基于C-NCAP试验数据，分析如何提高车辆的被动安全

车辆的实车碰撞试验，旨在给消费者以及企业提供系统、客观的车辆安全的定量化数据信息，促进企业按照更高的安全标准进行车辆的研发和生产，从而有效减少道路交通事故的伤害及损失，为消费者遭遇碰撞事故时的生命及财产安全提供保障。本文以C-NCAP 2015年正式评价试验中，得到的实车碰撞实验评价数据为基础，从整体上解读从实验数据中分析得到的安全现状及存在的不足。
1、评价车型信息
本次进行分析的碰撞数据来自C-NCAP 2015年正式评价试验，为体现近期车辆被动安全状况趋势，车辆选择范围限定在2014年后生产的车型，评价车型在同类车型中具有较大销售量，并在近期内没有停产计划或是国内乘用车生产企业的代表车型。
根据以上原则，2015年共有50款车型的150次实车参与试验，每款车型选取100%正面碰撞、40%ODB碰撞、侧面碰撞各一次进行评价。

2、评价结果
为尽可能全面而准确地评价碰撞事故时驾驶员与乘员受到的潜在风险，为安全技术优化研发提供参考，本文所用数据以中国新车评价规程（2015年版）作为模板进行后处理，得出评价分值，用以比对假人在试验中各部位碰撞受损风险。

2.1正面碰撞
正面碰撞试验中，假人部位得分趋势是：前排假人，包括胸部和小腿在内的部位得分率较高，但胸部和小腿两个部位的指标仍有提升的空间；后排假人，颈部及胸部指标仍是乘员保护性能的软肋，颈部的平均得分率为42.6%，而胸部得分率仅为48.8%。

2.2正面偏置偏碰
正面偏置碰撞与正面碰撞的得分情况相似。对于前排假人，胸部、小腿指标得分并不乐观（图4）。

纵观整体评价情况，这两个部位的得分仍有提升的空间；对于后排假人，各部位得分率均较低。因此，对后排乘员的保护，任重道远。
2.3侧面碰撞
对于侧面碰撞试验，假人部位得分情况较好（图5），部位得分率均达到95%以上。

3.乘员保护分析
从上述统计结果看，正面碰撞中，要加强前排乘员胸部、小腿的保护；而对后排乘员的颈部和胸部的保护措施在很多车辆上还存在巨大问题。
在车辆设计和优化中，控制乘员的伤害，需要对车身结构和约束系统进行两方面的优化设计。以下就主要针对扣分较多的正面和正面偏置试验的假人伤害结果进行优化设计分析。
3.1车辆前端结构优化分析
现阶段乘用车大多为承载式车身，在进行车辆结构分析中，一般将车辆前端分成3个部分进行能量吸收分析，第一部分车辆前端保险杠到发动机前部、第二部分发动机区域段、第三部分发动机后部到防火墙。
第一部分主要分析『前保险杠的变形情况』，吸能盒压溃情况以及前端纵梁的变形情况，通过调节部分部件的刚度、形状和链接特性，防止在车辆遭受巨大冲击力下发生吸能部件的弯曲，折断等失效状况，有效的控制此部分吸能关键部件的均匀压溃模式和变形速率。
第二部分的『发动机为刚体材料』，一般在CEA仿真计算下设定为不可变形的材料，在车辆碰撞中，考虑到第一部分压溃的变形时间段，在布局设计上需要预留一部分发动机前端到防撞梁的距离，从而截至发动机发生空间位移时进行足够的能量吸收，并加强发动机、变速器等部件与纵梁棘爪链接，减少其在冲击过程中的移动量。
并且控制第三部分中发动机以及连接部件到防火墙的距离，防止发动机等部件的移动对防火墙的冲击，设计上还需注意排气管路于防火墙距离的控制，从而防止这些部件对乘员舱的侵入。
3.2假人伤害指标影响因素分析
3.2.1前排胸部
由于影响前排假人胸部指标的因素较多，要想取得较好的胸部得分，要做到以下3点：
⒈减小安全带对胸部的压力；
⒉减小方转向盘及安全气囊对胸部施加的外力；
⒊增加下躯干对胸部的约束力。


在参数设计上如安全带预紧、限力、刚度的设定，对安装固定点的强度和位置也需要有一定要求，优化织带部分与导向环的接触角度以及摩擦力，避免安全带上D环出现应力集中的情况。如采用普通安全带，则很难对乘员运动进行有效限制，很容易发生胸部位移过大甚至头部击穿气囊。


同时根据车辆空间尺寸头部与转向盘中心的距离，有效控制头部与气囊接触的位置和时刻；四是要控制好转向盘，转向管柱的参数。转向盘应具备合适的刚度和设计角度；对于带有溃压功能的转向管柱，要控制好溃压力及溃压行程在内的参数。五是座椅造型、刚度及深度的把控。最后是仪表板所在区域的设计，包括刚度，造型设计及膝部气帘的设计等。通过上述因素的综合影响及参数最优参数设计，需要从整体上把握。
3.2.2前排小腿
对于碰撞过程中，小腿伤害的形成机理较为复杂，大体上有以下6个方面

