,标准还要求车辆在试验中保持足够的生存空间。

(2)GB26134—2010

GB26134—2010参考美国FMVSS标准制定。金属板以一定的角度和不超过13mm/s的速度对车顶施压,直至所加载的载荷达到要求。

4.追尾碰撞中的座椅标准

关于追尾碰撞中的座椅(挥鞭伤)的标准大致包括美国的FMVSS 202a、FMVSS 207,欧洲的ECE R17、ECE R25、GTR 7,中国的GB11550—2009、GB15083—2019以及ISO17373:2005。FMVSS 207、ECE R17、ECE R25、GB11550—2009和GB15083—2019对座椅头枕的外观尺寸、吸能性能做出了规定,规定了防挥鞭伤座椅的基本要求。FMVSS 202a、GTR 7和ISO17373:2005对汽车座椅防挥鞭伤功能提出了具体要求,规定了座椅防挥鞭伤评价指标、试验方法。

(1)FMVSS 202a头枕

FMVSS 202a标准规定了头枕的要求,以减少在追尾和其他碰撞中颈部受伤的频率和严重程度。该标准适用于2009年9月1日当天或之后制造的乘用车、额定车辆总重小于等于4536 kg的多用途乘用车、货车和客车。

关于动态要求,FMVSS 202a标准中对头部与躯干的相对旋转角度和头部伤害标准有要求。对于旋转角度,Hybrid-Ⅲ 50百分位试验假人头部和躯干之间的相对旋转角度限制在12°。对于头部伤害标准,将最大HIC15值限制为500。

(2)GTR 7全球法规

GTR 7全球技术法规从静态评价和动态评价两方面规定了座椅防挥鞭伤要求。静态评价要求头枕高度≥800mm,头后间隙≤55mm;动态评价要求,当采用Hybrid-Ⅲ 50百分位男性试验假人时,评价指标同FMVSS 202a动态试验要求相同。当采用BioRID Ⅱ假人时,评价指标为假人NIC、上颈部Fx、上颈部Fz、上颈部My、下颈部Fx、下颈部Fz、下颈部My。

(3)ISO17373:2005

ISO17373:2005规定了座椅防挥鞭伤动态试验性能要求。动态试验采用BioRID Ⅱ或Hybrid-Ⅲ 50百分位假人,评价指标包括头部加速度(X/Y/Z)、上颈部Fx、上颈部Fz、上颈部My、下颈部加速度(X)、下颈部Fx、下颈部Fz、下颈部My、胸部加速度(X/Z)、骨盆加速度(X/Y/Z)。

(二)行人安全标准

由于行人事故发生概率高,损伤风险大,对行人保护的研究也越来越引起全球范围的关注。2008年世界车辆法规协调论坛(WP29)及其管理委员会通过表决,行人法规成为GTR第9号法规。欧盟于2003年正式通过2003/102/EC指令,该指令成为全球第一部行人保护法规。2009年废除相关指令并推出EC 78/2009号指令是欧盟目前制定的有关行人保护方面的最新法规。我国于2009年发布了GB/T 24550—2009《汽车对行人的碰撞保护》,主要参考全球技术法规GTR 9(2008年版)。

(1)GTR 9

适用范围:最大设计质量大于500kg的M1类汽车、最大设计质量大于500kg但不大于4500kg的M2类汽车以及最大设计质量大于500kg但不大于4500kg的N类汽车。但不包括驾驶员座椅R点与前轴中心的横向平面的水平距离小于1000mm的M2类和N类汽车。

GTR 9试验项目含头型试验和腿型试验,儿童头型质量为3.5kg,撞击速度为35km/h,撞击角度为50°;成人头型质量为4.5kg,撞击速度为35km/h,撞击角度为65°。腿型根据保险杠下部基准线离地高度,采用TRL下腿型/上腿型冲击保险杠,冲击速度为40km/h。

(2)ECER 127

该法规适用于M1和N1类机动车。N1类车辆的驾驶员位置“R点”是前轴向前或纵向前轴横向中心线后方最大为1100mm的车辆,不受该法规的要求。

ECE R127的儿童头型质量为3.5kg,撞击速度为35km/h,撞击角度为50°;成人头型质量为4.5kg,撞击速度为35km/h,撞击角度为65°。腿型根据保险杠下部基准线离地高度,采用Flex PLI腿型/TRL上腿型冲击保险杠,冲击速度为40km/h。

