中印汽車碰撞安全法規(guī)研究與對策

鐘新才

(上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，廣西柳州 545007)

0 引言

印度汽車市場向來被看作是一個沉睡的巨人。數(shù)據(jù)顯示，每1 000個印度人中只有18人擁有汽車，遠(yuǎn)低于全球平均水平(180輛)，而美國和歐盟的分別為800輛和500輛。據(jù)英國《金融時報》報道，印度有13.53億人口，印度汽車市場潛力巨大[1]。2016年，印度的總體汽車市場大約為70億美元，平均每年增長率是10%。預(yù)測到2020年，整個汽車市場將會增長到160億美元，印度的汽車市場有著非常大的活力。

印度汽車市場吸引了大量歐美和日本的汽車制造廠。印度汽車制造界的領(lǐng)頭羊——Maruti公司就是得到日本鈴木公司的特許生產(chǎn)小型鈴木車，福特公司從2000年起就在印度的Ikon工廠生產(chǎn)以Fiesta車型為基礎(chǔ)的車型。現(xiàn)代公司在印度生產(chǎn)Accent、Atos和Sonata三款轎車，而其控股建立起來的Tata公司則生產(chǎn)現(xiàn)代公司的小型轎車和越野車[2]。全球汽車產(chǎn)業(yè)平臺(MARKLINES)數(shù)據(jù)顯示，2018年印度汽車銷量達(dá)399萬輛，超過德國的374萬輛，成功躋身全球第四大汽車市場(包括乘用車和輕型商用車)。麥肯錫預(yù)測，到2021年印度將超過日本，成為全球第三大汽車市場。面對如此巨大的市場吸引力，來自全球的跨國車企前赴后繼，例如法國PSA已經(jīng)計劃在2020年或2021年實現(xiàn)印度本土化生產(chǎn)，韓國現(xiàn)代旗下起亞已經(jīng)完成了印度工廠的建設(shè)。

近幾年，中國在印度的投資力度不斷加大，尤以汽車產(chǎn)業(yè)為主。有數(shù)據(jù)顯示，2016—2017年，中國對印度直接投資為2.78億美元，其中60%進(jìn)入汽車領(lǐng)域，中國很多汽車制造商已獲得進(jìn)入印度市場的全球汽車品牌的入場劵。目前已有上汽、比亞迪、北汽福田及長城等車企進(jìn)軍印度，在國內(nèi)汽車市場增長放緩的情況下，積極開拓新市場已成為車企的重要選擇。中國最大電動汽車制造商比亞迪和塔塔汽車公司已聯(lián)手囊括9個城市的電動汽車供應(yīng)合同。長城汽車也已經(jīng)將印度作為其電動汽車和人工智能編程軟件的技術(shù)中心。

汽車技術(shù)法規(guī)是汽車制造者、銷售者以及使用者必須遵守的守則，并已成為汽車設(shè)計和制造的準(zhǔn)則、汽車認(rèn)證和進(jìn)出口商品檢驗的主要技術(shù)壁壘和障礙。而汽車安全法規(guī)作為汽車技術(shù)法規(guī)的關(guān)鍵內(nèi)容之一，深入了解分析印度國內(nèi)的汽車碰撞安全法規(guī)，是各車企進(jìn)軍印度市場的必要條件。

1 印度碰撞安全法規(guī)體系

在印度非常典型的法規(guī)體系中，印度政府、標(biāo)準(zhǔn)化組織、型式批準(zhǔn)與認(rèn)證機構(gòu)是法規(guī)體系的3個支柱。印度的汽車認(rèn)證體系基本上是參考了歐盟的ECE標(biāo)準(zhǔn)，印度的型式批準(zhǔn)系統(tǒng)主要借鑒了該國政府1993年引進(jìn)的歐洲型式批準(zhǔn)系統(tǒng)和生產(chǎn)一致性問題檢査系統(tǒng)[3]，但是印度汽車型式認(rèn)證流程要求更為嚴(yán)格，尤其對零部件的要求的遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于歐洲。所有適用于CMVR法規(guī)的汽車整車與零部件如座椅、燈具、安全帶等，都必須向印度交通部認(rèn)可的認(rèn)證機構(gòu)ARAI申請認(rèn)證，在印度制造、出口到印度的車輛必須要經(jīng)過型式認(rèn)證，檢測合格后才發(fā)放型式認(rèn)證證書。

