某車型基于C-NCAP 2021版和2024版正面100%剛性壁碰撞工況的對(duì)比分析

摘 要：本文對(duì)比分析了中國(guó)新車評(píng)價(jià)規(guī)程（C-NCAP）2021版與2024版在正面100%碰撞試驗(yàn)方面的差異。研究重點(diǎn)考察了兩版規(guī)程在試驗(yàn)速度、評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面的變化，并通過(guò)碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比了不同版本下的車輛安全性能表現(xiàn)。結(jié)果表明，C-NCAP 2024版在試驗(yàn)嚴(yán)格性和評(píng)價(jià)全面性方面均有顯著提升，更好地反映了車輛在實(shí)際道路事故中的安全性能。本研究為汽車制造商改進(jìn)車輛安全設(shè)計(jì)和消費(fèi)者選購(gòu)安全車輛提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：C-NCAP 2021版 C-NCAP 2024版 正面碰撞 安全性能 對(duì)比分析 乘員保護(hù)

中國(guó)新車評(píng)價(jià)規(guī)程（C-NCAP）自實(shí)施以來(lái)，對(duì)提升車輛安全性能起到了重要作用。隨著技術(shù)進(jìn)步和交通環(huán)境的變化，C-NCAP的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新。同時(shí)，隨著汽車保有量的不斷增加，道路交通安全問(wèn)題日益受到關(guān)注。作為中國(guó)最具影響力的新車安全評(píng)價(jià)體系，C-NCAP在推動(dòng)汽車安全技術(shù)進(jìn)步和提升車輛安全性能方面發(fā)揮著重要作用。正面100%碰撞試驗(yàn)是C-NCAP評(píng)價(jià)體系中的重要組成部分，能夠有效評(píng)估車輛在正面碰撞事故中的安全性能。

本研究旨在對(duì)比分析C-NCAP 2021版與2024版在正面100%碰撞試驗(yàn)方面的差異，探討新版規(guī)程的變化及其對(duì)車輛安全評(píng)價(jià)的影響。通過(guò)對(duì)比兩版規(guī)程的試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以及分析模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本研究將為汽車制造商改進(jìn)安全設(shè)計(jì)和消費(fèi)者選購(gòu)安全車輛提供有價(jià)值的參考。本文通過(guò)對(duì)比C-NCAP 2021版[1]和2024版[2]正面碰撞工況，分析某車型在不同測(cè)試版本下的表現(xiàn)，從而探討測(cè)試方法和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的變化對(duì)車輛安全性能評(píng)價(jià)的影響。

1 21版C-NCAP和24版C-NCAP正面碰撞工況說(shuō)明對(duì)比

24版C-NCAP與21版C-NCAP在正面碰撞工況上的試驗(yàn)形式來(lái)看，其沒(méi)有變化，包含正面50%重疊移動(dòng)漸進(jìn)變形壁障（MPDB）碰撞、正面100%重疊剛性壁障碰撞。其中正面100%重疊剛性壁障碰撞相較于之前版本變化較大。

1.1 試驗(yàn)工況對(duì)比

在試驗(yàn)準(zhǔn)備方面，針對(duì)整備質(zhì)量、參考質(zhì)量的測(cè)量以及車輛前期準(zhǔn)備中，燃油車和電動(dòng)車與2021版方法沒(méi)有不同，但在車輛前期準(zhǔn)備中，針對(duì)純電動(dòng)車/插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，在車輛基本信息報(bào)備上，2024版中取消了企業(yè)要求檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)高壓自動(dòng)斷開(kāi)裝置進(jìn)行有效性驗(yàn)證試驗(yàn)。在假人擺放方面，與2021版C-NCAP的假人擺放規(guī)程相同，所用假人為主駕Hybrid III 50th，副駕以及后排女性假人選擇Hybrid III 5th，兒童選擇Q3，其中對(duì)于成年假人，每2次碰撞試驗(yàn)后應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，膝關(guān)節(jié)滑動(dòng)位移每2次試驗(yàn)后依據(jù)SAE J2876[3] 進(jìn)行標(biāo)定，每8次試驗(yàn)后還需按照SAE J2856[4]進(jìn)行標(biāo)定；對(duì)于Q3假人，每10次碰撞試驗(yàn)后 應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定。同時(shí)，針對(duì)碰撞試驗(yàn)用的兒童座椅型號(hào)，相較于2021版本有增減，具體如表1。2024版C-NCAP明確表明，兒童約束系統(tǒng)的組成以及當(dāng)車輛手冊(cè)中對(duì)兒童約束系統(tǒng)的上述調(diào)節(jié)和使用說(shuō)明與兒童約束系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)中不一致時(shí)，優(yōu)先使用車輛手冊(cè)中的方法，說(shuō)明書(shū)中不可指定未經(jīng)CCC認(rèn)證的安裝方式。