(3)GB/T 24550—2009

GB/T 24550—2009的要求参见GTR 9。

三 国内外安全评价规程发展历程及现状

世界三大汽车法规体系主要有:美国的FMVSS、欧洲的ECE和EEC,以及日本的TRIAS。它们在20世纪五六十年代出现,并不断完善。汽车安全标准针对汽车安全性提出了最基本要求,满足汽车安全标准要求是各国汽车产品进入市场的一道门槛。但汽车安全标准缺乏对汽车产品安全性能的总体评价分级,无法为汽车消费者提供一个更直观的汽车安全性评价。

为使消费者对汽车安全有更好的认识,汽车安全评价规程相继在各国出现。1978年美国公路交通安全管理局(NHTSA)提出并组织建立了最早的NCAP体系,至20世纪90年代末期,欧洲、日本、澳大利亚及韩国等也先后组建了自己的NCAP体系,我国也在2006年由中国汽车技术研究中心正式建立C-NCAP体系。以上评价工况主要聚焦于人员的安全,测试工况以中高速为主。

在低速碰撞方面,在全球具有较强影响力的是汽车维修研究委员会(简称RCAR)从保险公司的视角提出的低速结构碰撞试验和低速保险杠碰撞试验工况,用以研究低速碰撞中车辆的耐撞性与维修成本,其目的旨在提升乘用车的耐撞性和维修经济性。

2017年,在中国保险行业协会指导下,中国汽车工程研究院(简称“中国汽研”)和中保研汽车技术研究院(简称“中保研”)联合推出了中国保险汽车安全指数(C-IASI)测试评价体系。该体系首次将人员安全风险和车损安全风险视角下的高速和低速碰撞测试评价体系融为一体,从耐撞性与维修经济型、车内乘员安全、车外行人安全以及辅助安全四个方面,将汽车产品隐性特征显性化和定量化,从汽车消费者和保险的角度客观评价车辆的安全特征及使用经济性,提供客观公正的参考信息。

相对于汽车安全评价标准,各汽车安全评价规程对于汽车安全的评价范围更广,评价项目更丰富,而且通过星级评定或打分的形式综合性地描述了汽车的整体安全性。同时汽车安全评价标准也为安全评价规程的制定提供了数据基础,二者缺一不可。

(一)耐撞性与维修经济性规程

在低速碰撞中,车辆的结构可能会受损,但通常不会造成严重的人身伤害。耐撞性与维修经济性的研究目的就是减少机动车维修损失,通过测试研究提高车辆的耐撞性、维修经济性。当前进行车辆耐撞性与维修经济性测试的机构主要是RCAR组织的成员机构,如德国安联技术中心(以下简称“AZT”)、英国大昌研究中心(以下简称“Thatcham”)、韩国保险汽车研究培训中心(以下简称“KART”)和中保研。

(1)RCAR

1972年成立的RCAR(保险汽车维修理事会)在耐撞性与维修经济性研究和测试方面发挥了重要作用。目前,RCAR有24个成员,横跨20个国家和五大洲:欧洲、亚洲、北美洲、南美洲和大洋洲。其会员机构均由保险行业或者保险公司出资成立,开展与保险风险相关的汽车技术的研究工作。

当前RCAR低速碰撞试验主要包含低速结构碰撞试验和保险杠碰撞试验。

低速结构碰撞试验包含正面碰撞、追尾碰撞和侧面碰撞(仅德国AZT进行低速结构侧面碰撞测试)。低速结构碰撞主要考核碰撞后整车特征位置闭合件间隙变化量和下车体的变形量,以及碰撞后整车零部件维修和更换的情况,综合评价其维修经济性。

①正面碰撞:试验车质量为整备质量加上一个75kg的驾驶员质量,碰撞点位置为车辆前部40%宽度处;试验速度为15+1km/h,试验壁障高度应高于试验车辆。壁障要求为不可变形的刚性壁障,碰撞侧为驾驶员侧。