對整車及汽車零部件產(chǎn)品進(jìn)行檢驗評估，印度主要有兩套標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，一套是印度標(biāo)準(zhǔn)局(BIS)制定的IS標(biāo)準(zhǔn)，另外一套是汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(AISC)制定的AIS標(biāo)準(zhǔn)。IS標(biāo)準(zhǔn)類別多、范圍廣，更新的速度較AIS標(biāo)準(zhǔn)慢，AIS標(biāo)準(zhǔn)只針對汽車及其零部件，不涉及其他產(chǎn)品，更新速度較快[4]。發(fā)展至今，印度汽車法規(guī)已基本形成了獨立完整的體系，并且仍然在不斷發(fā)展和更新。目前，印度汽車市場準(zhǔn)入法規(guī)清單已擴(kuò)展到100多項，其中涉及被動安全的法規(guī)主要有15項，印度汽車被動安全法規(guī)體系具體見表1。印度和中國法規(guī)主要參考了ECE的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)各國國情作了相應(yīng)的修改，印度與中國的被動安全法規(guī)內(nèi)容主要差異見表2。

表1 印度主要的汽車被動安全法規(guī)體系

表2 中印汽車被動安全法規(guī)內(nèi)容差異

2 中印NCAP的對比分析

NCAP是最早在美國開展并已經(jīng)在歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家運行多年的新車評價規(guī)程，一般由政府或具有權(quán)威性的組織機構(gòu)，按照比國家法規(guī)更嚴(yán)格的方法對在市場上銷售的車型進(jìn)行碰撞安全性能測試、評分和劃分星級，向社會公開評價結(jié)果。由于NCAP測試公開、嚴(yán)格、客觀，為消費者所關(guān)心，已成為汽車企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的重要規(guī)范，對提高汽車安全性能的影響顯著。近年來，更多國家(如澳大利亞、韓國、印度等)也開始重視和建立本國的NCAP。但是，各國NCAP在組織實施方式、試驗規(guī)程和評分方法上都有明顯不同，這與各國在法規(guī)體系、道路交通事故統(tǒng)計和車輛狀況等方面存在的差異密切相關(guān)。

印度BNCAP還處于導(dǎo)入階段，目前已完成第一階段評估規(guī)則的制定。按照現(xiàn)階段規(guī)則，印度BNCAP評估內(nèi)容分為成人乘員保護(hù)、兒童保護(hù)、行人保護(hù)和其他安全性能，總分為44分，各評估類別的分?jǐn)?shù)體系見表3。

表3 印度BNCAP各評估類別的分?jǐn)?shù)體系

印度BNCAP的星級評價體系分為5個星級等級，1星為最壞評價，5星為最好評價，但是除了進(jìn)行總體星級評估以外，各對應(yīng)星級僅對成人乘員保護(hù)有最低分限制要求。具體星級評定方式見表4。而目前中國CNCAP2018版評估內(nèi)容分為成人乘員保護(hù)、行人保護(hù)和主動安全三大項，而成人乘員保護(hù)涉及100%正面碰撞、40%偏置碰撞、側(cè)面碰撞以及座椅鞭打試驗，其星級評價體系按綜合得分率并結(jié)合各單項最低得分率要求進(jìn)行星級評價(5個星級)。

表4 印度BNCAP星級評價體系

關(guān)于正面偏置碰撞評估內(nèi)容，印度BNCAP與中國CNCAP的區(qū)別主要有：

(1)碰撞形式不同。中國CNCAP撞擊車輛左側(cè)，印度BNCAP撞擊車輛右側(cè)(右舵車)，如圖1所示。

圖1 正面偏置碰撞

(2)假人類型不同。前排均為兩個Hybrid III型50%男性假人，但是中國CNCAP第二排(駕駛員后方)為Hybrid III型5%女性假人，印度BNCAP第二排(副駕駛員后方)為P3兒童假人。

