时代汽车 wwwautotime
基于乘用车内部凸出物试验测评方法研究
武永强 刘培伟 娄磊
中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 天津市 300300
摘 要： 目前，国内外有关汽车内部凸出物试验的标准中均只将假人头部作为参考指标；而正面碰撞法规和C-NCAP （2021版）中均将假人的头、颈、胸、骨盆、腿等部位损伤值作为衡量汽车安全性能优劣的重要评价指标。
本文通过滑台碰撞试验方法，对汽车内部凸出物试验测评方法进行研究；结果显示：假人的头、颈、胸、腿部均受到不同程度的损伤；尤其是95th假人的骨盆位移量过大，造成假人下半身受到损伤更为严重。因此，本文建议乘用车内部凸出物试验测评方法中，应适度考量假人多个部位及其损伤指标，旨在不断完善我国汽车安全标准体系，进一步提升汽车安全性能，更好地保护驾乘人员的乘车安全。
关键词：内部凸出物 滑台碰撞 假人损伤 测评方法
1 前言
汽车内部凸出物试验动态确定的头部碰撞区域试验目的主要是验证气囊、安全带等约束系统能否对车内乘员进行有效的约束，防止汽车碰撞过程中车内的尖锐部件对乘员造成额外伤害。
目前，国内外汽车内部凸出物相关试验标准中，只考核汽车仪表板等内饰部件能否豁免假人的头部发生接触，对头部的损伤值及其它部位的损伤均未提及[1]。然而，在现行的C-NCAP评价体系中均将假人的头、颈、胸、骨、腿等部位的损伤值作为衡量汽车安全性能优劣的重要参考指标[2]。此外，基于多种车型、多种工况下的动态内凸试验大数据统计，内凸试验中所用碰撞测试假人通常选较为严苛（身材较大、体重较重）的95th男性假人做为考核对象；相比于50th假人，95th 假人对汽车安全约束系统的要求会更加严苛。因此，在汽车动态内凸试验中，研究95th假人多个部位的损伤很有必要，这不仅为了最优地保护较大驾乘人员的乘车安全，也为各
企业优化汽车约束系统和内饰设计提供了重
要的指导意义。
本文依据C-NCAP评价体系和正面碰撞
相关标准，通过滑台碰撞的方法，对乘用车
内部凸出物试验测评方法进行研究。以身材
较大、体重较重的95th假人为研究对象，重
点分析研究95th假人的头部3ms合成加速度、
颈部弯矩My、胸部压缩量、骨盆位移量、腿
部力等部位损伤值，旨在不断提升我国汽车
安全性能，降低交通事故伤亡；同时，也为
进一步完善乘用车内部凸出物试验测评方法
提供强有力的数据支撑和技术支持。
2 内凸试验现行测评方法及问题简述
汽车内部凸出物试验主要是考核在安全
带、气囊等约束系统的作用下，乘员的头部
是否与仪表板发生接触。若试验中假人的头
部与仪表板没有发生接触，则认为汽车的仪
深圳宝骏汽车表板能够豁免乘员头部发生碰撞，只需满
足仪表板上下分界线以上区域能被直径为
165mm的球头接触到的部位可被倒圆；若乘
v7员头部与仪表板发生接触，则要先确认碰撞
点，再划定碰撞区，在划定的碰撞区内进行
静态的吸能、圆角等试验加以验证。
虽然在安全带、气囊等安全约束系统的
作用下，假人的头部已很难与仪表板等部位
发生接触[3-4]；但是在碰撞加速度和惯性力的
共同作用下，假人的颈部、胸部、骨盆、腿
部等部位也会受到不同程度的冲击，尤其是
腿部会与汽车IP产生二次撞击。试验后假人
及汽车仪表内饰状态如图1
所示。
图1 内凸试验后假人及汽车仪表内饰状
态图
然而，现行的乘用车内凸法规中并未对
Research on T est and Evaluation Method Based on Interior Fittings of Passenger Car
Wu Yongqiang Liu peiwei Lou Lei
Abstract： A t present, the standard of interior fi ttings test at home and abroad only regards the dummy head as the assessment index. However, the head, neck, chest, pelvis, leg and other parts of the dummy are taken as important evaluation indexes to evaluate the safety performance of vehicles in frontal crash regulations and C-NCAP (version 2021). In this paper, the dynamic test and evaluation method of vehicle interior fi ttings is studied by the sled crash test method, the results show that the head, neck, chest and legs of the dummy were damaged in different degrees; Especially, the pelvic displacement of 95th dummy is too large, which makes the lower body of the dummy more seriously damaged. Therefore, it is suggested that multiple parts of the dummy and its