②追尾碰撞:驾驶员侧须放置一个75kg碰撞假人,车辆与碰撞台车行进方向成10°摆放,碰撞点位置为车辆尾部40%宽度处,碰撞侧为乘员侧。车辆制动处于松开位置,试验速度为15+1km/h,台车前端需安装刚性壁障,台车质量为1400 kg,如图19所示。

图19 低速结构追尾碰撞

③侧面碰撞:试验车质量为整备质量加一个75kg的驾驶员质量,碰撞点位置为车辆前门的中心线上,离地高度450mm,试验速度为10+1km/h,试验壁障车前端为刚性壁障,质量为1000kg,碰撞侧为驾驶员侧,如图20所示。

图20 低速结构侧面碰撞

保险杠碰撞试验主要考核车辆保险杠的吸能特性以及与其他车辆发生低速碰撞的兼容性和接触稳定性。保险杠碰撞试验包含全宽碰撞和角度碰撞两种碰撞类型共四种碰撞工况,正面全宽/尾部全宽测试的碰撞速度为10km/h;正面角度/尾部角度测试的碰撞速度为5km/h,工况如图21所示。

图21 保险杠碰撞测试

(2)中国保险汽车安全指数(C-IASI)

C-IASI耐撞性与维修经济性测评规程在借鉴RCAR低速测评规程的前提下,结合国内道路交通实际情况,选取低速结构碰撞测试中正面碰撞和追尾碰撞作为考核项,保险杠碰撞测试作为监测项。该试验内容主要由C-IASI的发起单位中保研完成。中保研于2016年加入RCAR,可以完成国际RCAR组织推荐的所有碰撞试验和部分真实道路环境的实车模拟碰撞试验。同时,以中国市场的实际情况为基础,对维修经济性进行评估。

自耐撞性与维修经济性测评规程引入中国市场以来,汽车生产企业开始关注耐撞性及维修经济性提升方面的设计,完善了中国汽车测评体系重要一环。

(二)车内乘员安全规程

车内乘员安全规程包括正面碰撞乘员保护规程、侧面碰撞乘员保护规程、翻滚(顶压)乘员保护规程和追尾碰撞乘员保护规程。

1.正面碰撞

除了汽车安全标准,各国还相继开发了新车评价规程NCAP。NCAP起始于美国,在欧洲得到发展。中国汽车技术研究中心于2006年根据中国市场自身情况,定制了C-NCAP。此外还有IIHS、中国的中国保险汽车安全测评(C-IASI),C-IASI于2018年正式开始测试。各NCAP评价基础都是根据各国市场情况建立的。在试验形态设置上,都有自己的独特之处,也有相互吸收。目前,Euro NCAP是评价项目最多的。U.S.NCAP与IIHS评价体系的试验条件相对苛刻,因为美国SUV及大型乘用车保有量大。

各国评价规程中正面碰撞测试项目对比如表2所示。

表2 各国评价规程正面碰撞项目

(1)U.S.NCAP

U.S.NCAP正面碰撞保护标准规程包括100%重叠正面碰撞测试。假人损伤评价标准有头部损伤评价标准HIC15、颈部张力、颈部压力、颈部Nij指数、胸部压缩量和大腿力。驾驶员和副驾驶员测量的评价指标一样。

U.S.NCAP中35%重叠正面偏置碰撞形式目前还未实施。

(2)Euro NCAP

Euro NCAP正面碰撞规程包含100%重叠正面碰撞测试和40%重叠可变形壁障偏置碰撞。其中100%重叠正面碰撞测试是2015年引入的,100%重叠正面碰撞测试的假人损伤评价标准有:头部损伤指标HIC15、头部加速度、颈部剪切力、颈部张力、伸张弯矩、胸部压缩量、VC、大腿力。40%重叠可变形壁障偏置碰撞的假人损伤评价还包含膝盖滑动位移、小腿压缩力、胫骨指数。

2020年Euro NCAP将引入MPDB(可移动的渐近可变形壁障)前向碰撞测试,来评价碰撞兼容性等级。相容性评估包括壁障变形的均匀性,壁障侵入,乘员负荷指数OLC。MPDB试验与ODB试验相比,车辆的结构变形和运动相似,但由于车辆和MPDB小车的相对速度的增加,车身脉冲的严重程度更严重。

