Euro NCAP与C-NCAP侧面碰撞工况下WorldSID 50th假人损伤研究

摘" 要：在2020版Euro NCAP和2021版C-NCAP侧面碰撞标准中，驾驶员位置均放置WorldSID 50th型侧碰撞假人，为研究WorldSID 50th假人在2种工况下的响应特性，选取某款车型分别在2种工况下进行实车碰撞试验，对驾驶员假人头部加速度、胸部肋骨位移、腹部肋骨位移和耻骨力等进行对比分析，结合假人损伤百分比，研究2种标准的实质性差异，为该类车型的碰撞安全性能改进提供一些参考依据。结果表明，除了胸部上肋骨和耻骨外，Euro NCAP侧碰工况损伤情况均大于C-NCAP侧碰工况，胸部下肋骨损伤百分比最大。

关键词：侧面碰撞；Euro NCAP；C-NCAP；WorldSID 50th假人；假人损伤

中图分类号：U461.91" " "文献标志码：A" " " " " 文章编号：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

汽车被动安全包含正面、侧面、追尾、柱碰和侧翻等多种形式，在所有碰撞形式中，侧面碰撞事故比例仅低于正面碰撞事故，约占30％，但会造成比正面碰撞更惨重的后果，占严重伤亡事故的35%[1-2]。在侧面碰撞事故中，车辆侧面刚度较弱、缓冲吸能空间小，一旦受到较大的冲击力，乘员必将面临较大的损伤风险[3]。因此，研究侧面碰撞安全对降低交通事故损失具有重要作用。

中国新车评价规程（C-NCAP）由中国汽车技术研究中心于2006年正式提出，是将在市场上购买的新车型按照比中国现有强制性标准更严格和更全面的要求进行碰撞安全性能测试[4]，欧盟新车安全评鉴协会（Euro NCAP）由英国交通部的交通研究试验室于1997年组织设立，会不定期对已上市的新车和进口车进行测试。目前，Euro NCAP在全球的影响力最大[5-6]。C-NCAP标准与Euro NCAP标准在评价准则、试验方法等方面存在一定的差异[7]，对在Euro NCAP标准下的碰撞工况进行研究，有利于国内整车厂生产出满足该标准的车辆，进而提高中国汽车在海外市场的竞争力，为未来做强中国汽车产业打下基础。

在2020版Euro NCAP和2021版C-NCAP侧面碰撞标准中，驾驶员位置均放置WorldSID 50th型侧碰撞假人，选取某MPV车型，分别在2种工况下进行实车碰撞试验，提取驾驶员假人头部加速度、胸部肋骨位移、腹部肋骨位移和耻骨力等进行对比分析，结合假人损伤百分比，从假人损伤机理层面，研究2种标准的实质性差异。

1" Euro NCAP侧碰与C-NCAP侧碰的工况差异

Euro NCAP（图和表中简称E-NCAP）侧碰与C-NCAP侧碰工况台车质量及蜂窝铝类型相同，碰撞线位置相同，驾驶员假人类型及座椅调节位置相同，蜂窝铝最下沿离地高度不同，碰撞速度不同，试验参数设定见表1。碰撞工况示意如图1所示，E-NCAP工况中，被撞击侧前排座椅位置和第二排座椅位置分别放置1个WorldSID 50th假人和1个儿童约束系统及1个 Q 系列 10 岁儿童假人，在非撞击侧后排座椅位置放置1个儿童约束系统及1个 Q 系列 6岁儿童假人；C-NCAP工况中，被撞击侧前排座椅位置和第二排座椅位置分别放置1个WorldSID 50th假人和1个SID-IIs（D版）假人， 在非撞击侧前排座椅位置放置1个ES-2 假人。

2" Euro NCAP侧碰与C-NCAP侧碰的结果对比

选取某一款MPV车型，分别进行2020版Euro NCAP侧碰试验和2021版C-NCAP侧碰试验，车辆整备质量相同，因在2种规则下，驾驶员位置均放置WorldSID 50th型侧碰撞假人，故选取驾驶员假人的头部加速度、胸部肋骨位移、腹部肋骨位移和耻骨力等进行对比分析，研究在2种标准下撞击侧驾驶员假人的损伤程度。

