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E-NCAP和C-NCAP側面碰撞標準區(qū)別及影響分析
2020-12-05 22:43:39· 來源：電動學堂
引言NCAP是最早在美國開展并已經(jīng)在日本等發(fā)達國家運行多年的新車評價規(guī)程，一般由政府或具有權威性的組織機構，按照比國家法規(guī)更嚴格的方法對在市場上銷售的車型
引言
NCAP是最早在美國開展并已經(jīng)在日本等發(fā)達國家運行多年的新車評價規(guī)程，一般由政府或具有權威性的組織機構，按照比國家法規(guī)更嚴格的方法對在市場上銷售的車型進行碰撞安全性能測試?評分和劃分星級，并向社會公開評價結果。由于這樣的測試公開?嚴格?客觀，為消費者所關心，也成為汽車企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的重要規(guī)范，對提高汽車安全性能作用顯著。因此，許多國家(如澳大利亞?韓國?印度等)開始重視并建立本國的NCAP。
這些法規(guī)中公認最為嚴格的，是歐盟實施的E-NCAP測試。它由歐洲各國汽車聯(lián)合會?政府機關?消費者權益組織?汽車俱樂部等組織組成，由國際汽車聯(lián)合會(FIA)牽頭。E-NCAP不依附于任何汽車生產(chǎn)企業(yè)，所需經(jīng)費由歐盟提供，不定期對已上市的新車和進口車進行碰撞試驗。而中國汽車技術研究中心在深入研究和分析國外NCAP的基礎上，結合中國的汽車標準法規(guī)?道路交通實際情況和車型特征，并進行廣泛的國內(nèi)外技術交流和實際試驗確定了C-NCAP的試驗和評分規(guī)則。
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。隨著安全技術的不斷發(fā)展，E-NCAP(2020版)和C-NCAP(2021版)對于側面碰撞的試驗方法和評價指標就不盡相同，具體如圖1所示?
1 E-NCAP(2020版)和C-NCAP(2021版)側面碰撞標準區(qū)別
E-NCAP(2020版)和C-NCAP(2021版)側面碰撞標準的區(qū)別主要在于臺車碰撞速度?臺車壁障離地間隙以及后排假人三個方面(表1)，其他方面比如臺車質(zhì)量?前排假人，以及前排假人評價指標等關鍵因素均相同?
標準里區(qū)別產(chǎn)生的原因主要是不同地區(qū)事故調(diào)查結果不同導致的，比如E-NCAP認為在歐洲地區(qū)路況較好，側面碰撞事故發(fā)生的碰撞速度較高，大概率為60km/h左右?事故車輛也以轎車居多，故臺車壁障離地間隙為300mm，同時后排乘客也以兒童居多。
而C-NCAP認為在中國路況較堵，側面碰撞事故中碰撞速度相對較低，為50km/h左右?事故車輛也以SUV居多，故臺車壁障離地間隙350mm，后排乘客以女性居多。顯而易見，不同的臺車速度和壁障離地間隙將對側面碰撞結果產(chǎn)生顯著影響。由于后排假人屬于不同類型，反映的是不同評價體系對于不同類型乘員在側面碰撞過程中受到的傷害程度，難以討論其在其他條件變化時受到的影響，故本文不對后排假人做進一步的討論。只將討論重點放在臺車速度和壁障離地間隙對側面碰撞結果產(chǎn)生的影響。
首先，側碰臺車速度提升將導致碰撞能量的增加，根據(jù)能量計算公式E=1/2(mv2)，其中m=1400kg，v1=60km/h，v2=50km/h，可以得出E-NCAP規(guī)定的側碰能量約為194kJ，C-NCAP規(guī)定的側碰能量為135kJ，前者約為后者的1.44倍。其次，C-NCAP臺車離地高度比E-NCAP高50mm，可能導致門檻對側碰的支撐作用減小，因此側碰的侵入量和侵入速度會有所增加。
2側面碰撞仿真與實車試驗結果對比
綜合以上分析，碰撞速度和碰撞高度都有可能對碰撞結果產(chǎn)生影響，因此應對兩種法規(guī)，可能需要采取不同的開發(fā)策略。如圖2所示，為了比較兩種碰撞工況的不同，我們采用相同車輛?同一配置模型分別對兩種工況進行模擬，并且于左側前車門和B柱側圍的設置測量點，用于比較不同位置動態(tài)最大侵入量和動態(tài)最大侵入速度。
試驗后，將對車輛的B柱變形量和車門變形進行掃描測量，將掃描后的側圍變形與仿真結果進行對標，通過參數(shù)調(diào)整，使得仿真變形量與試驗變形量基本吻合，便于最后對假人傷害值仿真結果進行比較。
在E-NCAP和C-NCAP兩種側碰工況下，前車門和B柱變形量的仿真和實車試驗對比如圖3所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，仿真結果與實車試驗結果基本保持一致，仿真結果具有一定參考價值。E-NCAP側碰工況下，車門和B柱的變形更嚴重，表明壁障對于車身的沖擊更大，這是由于E-NCAP壁障速度更高導致的。同時，E-NCAP壁障撞擊點更低，對于車身的變形位置有一定的影響。
