Euro NCAP與C-NCAP側面碰撞工況下WorldSID 50th假人損傷研究

摘" 要：在2020版Euro NCAP和2021版C-NCAP側面碰撞標準中，駕駛員位置均放置WorldSID 50th型側碰撞假人，為研究WorldSID 50th假人在2種工況下的響應特性，選取某款車型分別在2種工況下進行實車碰撞試驗，對駕駛員假人頭部加速度、胸部肋骨位移、腹部肋骨位移和恥骨力等進行對比分析，結合假人損傷百分比，研究2種標準的實質性差異，為該類車型的碰撞安全性能改進提供一些參考依據。結果表明，除了胸部上肋骨和恥骨外，Euro NCAP側碰工況損傷情況均大于C-NCAP側碰工況，胸部下肋骨損傷百分比最大。

關鍵詞：側面碰撞；Euro NCAP；C-NCAP；WorldSID 50th假人；假人損傷

中圖分類號：U461.91" " "文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）13-0064-04

Abstract： In the 2020 version Euro NCAP and 2021 version C-NCAP side impact standard， the WorldSID 50th side impact dummy is placed in the driver's position. In order to study the response characteristics of the WorldSID 50th dummy under two working conditions， a certain vehicle model is selected to carry out real vehicle collision tests under two working conditions， and the head acceleration， chest rib displacement， abdominal rib displacement and pubic force of the driver dummy are compared and analyzed， combined with the percentage of dummy injury. The substantial difference between the two standards is studied in order to provide some reference for the improvement of collision safety performance of this kind of vehicles. The results showed that except for the upper chest ribs and pubis， the injury of Euro NCAP side impact was greater than that of C-NCAP side impact， and the percentage of lower chest rib injury was the largest.

Keywords： side impact; Euro NCAP; C-NCAP; WorldSID 50th dummy; collision test; dumny damage

汽車被動安全包含正面、側面、追尾、柱碰和側翻等多種形式，在所有碰撞形式中，側面碰撞事故比例僅低于正面碰撞事故，約占30％，但會造成比正面碰撞更慘重的后果，占嚴重傷亡事故的35%[1-2]。在側面碰撞事故中，車輛側面剛度較弱、緩沖吸能空間小，一旦受到較大的沖擊力，乘員必將面臨較大的損傷風險[3]。因此，研究側面碰撞安全對降低交通事故損失具有重要作用。

中國新車評價規程（C-NCAP）由中國汽車技術研究中心于2006年正式提出，是將在市場上購買的新車型按照比中國現有強制性標準更嚴格和更全面的要求進行碰撞安全性能測試[4]，歐盟新車安全評鑒協會（Euro NCAP）由英國交通部的交通研究試驗室于1997年組織設立，會不定期對已上市的新車和進口車進行測試。目前，Euro NCAP在全球的影響力最大[5-6]。C-NCAP標準與Euro NCAP標準在評價準則、試驗方法等方面存在一定的差異[7]，對在Euro NCAP標準下的碰撞工況進行研究，有利于國內整車廠生產出滿足該標準的車輛，進而提高中國汽車在海外市場的競爭力，為未來做強中國汽車產業打下基礎。

在2020版Euro NCAP和2021版C-NCAP側面碰撞標準中，駕駛員位置均放置WorldSID 50th型側碰撞假人，選取某MPV車型，分別在2種工況下進行實車碰撞試驗，提取駕駛員假人頭部加速度、胸部肋骨位移、腹部肋骨位移和恥骨力等進行對比分析，結合假人損傷百分比，從假人損傷機理層面，研究2種標準的實質性差異。

1" Euro NCAP側碰與C-NCAP側碰的工況差異

Euro NCAP（圖和表中簡稱E-NCAP）側碰與C-NCAP側碰工況臺車質量及蜂窩鋁類型相同，碰撞線位置相同，駕駛員假人類型及座椅調節位置相同，蜂窩鋁最下沿離地高度不同，碰撞速度不同，試驗參數設定見表1。碰撞工況示意如圖1所示，E-NCAP工況中，被撞擊側前排座椅位置和第二排座椅位置分別放置1個WorldSID 50th假人和1個兒童約束系統及1個 Q 系列 10 歲兒童假人，在非撞擊側后排座椅位置放置1個兒童約束系統及1個 Q 系列 6歲兒童假人；C-NCAP工況中，被撞擊側前排座椅位置和第二排座椅位置分別放置1個WorldSID 50th假人和1個SID-IIs（D版）假人， 在非撞擊側前排座椅位置放置1個ES-2 假人。

