基于NCAP及法规的行人保护大腿部评价标准解读

岳国辉 蒋斌庆 孙晴 陈现岭

（长城汽车股份有限公司技术中心；河北省汽车工程技术研究中心）

近年来，汽车的行人保护性能逐渐得到了全世界越来越多人的关注和重视，各国强制性法规及NCAP新车评价规程也越来越多的将行人保护性能纳为重点评价的安全性能指标，尤其国外对行人保护的重视度很高，欧盟新车评价规程（Euro NCAP）、日本新车评价规程（J-NCAP）和韩国新车评价规程（K-NCAP）等国家地区均把行人保护列入新车评价体系中，将行人保护作为新车安全性能的一个重要评价指标[1-2]。另外，一系列行人保护相关标准法规先后发布，例如全球技术法规：GTR Nr.9；中国：GB/T 24550-2009；欧盟法规：EC 78/2009和ECE R127等。其中EuroNCAP对行人保护的测评项目最全面，也最具代表性，其在2016年执行的行人保护测评项中还新增加了“自动紧急制动（AEB）系统”的评价要求，行人保护项总分也由原来的36分增加到42分（新增了AEB评价的6分），而且还设定了只有在常规行人保护测评项中获得22分或更高得分，才允许获得AEB最高6分的得分[3]。对于想要在EuroNCAP测评中获得高星级的车型，为确保在常规行人保护测评项中获得22分或更高得分，原来很难得分的大腿部测评项的得分能力也变得更加重要。文章将对新版行人保护测评要求进行详细解读，为相关车型开发提供参考。

1 法规对比介绍

目前已执行的行人保护法规标准中，针对大腿部的测评项主要分为2类：1）大腿部冲击前保险杠测评，是对小腿部测评的补充（对于下保险杠高度＜425 mm的车辆，用小腿部冲击前保险杠；对于下保险杠高度≥500 mm的车辆，用大腿部替代小腿部冲击前保险杠；对于下保险杠高度≥425 mm，但＜500 mm的车辆，生产厂家可以在二者中进行选择[4]34）；2）大腿部冲击机罩前沿测评。具体试验要求及评价要求对比信息，如表1所示。

表1 不同法规标准大腿部测评要求对比[5]

由于大腿冲击前保险杠测评的试验要求比较简单明确，所以文章不再进行详细介绍。以下只对行人保护大腿部冲击机罩前沿的相关法规标准进行解读说明。

1.1 Euro NCAP v8.0版大腿部测评要求说明

2015年开始执行的EuroNCAPv8.0[4]版（最新v8.1版与v8.0版相比在行人保护方面没有更新，以v8.0版进行说明）在行人保护项方面，与之前版本相比更新内容为在大腿部测评中引入网格点法，另外在大腿冲击器质量、冲击角度确定、冲击速度、能量计算及冲击位置等方面进行了更新换代，具体测试要求，如图1所示。

图1 Euro NCAP v8.0版大腿部对WAD 775 mm测试要求示意图

图1中所涉及到的名词和参数要求等具体说明如下。

1.1.1 包络线WAD 775 mm和WAD 930 mm

在EuroNCAPv8.0[4]17的行人保护项中，新增加2条包络线WAD775 mm和WAD930 mm，如图2所示。其中，WAD 775 mm用于大腿部测试网格点划分及测点选取（Euro NCAP v8.0之前版本中测点选取在机罩前沿参照线上）；WAD 930 mm用于与内部防撞梁参照线（IBRL）共同确定冲击角度（α）。

图2 Euro NCAP v8.0包络线WAD示意图

1.1.2 内部防撞梁参照线（IBRL）

在确定IBRL之前，先在前保险杠外表面上标记一条垂向距离地面520 mm的520 mm参照线，然后拆除汽车前端的塑料前保险杠及与其相关联零部件，如垫块和吸能装置等。

IBRL是由一系列高度标记点（Height marking）组成，而高度标记点又是由相应网格点（Grid point）及其周边相邻标记点（Adjacent markings）来确定，以下对这些网格点及相邻标记点的确定方式进行详细说明。

1）首先在过汽车中心的纵向垂直平面内，用一虚拟竖向直尺找到与车身前防撞梁最先接触的点（或面），然后将虚拟直尺向防撞梁断面内侧偏移10 mm后，再与防撞梁接触的最上点即定义为IBRL的网格点，如图3所示。