側面碰撞仿真對比結果見表2。在相同車輛?相同配置的前提下，依據(jù)左側前車門和B柱側圍的6個測量點的動態(tài)最大侵入量和動態(tài)最大侵入速度來看，E-NCAP工況下的評價指標均比C-NCAP工況大?B柱頂端及與WSID假人頭部對應的側圍位置，E-NCAP工況下的侵入量及侵入速度稍大于C-NCAP工況但與WSID假人胸部?腹部?骨盆對應的關鍵側圍位置，E-NCAP工況的侵入量及侵入速度則遠高于C-NCAP。
圖4所示為E-NCAP和C-NCAP兩種側碰工況下前排假人的運動姿態(tài)，通過與實車試驗假人運動姿態(tài)對比，可以發(fā)現(xiàn)由于參數(shù)合理，仿真結果與假人實際動作過程基本保持一致，仿真結果具有一定參考價值。前排WSID假人在E-NCAP側碰工況下明顯運動幅度更大，與側圍的碰撞更猛烈，收到的沖擊更大。這是由于E-NCAP壁障速度更高導致的。
為提高仿真結果的準確性，會進行仿真與試驗結果曲線的對標?？紤]到在側面碰撞中，B柱侵入速度?侵入量?侵入形態(tài)對假人傷害影響較大，特將右側B柱加速度?壁障加速度曲線?B柱侵入速度曲線?B柱變形量?車身整體變形量的仿真曲線和試驗數(shù)據(jù)進行對比分析，保證各關鍵影響因素運動姿態(tài)與試驗結果盡量一致。在此基礎上，我們可以得出假人在E-NCAP和C-NCAP兩種側碰工況中不同的傷害值表現(xiàn)。
頭部曲線對比圖如圖5所示。紅色曲線為E-NCAP仿真工況下，前排WSID假人頭部Y向加速度曲線?藍色曲線為C-NCAP仿真工況下，前排WSID假人頭部Y向加速度曲線。
可以看出，兩條曲線大致趨勢相同，且由于側氣簾防護功能比較完備，兩者的數(shù)值都不大。但是E-NCAP仿真工況下，WSID假人頭部Y向加速度明顯大于C-NCAP仿真工況，這是由于E-NCAP工況碰撞速度偏大，成為假人頭部傷害增大的主要影響因素。
胸部位移曲線對比圖如圖6所示。紅色曲線為E-NCAP仿真工況下，前排WSID假人胸部三根肋骨的位移曲線?藍色曲線為C-NCAP仿真工況下，前排WSID假人胸部三根肋骨的位移曲線?？梢钥闯?，三根肋骨曲線大致趨勢相同，但兩者的數(shù)值相差較大。
E-NCAP仿真工況下，WSID假人胸部三根肋骨的位移明顯大于C-NCAP仿真工況，上肋骨相差最小也達到了10mm，下肋骨相差達到了15mm，這是由于E-NCAP工況碰撞速度偏大，且可移動壁障離地間隙更低導致的，使得WSID假人胸部越靠下，變形量越大。
腹部位移曲線對比圖如圖7所示。紅色曲線為E-NCAP仿真工況下，前排WSID假人腹部兩根肋骨的位移曲線?藍色曲線為C-NCAP仿真工況下，前排WSID假人腹部兩根肋骨的位移曲線?？梢钥闯?，兩根肋骨曲線大致趨勢相同，但兩者的數(shù)值相差較大。
E-NCAP仿真工況下，WSID假人腹部兩根肋骨的位移明顯大于C-NCAP仿真工況，腹部上肋骨相差達到了13mm，下肋骨相差達到了10mm，這是由于E-NCAP工況碰撞速度偏大，成為假人腹部兩根肋骨的位移增大的主要影響因素。
骨盆力曲線對比圖如圖8所示。紅色曲線為E-NCAP仿真工況下，前排WSID假人骨盆Y向受力曲線藍色曲線為C-NCAP仿真工況下，前排WSID假人骨盆Y向受力曲線。
可以看出，兩條曲線大致趨勢相同，但是E-NCAP仿真工況下，WSID假人骨盆Y向受力明顯大于C-NCAP仿真工況，這是由于E-NCAP工況碰撞速度偏大，且重心偏低，成為假人骨盆Y向受力增大的主要影響因素。
E-NCAP和C-NCAP兩種側碰工況下，前排假人的實車試驗傷害指標對比分析見表3?？梢钥闯?，通過將仿真參數(shù)與試驗結果進行對標，仿真結果已經(jīng)接近于實車試驗數(shù)據(jù)，除了骨盆力實車試驗結果比仿真結果略大外，其他各項指標均沒有大的偏離。
實車碰撞的結果仍然是E-NCAP工況比CNACP工況的假人傷害更大，這是由于E-NCAP工況壁障碰撞速度偏大，且重心偏低，假人受力更大。
3結論
本文通過對E-NCAP(2020版)和C-NCAP(2021版)側面碰撞標準區(qū)別進行分析，對臺車碰撞速度和臺車離地間隙兩個側面碰撞重要影響因素進行仿真結果討論，提出了車型側面碰撞安全開發(fā)過程中需要關注的問題，同時得出以下結論:
1)E-NCAP側碰工況相對于C-NCAP側碰工況，兩者的主要區(qū)別在后排乘員不同?移動壁障的碰撞速度不同E-NCAP側碰壁障的撞擊點更低，導致兩種工況的碰撞結果有所不同。
2)通過側圍變形量和假人運動姿態(tài)兩方面在仿真和實車試驗數(shù)據(jù)的對標，仿真模型的結果已經(jīng)接近于實車試驗的結果，可以為后續(xù)車型安全性提升提供可靠的仿真結果支持。
3)綜合考慮側圍的變形量及假人傷害值的仿真和實車試驗結果，相比C-NCAP工況，E-NCAP側碰工況更加惡劣，車身側圍變形量更大，同時會對假人胸?腹?骨盆造成更大威脅。
4)針對E-NCAP側碰工況，需要重點提升側圍靠下部分結構的強度?？舍槍﹂T檻梁?B柱?座椅橫梁進行截面尺寸設計及材料優(yōu)化設計，提升側圍靠下部分的結構強度，最終保護乘員，降低其傷害值。
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