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490款新车，1470次安全碰撞测试 | C-NCAP15年
2021-12-17 23:23:30· 来源：帮宁工作室 作者：葛帮宁
《汽车安全的中国实践》第四章节选作者 | 葛帮宁编辑 | Jane出品 | 帮宁工作室（gbngzs）1985年5月25日，中国汽车技术研究中心（以下简称中汽中心）在天津万新村
《汽车安全的中国实践》第四章节选
作者 | 葛帮宁
编辑 | Jane
出品 | 帮宁工作室（gbngzs）
1985年5月25日，中国汽车技术研究中心（以下简称中汽中心）在天津万新村奠基。之后，中汽中心的“接力棒”在朱德照、王秉刚、赵航、于凯之间传递，2019年9月，中汽中心迎来第5位执掌者安铁成。
在此过程中，伴随政府体制改革和中国汽车工业变迁，中汽中心隶属关系亦几经变化。
几个重大时间节点包括：1985-1994年，先后隶属中汽公司、中汽总公司；1994年5月，因政府体制改革，划归机械工业部管理；1999年7月，因中央科研院所转制，由中汽总公司管理；2003年8月，划归国资委管理；2018年2月，完成公司制改制，更名为中国汽车技术研究中心有限公司。
但不管外界风云如何激荡，中汽中心作为国家级汽车技术研究机构，作为中国汽车安全技术研究领域的先行者和推动者，其承担了全国汽车标准化技术委员会秘书处和中国标准化协会汽车分会秘书处工作，负责国家汽车标准、行业标准的制订和修订工作，参与国际标准和国际汽车技术法规协调，后扩大到检测试验等，行业的服务职能始终没有改变。
厘清这段历史背景后，再回归到C-NCAP。从2006年到2021年，C-NCAP先后5次改版，2021年版将于2022年1月1日起正式实施。其中，从2006年版只包括3项实车碰撞试验项目，到2021年版试验项目已经扩展到乘员保护、行人保护、主动安全3大项20余个子项。
以这些规程为指引展开实车碰撞试验，所有碰撞信息，包括生产厂家、车型、各项得分在C-NCAP官方网站上均可核查。数据显示，截至2021年9月14日，C-NCAP管理中心完成了从市场上选取的490个型号新车的安全碰撞测试。同一款车型需采购3辆，分别进行正面100%重叠刚性壁障碰撞试验、正面40%重叠可变形壁障碰撞试验和可变形移动壁障侧面碰撞试验。15年来，C-NCAP完成的新车碰撞试验已达1470次。
01
没有柱子的大空间
这些碰撞试验都在中汽中心汽车安全试验室完成。2012年以前，中汽中心在天津河东区成林庄路一个小院落办公。在距离天津城区不远处，武警后勤学院附属医院后面，有个约20平方千米的试验基地，至今仍在使用。
1999年，中汽中心建成实车碰撞试验室，这是国内最早投入大规模应用的同类型试验室。
2005年，中汽中心开始筹备C-NCAP，对包括照明系统、试验假人及标定系统、测量仪器等在内的各种碰撞试验设备进行补充和更新。2006年7月，C-NCAP管理中心成立之初，各类专业和兼职人员只有30余人。
中汽中心碰撞试验研究部部长张向磊回忆，由于实车碰撞试验室人手奇缺，2008年6月25日，他大学毕业离校，在家待了不到一周，就于7月初报到上班。在实车碰撞试验室，张向磊刚开始在摄像岗，也就是在碰撞试验前后及过程中进行摄像。摄像岗同时要兼做一些琐碎的工作，比如搬假人、推车、安装传感器和各种试验设备等。在C-NCAP运行的前几年，由于人手较少，试验所人员基本都处在一种忙忙碌碌的状态。
4年后，张向磊获得一次到美国培训的机会。为提高技术人员的专业水平，中汽中心每年会选派10名员工到美国凯特林大学（Kettering University，原名通用汽车学院、通用汽车工程管理学院）培训3个月。赴美培训期间，他参观了底特律各汽车公司的汽车安全试验室，让他感触颇深的是，无论是试验室规模，还是测试设备或者测试手段，国内汽车安全的试验条件都相形见绌。
