基于Euro NCAP 体系的MPDB 和ODB 试验差异性分析

文/ 陈海军 刘倩博 赵念文

欧盟新车安全评鉴协会（Euro NCAP）开始在新车评价体系采用正面50%重叠移动式渐变性壁障碰撞（MPDB）试验工况，以取代原本的正面40%重叠可变形壁障碰撞（ODB）试验工况。传统ODB 试验工况是较为常规的碰撞工况，被各国标准广泛采用，只是各国的严苛程度不同。但是，MPDB 试验工况目前仅仅出现在少部分地区的NCAP 评价体系之中。

本文将介绍基于Euro NCAP 新车评价体系的MPDB 和ODB 试验之间关于试验工况、试验结果和评价指标等方面的差异性，并基于此，进一步分析对试验结果的影响和对车身安全性能带来的挑战和影响。本文希望通过对两种试验的差异性研究，能为相关试验人员、汽车安全设计人员对汽车产品相关安全性能的改进提供参考。

一、试验工况差异性

1.基本工况差异性

在基本试验工况方面，MPDB 试验和ODB 试验在碰撞形式、速度、重叠率和壁障等方面都存在差异性（见图1）。在ODB 试验中，试验车辆以64 km/h 的速度、40%的重叠率与ODB 壁障进行碰撞。而在MPDB 试验中，试验车辆与1 400 kg的MPDB 台车均以50 km/h 的速度、50%的重叠率进行对撞。[1]MPDB 试验和ODB 试验工况都是模拟车辆和其他车辆发生偏置碰撞的情况，不同的是MPDB 是两车对碰的形式，更能还原实际碰撞事故场景，能更好地模拟实际事故中乘员损伤和车辆受损情况。

图1 ODB（左）和MPDB（右）基本工况对比

在碰撞试验用假人方面，MPDB 试验和ODB试验主要差异在于：主驾位置假人由ODB 试验的Hybrid III 50%男性假人更换为MPDB 试验的THOR 假人。THOR 假人是新一代正面碰撞假人，相对于Hybrid III 50%男性假人，其生物仿真程度更高，传感器数量更多，能更好地模拟乘员在正面碰撞中受到的损伤，并为安全评价提供更多的指标参考。THOR 假人相较于Hybrid III 50%假人的调整要求也存在差异（见表1）。

表1 Thor 假人与Hybrid III 50%假人调整要求对比

2.试验蜂窝铝的差异性

试验蜂窝铝的差异是导致试验结果差异化的又一主要因素。MPDB 蜂窝铝在尺寸、材料性能等方面与ODB 蜂窝铝均存在差异。ODB 蜂窝铝通过模拟车辆前端结构刚度，让碰撞工况能模拟真实碰撞事故。但是，MPDB 蜂窝铝是Euro NCAP通过统计近些年的车型数据设计而成，除了可以更好模拟当前真实碰撞事故，还兼顾车身兼容性评价功能。

ODB 蜂窝铝由保险杠和蜂窝铝主体2个部分组成，保险杠的静态压溃强度为1.540 MPa～1.711 MPa，蜂窝铝主体的静态压溃强度为0.308 MPa～0.342 MPa。MPDB蜂窝铝为渐进式，由A、B、C 共3 个部分组成。[2]A 的静态压溃强度为1.540 MPa～1.711 MPa。C 的静态压溃强度为0.308 MPa～0.342 MPa，与ODB蜂窝铝主体部分静态压溃强度相同。B 的静态压溃强度为渐进式，静态压溃强度随着静态压溃量的增加而增大。ODB 蜂窝铝主要强调保险杠部分，而MPDB 则注重整体表现。[3]根据两种蜂窝铝的静态压溃强度参数，本文选取强度区间的中间数，可以计算得出两种蜂窝铝的静态压溃曲线（见图2）。从静态压溃力曲线可以看出，两种蜂窝铝在压溃量＜250 mm 时，压溃力大小差不多；但是，在压溃量＞250 mm 后，MPDB 蜂窝铝压溃力进入较快上升区间，其压溃力要比ODB 蜂窝铝大得多。

图2 MPDB 和ODB 蜂窝铝静态压溃强度对比

二、碰撞过程的差异性

1.波形差异性

通过安装在试验车辆B 柱下端的加速度传感器采集的数据，滤波频率等级（CFC）为60，绘制碰撞波形（见图3）。从碰撞波形中可以看出，MPDB 碰撞波形相较于ODB 波形，波形增加速度更快，最大加速度更大。这是由于MPDB 蜂窝铝的压溃强度比ODB 蜂窝铝的大，而且MPDB 碰撞的相对速度更高，蜂窝铝压溃速率更快。MPDB碰撞试验大约在80 ms 完成正面压溃吸能，而ODB 碰撞试验大约在120 ms 完成正面压溃吸能。两者之间碰撞波形的差异较为明显，所以新开发车型需要重新进行MPDB 试验工况的约束系统匹配和控制器标定试验，以保证约束系统在MPDB试验工况中能起到良好的保护效果。