在车辆的左B柱下安装y向加速度传感器，移动壁障行驶方向安装x向加速度传感器，采集2种工况下的碰撞波形来反映车辆的整体撞击效果。由表2可知，车身、台车加速度（单位为g=9.80 m/s2）峰值出现的时刻及数值，可以看到，2种工况下同一位置的加速度曲线随时间变化的整体趋势、波峰或波谷数量基本相同；由于移动台车前端加装的可变形蜂窝铝离地高度不同，蜂窝铝与车辆接触的位置不同，C-NCAP工况车身加速度最大峰值产生于第1个正向波峰，Euro NCAP工况车身加速度最大峰值产生于第2个或第3个正向波峰。根据能量计算公式E=1/2mv2，Euro NCAP工况碰撞能量为197.7 kJ，C-NCAP工况碰撞能量为137.74 kJ，前者比后者能量增加43.53%，故Euro NCAP工况加速度峰值均大于C-NCAP工况[8]；2种工况下台车加速度最大峰值出现的时刻接近。

在车辆撞击侧前门内板、后门内板分别画16个静态测量点（4×4方形均匀布置），B柱上画11个静态测量点（由上到下依次布置），表3表示2种工况下的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种工况下前门内板、后门内板最大侵入量出现位置相同，分别在前门左下角和后门右下角；B柱最大侵入量出现在相邻的2个静态测量点上；各自工况下前门内板和B柱最大侵入量数值接近。

2.1" 头部

由表4可知2种工况下假人头部伤害指数（HIC15）、累积3 ms合成加速度值。通过Euro NCAP侧碰和C-NCAP侧碰标准下驾驶员假人头部合成加速度可以看到，Euro NCAP侧碰假人头部合成加速度峰值、头部HIC15出现的时刻早于C-NCAP侧碰；Euro NCAP侧碰假人头部合成加速度峰值、HIC15、3 ms合成加速度均大于C-NCAP侧碰；可能因为碰撞速度更高，Euro NCAP侧碰头部加速度曲线波动更为剧烈。

2.2" 胸部

由表5可知2种工况下胸部肋骨位移峰值出现的时刻及数值。通过Euro NCAP侧碰和C-NCAP侧碰驾驶员假人胸部肋骨位移过程可以看到，Euro NCAP侧碰中胸部最大肋骨位移峰值出现在下肋骨，C-NCAP侧碰中胸部最大肋骨位移峰值出现在上肋骨；同一根胸部肋骨，Euro NCAP侧碰肋骨位移峰值出现的时刻均晚于C-NCAP侧碰；Euro NCAP侧碰胸部上肋骨位移峰值小于C-NCAP侧碰，而胸部下肋骨位移峰值约是C-NCAP侧碰的2倍。

2.3" 腹部

由表6可知2种工况下假人腹部肋骨位移峰值出现的时刻及数值。通过Euro NCAP侧碰和C-NCAP侧碰驾驶员假人腹部肋骨位移的过程可知，2种工况下假人腹部肋骨位移随时间的变化趋势基本一致，最大波峰前有一个较小的波峰，最大波峰后有一个持续时间较长、数值较小的波峰。Euro NCAP侧碰假人腹部肋骨位移峰值出现的时刻均略晚于C-NCAP侧碰，其腹部肋骨位移峰值约是C-NCAP侧碰的2倍。

2.4" 骨盆

耻骨力是WorldSID 50th假人骨盆的主要碰撞评价指标。由表7可知2种工况下假人耻骨力峰值出现的时刻及数值。通过Euro NCAP侧碰和C-NCAP侧碰驾驶员假人耻骨力的过程可知，2种工况下耻骨力随时间的变化趋势基本一致，均是先迅速下降到一个极小的峰值之后迅速上升，然后在0附近存在较小的波动，其值基本为负值；2种工况下耻骨力峰值较为接近。