(3)印度BNCAP評價第二排P3兒童假人損傷，兒童假人損傷評價內(nèi)容見表5。

表5 印度BNCAP兒童保護(hù)動態(tài)評估

(4)印度BNCAP將正面偏置碰撞法規(guī)(AIS 098)納入評估內(nèi)容。

針對側(cè)面碰撞評估內(nèi)容，印度BNCAP與中國CNCAP的區(qū)別主要有如下幾點：

(1)碰撞形式不同。中國CNCAP撞擊車輛左側(cè)，壁障質(zhì)量為1 400 kg的AE-MDB，印度BNCAP撞擊車輛右側(cè)(右舵車)，壁障質(zhì)量為950 kg的MDB(與2015版CNCAP壁障一致)，如圖2所示。

圖2 側(cè)面碰撞

(2)假人類型不同，中國2018版CNCAP前排駕駛員為WorldSID假人，第二排(駕駛員后方)為SID-IIS假人，印度BNCAP前排駕駛員與2015版CNCAP一致，為ES2假人。

(3)不同假人涉及的假人損傷評估內(nèi)容不同，具體對比見表6。

表6 印度BNCAP側(cè)面碰撞假人損傷指標(biāo)

(4)印度BNCAP將側(cè)面碰撞法規(guī)(AIS 099)納入評估內(nèi)容范圍。

針對行人保護(hù)的評估內(nèi)容，中國CNCAP需要同步進(jìn)行頭型和腿型評估，而印度BNCAP只進(jìn)行頭型評估，并直接按照法規(guī)AIS 100進(jìn)行評估，且與中國推薦法規(guī)GB/T 24550—2009一致。其具體的要求是至少一半的兒童頭型試驗區(qū)域，HIC應(yīng)不大于1 000，2/3以上的成人頭型和兒童頭型合計的試驗區(qū)域，HIC應(yīng)不大于1 000，剩余區(qū)域的HIC不大于1 700。如果車輛只有兒童頭型試驗區(qū)域，2/3以上的試驗區(qū)域HIC不大于1 000，剩余區(qū)域的HIC不大于1 700。

3 汽車安全設(shè)計對策分析

針對汽車的安全設(shè)計，主機廠大多是在結(jié)構(gòu)耐撞及乘員約束系統(tǒng)方面開展工作，提高開發(fā)車型的安全性能。結(jié)構(gòu)耐撞性主要研究在各種碰撞模式下車體主要吸能結(jié)構(gòu)的變形形態(tài)和能量吸收特性。目的是在汽車發(fā)生道路交通事故時保證乘員生存空間，使得主要結(jié)構(gòu)最大化吸收碰撞能量，從而將傳遞給車內(nèi)乘員的碰撞能量降到最小。乘員約束系統(tǒng)主要研究不同形式的乘員約束系統(tǒng)相關(guān)部件的物理特性，在結(jié)構(gòu)耐撞性基礎(chǔ)上優(yōu)化乘員約束系統(tǒng)性能，降低乘員與車內(nèi)飾組件發(fā)生二次碰撞帶來的傷害。其中乘員約束系統(tǒng)相關(guān)部件主要包括安全帶、座椅、氣囊、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、儀表板等[5]。

(1)行人保護(hù)設(shè)計：在汽車安全法規(guī)方面，中國由于行人保護(hù)不是強制法規(guī)，因此為滿足印度行人保護(hù)頭型法規(guī)，在前期總布置時需預(yù)留頭型碰撞區(qū)域內(nèi)發(fā)罩外板與發(fā)動機艙硬點之間的空間距離，同時為滿足印度行人保護(hù)腿型法規(guī)，前保區(qū)域建議增加腿部吸能泡沫和小腿支撐桿。