(3)C-NCAP

C-NCAP正面碰撞保护标准试验规程包括100%重叠正面碰撞和40%重叠偏置碰撞。40%重叠偏置碰撞64km/h的车速是C-NCAP于2012年下半年开始实施的,并且后排女性假人开始进行定量评价并计入总成绩。100%重叠正面碰撞测试的假人损伤评价标准有头部损伤指标HIC36、头部加速度、颈部剪切力、颈部张力、伸张弯矩、胸部压缩量、VC、大腿力。40%重叠可变形壁障偏置碰撞的假人损伤评价还包含膝盖滑动位移、小腿压缩力、胫骨指数。

最新版C-NCAP与最新U.S.NCAP和Euro NCAP正面碰撞的详细对比如表3所示。

表3 C-NCAP与Euro NCAP、U.S.NCAP正面碰撞对比

表3 C-NCAP与Euro NCAP、U.S.NCAP正面碰撞对比-续表

(4)JNCAP

JNCAP正面碰撞保护标准试验规程包括100%重叠正面碰撞和40%重叠偏置碰撞。100%重叠正面碰撞测试的假人损伤评价标准有头部损伤指标HIC36、颈部剪切力、颈部张力、伸张弯矩、胸部压缩量、大腿力。40%重叠可变形壁障偏置碰撞的假人损伤评价还包含胫骨指数。

(5)IIHS

IIHS中正面碰撞测试包括40%重叠偏置碰撞和正面25%重叠小偏置碰撞。40%重叠偏置碰撞的假人损伤评价标准有头部损伤指标HIC15、头部加速度、颈部张力、颈部压力、颈部Nij、胸部压缩量、胸部加速度、VC、粘性指数、大腿力、膝盖滑动位移、小腿压缩力、胫骨指数和脚部加速度。25%重叠小偏置碰撞的假人损伤评价项目与40%重叠偏置碰撞的假人损伤评价项目一致。

(6)C-IASI

中国汽研与中保研,在借鉴国际成熟经验(RCAR和IIHS)的基础上,结合中国汽车保险与车辆安全技术现状,制定形成“中国保险汽车安全指数”(C-IASI)测试评价体系。其中正面碰撞包括正面25%偏置碰撞。评价指标分为假人伤害等级评定和车辆结构等级评定,其中假人伤害等级评定指标有头部、颈部、胸部、大腿和髋部(KTH评价指标)、腿部和脚部;车辆结构等级评定评价指标有侵入量测量值评估、定性观察车辆结构等级、燃料和高压系统完整性。

2.侧面碰撞

(1)U.S.NCAP

U.S.NCAP的侧面碰撞试验为移动过变形壁障运载台车纵向中垂面以55km/h的速度撞击试验车辆,运载台车的行进方向与运载台车的纵向中垂面夹角为27°;侧面柱碰试验速度为0~32km/h,车辆的运动方向和车辆纵向中心线成75°的角度。

U.S.NCAP的伤害准则如表4所示。

表4 U.S.NCAP中侧面碰撞中假人伤害准则

U.S.NCAP的评估方法:利用所谓的相对风险值(RR=relative risk)来评估星级,图22表示相对风险值(RR)对应的星级。

图22 相对风险值(RR)对应的星级

资料来源:U.S.NCAP。

(2)Euro NCAP

Euro NCAP中侧面碰撞保护标准如表5所示。

表5 Euro NCAP中侧面碰撞保护标准

(3)C-NCAP

C-NCAP规程中侧面碰撞试验的碰撞形式为移动变形壁障与静止试验车辆侧面垂直,并垂直撞向试验车辆,其碰撞速度为50km/h。侧面碰撞测试的要求见表6,WorldSID 50th和SID-IIs型侧面碰撞假人测量部位和测量参数见表7。