图3 Euro NCAP v8.0内部防撞梁参照线（IBRL）网格点定义

2）在获得起始网格点之后，从起始网格点开始向汽车中心线左右两侧分别每隔100 mm确定上述网格点，直到防撞梁左右末端为止，获得所有IBRL的网格点，如图4a中黄色原点所示。然后将前防撞梁上每2个100 mm间隔的网格点之间的距离均匀分为3等分，等分点记为相邻标记点，如图4a中蓝、绿色竖条所示。

3）前防撞梁上IBRL的高度标记点的高度取网格点与其相邻2个标记点高度的平均值。

另外，对于前防撞梁最外端与前保险杠测试区边界（图4a中黄色竖条所示）之间的IBRL的高度标记点的高度计算分为2种情况：1）如图4a所示，当前防撞梁横向最外端超出最外一个100 mm网格点33.3 mm或更多时，在网格点外侧33.3 mm处增加一个相邻标记点，则前防撞梁区域之外的IBRL线的高度标记点的高度取100 mm网格点与其相邻2个标记点高度的平均值。2）如图4b所示，当前防撞梁横向最外端距最外一个100 mm网格点不足33.3 mm时，则前防撞梁区域之外的IBRL的高度标记点的高度取100 mm网格点与其内侧标记的高度的平均值即可。

图4 Euro NCAP v8.0中防撞梁之外IBRL高度标记点示意图

在完成所有高度标记点高度计算后，将之前拆除的汽车前端的塑料前保险杠及相关联零部件复位安装回车身上，然后再将高度标记点投射到前保险杠外表面上，即获得IBRL。过程中如果遇到如进气格栅之类的“沟”不能完成点投影时，可用胶带来覆盖这些“沟”，以近似还原出汽车的外轮廓，然后将点投影到胶带上，具体效果，如图5所示。

图5 Euro NCAP v8.0中IBRL参考线定义实物图

当IBRL标记完成后，将IBRL与初始时完成的520 mm参照线进行对比，如果IBRL所有位置都低于520 mm参照线，则IBRL不作调整；如果IBRL局部或全部位置高于520 mm参照线，则这些局部或全部位置IBRL要用520 mm参照线替代。至此可完成最终版IBRL的定义。

1.1.3 包络线WAD775 mm测试区域网格点划分

将过汽车中心的纵向垂面与包络线WAD 775 mm之间的交点，作为测试区域网格点划分的起始点，如图6所示，在起始点左右两侧横向每间隔100 mm在包络线WAD775 mm上标记一个网格点，直到遇到角参照点（机罩前沿参照线与侧参照线交点）在包络线WAD 775 mm上的纵向投影点为止。对于最外侧网格点，如果该网格点与投影点之间间距≥50 mm，则保留该网格点，否则需删除该网格点。

图6Euro NCAP v8.0中包络线WAD775 mm网格点划分示意图

1.1.4 大腿部冲击角度能量速度计算

1）大腿部冲击角度（α）确定方式。在每个大腿部测点位置纵向垂直平面内，通过IBRL到WAD 930 mm所形成直线的垂线与地面之间的角度即为α。

2）大腿部冲击能量（En/J）计算公式，如式（1）所示[4]。

式中：mn——常数，取7.4 kg；

v0——常数，取11.11 m/s；

α——冲击角度，（°）。

3）大腿部冲击速度（vt/（m/s））计算公式，如式（2）所示[4]。

另外，在Euro NCAP v8.0[4]48版中大腿部冲击质量要求为定值（10.5 kg），至此，大腿部冲击测试所需要的参数全部确定完毕。

1.1.5 大腿部测试结果评价要求

1）当En计算值＜160 J时，无需进行大腿部冲击试验，可直接得分；

2）大腿的每个网格点的“虚拟得分”满分为1分，大腿区域总“虚拟得分”满分=网格点个数×1；

3）每个网格点得分取决于大腿模块中最差性能指标，指标分低性能限值和高性能限值，介于高低性能限值之间采用线性差值计算；

4）大腿部区域总得分=（总“虚拟得分”/总“虚拟得分”满分）×6；

5）对于未进行试验测试的网格点得分采用就近原则（与相邻结果最差网格点得分一致）及对称原则（对称网格点性能一致）；

6）根据高低性能限值评价试验项得分，高性能限值下得满分（1分），低性能限值以上得0分，中间的采取线性插值方法计算得分，具体限值情况，如表2[4]3所示。

表2 Euro NCAP v8.0中大腿部试验评价项及性能限值

1.2 其他NCAP标准和法规大腿部测试要求说明

由于Euro NCAP在v8.0之前版本中针对大腿部测评要求与EC 78/2009非常类似，所以本节中以EC 78/2009为基础针对大腿部测评要求进行对比说明。