damage index should be considered appropriately in the test and evaluation method of passenger car interior fi ttings, so as to continuously improve the automobile safety standard system in China, further improve the vehicle safety performance, and better protect the safety of drivers and passengers. Key words：interior fi ttings; sled crash; dummy injury; evaluation method
这些部位制订明确的考核要求。简言之，安全带和气囊等约束系统虽然可以有效地避免假人头部与汽车仪表板发生接触，但并没有最优地保护好身材高大驾乘员的乘车安全。
3 滑台碰撞内凸试验测评方法概述
基于CAE 仿真分析材料，参考C-NCAP 评价体系，通过采集试验后假人重点部位的损伤数值来表征假人的损伤程度，进而探究汽车内凸试验的测评方法。其中，主要是研究分析假人头部、颈部、胸部、骨盆、腿部等部位的损伤特性，进一步完善汽车内凸试验的合格判定标准。
滑台碰撞方法是一种用台车进行的模拟
碰撞试验，液压伺服的加速式台车精度高、一致性好。汽车内凸试验滑台碰撞方法示意图如图2所示，一般包括三种不同角度的碰撞工况，分别是：主驾+18°碰撞、副驾0°碰撞和副驾
-18°碰撞。
图2 滑台碰撞方法三种工况示意图
+18°0°-18°
本文通过滑台碰撞试验方法，随机统计几款不同车型中95th 假人分别在+18°、0°和-18°三种碰撞工况下各位部位的损伤数据。重点分析假人头部3ms 合成加速度、颈部弯矩My、胸部压缩量、骨盆加速度和腿部力等损伤指标，来进一步探究汽车内凸试验测评方法，旨在不断完善我国汽车安全标准法规，进一步提升汽车安全性能，降低交通事故伤亡率，更好地保护好驾乘人员的乘车安全。
4 滑台碰撞试验假人损伤分析
4.1 假人头部3ms 合成加速度
假人分别在主驾+18°碰撞、副驾0°碰撞和副驾-18°碰撞三种内凸试验工况条件下，随机选取4款不同车型的试验数据，95th
假人头部3ms 合成加速度结果如图3所示。
45.10g 和61.42g；在-18°碰撞工况下，95th 假人的头部3ms 合成加速度最大值分别为48.88g、65.24g、51.60g 和52.68g；同理，副驾0°碰撞中95th
假人的头部3ms 合成加速度最大值分别为65.72g、48.03g、66.70g 和63.32g。从图中可以得知，假人头部3ms 合成加速度并没有出现明显的尖峰，表明由于安全带和气囊等约束系统的保护，可以有效避免假人头部与车内仪表板发生直接接触。这满足了现有内凸试验测评方法中对假人的唯一考核点，即头部与车内仪表板没有硬接触。但结果显示假人的头部3ms 合成加速度最大值大多维持在60g 左右，相对来说比较大，
因此有必要进一步确保头部损伤程度。
4.2 假人颈部弯矩My
副驾-18°碰撞
图4所示的三种内凸试验工况结果显示，主驾+18°碰撞工况中95th 假人颈部弯矩My 均大于副驾0°碰撞和副驾-18°碰撞工况；如主驾+18°碰撞中，95th 假人的颈部弯矩My 分别为64.95Nm、47.08Nm、18.95Nm 和35.87Nm；副驾-18°碰撞中，95th 假人的颈部弯矩My 分别为17.90Nm、18.32Nm、13.38Nm 和20.25Nm；副驾0°碰撞中，95th 假人的颈部弯矩My 分别
为22.19Nm、20.38Nm、30.49Nm 和24.68Nm。这表明了+18°碰撞工况下中假
图3 三种工况下的假人头部3ms 合成加速度
时代汽车 wwwautotime
人颈部损伤更为严重。这是由于主驾+18°碰撞工况中，由于受到安全带的约束保护和方向盘存在等影响，限制了胸部向前的运动空间，当假人的胸部与方向盘接触后停止向前运动，但假人头部由于惯性会继续向前运动，致使假人头部相对于躯干部分的弯曲程度继续加大，即颈部弯矩My变大。尤其是对于身体较大、体重较重的95th假人，造成假人的颈部损伤加重。
4.3 假人胸部压缩量
胸部压缩量作为评价乘员胸部伤害程度的重要参考指标，是衡量汽车安全性能优劣的重要依据之一。在C-NCAP评价车型的碰撞损伤数据库中发现，胸部的得分率最低。本文分别在主驾+18°碰撞、副驾0°碰撞和副驾-18°碰撞三种内凸试验工况条件下，随机选取4款不同车型的试验数据，95th假人胸部压缩变形量结果如图5所示。