2012年11月9日，对标世界一流水平的中汽中心汽车安全试验室在天津东丽区启用。至此，C-NCAP碰撞试验条件发生了根本性转变——从人才培养到试验环境，从硬件设备和软件采集，C-NCAP碰撞试验室的条件不断跃迁，为C-NCAP成为检测中国汽车安全性能的标尺，为开展科学、客观、公正的碰撞试验，提供了坚实的基础。
从2006年开始，中汽中心便感觉到原有试验能力已无法跟上中国汽车行业的快速发展。为与时俱进，寻求突破，中汽中心考虑围绕老院区周边扩大建设区域，但都没有合适的方案。
2008年底，在赵航的带领下，中汽中心领导班子下定决心开辟新天地。经过反复论证，采取大投入和高举高打战略，在天津东丽开发区征地30平方千米进行新院区建设。这座投资20亿元的中汽中心新院区，历时3年，于2012年8月落成。2015年中汽中心这一院区又扩增10平方千米，整体面积达到40平方千米。
中汽中心借着新区建设的东风也全面提升了试验能力。在新院区中，汽车安全试验室由实车碰撞试验室和模拟碰撞试验室两部分组成，占地面积4万平方米，投资2亿元，是新院区8大试验室中占地面积最大的试验室。
走进实车碰撞试验室，高大宽敞的碰撞大厅让人震撼，里面看不到一根柱子，建筑的设计方为中汽中心下属设计院。按照最初设计方案，碰撞大厅其实规划有柱子。设计人员认为，按照长、宽、高分别为50米、50米、10米结构进行布置，可以满足碰撞试验功能需求。
▲2012年，中汽中心新碰撞试验室建设中
但这个方案被工程项目总负责人于凯否定了。于凯从哈尔滨科技大学（现为哈尔滨理工大学）自动控制专业毕业后，被分到机械工业部第五设计院从事供配电（供电配电照明）工作，后因政策调整，设计院要自己找项目，逐渐从以农机为主的工业设计，转型为以汽车设计为主。
1995年，于凯被提拔为设计院副院长，后担任院长。中国汽车工业工程公司成立后，他担任副总经理。2008年，调任中汽中心党委书记。2016年1月，赵航退休后，他接棒第4任中汽中心主任。
有着多年工程设计经验的于凯认为，如果内部结构出现柱子，势必影响碰撞大厅的整体连贯性，约束碰撞试验新项目部署。他要求重新设计建筑结构，把大厅内部柱子去掉，空间完全打通。碰撞大厅平面设计最终改成大网架结构，最大跨度达95米——如此大手笔的设计，在国内外实车碰撞试验室中都极为罕见。
工程设计始终要把握一个原则：适度预留，即给未来留空间。通过对碰撞试验功能的深入了解，以及对未来发展趋势的判断，于凯认为，试验工况或者试验状态将呈现多样化，试验场地设计要留有余地。有些试验项目尽管目前尚未提出需求，但如果保留柱子，以后再增加项目就很麻烦。事实证明，他的判断是正确的。5年后C-NCAP增加翻滚试验，如果建有柱子，该试验研究就不能进行了。
支撑于凯坚持把结构设计改成大网架的另一个原因是从电动汽车、智能网联汽车到无人驾驶汽车，汽车“四化”的发展速度已经超出人们想象，未来很可能还会出现很多传统汽车时代所没有的全新考核科目或试验工况，所以，一定要为不可预测的未来预留空间。现在的设计，应考虑到未来10年，甚至20年的跳跃式发展。
经多方权衡，实车碰撞试验室设计一改以往节约成本的投资策略，秉着“高举高打，行业第一，人无我有，人有我好”的原则进行。尽管改成大网架结构后增加了部分造价，但因在建筑施工方面严格控制成本，其实际投资比原计划仅高出15%左右。
02
8条扇形试车轨道
（略）
03
假人家族、假人标定和数据采集
假人是汽车碰撞试验中最重要的设备之一，它搭载了大量测试传感器，能模拟人体在汽车碰撞过程中所受伤害的情况。一套完整的假人测试系统包括各种传感器、数据采集系统、标定系统和其他处理软件，起步售价通常为10万美元。
由于价格昂贵，起初C-NCAP使用的假人不超过10个。之后，随着C-NCAP逐渐接轨国际，不同类型假人在规程中的运用也越来越多。根据国内道路交通和车辆使用特点，利用各种类型假人全方位模拟实际使用场景，逐步加大投资，充实假人家族。