如图7所示，在EC 78/2009的详细执行文件（EC）No 631/2009[9]19-22中大腿部测评要求与Euro NCAP v8.0版主要差异体现在大腿冲击器质量、冲击角度确定、冲击速度、能量计算及冲击位置确定等方面。

图7 EC 78/2009大腿部测评要求示意图

EC78/2009中大腿部测评具体要求如下：

1）大腿部测评为法规监测项，不作为车型法规通过与否的必须项；

2）当En＞200 J时进行行人大腿部冲击测试；

3）大腿部冲击测试点选取必须在机罩前沿参照线上，分别在机罩前沿参照线中段及两边1/3段上被认为最容易造成伤害的部位进行测试；

4）被选择的测试点之间的间距至少应达到150mm，且各个测试点与角参照点（机罩前沿参照线与侧参照线交点）的间距至少应达到75 mm；

5）大腿部冲击试验条件中的α，vt，En由相应测点处的机罩前沿参照线离地高度与前保险杠导程（定义方式，如图8所示）两者通过查表的形式共同决定，会因汽车前端造型不同而不同，具体查询的表格数据可参考文献[9]20-22；

图8 导程及参照线离地高度的确定示意图

2 Euro NCAP车型大腿部得分统计分析

为充分识别Euro NCAP在v8.0版新行人保护大腿部测评要求执行后对欧盟车型行人保护项大腿部得分情况的影响，同时对标欧盟车型针对EuroNCAP行人保护项未来发展趋势的应对思路，以下选取了Euro NCAP 2014年全年测评过的42款车型、2015年全年测评过的39款车型（2015年共计评价44款车型，其中包含5款客货两用车型，本次统计分析未包括这5款客货两用车型）及2016年23款车型的行人保护大腿部得分数据分别进行统计分析。

1）如图9所示，在2014年测评的42款车型中，得0分车型达14款，得满分6分车型只有1款，平均得分为1.7分，说明在Euro NCAP v8.0之前版本行人保护大腿部测评中，各车型行人保护大腿部总体得分情况较差，大部分车型在行人保护项中主要靠头部和小腿部得分以满足预期星级要求。

图9 2014年Euro NCAP车型大腿部得分统计

2）如图10所示，在2015和2016年测评的62款车型中，得满分6分车型达18款，得0分车型为0，平均得分为4.3分，说明在Euro NCAP v8.0版本行人保护大腿部测评中，各车型行人保护大腿部总体得分情况明显好转，并且可以预见，在未来的EuroNCAP行人保护测评中头部、小腿部及大腿部得分将变得同等重要，尤其针对大腿部得分的车辆前端优化设计将越来越受到车型设计人员的重视。

图10 2015和2016年Euro NCAP车型大腿部得分统计

通过对2014，2015，2016年的Euro NCAP测试车型行人保护大腿部得分情况统计分析可以发现，v8.0版新行人保护大腿部测评要求，明显降低了得分难度；同时也说明欧盟车型为应对逐年加严的EuroNCAP行人保护得分要求，已开始重点关注原来很难得分的行人保护大腿部测评项。对于国内主机厂来说，在后续有欧盟市场EuroNCAP星级要求的车型开发中，也需要对行人保护大腿部得分情况引起足够重视。

3 结论

文章通过对2015年开始执行的EuroNCAP v8.0版行人保护大腿部测评要求进行详细解读，结合2014，2015，2016年104款测评车型行人保护大腿部得分统计分析及某款SUV车型在应对v8.0版大腿部测评时遇到的问题及解决方案，一方面明确在后续执行的EuroNCAP评价中，行人保护大腿项应引起设计人员的足够重视，另一方面为其他需要考虑Euro NCAP评价的车型开发在行人保护大腿部测评方面提供一些设计建议。具体建议如下：

1）行人保护大腿部测评与车辆前端造型密切相关，通过控制车辆前端造型，尽量增大α，进而降低En及vt，vt降低则可以有效缓解周边吸能结构的设计难度；

2）在机罩下沿、前保险杠及中网后部，为大腿部测评区域设计合理的变形空间，在具备足够溃缩吸能空间的前提下，才可能通过优化内部结构，以达到增加大腿部冲击得分的目的；

3）在大腿部测试区域内，要通过溃缩结构的合理设计，确保支撑大腿部的上中下各部位刚度均衡、合理，尽量避免出现刚度落差大的问题，这样可以显著降低大腿部冲击伤害。