2.5" 损伤百分比

通过已有的试验数据，结合2020版Euro NCAP和2021版C-NCAP评价规程（2个规程中假人评价的高性能限值和低性能限值相同），发现该车型在2种工况下驾驶员假人各个参与评价部位的结果均为Good，表现较为出色，说明该款车型在2种规则下，车身结构对碰撞能量的吸收较好并且车辆约束系统（侧气帘、侧气囊和安全带等）对驾驶员假人起到了较好的保护作用。为进一步分析2种工况下各个部位的损伤差异，引入假人损伤百分比[9]，如式（1）

（1）

式中：P为假人各部位的损伤百分比；VR为假人各部位试验时的响应值；VH为2种工况中各部位的高性能限值。

通过Euro NCAP侧碰和C-NCAP侧碰驾驶员假人的损伤情况可以看出，除了胸部上肋骨和耻骨外，Euro NCAP侧碰工况损伤百分比大于C-NCAP侧碰工况；2种工况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为47 mm，胸部肋骨高性能限值为28 mm，故腹部上肋骨损伤百分比均小于胸部下肋骨；Euro NCAP侧碰工况胸部下肋骨损伤百分比最大，为76.07%，是个潜在的失分部位。对假人的损伤百分比进行进一步加权处理，共4个部位，分别为头部、胸部、腹部和骨盆，4个部位的权重均为0.25，以头部为例，2种工况下累积3 ms合成加速度损伤百分比均大于头部HIC15，故头部选取累积3 ms合成加速度损伤百分比进行加权计算，最终Euro NCAP侧碰工况的损伤百分比为50.08%，C-NCAP侧碰工况的损伤百分比为36.36%，说明Euro NCAP侧碰工况相对更加严苛。

3" 结论

通过某MPV车型在2020版Euro NCAP侧碰工况和2021版C-NCAP侧碰工况下所得到的驾驶员假人数据进行对比分析，并对假人的损伤百分比进行分析，结果如下。

1）Euro NCAP工况车身加速度峰值均大于C-NCAP工况。除头部加速度外，Euro NCAP工况胸部肋骨位移、腹部肋骨位移、耻骨力峰值出现的时刻均略晚于C-NCAP工况。除胸部上肋骨外，Euro NCAP侧碰工况胸部中、下肋骨，以及腹部上、下肋骨位移峰值约是C-NCAP侧碰工况的2倍，并且各自工况内这4根肋骨位移数值较为接近。

2）除了胸部上肋骨和耻骨外，Euro NCAP侧碰工况损伤情况均大于C-NCAP侧碰工况，胸部下肋骨损伤百分比最大，为76.07%。最终Euro NCAP侧碰工况的加权损伤百分比为50.08%，C-NCAP侧碰工况的加权损伤百分比为36.36%，说明Euro NCAP侧碰工况相对更加严苛。结合评价规程，发现该车型在2种工况下驾驶员假人各个参与评价部位的结果均为Good，表现较为出色。

参考文献：

[1] 刘磊.美标下汽车侧面耐撞性结构改进[D].威海：哈尔滨工业大学，2012：9-11.

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[3] 王祥.汽车侧面碰撞安全性设计与优化[D].长沙：湖南大学，2009：11-13.

[4] C-NCAP管理规则（2021年版）[S].天津：中国汽车技术研究中心有限公司，2021．

[5] Euro NCAP Side Impact Mobile Deformable Barrier Testing Protocol， Version 8.1.2[S].2020.

[6] 李绍磊.NCAP及其在中国[J].汽车工程师，2011，3（9）：13-14.

[7] 胡远志，邹缘良，刘西，等.基于不同新车评价规程的侧面碰撞仿真分析[J].重庆理工大学学报（自然科学），2017，31（4）：1-9.

[8] STROTHER C E， KENT R W， WARNER C Y. Estimating vehicle deformation energy for vehicles struck in the side[J]. SAE Transactions，1998，107.

[9] 马伟杰，崔健超，李向荣，等.基于AEMDB试验的不同假人损伤性能研究[J].机械设计与制造，2018，4（3）：30-32.