技術探討C-NCAP未來進行的MPDB碰撞試驗

2020-12-22 易車網

最近,越來越多的消費者開始關注汽車安全,對各種安全測試結果的討論和測試方法的爭論也日趨激烈。不得不承認,消費者的關注對汽車安全的發展是有促進作用的,能夠促使汽車廠家提高對安全性能的重視程度。同時,汽車安全測試也在不斷發展,我們不妨把目光稍稍放長遠一些,看看未來一兩年國內碰撞試驗的發展與變化。

試驗評價是客觀的,車輛安全是相對的

經常被身邊的朋友問道:XX車的安全性如何?能不能買?通常我會讓他們自己去查網上公開的碰撞測試結果,這些結果對選車是具有參考價值的。但是不是說評價結果越好,車就越安全?這個,還真要相對而論。


早在2008年,德國碰撞測試機構ADAC做過一次演示,用一輛評級為4星的奧迪Q7與評級為5星的菲亞特500進行車對車碰撞,最終評級稍低的Q7完全佔據上風,這一結果也許並不出乎大家的預料,但確實說明了一個問題:真實道路交通事故中的碰撞安全,是相對的。

美國NHTSA在2001年曾做過一項調查,在轎車與其他類型車輛對碰的交通事故中,轎車方駕駛員的死亡概率要明顯大於其他更重、更高、更堅硬的車。


為什麼會出現這種情況呢?這就不得不提到「碰撞相容性」的概念。車輛碰撞相容性主要是指質量、尺寸、剛度三方面的相容。質量:根據動量守恆定律,質量更大的車,速度變化量更小;尺寸:主要是縱梁的高度,如果沒有足夠的重疊度,發生上騎下鑽或「叉子」效應,吸能結構發揮不到作用;剛度:剛度相對小的車變形會更大。


市場上的車型千差萬別, 以上三種參數不盡相同也是常態,那有沒有辦法減輕或者避免碰撞相容性不佳的問題呢?還真有。

扭轉固有單邊思維,樹立碰撞新裡程碑

目前模擬車對車碰撞的試驗(25%、40%等)基本都是用試驗車輛撞擊固定物,考核的也只是車輛保護本方乘員的能力(防禦性),至於對方受到的傷害(攻擊性)如何,不是汽車安全設計的目標,也不是消費者買車的關注點,屬於「顧己不顧他」的單邊思維。

但是,碰撞安全評價的初心和使命是不斷減少交通事故中的死傷率,拯救儘可能多的生命。目前模擬車對車碰撞的試驗(25%、40%等)基本都是用試驗車輛撞擊固定物,如果僅考慮防禦性,則會造成車越做越硬。舉個極端的例子,如果以後大家都開著「坦克」上街了,那會很安全嗎?不會的,能量是守恆的,車不變形吸能,這部分能量就要乘員來吸收和耗散了,人會傷的更厲害。所以,把車做到結實堅固的同時,也考慮到給對方造成的傷害,做到軟硬適度,攻守平衡,以碰撞雙方傷害最小化為目的,這一雙邊理念樹立了碰撞性能開發和測試的新裡程碑。


基於此種理念,MPDB(Moving Progressive Deformable Barrier,移動漸進可變形壁障)碰撞試驗工況被設計出來評價汽車碰撞相容性。自重1400kg,前端安裝有可漸進變形壁障的臺車,以100kph的相對速度(50kph VS 50kph),與試驗車輛發生重疊率為50%的碰撞。MPDB是世界上第一項兩車對撞試驗,也是相對速度最高的碰撞試驗,除評價防禦性外,也要評價攻擊性。在2021年,MPDB工況預計將引入C-NCAP評價規程。那麼,MPDB的試驗配置究竟如何?