表6 侧面碰撞测试的要求

表6 侧面碰撞测试的要求-续表

表7 WorldSID 50th和SID-IIs型侧面碰撞假人测量部位和测量参数

表7 WorldSID 50th和SID-IIs型侧面碰撞假人测量部位和测量参数-续表

(4)JNCAP

JNCAP中详细的侧面碰撞假人的评价准则如表8所示。

表8 JNCAP中侧面碰撞假人的评价准则

(5)IIHS

IIHS中侧面碰撞试验规定了碰撞形式为移动变形壁障与静止试验车辆侧面垂直,并垂直撞向试验车辆,其碰撞速度为50km/h。前后排假人都采用SID IIs。

IIHS中假人的测评部位包括头部/颈部、胸部/躯干、盆骨/左大腿,结构上的标准为侵入量。其中,头部/颈部采用的标准是HIC15、FZ拉伸、FZ压缩;胸部/躯干采用的标准是肩部压缩量、肋骨压缩量、最差肋骨压缩量、压缩率、VC;盆骨/左大腿采用的标准是髋骨力、髂骨力、髋骨力和髂骨力的合力、大腿A-P力/弯矩、大腿L-M力/弯矩;侵入量为B柱与驾驶员座椅中心线的位移。

(6)C-IASI

C-IASI中头部和颈部评级通过头部HIC15、颈部拉伸力Fz和压缩力Fz三项指标来评定;躯干评级通过胸部和腹部的变形量、变形速率、粘性指标VC等三项指标进行评定;骨盆和腿部评级根据髋骨峰值力FA(t)、髂骨峰值力FI(t)、髋骨和髂骨合成力峰值FP(t)、大腿力Fx和Fy(3ms)、大腿力矩Mx和My(3ms)进行评价;车辆结构等级主要根据试验后B柱与驾驶员座椅中线之间的距离进行评定并且根据车辆结构件是否失效对评价等级进行修正(降级)。

3.翻滚(顶压)

翻滚(顶压)试验规程以美国为主,其中U.S.NCAP和IIHS采用不同的评价标准。中国的测试规程仅有C-IASI,而欧盟和日本等地区还缺乏相关试验规程。

(1)U.S.NCAP

采用静态稳定因子(SSF)评价,即在试验室里测量的静态防侧翻额定值。该值可以确定车辆的重量分布,以及测试车辆是否容易倾翻。翻滚星级评分如图23所示。

图23 U.S.NCAP翻滚星级评分

资料来源:U.S.NCAP。

(2)IIHS

IIHS根据FMVSS的测试规定对车辆进行测试,对车顶强度有着自己的评判标准。方法是使用金属板以一定的角度和速度撞击车顶,然后测量车顶凹陷程度。评分标准如表9所示。

表9 IIHS评分标准

(3)C-IASI

C-IASI的车顶强度试验参考美国IIHS的试验流程。试验时,加载装置的刚性压板以约5mm/s的速度给试验车辆施加载荷,加载位移≥127mm,用压板位移量127mm范围内测得的峰值载荷与车重(整备质量状态)之比(SWR)评价车顶抗压强度等级。评分标准也与IIHS一致。

4.座椅(挥鞭伤)

关于座椅(挥鞭伤)的标准大致包括欧洲的Euro NCAP,日本的JNCAP,美国的IIHS,中国的C-NCAP、C-IASI。

(1)Euro NCAP

2008年Euro NCAP引入前排座椅鞭打试验,2014年又增加了对后排乘员颈部伤害的评估。

Euro NCAP(2020)前排鞭打试验包括静态评价和动态评价。静态评价包括头枕几何尺寸评价和最差位置几何尺寸评价,其中头枕几何尺寸评价得分为-1~1分,最差位置几何尺寸评价得分为0~1分,总分2分。

动态评价通过采集动态试验过程中假人颈部伤害值来评价假人颈部伤害。动态试验包括中强度波形试验和高强度波形试验,其中中强度波形试验和高强度波形试验各占3分,总分6分。

前排座椅动态试验时,如图24所示,将座椅与约束系统安装在台车上,模拟后碰撞过程,试验过程中采集的BioRID-Ⅱ假人评价指标包括NIC、Nkm、头部回弹速度、上颈部Fx、上颈部Fz、上颈部My、下颈部Fx、下颈部My、T1加速度、头枕接触时间及靠背张角。

