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直面两车碰撞相容性问题,技术探讨C-NCAP未来进行的MPDB碰撞试验

最近,越来越多的消费者开始关注汽车安全,对各种安全测试结果的讨论和测试方法的争论也日趋激烈。不得不承认,消费者的关注对汽车安全的发展是有促进作用的,能够促使汽车厂家提高对安全性能的重视程度。同时,汽车安全测试也在不断发展,我们不妨把目光稍稍放长远一些,看看未来一两年国内碰撞试验的发展与变化。

试验评价是客观的,车辆安全是相对的

经常被身边的朋友问道:XX车的安全性如何?能不能买?通常我会让他们自己去查网上公开的碰撞测试结果,这些结果对选车是具有参考价值的。但是不是说评价结果越好,车就越安全?这个,还真要相对而论。

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早在2008年,德国碰撞测试机构ADAC做过一次演示,用一辆评级为4星的奥迪Q7与评级为5星的菲亚特500进行车对车碰撞,最终评级稍低的Q7完全占据上风,这一结果也许并不出乎大家的预料,但确实说明了一个问题:真实道路交通事故中的碰撞安全,是相对的。

美国NHTSA在2001年曾做过一项调查,在轿车与其他类型车辆对碰的交通事故中,轿车方驾驶员的死亡概率要明显大于其他更重、更高、更坚硬的车。

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为什么会出现这种情况呢?这就不得不提到“碰撞相容性”的概念。车辆碰撞相容性主要是指质量、尺寸、刚度三方面的相容。质量:根据动量守恒定律,质量更大的车,速度变化量更小;尺寸:主要是纵梁的高度,如果没有足够的重叠度,发生上骑下钻或“叉子”效应,吸能结构发挥不到作用;刚度:刚度相对小的车变形会更大。

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市场上的车型千差万别, 以上三种参数不尽相同也是常态,那有没有办法减轻或者避免碰撞相容性不佳的问题呢?还真有。

扭转固有单边思维,树立碰撞新里程碑

目前模拟车对车碰撞的试验(25%、40%等)基本都是用试验车辆撞击固定物,考核的也只是车辆保护本方乘员的能力(防御性),至于对方受到的伤害(攻击性)如何,不是汽车安全设计的目标,也不是消费者买车的关注点,属于“顾己不顾他”的单边思维。

但是,碰撞安全评价的初心和使命是不断减少交通事故中的死伤率,拯救尽可能多的生命。目前模拟车对车碰撞的试验(25%、40%等)基本都是用试验车辆撞击固定物,如果仅考虑防御性,则会造成车越做越硬。举个极端的例子,如果以后大家都开着“坦克”上街了,那会很安全吗?不会的,能量是守恒的,车不变形吸能,这部分能量就要乘员来吸收和耗散了,人会伤的更厉害。所以,把车做到结实坚固的同时,也考虑到给对方造成的伤害,做到软硬适度,攻守平衡,以碰撞双方伤害最小化为目的,这一双边理念树立了碰撞性能开发和测试的新里程碑。

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基于此种理念,MPDB(Moving Progressive Deformable Barrier,移动渐进可变形壁障)碰撞试验工况被设计出来评价汽车碰撞相容性。自重1400kg,前端安装有可渐进变形壁障的台车,以100kph的相对速度(50kph VS 50kph),与试验车辆发生重叠率为50%的碰撞。MPDB是世界上第一项两车对撞试验,也是相对速度最高的碰撞试验,除评价防御性外,也要评价攻击性。在2021年,MPDB工况预计将引入C-NCAP评价规程。那么,MPDB的试验配置究竟如何?

测试精度显著提升,假人配置符合国情

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假人选择方面,MPDB是世界上首个引入新一代碰撞假人THOR(Test Device for Human Occupant Restraint,人体乘员约束系统试验装置)的试验工况。THOR身价千万,其生物仿真度要明显优于上一代的H-III假人,说通俗一点,就是THOR比H-III更像个真人,尤其在头部和胸部这两个关键位置上拟人程度达到了“极好”(Excellent)的程度。

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假人布置方面,与Euro NCAP不同,中国版MPDB在副驾驶位置放置了一个女性假人,用于考核车辆对小身材乘员的考核。搜狐做过的一项研究结果表明,对154位受访者进行调查,其中有超过3/4人表示:副驾驶是“专人专座”,只有不到1/4表示“无所谓”。大多数男性受访者表示愿意把副驾驶留给另一半,几乎所有女性受访者都选择了“专人专座”,她们对自己的领地充满占有感。因此汽车副驾驶位置在国内成为标配的“女王专属座驾”,在副驾驶放置女性假人评价车辆安全性是完全符合我国国情的。

在后排的假人放置上,中国版MPDB依旧保持了中国国情,选择了女性+儿童的布置方式。后排使用女性假人进行评价是2006年由中国首创,近年来各国NCAP纷纷跟进,美国IIHS也计划在试验中引入后排假人。

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这试验配置,一家人整整齐齐了

考核指标十分严苛,开发难度非同小可

攻击性评价方面:MPDB试验增加了对车辆攻击性的评价指标,用壁障均匀性指标SD(蜂窝铝变形标准偏差)、台车乘员载荷指标OLC(Occupant load criterion)以及蜂窝铝击穿情况来综合判定车辆的碰撞相容性。

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通俗而言,SD值用于考核车辆前端结构的均匀性,若要改善这一指标,需要在车辆前端设计尽可能多的传力路径;OLC则是通过台车上的传感器计算出台车受冲击的强度,想要改善OLC不仅要在结构上下功夫,整车的轻量化也是重要的解决手段;如果碰撞中发生蜂窝铝被击穿,则说明车辆结构太硬,且传力过于集中,那么在评价中将会被罚分。攻击性考核的难点在于,把车做的硬很容易,但把车做得不能太硬也不能太软就很难了。

在防御性评价方面:由于引入了最新的THOR假人,与H III假人在性能上有很大的差别。胸部结构差异是两种假人主要的差别之一,Hybrid III 50th 假人胸部的压缩量使用胸部带小球的连杆测量,连杆转动的角度再换算成假人的胸部压缩量。

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Hybrid III 假人胸部装置


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THOR 假人胸部装置

THOR 50th假人采用了更直接的直线位移传感器测量胸部压缩量,假人胸部装有4个3D IR-TRACC传感器,每一个3D IR-TRACC传感器具备1个线性伸缩量测量部分以及2个旋转电位器。

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简单来说,就是THOR假人在胸部性能上与真人更为接近,导致胸部伤害测量值相比于H III假人会偏大,得分普遍不高(上图为20款车THOR假人胸部损伤得分)。要知道之前的安全带、气囊开发都是基于H III假人。因此,防御性考核中的难点在于:1、THOR假人的引入给约束系统的开发带来了更大的难度。2、对于小车而言,与1400kg的台车进行相对速度100kph的碰撞,其乘员舱结构也面临严苛的考验。

保护自身的同时也能为对方提供保护

实现汽车交通事故中的零伤亡,一直都是从事汽车被动安全开发和测试工程师的目标,也是人类社会共同的美好愿景,主动安全配置的增加自然可以降低碰撞的概率,但当碰撞不可避免的发生时,我们需要更安全的车来保护自己,同时不给对方造成过大的伤害。

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为践行这一理念,需要汽车生产厂和消费者达成共识,戮力同心。生产厂投入更多的精力去平衡车辆的“攻击”性能与“防御”性能;消费者不再以车硬自豪,而是青睐于选择保护自身的同时也能为对方提供保护的车辆。市场上越来越多的车做到了攻守均衡,交通事故中的死伤才有逐步下降为零的可能。