图5所示的三种内凸试验工况结果均显示，95th假人的胸部压缩量在碰撞过程中的变化趋势完全一致，仅峰值存在差异。如主驾+18°碰撞中，95th假人的胸部最大压缩量分别为44.76mm、29.27mm、33.5
汽车差速器7mm 和40.59mm。副驾-18°碰撞中，95th假人的胸部最大压缩量分别为32.46mm、35.24mm、31.46mm、和28.49mm。副驾0°碰撞中，95th假人的胸部最大压缩量分别为48.54mm、38.56mm、53.82mm和39.81mm。参考C-NCAP评价体系及乘用车正面偏置碰撞的乘员保护评价方法及假人损伤指标限值，50th假人胸部高性能值是22mm，低性能值是50mm；由此可见，本文试验结果，胸部表现一般。而且95th假人较于50th更为严苛，以此类比，95th假人胸部在碰撞过程中受伤程度更大。这是由于假人受惯性力作用，在碰撞瞬间继续向前运动；而安全带的肩带和腰带紧紧的将假人束缚在座椅上，对假人胸部产生较大压力，尤其身材
大宇旅行家
95th假人胸部向前弯曲的
[5-8]。
3008 标致位移量是衡量汽车安全约束系统
影响，用计算的方法算出骨盆位移量的难
[9]。本文试验中在假
95th分别在主驾
0°碰撞和副驾-18°碰
6
参考GB 14166-2013中相关要求，
假人骨盆位移量的限值为200mm。图6中
试验结果表明：95th假人骨盆在三种碰撞
工况中骨盆的最大位移量均超过了限值，
分别达到了221.431mm、253.783mm和
256.28mm，表明了约束系统并没有最优
的保护好较大乘员的乘车安全。同时，结
合试验录像回放及图1所示的试验后假人
与仪表板的接触痕迹，明显看到假人膝盖
和小腿上半部分的颜料印在了仪表板上，
表明在激烈的碰撞过程和有限的车内空间
中，假人腿部和仪表板之间发生了较大的
撞击。这是由于在碰撞加速度和惯性力的
共同作用下，假人在碰撞瞬间继续保持向
前运动的趋势。而95th假人在体重、尺寸
等方面比50th假人更大，造成了安全带、
气囊等汽车安全约束系统不能最大限度的
将95th假人束缚在座椅上，达不到像保护
50th假人那样的约束效果，即不能最优保
护身高偏高、体重偏重的乘员。较大的骨
盆位移量会使得假人与汽车内饰部件之间
发生剧烈的撞击，这将会对乘员的膝部、
腿部受到较大的伤害。
4.5 假人左/右大腿力
由于在剧烈的碰撞过程中，腿部往往
会和车内仪表板发生二次撞击。95th假人
腿部运动空间更狭小。为了便于研究假人
腿部伤害，试验前在假人的膝部和腿部涂
上不同颜的颜料，以此来判断碰撞后是
否与仪表发生接触及接触部位。本文分别
在主驾+18°碰撞、副驾0°碰撞和副驾
-18°碰撞三种内凸试验工况条件下，随机
选取4款不同车型的试验数据，95th假人
左/右大腿力的损伤数值结果分别如图7
和图8所示。
图7和图8表明在内凸试验三种碰撞
工况中，假人的大腿力均受到不同程度的
损伤。尤其是结合试验录像及本文3.4假
人骨盆位移量试验结果分析，表明安全带
等约束系统并没有最优的保护好较大的
95th假人的下半身；而且，较大的碰撞加速
度以及有限的车内空间，导致了假人的膝
部及小腿与汽车的仪表板产生了直接撞击，
如图1所示。现行的C-NCAP评价体系
和正面碰撞试验标准中均把假人腿部损伤
作为评价汽车安全性能优劣的重要考量指
标，也充分说明了腿部损伤指标的重要性。
因此，腿部损伤也应作为汽车内凸试验测
评指标之一。
图5 三种工况下的假人胸部压缩量
主驾+18°碰撞
副驾0°碰撞
5 结论
本文依据C-NCAP 评价体系和正面碰撞相关标准，通过滑台碰撞试验方法，对汽车内部凸出物试验测评方法进行研究，结果得出：
1、试验结果显示：95th 假人假人的头、颈、胸、腿部均受到不同程度的损伤；尤其是假人的骨盆位移量过大，造成假人下
主驾+18°碰撞
副驾0°碰撞
副驾-18°碰撞
副驾0°碰撞
图7 三种工况下假人左大腿力
半身损伤更为严重。这表明内凸试验中，气囊和安全带等汽车安全约束系统未能有效将95th 假人束缚在座椅上，即未能最优保护好身材高大、体重较重的驾乘人员的安全。
2、现有的内凸标准中假人损伤测评方法仅考虑头部是否接触仪表等内饰而不考核假人其它部位损伤情况；结合本文的试验结果，建议乘用车内部凸出物试验测评
方法中，应适度考量假人多个部位及其损:
.《乘用车内部北京：中国标版..汽车正面碰撞乘员约束系统匹配[D].镇江：江苏大学，2007.
[4]乔维高，张越.汽车正面碰撞中乘员约束[J].上海汽车.2008：
.《乘用车正北京：中国标准出版社，2007..汽车碰撞工况下乘员胸部损.汽车安全与节能国家.2010，.
[7]商恩义，周大永，刘卫国，韩刚.某车偏置碰撞中假人胸部压缩变形量偏大的影响因素。[J]汽车安全与节能学报，2016年，第7卷，第1期，60-65.
骏捷汽车[8]黎海兵，胡宁，张成伟.安全带和安全气囊对乘员胸部的影响。[J]上海工程技术大学学报，2014，28（1）：25-29.
[9]李佳耀，尹长青，崔泰松，赵会。台车试验假人骨盆运动轨迹测量方法研究.[C]第十六届中国汽车安全技术国际研讨会，2013，452-456.
图8 三种工况下假人右大腿力
发布评论