2" Euro NCAP側碰與C-NCAP側碰的結果對比

選取某一款MPV車型，分別進行2020版Euro NCAP側碰試驗和2021版C-NCAP側碰試驗，車輛整備質量相同，因在2種規則下，駕駛員位置均放置WorldSID 50th型側碰撞假人，故選取駕駛員假人的頭部加速度、胸部肋骨位移、腹部肋骨位移和恥骨力等進行對比分析，研究在2種標準下撞擊側駕駛員假人的損傷程度。

在車輛的左B柱下安裝y向加速度傳感器，移動壁障行駛方向安裝x向加速度傳感器，采集2種工況下的碰撞波形來反映車輛的整體撞擊效果。由表2可知，車身、臺車加速度（單位為g=9.80 m/s2）峰值出現的時刻及數值，可以看到，2種工況下同一位置的加速度曲線隨時間變化的整體趨勢、波峰或波谷數量基本相同；由于移動臺車前端加裝的可變形蜂窩鋁離地高度不同，蜂窩鋁與車輛接觸的位置不同，C-NCAP工況車身加速度最大峰值產生于第1個正向波峰，Euro NCAP工況車身加速度最大峰值產生于第2個或第3個正向波峰。根據能量計算公式E=1/2mv2，Euro NCAP工況碰撞能量為197.7 kJ，C-NCAP工況碰撞能量為137.74 kJ，前者比后者能量增加43.53%，故Euro NCAP工況加速度峰值均大于C-NCAP工況[8]；2種工況下臺車加速度最大峰值出現的時刻接近。

在車輛撞擊側前門內板、后門內板分別畫16個靜態測量點（4×4方形均勻布置），B柱上畫11個靜態測量點（由上到下依次布置），表3表示2種工況下的y向最大侵入量。由表3可知，Euro NCAP侵入量均大于C-NCAP侵入量；2種工況下前門內板、后門內板最大侵入量出現位置相同，分別在前門左下角和后門右下角；B柱最大侵入量出現在相鄰的2個靜態測量點上；各自工況下前門內板和B柱最大侵入量數值接近。

2.1" 頭部

由表4可知2種工況下假人頭部傷害指數（HIC15）、累積3 ms合成加速度值。通過Euro NCAP側碰和C-NCAP側碰標準下駕駛員假人頭部合成加速度可以看到，Euro NCAP側碰假人頭部合成加速度峰值、頭部HIC15出現的時刻早于C-NCAP側碰；Euro NCAP側碰假人頭部合成加速度峰值、HIC15、3 ms合成加速度均大于C-NCAP側碰；可能因為碰撞速度更高，Euro NCAP側碰頭部加速度曲線波動更為劇烈。

2.2" 胸部

由表5可知2種工況下胸部肋骨位移峰值出現的時刻及數值。通過Euro NCAP側碰和C-NCAP側碰駕駛員假人胸部肋骨位移過程可以看到，Euro NCAP側碰中胸部最大肋骨位移峰值出現在下肋骨，C-NCAP側碰中胸部最大肋骨位移峰值出現在上肋骨；同一根胸部肋骨，Euro NCAP側碰肋骨位移峰值出現的時刻均晚于C-NCAP側碰；Euro NCAP側碰胸部上肋骨位移峰值小于C-NCAP側碰，而胸部下肋骨位移峰值約是C-NCAP側碰的2倍。