图3 MPDB 和ODB 试验碰撞波形对比

2.车身运动姿态差异性

MPDB 碰撞和ODB 碰撞都是部分重叠率碰撞试验，碰撞过程中的车身运动姿态比较相似，但受到基本工况和蜂窝铝差异性的影响，其运动姿态也存在差异性。以某车型的实际碰撞姿态为例，在70 ms 时，MPDB 和ODB 碰撞都处于蜂窝铝和车身前端结果压溃变形吸能阶段，车身还没有发生明显偏转。在140 ms 时，MPDB 试验车身已经明显发生偏转，而ODB 蜂窝铝此时刚完成压溃吸能阶段不久，车身偏转较小。从图4 记录的车身横向加速度曲线也可以看出，在碰撞前60 ms，MPDB 和ODB 车身横向加速度均震荡持续上升，MPDB 横向加速度幅值相对大一些，峰值提前到来。但在80 ms 后，MPDB 试验碰撞吸能结束，车身横向加速度趋于零，而ODB 试验车身横向加速度仍然持续了一段时间。车身横向运动主要影响假人和安全气囊的适配性问题。在碰撞试验中，假人和气囊相互作用的时间大约在70 ms～140 ms之间，此时MPDB 试验中的横向作用力几乎结束，而ODB 试验中的横向作用力刚好到达最大值。对于ODB 试验，研究人员要考虑前期车身偏转导致假人和气囊接触位置不佳的问题，也要考虑假人和气囊接触时间内横向力过大导致假人从气囊上滑脱的问题。而对于MPDB 试验，本文主要考虑假人和气囊接触位置不佳的问题。从气囊设计和适配角度来说，MPDB 比ODB 试验相对简单一些，也可以减轻因为气囊和假人不适配带来的罚分。

图4 MPDB 和ODB 试验车身横向加速度曲线对比

三、评价的差异性

1.假人评分差异性

ODB 使 用Hybrid III 50% 男 性 假 人， 而MPDB 使用THOR 假人。两种试验工况使用的假人不同，所以评价上会存在很大的不同。两种试验工况主驾假人的评分主要有以下几点差异。

① 对头部而言

MPDB 新增加SUFEHM 值和BrIC 值，但是也仅仅作为监测项目，不参与评分。

② 对颈部而言

MPDB 的颈部剪切力和张力采用极限值方式进行评价，而ODB 则采用累计伤害值方式进行评价。

③ 对胸部而言

MPDB 胸部肋骨压缩指标严格程度低于ODB，但是两种假人的胸部结构不同，不能直接进行对比。另外，MPDB 增加了腹部压缩量的评价要求。

④ 对腿部而言

MPDB 增加了髋臼压缩力的评价要求。

2.兼容性罚分差异性

MPDB 相对于ODB 试验，新增加兼容性罚分要求。兼容性罚分通过MPDB 台车前端壁障变形量标准偏差、乘员载荷准则（OLC）、壁障侵入深度等3 个指标来评价试验车辆的兼容性。兼容性罚分规则的出现给汽车安全设计人员带来了新的挑战，成为新的热点，也颠覆了大多数人的汽车安全设计理念。[4]原本的汽车安全设计主要考虑对自身车辆和乘客的安全保护，但是兼容性罚分规则的出现让汽车企业开始意识并注重在交通事故中对于另一方车辆的保护。目前，对于兼容性罚分的设计策略主要还是通过增加防撞横梁重叠率、增加副横梁、降低纵梁强度等方式来实现。

四、结 语

Euro NCAP 使用MPDB 替代ODB 试验工况，两者在试验工况、试验结果和评价指标等方面都存在明显的差异性。相对而言，MPDB 工况更加贴合实际交通道路事故，且假人仿真程度更高，能更好地模拟乘员在正碰中受到的损伤。相较于ODB，MPDB 碰撞过程无论是纵向碰撞波形还是横向运动，都是前期增加速度更快，但是因持续时间更短，碰撞过程的差异性要求汽车安全系统做出一定的优化调整，以更加适配新工况。在试验评价方面，MPDB 假人评分增加并改变了一些指标，使得评价更加科学严谨，同时增加了兼容性罚分要求，带来了车身结构兼容性设计理念，推动了汽车安全兼容性的发展。