在數(shù)據(jù)采集方面與2021版C-NCAP相同，包含假人數(shù)據(jù)、車身左右B柱傳感器、駕駛員、前排乘員、第二排女性肩帶力和腰帶力，總計(jì)87通道。相應(yīng)24版C-NCAP最大的變化是試驗(yàn)速度的變化，由50+1km/h變化為55+1km/h，速度的增加對(duì)應(yīng)著假人傷害的增加以及車身承受沖擊的增加更加考驗(yàn)車身結(jié)構(gòu)、乘員保護(hù)系統(tǒng)。此外，在純電動(dòng)汽車/混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（EV/PHEV）的電相關(guān)檢查方面，2024版C-NCAP刪除了“在測(cè)量前廠家可選擇是否關(guān)閉絕緣監(jiān)測(cè)功能或?qū)⒔^緣監(jiān)測(cè)單元從B級(jí)電壓電路中斷開(kāi)。如果選擇關(guān)閉或斷開(kāi)監(jiān)測(cè)功能，測(cè)量操作完成后應(yīng)立即恢復(fù)。”

1.2 試驗(yàn)評(píng)價(jià)對(duì)比

試驗(yàn)后對(duì)假人傷害、車門開(kāi)啟、解鎖落鎖、安全帶開(kāi)啟力進(jìn)行評(píng)價(jià)。值得注意的是，針對(duì)電動(dòng)車，在2024版C-NCAP中電安全檢測(cè)中，較GB/T31498[5]考察的內(nèi)容更多，同時(shí)更加嚴(yán)苛。針對(duì)電安全防觸電保護(hù)選項(xiàng)條款中，至少有兩項(xiàng)條款應(yīng)符合，其中應(yīng)該包含電壓或電能條款。同時(shí)不僅僅是正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗(yàn)，四個(gè)工況均符合，才可以拿到相應(yīng)的星級(jí)評(píng)價(jià)，針對(duì)電動(dòng)車的評(píng)價(jià)更加嚴(yán)格。

正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗(yàn)的最高分?jǐn)?shù)為24分，與2021版C-NCAP的評(píng)價(jià)方式相同，前排假人的最高分?jǐn)?shù)為16分，評(píng)價(jià)假人的頭部、頸部、胸部、大腿部和小腿部。后排女性和兒童最高得分為4分。后排分別評(píng)價(jià)假人的頭部、頸部和胸部。以下為2024版C-NCAP正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗(yàn)需要的假人測(cè)評(píng)值。（表２）

2024版正面重疊100%碰撞評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，最主要的是修訂了兒童假人的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)兒童座椅前向安裝和后向安裝如何評(píng)價(jià)做了更細(xì)致的劃分，對(duì)于前向安裝的兒童座椅，使用胸部壓縮量來(lái)進(jìn)行計(jì)算得分，高性能限值為30mm，低性能限值為42mm。對(duì)于后向安裝的兒童約束系統(tǒng)，其評(píng)價(jià)方式和限值與2021版相同，考察胸部累積3ms合成加速度。

試驗(yàn)后總體罰分項(xiàng)目中針對(duì)安全帶開(kāi)啟力與2021版保持一致，如果超過(guò)60N未能打開(kāi)則罰1分，車門無(wú)法開(kāi)啟，車輛落鎖不能打開(kāi)，分別罰1分。碰撞中，車門開(kāi)啟，罰1分。總體罰分最高限定為4分。假人損傷評(píng)價(jià)方式如表3所示。

總體來(lái)說(shuō)，針對(duì)2024版正面重疊100%碰撞測(cè)試的假人傷害評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兒童胸部得分進(jìn)行詳細(xì)區(qū)分，更符合實(shí)際工況以及對(duì)人身傷害，同時(shí)，試驗(yàn)速度提高5km/h，但假人傷害評(píng)價(jià)的高/低性能值并沒(méi)有相應(yīng)的改變，需要車企對(duì)乘員保護(hù)投入更多的經(jīng)歷來(lái)優(yōu)化約束系統(tǒng)及車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 某車型21版C-NCAP和24版C-NCAP正面碰撞結(jié)果分析