最初几年，进行C-NCAP碰撞试验时，用得最多的是HybridⅢ型50th男性假人、HybridⅢ型5th女性假人和EuroSIDⅡ型假人。
按照2006年版C-NCAP管理规程，进行正面100%重叠刚性壁障碰撞试验（正碰）和正面40%重叠可变形壁障碰撞试验（偏置碰）时，要求前排驾驶员和乘员位置各放置一个HybridⅢ型50th男性假人。进行可变形移动壁障侧面碰撞试验（侧碰）时，要求驾驶员位置放一个EuroSIDⅡ型假人。C-NCAP管理中心通过这两种假人，考察碰撞对驾驶员和前排乘员的伤害情况。
值得注意的是，在进行正碰和偏置碰撞测试时，C-NCAP要求在第二排最右侧座椅上放置一个HybridⅢ型5th女性假人。试验时，假人需佩戴安全带，用以考核安全带性能，但不对该假人的伤害指数进行评价。此外，C-NCAP启动之初就将对第二排乘员的安全性纳入考核范围，这也是C-NCAP有别于全球NCAP的独有标准。其出发点是中国用户对第二排座椅的使用率较高。
2009年版C-NCAP对第二排假人的考核范围进行延伸——侧碰试验中，在第二排座椅被撞击侧放置SID-Ⅱs（D版）假人，并使用了安全带，考察对第二排乘员的保护。该规程首次将儿童乘员纳入乘员保护范围——正碰试验中，在第二排座椅放置一个P系列3岁儿童假人，考核乘员约束系统性能及对儿童乘员的保护效果。
在推广过程中，C-NCAP非常重视对安全带、安全气囊等汽车安全保护措施的考核。2006年版和2009年版管理规程规定，前排安全带提醒装置、侧气囊（及侧气帘）都属于加分项。2009年版加入了对ISOFIX的加分要求。
2012年版评价规程再次升级乘员保护标准。其中涉及测试用假人的变化主要有两个方面：其一，无论是正碰、偏置碰，还是侧碰，都要对第二排座椅上的假人采集数据进行评价打分；其二，增加鞭打试验，在移动滑车座椅上放置一个BioRIDⅡ型假人，对假人在试验中受到的颈部伤害情况进行测量和评价。
在人们日常生活中，追尾是较为常见的交通事故，约占实际交通事故总数的1/3。前车乘员在碰撞加速度和头部惯性力的共同作用下，颈部很容易受到严重损伤，各国NCAP都极其重视对座椅和头枕的安全评价。进行鞭打试验时，假人、座椅及约束系统均仿照原车结构固定安装在移动滑车上，给滑车一个速度变化量，以特定加速度波形发射，模拟车辆被后方追尾。
2015年和2018年，C-NCAP管理中心对评价规程进行了两次升级，试验搭载的假人没有发生大的变化，仅对碰撞试验和鞭打试验中的某些试验指标及假人各部分得分权重进行了修改。2018年版评价规程将侧面碰撞试验中，驾驶员位置的假人升级为WorldSID50th型假人。
按照2021年版规程，随着试验手段升级，搭载的假人随之升级——由于正面40%重叠碰撞试验改成MPDB（移动渐进变形壁障）碰撞试验，在前排驾驶员和乘员位置分别放置一个最新THOR50th男性假人和一个HybridⅢ型5th女性假人。THOR假人对人体的仿真程度更高，价格亦创下新高。对新能源汽车进行的侧面柱碰撞试验中，在前排驾驶员位置放置一个WorldSID50th型假人，并进行评价。
2021年版规程对儿童乘员保护评价进行了扩展和量化，包括动态试验评价和儿童保护静态评价。正碰试验中，在第二排座椅左右侧随机放置一个儿童约束系统和一个Q系列3岁儿童假人。MPDB碰撞试验中，在第二排最右侧座位放置一个儿童约束系统和一个Q系列10岁儿童假人，对儿童假人的伤害值进行定量评价。
2021年版规程前的侧碰试验，只考核评价驾驶员和第二排乘员。而2021年版规程要求，在非撞击侧的前排座椅上放置一个ES-2假人，用于C-NCAP试验之假人标定采集碰撞数据，但暂不进行评价。此外，2021年版规程还把鞭打试验范围扩展到第二排座椅。
回顾15年的C-NCAP历程，在中国迈向汽车社会的征途中，其在促使汽车企业提高被动安全保护配置，向社会普及汽车安全知识以及提高儿童乘车安全方面，作出了举足轻重的贡献。