測試精度顯著提升,假人配置符合國情


假人選擇方面,MPDB是世界上首個引入新一代碰撞假人THOR(Test Device for Human Occupant Restraint,人體乘員約束系統試驗裝置)的試驗工況。THOR身價千萬,其生物仿真度要明顯優於上一代的H-III假人,說通俗一點,就是THOR比H-III更像個真人,尤其在頭部和胸部這兩個關鍵位置上擬人程度達到了「極好」(Excellent)的程度。


假人布置方面,與Euro NCAP不同,中國版MPDB在副駕駛位置放置了一個女性假人,用於考核車輛對小身材乘員的考核。搜狐做過的一項研究結果表明,對154位受訪者進行調查,其中有超過3/4人表示:副駕駛是「專人專座」,只有不到1/4表示「無所謂」。大多數男性受訪者表示願意把副駕駛留給另一半,幾乎所有女性受訪者都選擇了「專人專座」,她們對自己的領地充滿佔有感。因此汽車副駕駛位置在國內成為標配的「女王專屬座駕」,在副駕駛放置女性假人評價車輛安全性是完全符合我國國情的。

在後排的假人放置上,中國版MPDB依舊保持了中國國情,選擇了女性+兒童的布置方式。後排使用女性假人進行評價是2006年由中國首創,近年來各國NCAP紛紛跟進,美國IIHS也計劃在試驗中引入後排假人。

這試驗配置,一家人整整齊齊了

考核指標十分嚴苛,開發難度非同小可

攻擊性評價方面:MPDB試驗增加了對車輛攻擊性的評價指標,用壁障均勻性指標SD(蜂窩鋁變形標準偏差)、臺車乘員載荷指標OLC(Occupant load criterion)以及蜂窩鋁擊穿情況來綜合判定車輛的碰撞相容性。


通俗而言,SD值用於考核車輛前端結構的均勻性,若要改善這一指標,需要在車輛前端設計儘可能多的傳力路徑;OLC則是通過臺車上的傳感器計算出臺車受衝擊的強度,想要改善OLC不僅要在結構上下功夫,整車的輕量化也是重要的解決手段;如果碰撞中發生蜂窩鋁被擊穿,則說明車輛結構太硬,且傳力過於集中,那麼在評價中將會被罰分。攻擊性考核的難點在於,把車做的硬很容易,但把車做得不能太硬也不能太軟就很難了。

在防禦性評價方面:由於引入了最新的THOR假人,與H III假人在性能上有很大的差別。胸部結構差異是兩種假人主要的差別之一,Hybrid III 50th 假人胸部的壓縮量使用胸部帶小球的連杆測量,連杆轉動的角度再換算成假人的胸部壓縮量。

Hybrid III 假人胸部裝置

THOR 假人胸部裝置

THOR 50th假人採用了更直接的直線位移傳感器測量胸部壓縮量,假人胸部裝有4個3D IR-TRACC傳感器,每一個3D IR-TRACC傳感器具備1個線性伸縮量測量部分以及2個旋轉電位器。


簡單來說,就是THOR假人在胸部性能上與真人更為接近,導致胸部傷害測量值相比於H III假人會偏大,得分普遍不高(上圖為20款車THOR假人胸部損傷得分)。要知道之前的安全帶、氣囊開發都是基於H III假人。因此,防禦性考核中的難點在於:1、THOR假人的引入給約束系統的開發帶來了更大的難度。2、對於小車而言,與1400kg的臺車進行相對速度100kph的碰撞,其乘員艙結構也面臨嚴苛的考驗。

保護自身的同時也能為對方提供保護

實現汽車交通事故中的零傷亡,一直都是從事汽車被動安全開發和測試工程師的目標,也是人類社會共同的美好願景,主動安全配置的增加自然可以降低碰撞的概率,但當碰撞不可避免的發生時,我們需要更安全的車來保護自己,同時不給對方造成過大的傷害。


為踐行這一理念,需要汽車生產廠和消費者達成共識,戮力同心。生產廠投入更多的精力去平衡車輛的「攻擊」性能與「防禦」性能;消費者不再以車硬自豪,而是青睞於選擇保護自身的同時也能為對方提供保護的車輛。市場上越來越多的車做到了攻守均衡,交通事故中的死傷才有逐步下降為零的可能。


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