本文選擇某品牌的中型轎車作為研究對(duì)象。通過(guò)收集該車型在2021版和2024版C-NCAP正面重疊100%碰撞測(cè)試中的具體數(shù)據(jù)，包括碰撞速度和假人受傷情況，進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析。

2.1 21版C-NCAP與24版C-NCAP碰撞結(jié)果分析

在2021版測(cè)試中，該車型以50.5 km/h的速度進(jìn)行正面100%重疊剛性壁障碰撞，結(jié)果顯示車輛的車體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，假人受傷情況較輕，乘員保護(hù)評(píng)分較高。在2024版測(cè)試中，該車型以55.5km/h的速度進(jìn)行試驗(yàn)，假人傷害值增加，兒童座椅擺放的不同，導(dǎo)致的評(píng)分變化的不同，同時(shí)更符合實(shí)際工況。

B柱加速度曲線對(duì)比：同樣一種試驗(yàn)工況，由于速度的提升，約束系統(tǒng)響應(yīng)速度是否需要變化，相同的點(diǎn)火策略下，假人的傷害情況更具有對(duì)比性。通過(guò)對(duì)2次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析對(duì)比可知：碰撞前期2021版試驗(yàn)車左B柱X向加速度曲線與2024版試驗(yàn)基本一致，說(shuō)明碰撞前期2種碰撞形式的車體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)一致。同時(shí)，通過(guò)對(duì)約束系統(tǒng)氣囊的電流鉗監(jiān)測(cè)，其在17.4ms時(shí)展開(kāi)，雖然速度提升，但點(diǎn)火策略一致。由于速度提升，加上車身慣性，車收到的減速度更大，受到更大的沖擊，2024版C-NCAP的左右B柱X向加速度的幅值遠(yuǎn)大于2021版C-NCAP，如圖1、圖2所示。即兩種工況下，2024版正面碰撞試驗(yàn)中左右B柱X向承載力遠(yuǎn)高于2021版正面碰撞試驗(yàn)，所以車身收到的承載力較大。

2.2 假人傷害情況對(duì)比

2024版規(guī)程下的總體得分普遍低于2021版，主要體現(xiàn)在胸部和小腿傷害值的增加。本節(jié)對(duì)比前排假人頭部、小腿傷害值、胸部壓縮量以及兒童傷害值，并對(duì)其進(jìn)行分析。

2.2.1 頭部加速度

對(duì)比前排假人的頭部X向加速度。圖3、圖4給出了前排假人頭部X向加速度曲線，雖然速度提升但是實(shí)際上主駕副駕假人的頭部X向加速度幅值相差不大。2021版主副駕X向加速度在100ms時(shí)達(dá)到峰值，由于速度的提升，在2024版中，其達(dá)到峰值的點(diǎn)在80ms左右。

表4給出了針對(duì)2021版C-NCAP和2024版C-NCAP前排頭部假人傷害值，無(wú)論是HIC15還是頭部3ms加速度，都可以明顯看出，速度的提升對(duì)假人傷害的影響較大。

累積3ms合成加速度的計(jì)算公式為：

2.2.2 胸部壓縮變形量、粘性指數(shù)

速度的提升，安全帶點(diǎn)爆后是否可以真正保護(hù)到人不受到安全帶的傷害可以從胸部壓縮量看出。針對(duì)前排H3-50假人以及后排女性假人的胸部壓縮量進(jìn)行對(duì)比分析，如表5所示。

從上表5中可以明顯看出，同款車型，相同點(diǎn)爆策略，隨著速度的提升，其胸部壓縮量以及粘性指數(shù)VC均有較大的變化。如下圖5為后排女性胸部壓縮量的變化。表中的粘性指數(shù)（Viscous Criterion， VC）同樣是評(píng)估碰撞事故中胸部受傷風(fēng)險(xiǎn)的重要生物力學(xué)指標(biāo)，主要用于衡量胸部軟組織的損傷程度。它是通過(guò)測(cè)量胸部壓縮量和壓縮速度計(jì)算得出的。計(jì)算公式如下所示：