C-NCAP发布15年来，伴随着符合法规、研发试验的需要，越来越多具有更高人体仿真性能的假人加入碰撞试验室的假人大家族中——从男性假人到女性假人，再到儿童假人，包括12岁、9岁、6岁、3岁，甚至刚出生的婴儿假人等；从5th百分位、50th百分位到95th百分位假人；从正碰、偏置碰、侧碰，再到侧面柱碰试验用假人。
截至目前，中汽中心碰撞试验室拥有各类假人110多个，包括价值700万元的最新一代THOR假人，可满足C-NCAP、法规认证和产品研发等各类碰撞试验需求。
▲C-NCAP之假人家族
作为碰撞试验中搭载传感器最多的高科技设备，假人在反复使用的过程中，传感器输入—输出转换关系会出现偏差，导致数据不准。因此，需要不断对假人进行校准，这就是标定。
中汽中心汽车测评管理中心副主任李向荣回忆，在C-NCAP项目启动之前，试验室由于资金有限，假人标定系统是自主开发的，主要以满足法规要求为标准。C-NCAP项目启动后，中汽中心专门引进了国际先进的假人标定设备，以满足更高的技术要求。
C-NCAP比法规更严苛，因此，对C-NCAP假人的校准次数要求也较高。规程要求每做两次碰撞试验后，需要对假人进行一次标定，即两次一标，而欧洲体系是三次一标。起初由于人手有限，标定工作压力比较大，后续增加了标定人员，以保证标定工作高质量完成。
针对初期假人数量有限的情况，中汽中心采用了一些切实可行的办法保证试验的顺利进行。比如同一车型试验时，使用同一套假人，该假人在这款车型试验中进行了正碰和偏置碰，那么两次碰撞后进行标定，这样也有利于提升同一款车型评测的一致性。而对于侧碰用的假人，标定后的假人如果在某个车型试验时只做过一次侧碰，可以等到下次碰撞时再使用一次，两次碰撞试验后再进行标定。
▲C-NCAP试验之假人标定
李向荣坦陈，按照两次一标做法，要对假人进行频繁标定。一方面，对标定人员来说，确实负担较重。但另一方面，通过这种强度的锻炼，标定人员能力提升很快。随着C-NCAP不断升级，试验室假人标定团队现已扩大到近10人，拥有最先进的标定设备，对碰撞试验的保障已今非昔比。
应该讲，完备齐全的假人家族和标定手段，使得试验数据更加精确，对真实事故场景的还原度也更高。但对碰撞试验室来说，工作量并不会因此而减轻，恰恰相反，采用复杂设备增加了试验准备的难度，试验前后都需要做大量准备工作。
试验前要进行假人标定，将假人放置到座椅上，并调整坐姿，身上的线束和黑匣子连到一起。其中有些复杂操作，还需要计算机软件控制。调整假人是一件细致入微的工作，包括每个关节应该放到哪个位置，都有很详细的规定。
除假人外，还包括座椅的调整角度和行程，各种摄像机的机位等，都需要按照操作规程仔细调整。所有准备工作就绪后，才可以进入试验状态。试验前，标定人员会再次确认各设备状态，包括车辆上电的情况。
碰撞试验结束后，重要的工作才刚刚开始。试验人员需要下载数据，读取黑匣子里记录的假人伤害指标，包括车辆传感器发出的各种指标。拆掉假人后，还需要做一些测量，再与碰撞前测量的状态进行对比，对变形数值进行评价。
一般来说，从准备假人到后续数据处理，一个复杂的碰撞试验前后至少需要3天时间，试验结束后的信息采集和数据处理工作尤为重要。中汽研华诚认证（天津）有限公司总经理张晓龙曾在C-NCAP项目中负责数据采集，他深感压力和责任重大，认为数据采集的重要性怎么高估也不为过。
“碰撞试验不像别的试验，比如整车排放试验，万一试验过程出现问题，还可以重新再来一次，但碰撞试验失败了，很难再复盘一次。”他说，“一方面，碰撞试验成本过于高昂；另一方面，有些试验车就只有一辆。如果碰撞完成，数据却没有采集上，这个责任可就太大了。”
做这份工作要极端认真负责。对此，张晓龙打了个比方，就像发射火箭一样，只许成功，不许失败。
04、改进侧碰和偏置碰撞试验
05、行人保护试验引入和升级
06、主动安全的中国特色
▍全文见《汽车安全的中国实践》
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