490款新車，1470次安全碰撞測試 | C-NCAP15年
1985年5月25日，中國汽車技術研究中心（以下簡稱中汽中心）在天津萬新村奠基。之后，中汽中心的“接力棒”在朱德照、王秉剛、趙航、于凱之間傳遞，2019年9月，中汽中心迎來第5位執掌者安鐵成。在此過程中，伴隨中國汽車工業變遷，中汽中心隸屬關系亦幾經變化。幾個重大時間節點包括：1985-1994年，先后隸屬中汽公司、中汽總公司；1994年5月，劃歸機械工業部管理；1999年7月，因中央科研院所轉制，由中汽總公司管理；2003年8月，劃歸國資委管理；2018年2月，完成公司制改制，更名為中國汽車技術研究中心有限公司。但不管外界風云如何激蕩，中汽中心作為國家級汽車技術研究機構，作為中國汽車安全技術研究領域的先行者和推動者，其承擔了全國汽車標準化技術委員會秘書處和中國標準化協會汽車分會秘書處工作，負責國家汽車標準、行業標準的制訂和修訂工作，參與國際標準和國際汽車技術法規協調，后擴大到檢測試驗等，行業的服務職能始終沒有改變。厘清這段歷史背景后，再回歸到C-NCAP。從2006年到2021年，C-NCAP先后5次改版，2021年版將于2022年1月1日起正式實施。其中，從2006年版只包括3項實車碰撞試驗項目，到2021年版試驗項目已經擴展到乘員保護、行人保護、主動安全3大項20余個子項。以這些規程為指引展開實車碰撞試驗，所有碰撞信息，包括生產廠家、車型、各項得分在C-NCAP官方網站上均可核查。數據顯示，截至2021年9月14日，C-NCAP管理中心完成了從市場上選取的490個型號新車的安全碰撞測試。同一款車型需采購3輛，分別進行正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗、正面40%重疊可變形壁障碰撞試驗和可變形移動壁障側面碰撞試驗。15年來，C-NCAP完成的新車碰撞試驗已達1470次。這些碰撞試驗都在中汽中心汽車安全試驗室完成。2012年以前，中汽中心在天津河東區成林莊路一個小院落辦公。在距離天津城區不遠處1999年，中汽中心建成實車碰撞試驗室，這是國內最早投入大規模應用的同類型試驗室。2005年，中汽中心開始籌備C-NCAP，對包括照明系統、試驗假人及標定系統、測量儀器等在內的各種碰撞試驗設備進行補充和更新。2006年7月，C-NCAP管理中心成立之初，各類專業和兼職人員只有30余人。中汽中心碰撞試驗研究部部長張向磊回憶，由于實車碰撞試驗室人手奇缺，2008年6月25日，他大學畢業離校，在家待了不到一周，就于7月初報到上班。在實車碰撞試驗室，張向磊剛開始在攝像崗，也就是在碰撞試驗前后及過程中進行攝像。攝像崗同時要兼做一些瑣碎的工作，比如搬假人、推車、安裝傳感器和各種試驗設備等。在C-NCAP運行的前幾年，由于人手較少，試驗所人員基本都處在一種忙忙碌碌的狀態。4年后，張向磊獲得一次到美國培訓的機會。為提高技術人員的專業水平，中汽中心每年會選派10名員工到美國凱特林大學（Kettering University，原名通用汽車學院、通用汽車工程管理學院）培訓3個月。赴美培訓期間，他參觀了底特律各汽車公司的汽車安全試驗室，讓他感觸頗深的是，無論是試驗室規模，還是測試設備或者測試手段，國內汽車安全的試驗條件都相形見絀。2012年11月9日，對標世界一流水平的中汽中心汽車安全試驗室在天津東麗區啟用。至此，C-NCAP碰撞試驗條件發生了根本性轉變——從人才培養到試驗環境，從硬件設備和軟件采集，C-NCAP碰撞試驗室的條件不斷躍遷，為C-NCAP成為檢測中國汽車安全性能的標尺，為開展科學、客觀、公正的碰撞試驗，提供了堅實的基礎。從2006年開始，中汽中心便感覺到原有試驗能力已無法跟上中國汽車行業的快速發展。為與時俱進，尋求突破，中汽中心考慮圍繞老院區周邊擴大建設區域，但都沒有合適的方案。2008年底，在趙航的帶領下，中汽中心領導班子下定決心開辟新天地。經過反復論證，采取大投入和高舉高打戰略，在天津東麗開發區征地30平方千米進行新院區建設。這座投資20億元的中汽中心新院區，歷時3年，于2012年8月落成。2015年中汽中心這一院區又擴增10平方千米，整體面積達到40平方千米。中汽中心借著新區建設的東風也全面提升了試驗能力。在新院區中，汽車安全試驗室由實車碰撞試驗室和模擬碰撞試驗室兩部分組成，占地面積4萬平方米，投資2億元，是新院區8大試驗室中占地面積最大的試驗室。走進實車碰撞試驗室，高大寬敞的碰撞大廳讓人震撼，里面看不到一根柱子，建筑的設計方為中汽中心下屬設計院。按照最初設計方案，碰撞大廳其實規劃有柱子。設計人員認為，按照長、寬、高分別為50米、50米、10米結構進行布置，可以滿足碰撞試驗功能需求。▲2012年，中汽中心新碰撞試驗室建設中