其中C是胸部壓縮量（單位：m），V是胸部壓縮速度（單位：m/s）。

2.2.3 小腿傷害值

針對(duì)小腿的傷害值判定，C-NCAP是通過(guò)脛骨系數(shù)以及小腿壓縮力來(lái)進(jìn)行傷害值的計(jì)算的。脛骨系數(shù)（Tibia Index， TI）是評(píng)估車輛碰撞事故中小腿受傷風(fēng)險(xiǎn)的重要生物力學(xué)指標(biāo)。它是通過(guò)測(cè)量碰撞過(guò)程中脛骨的壓縮力和彎矩計(jì)算得出的。將測(cè)量得到的壓縮力和彎矩分別與標(biāo)準(zhǔn)閾值進(jìn)行比較：壓縮力閾值（Fzc）：通常為35.9 kN（根據(jù)ISO 6487標(biāo)準(zhǔn)[6]）。彎矩閾值（Myc）：通常為225 Nm（根據(jù)ISO 6487標(biāo)準(zhǔn)）。計(jì)算脛骨系數(shù)TI，脛骨系數(shù)TI的計(jì)算公式為：

脛骨系數(shù)TI的得來(lái)基于生物力學(xué)研究和大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，旨在量化碰撞中小腿受傷的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理，TI能夠?yàn)檐囕v安全設(shè)計(jì)提供明確的指導(dǎo)，幫助汽車制造商優(yōu)化車輛結(jié)構(gòu)（如踏板設(shè)計(jì)、腿部空間布置等），從而降低碰撞事故中的小腿受傷概率。隨著速度的提升，前排假人的脛骨系數(shù)也相應(yīng)變大。如表6所示。

2.2.4 兒童

針對(duì)兒童，假人傷害變化較大更能體現(xiàn)假人的真實(shí)傷害。測(cè)試車輛選擇兒童座椅反裝。針對(duì)21版C-NCAP以及24版C-NCAP假人評(píng)分，假人評(píng)價(jià)方式?jīng)]有改變，相同的點(diǎn)火策略下，假人傷害增加主要在胸部3ms合成加速度上。如表7所示。

相同的兒童座椅以及ISO FIX擋位，由于速度的提升兒童假人胸部3ms合成加速度也有增大。合成加速度的計(jì)算方式如2.2.1所示。

2.2.5 約束系統(tǒng)匹配適用性

在2024版測(cè)試中，該車型以更高的速度進(jìn)行正面100%碰撞測(cè)試，并引入了更復(fù)雜的碰撞場(chǎng)景。結(jié)果顯示，車輛的車體變形程度增加，假人受傷情況也有所上升，更高的碰撞速度對(duì)車輛結(jié)構(gòu)和安全系統(tǒng)提出了更高的要求。

2024版的測(cè)試方法和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，反映了對(duì)實(shí)際道路安全情況的更高要求。具體差異包括碰撞速度增加：更高的碰撞速度模擬了更嚴(yán)重的碰撞事故，對(duì)車輛結(jié)構(gòu)和安全系統(tǒng)提出了更高的要求。電測(cè)量版塊，增加了電壓、電能、物理防護(hù)和絕緣電阻的要求，同時(shí)，電測(cè)量版塊和星級(jí)評(píng)價(jià)掛鉤，針對(duì)我國(guó)電動(dòng)車的高速發(fā)展，引入更嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)判定，保證用戶用車安全。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，C-NCAP 2024版在測(cè)試方法、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)上的改進(jìn)，旨在更全面地評(píng)估車輛安全性能，提升車輛的實(shí)際碰撞安全性。建議車企在設(shè)計(jì)新車型時(shí)，考慮到最新的安全標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試要求，進(jìn)一步提升車輛的安全性能。針對(duì)更高的碰撞速度和復(fù)雜的碰撞場(chǎng)景，優(yōu)化車體結(jié)構(gòu)和安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，改進(jìn)座椅、安全帶和氣囊等保護(hù)系統(tǒng)，以提高乘員保護(hù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]C-NCAP 管理中心.C-NCAP管理規(guī)則（2021版）[Z].

[2]C-NCAP 管理中心.C-NCAP管理規(guī)則（2024版）[Z].

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[4]SAE International.SAE J2856： Reusable Software Components for Vehicle Diagnostics. Warrendale， PA： SAE International[Z].2015.

[5]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 31498：電動(dòng)汽車碰撞后安全要求（2015年版）[Z].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[6]國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織.ISO 6487：2015道路車輛碰撞試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)儀器設(shè)備[S].日內(nèi)瓦：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，2015.