從1885年，卡爾.本茨發(fā)明第一輛汽車以來，路人和汽車在道路上所產(chǎn)生的事故就無法避免。隨著社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展和汽車工業(yè)的更新迭代，其由于路權(quán)產(chǎn)生的碰撞越發(fā)嚴(yán)重和數(shù)量急劇上升。如圖-1所示，在所有的交通事故中，行人事故占到20%，而其死亡率達到了30%。

圖-1 交通事故統(tǒng)計

在本世紀(jì)之前，世界各國都在研究車輛的乘員保護，很少考慮路面行人的安全。大部分的發(fā)明和措施都是針對車內(nèi)乘員進行保護的，例如1955年沃爾沃工程師尼爾斯發(fā)明的安全帶，到1968年，美國法規(guī)規(guī)定前排座椅必須配置安全帶。再如美國人約翰·赫特里特發(fā)明安全氣囊，到1981年，奔馳S級（W126）是第一款裝備預(yù)緊式安全帶和安全氣囊的量產(chǎn)車型。而從車輛的車身設(shè)計也從未考慮行人的安全，如圖-2所示的車輛。

圖-2 經(jīng)典汽車造型

據(jù)先前統(tǒng)計數(shù)據(jù)，世界范圍內(nèi)的汽車碰撞事故中，有1/3是路人和汽車碰撞，由于人車碰撞事故中，行人處于相對弱勢的地位，其發(fā)生死亡的比率明顯高于各類交通事故中的人員死亡率。國際 協(xié) 調(diào) 研 究 機 構(gòu) IHRA （International Harmonized Research Activities committee）對美國，德國，日本以及澳大利亞的行人數(shù)據(jù)庫進行分析后發(fā)現(xiàn)：行人頭部和下肢損傷幾率最大。在行人事故中，也可以明顯看出，行人的頭部和腿部受到的沖擊也是最明顯。

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法規(guī)和NCAP簡介

歷史

1997 年，歐洲的車輛安全促進委員會（EEVC）建立了第 17 工作小組（WG17）制定行人保護法規(guī)，并召開了行人保護安全技術(shù)研討會。

1998年，EEVC/WG17提出了行人碰撞保護試驗草案，該草案成為歐盟、ISO、全球統(tǒng)一技術(shù)法規(guī)（GTR）、日本等制定行人碰撞保護試驗標(biāo)準(zhǔn)的參考。

2002年，歐盟EN-NCAP新增測試行人保護項目，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)依照歐盟法規(guī)。

2003年，歐盟正式發(fā)布了全世界第一部關(guān)于行人保護的評價法規(guī)，法規(guī)的具體實施分為兩個階段，第一個實施階段定于2005 年 10 月份，第二個實施階段定于 2010 年開始執(zhí)行。2012年12月31日后強制執(zhí)行。

2004年，澳大利亞、日本、韓國等汽車工業(yè)發(fā)達國家也紛紛頒布行人保護技術(shù)法規(guī)，并將行人保護列入到 NCAP 中。

2007年，聯(lián)合國于 2007 年起草了一項適用于全世界的行人保護相關(guān)技術(shù)法規(guī)《關(guān)于機動車碰撞時對行人及弱勢道路使用者加強保護和減輕嚴(yán)重傷害的認(rèn)證統(tǒng)一規(guī)定》，簡稱 GTR9

2009年，我國制定GB/T 24550-2009 《汽車對行人的碰撞保護》法規(guī)。

2018年，《C-NCAP 管理規(guī)程（2018 年版）》版本加入行人保護項目。

現(xiàn)在

現(xiàn)在，各國現(xiàn)在執(zhí)行的法規(guī)如圖-4所示。我國的法規(guī)是GB/T 24550-2009，類似于EU的EG/78/2009 EG/631/2009;UN127;GTR9，頭碰速度為35km/h，腿碰速度為40km/h。

圖-4 各國法規(guī)

我國的C-NCAP最新版本為2021版本，相對于2018版本C-NACP：

1、修改了行人保護試驗及評價方法，采用先進行人腿型（ Advanced Pedestrian Legform Impactor, aPLI） 替代傳統(tǒng) FLEX-PLI 和 TRL 上腿型進行行人腿部碰撞保護試驗評價；

2、擴大了行人保護頭型試驗區(qū)域。

圖-5 C-NCAP以及星級劃分

圖-6 EN-NCAP測試區(qū)域

紅色方框（圖6）位于發(fā)動機蓋前緣參考線(BLERL)在WAD930 mm 和 WAD 1000 mm之間的區(qū)域要加做兒童頭模打擊試驗(位置: BLERL;打擊速度40km/h;角度20°)，從2023年開始執(zhí)行。

黃色方框（圖6） 如果測試點位于BRRL前方,則使用兒童/小型成人人頭模型沖擊器測試WAD1500和1700之間的測試點。否則使用成人人頭模型。

行人保護沖擊器

在進行行人保護碰撞仿真時，都必須用到行人保護沖擊器。熟悉這些沖擊器，是我們汽車碰撞工程師和測試工程師的必備知識。圖-7，是目前主要應(yīng)用的行人保護沖擊器。

圖-7 頭碰模型和a-PLI腿碰模型

LS-DYNA仿真技術(shù)

LS-DYNA作為顯示動力學(xué)軟件中應(yīng)用最廣泛的軟件，其專注汽車碰撞仿真超過40年，而且緊跟行人保護仿真的發(fā)展趨勢，開發(fā)了很多的新功能，例如在材料方面，開發(fā)了*MAT_249_CRASH用于熱塑性復(fù)合材料的碰撞仿真，可用于前保塑料零件的建模。*MAT_ADD_COHESIVE在新版本中支持了泡沫材料（如*MAT_057和*MAT_083）,此前僅支持金屬或塑料等材料，可用于前保中的泡沫件的連接。新的關(guān)鍵字*LOAD_PYRO_ACTUATOR，用于主動式機蓋的模擬。當(dāng)車輛即將與行人發(fā)生碰撞時，為了盡量避免行人的頭部創(chuàng)傷，系統(tǒng)會自動彈出機蓋，用以軟化頭部與機蓋之間的接觸。此前大部分用戶通過定義氣囊的方式來模擬機蓋的彈出。

圖-8 頭碰和a-PLI腿碰

優(yōu)化方向

在行人保護碰撞中，不可避免的出現(xiàn)頭碰傷害值HIC值高于1700或者整個頭碰區(qū)域得分達不到設(shè)計要求。設(shè)計無法滿足吸能空間要求，同時無法避免的硬點出現(xiàn)，此時就需要對車型中容易導(dǎo)致傷害值過大的硬點和部件進行優(yōu)化。另外，腿碰區(qū)域的劃分，如何避免測試區(qū)域太靠外，腿部支持不足等問題，都需要進行一些優(yōu)化設(shè)計。

圖-9 發(fā)動機罩內(nèi)外板和鉸鏈

綜上，熟悉行人保護的各國法規(guī)和NCAP等以及如何優(yōu)化法規(guī)要求，使其設(shè)計的車型達到設(shè)計要求，是汽車設(shè)計工程師、碰撞仿真工程師以及測試工程師必須掌握的技能。如何快速了解法規(guī)，在使用LS-DYNA進行計算，以及如何優(yōu)化結(jié)構(gòu)，滿足法規(guī)要求，都會在《行人保護法規(guī)及LS-DYNA仿真技術(shù)》培訓(xùn)中做詳細(xì)的介紹。

作者：上海安世亞太 吳華春