图24 驾驶员座椅动态鞭打试验

资料来源:Euro NCAP。

2014年,Euro NCAP标准中新增了对于后排座椅的静态评价。标准对于后排座椅共规定了3项测量内容,分别是有效高度、头后间隙及非使用位置。其测量图如图25所示。

图25 后排座椅的静态指标测量

资料来源:Euro NCAP。

(2)JNCAP

JNCAP仅进行动态评价,原则上,选择驾驶员座椅或前排乘客座椅作为测试座椅。试验过程中采集的BioRID-Ⅱ假人评价指标包括NIC、上颈部Fx、上颈部Fz、上颈部My、下颈部Fx、下颈部Fz、下颈部My。

最终评价得分分为两部分:NIC得分和颈部力及力矩得分。试验各测量项的评价如表10所示,NIC得分4分,权重为1,其他评价指标每项最大得分为4分,取得分最低的评价指标分数乘以权重2作为颈部力及力矩得分,座椅鞭打总分最大12分。

表10 JNCAP鞭打试验评价

表10 JNCAP鞭打试验评价-续表

(3)C-NCAP

将驾驶员座椅仿照原车状态固定安装在台车上,模拟后碰撞过程。座椅上放置BioRID Ⅱ型假人,用以测量后碰撞过程中,颈部受到的伤害情况。

按规定程序试验后,确定鞭打试验结果。鞭打试验分数如表11所示,最高得分为5分。在该项试验中,对于座椅靠背最大动态张角、头枕干涉头部空间、座椅滑轨动态位移不满足要求的,分别给予2分、2分和5分的罚分。鞭打试验最低得分为0分,不会因罚分而减为负分。

表11 鞭打试验得分

表11 鞭打试验得分-续表

(4)IIHS

根据头枕的几何结构评估静态指标。使用测量标准H点的配有代表男性平均尺寸头部的HRMD试验装置进行Height(头枕高度)和Backset(头后间隙)的测量,躯干与垂直方向的夹角为25°±1°,具体评价见表12。

表12 静态评价

动态试验的性能标准分为两组:座椅设计参数(2个)和试验假人响应参数(2个)。对于两个座椅设计参数,头枕接触时间必须小于70 ms,或最大T1向前加速度必须小于9.5g才满足此要求。对于两个试验假人响应参数,测得的颈部力将被归类为低、中、高三个等级。

动态试验完成后进行动态评价,见表13。

表13 动态评价

综合上述,整体评价见表14。

表14 IIHS整体评价

(5)C-IASI

座椅/头枕评估分为静态测量和动态测试两部分,评价结果分为优秀、良好、一般、较差四个等级,依次用G、A、M、P表示。

静态评价根据头枕高度和头后间隙的静态测量值所在的区域,得出优秀、良好、一般、较差静态评价,结果见表15。

表15 静态评价

动态评价通过头枕接触时刻、假人T1加速度、上颈部拉力及上颈部剪切力值来判定动态评价结果。测量结果评价如表16所示。其中颈部力等级区间划分同IIHS鞭打试验颈部力分类一样。

表16 动态评价

根据静态评价与动态评价情况,进行座椅/头枕的整体评价。

(三)行人安全规程

截至2019年,各测试规程对行人保护测试的项目见表17。

表17 各测试规程对行人保护测试的项目

(1)IIHS

IIHS行人AEB试验见表18。

表18 IIHS行人AEB试验

两种情况下的得分相加,然后应用两个权重因子:垂直点小计70%,平行点小计30%。每个加权操作的乘积四舍五入到1/10点。总分是两个加权小计的总和。

(2)Euro NCAP

在Euro NCAP中利用头型冲击器、下腿型冲击器、上腿型冲击器冲击试验和行人AEB试验数据对行人防护进行评价。

头型试验:在头型试验中,碰撞速度为11.1±0.2m/s,儿童头型的碰撞角度为相对于地面参考平面50°±2°,当儿童头型试验点位于发动机罩前缘基准线上或之前时,碰撞角度为相对于地面参考平面20°±2°。成人头型的碰撞角度为相对于地面参考平面65°±2°。