(2)40%偏置碰撞安全設(shè)計：在印度BNCAP方面，40%偏置碰撞工況分?jǐn)?shù)(16分)比側(cè)面碰撞工況(8分)占比大，同時需評估偏置碰撞法規(guī)，且碰撞形式是撞擊車輛右側(cè)(右舵車)，對于中國國內(nèi)車的設(shè)計開發(fā)更具挑戰(zhàn)性，因此40%偏置碰撞的開發(fā)設(shè)計顯得尤為重要。圖3為車輛偏置碰撞的傳力路徑示意圖，針對結(jié)構(gòu)耐撞的設(shè)計，應(yīng)合理設(shè)計車身碰撞載荷傳力路徑，實現(xiàn)碰撞載荷合理分配，如shotgun延長至吸能盒，使其提前介入碰撞并加大傳力比例；前防撞梁向兩端延伸，增大與壁障重疊度，提升傳力能力；增加副車架-kickdown-門檻梁傳力路徑。同時乘員艙區(qū)域使用高強度鋼板，確保關(guān)鍵區(qū)域侵入量控制在設(shè)計目標(biāo)范圍內(nèi)。合理控制關(guān)鍵接頭的設(shè)計，達(dá)到足夠的抗彎和抗扭性能。而對于約束系統(tǒng)的匹配設(shè)計，為有效控制胸部壓縮量，在配置安全氣囊的同時，需配置卷收器預(yù)緊安全帶和潰縮式管柱，必要時安全帶可以增加端片預(yù)緊和動態(tài)鎖舌功能。同時可以設(shè)計腳墊結(jié)構(gòu)，有效控制假人小腿的前移，從而降低小腿損傷。

圖3 偏置碰撞的傳力路徑示意

(3)側(cè)面碰撞安全設(shè)計：由于印度BNCAP撞擊的是車輛右側(cè)，在B柱、門檻、座椅橫梁等關(guān)鍵斷面設(shè)計中，需要充分考慮車輛左右兩側(cè)車身側(cè)面碰撞的安全性能要求，圖4為側(cè)面碰撞傳力路徑示意圖。為有效控制車身的侵入量，部分關(guān)鍵加強結(jié)構(gòu)需使用高強度鋼和熱成型鋼。對于門飾板的設(shè)計，假人撞擊區(qū)域應(yīng)盡量不布置硬的卡扣。為降低假人肋骨變形量，應(yīng)控制扶手區(qū)域的結(jié)構(gòu)剛度。同時假人骨盆區(qū)域應(yīng)合理布置泡沫或塑料推塊，降低骨盆損傷。

圖4 側(cè)面碰撞的傳力路徑示意

(4)安全配置方面：針對額外的安全功能要求，車輛應(yīng)至少配置前排駕駛員側(cè)和副駕駛側(cè)安全帶未系提醒，同時配置駕駛員安全氣囊。

4 結(jié)束語

印度汽車技術(shù)法規(guī)不同于世界任何一個國家，是一個獨立的正在發(fā)展完善的體系。印度法規(guī)大部分來源于歐盟ECE標(biāo)準(zhǔn)，但是根據(jù)印度國情作了相應(yīng)的修改，同時近年印度也開始重視和建立本國的NCAP。文中通過深入了解印度汽車技術(shù)法規(guī)體系，主要從組織實施方式、試驗規(guī)程和評估方法方面詳細(xì)列出了印度和中國被動安全法規(guī)的差異、印度BNCAP和中國CNCAP 2018版之間的差異，同時針對行人保護(hù)、正面偏置碰撞和側(cè)面碰撞工況，提出了汽車安全設(shè)計的方向性對策。隨著汽車逐步進(jìn)入千家萬戶，汽車安全問題一直是未來重點關(guān)注的問題。更嚴(yán)苛更全面的測試標(biāo)準(zhǔn)，一定會讓汽車的安全技術(shù)和性能不斷得到提升。為更好地開拓印度汽車市場，持續(xù)關(guān)注中印汽車安全法規(guī)和中印NCAP的發(fā)展，不斷提升整車安全性能是中國各汽車企業(yè)及工程師的主要工作之一。