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MPDB工况介绍
2019-07-01 23:11:07· 来源：广汽研究院集成安全技术部 作者：李伟,郑捷
根据最新的C-NCAP路线图，2021版C-NCAP将会有重大的调整。其中，就包括把现行的ODB（正面40%重叠可变形壁障碰撞）工况改为MPDB（Mobile Progressive Deformable
根据最新的C-NCAP路线图，2021版C-NCAP将会有重大的调整。
其中，就包括把现行的ODB（正面40%重叠可变形壁障碰撞）工况改为MPDB（Mobile Progressive Deformable Barrier）或者PDB（Progressive Deformable Barrier）工况，以更加全面的考察两车碰撞的兼容性，使得车辆在碰撞事故中既能保护本车乘员（耐撞性），又能减少对另一方碰撞车辆造成的伤害（攻击性）。
本文根据最新的2021版C-NCAP路线图，对MPDB工况的速度、重叠率、台车、评价方法、初步仿真分析等进行介绍。
01 碰撞工况
试验台车与测试车辆均以50km/h的速度进行碰撞，重叠率为车宽的50%，如图1所示。
测试车辆的前排和后排均放置相关碰撞假人，包括驾驶员为THOR 50%假人，副驾驶为Hybrid Ⅲ 5%假人，后排左侧为Hybrid Ⅲ 5%假人，后排右侧为Q6儿童假人。
图1 碰撞速度及重叠率
02 MPDB移动台车
移动台车总质量为1400kg±20kg，重心位于纵向中垂面±10mm，前轴向后1000mm ± 30 mm，地面向上500mm±30mm的位置，壁障最低处距离地面150mm±5mm，轮间距离为1500mm±10mm，轴距3000mm±10mm，碰撞块前面至台车重心的距离为2290mm ± 30mm。
图2 移动台车参数
03 试验评价方法（乘员保护评价，碰撞相容性评价）
（1）乘员保护评价
表1 驾驶员假人评价
- 副驾驶员Hybrid Ⅲ 50%评价指标（与主驾驶相同评价部位比较，取较差值作为该部位的得分）
表2 副驾驶假人评价
- 儿童假人评价指标
表3 儿童假人评价
（2）碰撞相容性评价
1、壁障变形评价
- 计算侵入量的标准差s（mm）
①对碰撞后的壁障进行扫描，获得点云，并通过软件生成1400个网格点，如图3所示；
②测量各个网格点在X方向的侵入量，并计算其标准差；
- 计算均匀系数h（%）
①对于s<50mm,h=0；
②对于50≤s≤150mm，h=(s-50)/100；
③对于s＞150mm，h=100%；
2、壁障击穿评价MBO
- 若壁障在大于40mm×40mm范围内发生630mm的侵入深度，则罚2分。如图4所示。
- 2020、2021年碰撞相容性指标最大罚分4分；
- 2022年以后碰撞相容性指标最大罚分8分；
图3壁障测量点 图4壁障击穿位置范围
3、乘员负载指数OLC
- 提取壁障质心的速度曲线，求解OLC
- OLC计算公式：
- 台车中心X方向加速度滤波等级为CFC180，V0为台车的初速度，t1为MPDB台车上虚拟假人相对台车向前自由位移0.065m的时刻，t2为虚拟假人相对台车再向前位移0.235m的时刻。
图5 OLC计算方法
4、MPDB相容性罚分Mcompat：
- OLC＜25g：Mcompat=-2×h-MBO，最多为4分；
- 25g≤OLC≤40g：Mcompat=-2*OLC/15+10/3-h×((4×OLC/10-8)-(2×OLC/15-10/3))-MBO；
- 对于OLC＞40g：Mcompat=-2-6×h-MBO；
图6 碰撞相容性罚分图
04 仿真初步分析（有限元建模，仿真结果分析）
（1）有限元建模
首先，在LSTC免费的壁障上建立1400个弹簧单元，并根据壁障的定位要求等建立MPDB工况模型，如图7所示；其次，通过Hyperview输出台车的加速度和侵入量，并根据相容性评价方法，进行Matlab编程，最终得到罚分。
图7 壁障弹簧模型
（2）仿真结果分析
模型中未放入假人模型，因此仅对测试车辆的耐撞性能和壁障的相容性进行初步评价。从仿真结果看，大部分测试车辆的耐撞性指标优于ODB碰撞工况下的表现。但是，对壁障的相容性则表现各异。
①在仿真测试车辆中，并不是质量越重，其罚分越大；
②前纵梁区域是侵入量最大的区域（触底）；
③前纵梁与轮子之间的区域是侵入量落差最大的区域，导致高侵入量罚分；
④台车OLC取决于台车的最终速度变化量和加速度。一般重车对应大的速度变化量，加重OLC罚分，宽车对应大的加速度，也加重OLC罚分。
⑤壁障第一层蜂窝对应前防撞梁、吸能盒的变形，决定车体以什么样的形状侵入壁障第二层蜂窝，将影响第二层蜂窝的吸能效率。
⑥壁障第二层蜂窝对应前纵梁的变形。第二层蜂窝的强度是递增的，是壁障主要的吸能区。
图8 壁障罚分
05 总结
MPDB工况中，测试车辆对壁障的入侵为该工况需要解决的难点。为了平衡正碰不同类型工况（全正碰、小偏置碰等）的要求，需要对前机舱的刚度进行平衡，在保证能充分吸能的情况下，减小对台车壁障的冲击。
因此，在优化MPDB工况时，需要结合测试车辆的重量、类型等，重点考虑以下问题：
（1）前防撞梁、吸能盒、前纵梁、上短梁、副车架小纵梁等关键传力部件的变形模式和变形顺序设计，以及它们的刚度和强度匹配；
（2）壁障与车前部结构整体刚度、强度的匹配，以及壁障与车接触面积、接触位置的设计；
（3）壁障与车前部结构的吸能分配，以及速度变化量的关系。
注：从目前公开的路线图计划中，需要2019年确定工况是MPDB还是PDB，在2020年确定碰撞速度、重叠率和假人评价。因此，上文所述内容为目前有可能实施的MPDB工况及评价方法，正式工况及评价方法以后续C-NCAP正式版本为准。
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