腿型试验:根据被测试车辆保险杠下部基准线高度选择TRL上腿型或Flex PLI腿型冲击器以11.1±0.2m/s的速度冲击保险杠试验区域。各个方向的偏转角度要求在2°以内。

WAD775mm试验:根据每个试验位置所对应WAD930和IBRL连线与水平面的角度来计算试验速度和角度。各个方向的偏转角度要求在2°以内。

AEB VRU:AEB弱势道路使用者系统是为行人和/或骑自行车的人通过车辆路径时自动刹车而设计的AEB系统。对于AEB VRU系统的评估,考虑了两个方面的评估:行人和骑自行车的人。AEB行人系统在5个不同的场景中进行评估,包括AEB和FCW功能。

AEB行人:对三个场景进行测试,模拟行人横穿测试车辆前方道路,以及行人在车辆前方同向前行的情况。穿行的场景包括一名成年人从驾驶员侧穿过车辆前方,一名成年人从前座乘客侧穿过车辆前方(在此场景下会进行两项测试);以及一名儿童突然从驾驶员侧的两辆静止车辆的缝隙之间跑出。在纵向场景中,将完成两项测试:一项是行人正对车辆中心,另一项是行人沿道路行走。纵向场景以及一个穿行场景会在低亮度条件下重复进行。

AEB骑自行车的人试验见表19。

表19 AEB骑自行车的人试验

(3)C-NCAP

头型试验:在头型试验中,儿童头型的碰撞速度为40±0.72km/h,碰撞角度为相对于地面参考平面50°±2°,当儿童头型试验点位于发动机罩前缘基准线上或之前时,碰撞角度为相对于地面参考平面20°±2°。成人头型的碰撞速度为40±0.72km/h,碰撞角度为相对于地面参考平面65°±2°。

腿型试验:根据被测试车辆保险杠下部基准线高度选择TRL上腿型或Flex PLI腿型冲击器以40±0.72km/h的速度按照规定的方向撞向保险杠。通过每次试验获得的腿部弯矩以及膝部韧带伸长量等性能指标进行评分。

AEB VRU_Ped系统需要进行两部分的评价,表20是AEB VRU_Ped系统测试项目。

表20 AEB VRU_Ped系统测试项目

AEB VRU_Ped系统得分的前提条件如下。

①在CVNA-75场景下,AEB VRU_Ped行人系统应能从10km/h的车速开始工作(报警或制动)。

②能检测到速度为3km/h的行人,并且在CVNA-75场景下,车速为20km/h时,系统对车速有减缓作用。

③只有FCW报警功能时,AEB VRU_Ped系统不得分。

AEB VRU_Ped系统的评价由两部分组成:AEB功能部分和HMI部分。

对于AEB VRU_Ped系统的功能测试,VVUT(VUT 的速度)≤40km/h 的评分是基于各测试速度点相对速度的减少量进行计算的。对于完全避免碰撞的试验,该测试速度点得满分;对于没有完全避免碰撞发生的试验,使用线性插值的方法来计算对应的单个试验得分。

HMI部分得分的前提条件是:车辆起动,AEB和FCW功能默认“开启”。同时满足关闭要求与FCW报警要求时,才可以得分;没有FCW功能的系统,本项不得分。

(4)C-IASI

车外行人保护试验包括头型冲击试验和腿型冲击试验。

头型试验:包络距离为1000~2100mm的区域作为测试区域。头型试验采用儿童/成人头型以11.1±0.02m/s的速度冲击车辆发动机罩等车辆前部结构,测量头部伤害指标。

腿型试验:根据被试车辆保险杠下部高度选择TRL上腿型或Flex PLI腿型冲击器以11.1±0.02 m/s的速度冲击车辆前保险杠,测量腿部伤害指标。Flex PLI腿型对保险杠的试验如图26所示。TRL上腿型冲击车辆包络线775mm,测量大腿/骨盆的伤害,作为监测项。