对于设计要求，要做到车身及前舱布置合理，座椅及安全带的功能正常；当出现脚板对下肢直接施加一个比较大的载荷情况下，要有相应的缓冲剂吸能设计。
具体来说，车身结构良好，这样既能保证良好的乘员舱空间，又有利于约束系统的匹配，前舱的布置要考虑转向器、副车架及动力总成的后移冲击；侧围造型及踏板的形状对于小腿的保护较为重要。
最后，适当的腿部吸能机构及足部吸能泡沫等设计能够起到锦上添花的作用。当然腿部指标的改善也是一个系统的工程，需要综合考虑。
3.3后排乘员伤害
本次评价数据显示，后排假人的伤害主要出现在颈部和胸部，对这几个部位的保护要做到以下两点：
【一】是控制假人的运动形态：包括头颈部及下躯干的运动；在假人运动不同阶段，要控制安全带的吸能效率。【二】二排乘员的乘坐环境主要由前排座椅，二排座椅，安全带及车体（地板）组成，影响假人得分主要因素包括车体结构和约束系统两个方面，其中与车体结构相关的参数包括碰撞强度，安全带固定点位置，乘坐空间。

首先是『前排座椅』。对于二排空间小的车型，乘员的头部可能会与前排座椅发生接触。在上述情况下，必须考虑前排座椅头枕及靠背中上部设计刚度和造型，在适度范围内降低刚度能够减小相应伤害。
其次，是『二排座椅』的影响，首先谈谈二排座椅骨架对假人伤害值的影响，好的座椅骨架，能够提供足够的支撑强度，避免假人碰撞过程中骨盆的下沉。对于二排无座椅骨架的车型，座垫角度及刚度设计对假人下沉运动的控制显得尤其重要。同时，控制好座椅坐垫部分的形状、材质、刚度和靠背的形状和角度，还可以有效地防止假人的下潜运动。座垫参数设计也间接影响安全带对假人胸部的作用力。
三是『安全带影响』。实际上安全带对二排乘员保护性能的影响是多方面的，除了安全带性能参数外，如安全带上固定点的位置，影响乘员上躯干运动姿态，尤其是胸部指标；下固定点位置影响乘员骨盆运动姿态，抬升（或后移）下固定点位置，有利于约束骨盆。采用预紧限力式安全带可以有效的限制胸位移，同时调整安全带的预紧时刻、限力大小、固定点位置等参数的设置，也可以有效地防止假人下潜的发生。

◆随着研究的深入，一些针对后排乘员保护的新技术也逐渐呈现：
如带有STOP功能的新型安全带，该安全带限力特性与拉出量相关；
带夹紧式锁舌的三点式安全带能够起到类似预紧功能的作用，由于其价格相对低廉，保护效果良好，已经在一些车型上有所应用；
◆后排安全带气囊保护技术也随之发展：
在安全带腰带和肩带位置，分别放置两个气袋，碰撞过程中，腰带气袋及肩部气袋及时展开，在腿部和头部之间连成保护带，有效支撑头部，减小上躯干的运动幅度，达到保护乘员的目的。

除了安全带气囊外，另外第一种气袋，安放在前座椅的后部，气袋展开呈现“D”字形，能有效托住假人的头部，降低头胸部之间的运动差，有效降低假人的伤害指标。
4.功能失效情况分析
对于后门锁的开启判定方法如下：首先确定门锁锁舌在半锁止位置，对应的车门板作相应的形程标记，在碰撞后，判定相关行程是否超过半锁止位置线。

本次数据中发生的一侧车门开启，主要是碰撞侧后门的开启，这与壁障撞击区域及门锁位置有关。由于后车门锁位置，一般比壁障的上沿高，当车门受到侧面碰撞的瞬间，车门外板会发生严重变形，而门把手在惯性作用下仍保持静止，因而门把手与车门外板发生相对运动，当两者之间的相对运动位移达到门锁解锁行程时，便会导致车门的开启。

5.总结
本文对部分实车碰撞试验评价数据进行了详细的梳理和介绍，从提高被动安全性能的技术改进方面进行具体的分析。〖结果表明，随着车辆安全技术的进步，实车碰撞试评价结果总体上比较理想，侧面碰撞结果令人满意，但正面碰撞和偏置碰撞在个别项目上还存在进步空间，尤其是前排假人胸部、小腿以及后排假人颈部和胸部，这些部位与乘员事故幸存率以及事故后生活质量有很大相关性。〗随着车身强度设计的改进以及约束系统的匹配优化，新材料和技术的实用化，相信今后实车碰撞试验测试结果也会进一步提高。