膝部风险评价及区域划分方法介绍---C-NCAP 2021版

大家好，我是中汽中心碰撞试验研究部的朱海涛，在C-NCAP 2021版评价规程修订中，负责乘员保护部分的制修订工作。大家知道，C-NCAP2021版增加了车身和零部件碰撞安全性能风险评价要求，本次介绍膝部风险评价。

膝部风险评价主要用来评价车辆碰撞过程中是否会对不同体位乘员膝部造成相应的损伤，主要是在膝部可能接触的区域内检查是否存在集中载荷和可变区域接触风险的情况。

首先，将整车100%FRB碰撞试验后假人膝部接触仪表板的位置作为划分基准，确定不同体位假人膝部可能接触的空间，这个空间我们称为膝部评估区域。评价区域内分为仪表板表面和向里20mm的深度区域。

其次，在评价区域内检查是否有相应的结构或部件，会造成膝部集中载荷和可变区域接触风险。集中载荷与硬点相关，如果存在硬点，确认是否存在传递介质和路径，能够将集中载荷进行分散。判定方法是确定在硬点和碰撞面之间是否存在夹层结构（如泡沫垫），其最小间距为10mm；碰撞中泡沫垫不应移位，否则认为填充不充分；同时不应出现断裂的情况。另一方面，即使在不存在硬点的情况下，较硬的仪表板和突兀的结构造型，也会增加膝部损伤风险，这就是所谓存在可变区域接触风险。是否存在集中载荷或可变区域接触风险最终判定是通过KNEE-MAPPING（下面简称KM）试验来确定。具体讲，集中载荷修正通过KM试验中假人大腿载荷力是否达到3.8KN来确定；可变区域接触修正通过大腿载荷力是否达到3.8KN或位移量是否达到6mm来确定。

最后还有一种情况是，在评估区域外，如果存在阻碍小腿运动、造成膝部位移超出6mm的结构，也需要进行可变区域接触罚分。



膝部风险评价主要包括四个步骤。一是评价区域划分；二是评价区域内风险点选择；三是台车验证试验；四是KM试验与罚分确认。


下面介绍一下具体评价流程，对于无膝部气囊的车辆：

若膝部与仪表板有接触的情况下

按照膝部接触印迹划出评估区域。对于假人的每条腿部，在评估区域内分别进行集中载荷与可变区域接触风险点检查。

1）集中载荷

检查是否存在这样的硬点或结构，并确认是否有将碰撞载荷进行分散或传递的措施。若无集中载荷风险点，对于驾驶员位置，将评价区域分为转向管柱中心两侧60mm的区域和其它区域。

2）可变区域接触

检查是否存在目标风险点。若存在，当整车碰撞试验中（正面100%&MPDB）大腿力大于3.8KN或者膝部位移大于6mm时，该罚分不能通过KM试验进行消除，直接生效。

若膝部与仪表板无接触的情况下

对于假人膝部有可能接触不到仪表板的情况，在进行100%FRB碰撞试验前，企业需提供相关信息，试验前需在仪表板上粘贴花泥，根据接触位置来进行评价区域划分，这种情况下，不需要进行滑台验证试验。

1）粘贴花泥进行试验后，假人膝部接触花泥，按照接触深度进行评价区域划分。

2）粘贴花泥进行试验后，假人膝部未接触到花泥，不再进行评价区域划分，也不再进行膝部风险评估。

3）未粘贴花泥进行试验，试验中也未接触仪表板。需要通过单独假人腿型进行评估区域划分。



对于有膝部气囊的车辆，下面分两种情况进行介绍。

情况一：正面100%FRB碰撞试验中膝部位移大于3mm，静态点爆试验后，大腿力指标超出3.8KN或膝位移超出6mm的情况。

需要分别放置不同体位的假人，座椅调整到相应的设计位置，进行膝部气囊静态点爆试验（CAE或滑台试验），通过假人大腿力和膝位移指标来判定是否存在膝部气囊危险展开的情况。若大腿力超出3.8KN或膝部位移超出6mm，可变区域扣分，集中载荷找风险点，此时不接受KM试验。

情况二：正面100%FRB碰撞试验中膝部位移大于3mm，静态点爆试验后，大腿力指标未超限值或正面100%FRB碰撞试验中膝部位移小于3mm的情况。

首先需要确定正面100%FRB试验中膝部气囊是否发生触底。判定方法为大腿载荷在 5ms 内增加 1kN 且伴随骨盆加速度的增加。作为参考，通过高速摄像进行辅助确认。

1）正面100%FRB试验中膝部气囊发生“触底”

若发生“触底”，需要增加一个额外的滑台试验，试验中放置 HIII 50th百分位假人，台车试验中膝部气囊点火时间需延迟 10ms。若假人腿部指标超限，可变接触区域罚分适用；当存在集中载荷风险点，直接罚分，无需进行后面的KM试验；若假人腿部指标未超限，按照没有配置膝部气囊进行后续可变区域接触和集中载荷风险检查以及KM试验。

2）正面100%FRB试验中膝部气囊未发生“触底”

集中载荷罚分不适用，按照没有膝部气囊配置，选取可变区域接触风险点，并进行KM试验。



首先进行评价区域坐标轴定义。X向为车辆的碰撞方向，Y为车辆宽度方向，Z向为车辆高度方向。

在划分评估区域前，需要将车身调整到试验前的姿态。

评价区域的X方向是以膝部印记接触最低位置点为基准点，向仪表板内部延伸 20 mm 形成的区域。

Y方向，对于驾驶员位置，检查员（50百分位身材）将左脚放置在脚踏板或地板上最接近试验状态时的位置。作为参考，脚跟可以在此位置基础上向后移动 100mm，向座椅中线方向移动 50 mm，同时膝部尽可能远地向左侧移动。右脚放置在加速踏板上，在保持脚部不移动情况下，将膝部尽量向右移动。以确定膝部能够接触到的区域，若有必要，座椅可向后移动至 95 百分位位置。



Z方向为膝部印记接触最高位置点向上、向下各 50 mm 的区域范围。


由此，形成的评价区域为一个“楔形”的三维空间。


划分完评估区域，进行风险点检查。首先，进行仪表板表面风险点检查；其次进行20mm深度内风险点检查。最后检查评估区域外是否存在阻碍小腿运动的结构。


下图是典型的风险点结构。例如，点火开关按键，旋转按钮，手套箱锁扣，调节按钮，拐角结构，结构支架等。一般来讲集中载荷罚分适用的区域，可变区域接触罚分也会适合；反之可变区域罚分适用的区域不一定存在集中载荷。


在有些车辆的试验中，膝部可能接触不到仪表板，需要在试验前，在仪表板表面上粘贴花泥来进行辅助判定。首先利用假人腿型得到与内饰板接触点的位置后，确定Z向区间范围。在区域范围内，确定内饰板最向后的突出位置，确定下图④中的花泥形状，进行相应试验。


受篇幅限制，请持续关顾我们后续的解读。