图26 Flex PLI腿型对保险杠的试验

资料来源:C-IASI官网公开信息。

(5)JNCAP

该行人头部保护性能测试适用于载客9人或以下的乘用车及总重量为2.8吨或以下的商用车。

头型试验:使用头部损伤标准来评估车辆对行人头部的保护性能。按照表21中的碰撞要求(头部冲击器、碰撞速度和碰撞角度),将头部冲击器撞击在试验车发动机罩。

表21 头型试验要求

腿型试验:Flex PLI腿型冲击器以40±0.7km/h的速度冲击车辆前保险杠,测量腿部伤害指标。

行人AEB:测试场景,对于每个AEBS评估测试和FCWS评估测试,模拟行人应使用通过的两种测试场景:CPN成年行人从近端横穿,CPNO成年行人在有遮挡车辆的条件下从近端横穿。

试验车辆速度:试验车辆的试验速度应在表22所述范围内,试验以最低速度开始,以5km/h或10km/h递增。此外,在车辆制造商声明等情况下,可提高起动车速。同样,在车辆制造商声明等情况下,也可以降低结束车速。

表22 试验车速

针对有和没有周围光线的夜间测试,对于每个AEBS评估测试和FCWS评估测试,模拟行人应使用通过的两种测试场景:CPF成年行人从远端横穿,CPFO成年行人在有遮挡车辆的条件下从远端横穿,遮挡车辆开近光灯。试验车辆速度:试验车辆的试验速度应在表23(a)及(b)所述范围内,试验以最低速度开始,以5km/h或10km/h的速度递增。此外,在车辆制造商声明等情况下,可提高起动车速。同样,在车辆制造商声明等情况下,也可以降低结束车速。

表23(a) 周围有灯光试验的试验车速

表23(b) 周围没有灯光试验的试验车速

(四)辅助安全规程

在各国的安全评价规程中除了前文中所说的耐撞性与维修经济性规程、车内乘员安全规程与车外行人安全规程以外,其他项目的测试规程见表24。黑框字体为2020年计划实施的测试项目。

表24 各国的安全评价规程中其他测试项目

(1)Euro NCAP/ANCAP

Euro NCAP/ANCAP中主动安全与驾驶辅助试验项目和评估见表25。

表25 Euro NCAP/ANCAP主动安全与驾驶辅助试验项目评估

表25 Euro NCAP/ANCAP主动安全与驾驶辅助试验项目评估-续表

(2)U.S.NCAP

U.S.NCAP中主动安全与驾驶辅助试验项目和评估包含以下项目。

前碰预警:该测试项目分为三种测试工况,见表26。

紧急自动刹车:该测试项目分为四种测试工况,见表27。

表26 U.S.NCAP前碰预警测试要求

表27 U.S.NCAP紧急自动刹车测试要求

还包含动态制动辅助、近光灯、半自动灯光调节、尾灯转向信号、道路偏离警告、盲点探测、翻滚风险评估。

作为行人评估部分包含行人保护AEB、倒车自动制动。

(3)C-NCAP

C-NCAP主动安全与驾驶辅助试验,包含车辆自动紧急制动系统性能测试、车辆电子稳定性控制系统性能测试报告的审核。

对于配置了ESC系统的试验车辆,通过审核车辆生产企业提供的具备资质的第三方检测机构出具的关于此车型满足相关要求的性能测试报告,判定车辆的ESC系统是否具备所要求的性能。

对于配置了AEB系统的车型,进行车辆追尾自动紧急制动系统(AEB CCR)试验,以及行人自动紧急制动系统(AEB VRU_Ped)试验,其中AEB VRU_Ped试验已在前面的章节中给出了详细介绍。AEB CCR系统进行三部分评价。第一部分:AEB功能和FCW功能测试,包含三种测试场景——CCRs、CCRm和CCRb,如表28所示。第二部分:误作用试验,相邻车道车辆制动试验和铁板试验。第三部分:人机交互部分。第二、三部分总结见表29。

表28 AEB功能和FCW功能测试项目

表29 HMI及误作用

(4)C-IASI

试验工况分为前向碰撞报警功能测试和自动紧急制动功能测试,FCW功能测试见表30;AEB功能测试见表31,采集目标车车速、主车车速、两车横向距离、两车纵向距离、横摆角速度、FCW报警时刻等数据。

表30 FCW功能测试项目

表31 AEB功能测试项目

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