2.3" 腹部

由表6可知2種工況下假人腹部肋骨位移峰值出現的時刻及數值。通過Euro NCAP側碰和C-NCAP側碰駕駛員假人腹部肋骨位移的過程可知，2種工況下假人腹部肋骨位移隨時間的變化趨勢基本一致，最大波峰前有一個較小的波峰，最大波峰后有一個持續時間較長、數值較小的波峰。Euro NCAP側碰假人腹部肋骨位移峰值出現的時刻均略晚于C-NCAP側碰，其腹部肋骨位移峰值約是C-NCAP側碰的2倍。

2.4" 骨盆

恥骨力是WorldSID 50th假人骨盆的主要碰撞評價指標。由表7可知2種工況下假人恥骨力峰值出現的時刻及數值。通過Euro NCAP側碰和C-NCAP側碰駕駛員假人恥骨力的過程可知，2種工況下恥骨力隨時間的變化趨勢基本一致，均是先迅速下降到一個極小的峰值之后迅速上升，然后在0附近存在較小的波動，其值基本為負值；2種工況下恥骨力峰值較為接近。

2.5" 損傷百分比

通過已有的試驗數據，結合2020版Euro NCAP和2021版C-NCAP評價規程（2個規程中假人評價的高性能限值和低性能限值相同），發現該車型在2種工況下駕駛員假人各個參與評價部位的結果均為Good，表現較為出色，說明該款車型在2種規則下，車身結構對碰撞能量的吸收較好并且車輛約束系統（側氣簾、側氣囊和安全帶等）對駕駛員假人起到了較好的保護作用。為進一步分析2種工況下各個部位的損傷差異，引入假人損傷百分比[9]，如式（1）

（1）

式中：P為假人各部位的損傷百分比；VR為假人各部位試驗時的響應值；VH為2種工況中各部位的高性能限值。

通過Euro NCAP側碰和C-NCAP側碰駕駛員假人的損傷情況可以看出，除了胸部上肋骨和恥骨外，Euro NCAP側碰工況損傷百分比大于C-NCAP側碰工況；2種工況下腹部上肋骨位移略大于胸部下肋骨位移，由于腹部肋骨高性能限值為47 mm，胸部肋骨高性能限值為28 mm，故腹部上肋骨損傷百分比均小于胸部下肋骨；Euro NCAP側碰工況胸部下肋骨損傷百分比最大，為76.07%，是個潛在的失分部位。對假人的損傷百分比進行進一步加權處理，共4個部位，分別為頭部、胸部、腹部和骨盆，4個部位的權重均為0.25，以頭部為例，2種工況下累積3 ms合成加速度損傷百分比均大于頭部HIC15，故頭部選取累積3 ms合成加速度損傷百分比進行加權計算，最終Euro NCAP側碰工況的損傷百分比為50.08%，C-NCAP側碰工況的損傷百分比為36.36%，說明Euro NCAP側碰工況相對更加嚴苛。

3" 結論

通過某MPV車型在2020版Euro NCAP側碰工況和2021版C-NCAP側碰工況下所得到的駕駛員假人數據進行對比分析，并對假人的損傷百分比進行分析，結果如下。

1）Euro NCAP工況車身加速度峰值均大于C-NCAP工況。除頭部加速度外，Euro NCAP工況胸部肋骨位移、腹部肋骨位移、恥骨力峰值出現的時刻均略晚于C-NCAP工況。除胸部上肋骨外，Euro NCAP側碰工況胸部中、下肋骨，以及腹部上、下肋骨位移峰值約是C-NCAP側碰工況的2倍，并且各自工況內這4根肋骨位移數值較為接近。

2）除了胸部上肋骨和恥骨外，Euro NCAP側碰工況損傷情況均大于C-NCAP側碰工況，胸部下肋骨損傷百分比最大，為76.07%。最終Euro NCAP側碰工況的加權損傷百分比為50.08%，C-NCAP側碰工況的加權損傷百分比為36.36%，說明Euro NCAP側碰工況相對更加嚴苛。結合評價規程，發現該車型在2種工況下駕駛員假人各個參與評價部位的結果均為Good，表現較為出色。

參考文獻：

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[9] 馬偉杰，崔健超，李向榮，等.基于AEMDB試驗的不同假人損傷性能研究[J].機械設計與制造，2018，4（3）：30-32.