但這個方案被工程項目總負責人于凱否定了。于凱從哈爾濱科技大學（現為哈爾濱理工大學）自動控制專業畢業后，被分到機械工業部第五設計院從事供配電（供電配電照明）工作，后因政策調整，設計院要自己找項目，逐漸從以農機為主的工業設計，轉型為以汽車設計為主。1995年，于凱被提拔為設計院副院長，后擔任院長。中國汽車工業工程公司成立后，他擔任副總經理。2008年，調任中汽中心黨委書記。2016年1月，趙航退休后，他接棒第4任中汽中心主任。有著多年工程設計經驗的于凱認為，如果內部結構出現柱子，勢必影響碰撞大廳的整體連貫性，約束碰撞試驗新項目部署。他要求重新設計建筑結構，把大廳內部柱子去掉，空間完全打通。碰撞大廳平面設計最終改成大網架結構，最大跨度達95米——如此大手筆的設計，在國內外實車碰撞試驗室中都極為罕見。工程設計始終要把握一個原則：適度預留，即給未來留空間。通過對碰撞試驗功能的深入了解，以及對未來發展趨勢的判斷，于凱認為，試驗工況或者試驗狀態將呈現多樣化，試驗場地設計要留有余地。有些試驗項目盡管目前尚未提出需求，但如果保留柱子，以后再增加項目就很麻煩。事實證明，他的判斷是正確的。5年后C-NCAP增加翻滾試驗，如果建有柱子，該試驗研究就不能進行了。支撐于凱堅持把結構設計改成大網架的另一個原因是從電動汽車、智能網聯汽車到無人駕駛汽車，汽車“四化”的發展速度已經超出人們想象，未來很可能還會出現很多傳統汽車時代所沒有的全新考核科目或試驗工況，所以，一定要為不可預測的未來預留空間。現在的設計，應考慮到未來10年，甚至20年的跳躍式發展。經多方權衡，實車碰撞試驗室設計一改以往節約成本的投資策略，秉著“高舉高打，行業第一，人無我有，人有我好”的原則進行。盡管改成大網架結構后增加了部分造價，但因在建筑施工方面嚴格控制成本，其實際投資比原計劃僅高出15%左右。假人是汽車碰撞試驗中最重要的設備之一，它搭載了大量測試傳感器，能模擬人體在汽車碰撞過程中所受傷害的情況。一套完整的假人測試系統包括各種傳感器、數據采集系統、標定系統和其他處理軟件，起步售價通常為10萬美元。由于價格昂貴，起初C-NCAP使用的假人不超過10個。之后，隨著C-NCAP逐漸接軌國際，不同類型假人在規程中的運用也越來越多。根據國內道路交通和車輛使用特點，利用各種類型假人全方位模擬實際使用場景，逐步加大投資，充實假人家族。最初幾年，進行C-NCAP碰撞試驗時，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管理規程，進行正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗（正碰）和正面40%重疊可變形壁障碰撞試驗（偏置碰）時，要求前排駕駛員和乘員位置各放置一個HybridⅢ型50th男性假人。進行可變形移動壁障側面碰撞試驗（側碰）時，要求駕駛員位置放一個EuroSIDⅡ型假人。C-NCAP管理中心通過這兩種假人，考察碰撞對駕駛員和前排乘員的傷害情況。值得注意的是，在進行正碰和偏置碰撞測試時，C-NCAP要求在第二排最右側座椅上放置一個HybridⅢ型5th女性假人。試驗時，假人需佩戴安全帶，用以考核安全帶性能，但不對該假人的傷害指數進行評價。此外，C-NCAP啟動之初就將對第二排乘員的安全性納入考核范圍，這也是C-NCAP有別于全球NCAP的獨有標準。其出發點是中國用戶對第二排座椅的使用率較高。2009年版C-NCAP對第二排假人的考核范圍進行延伸——側碰試驗中，在第二排座椅被撞擊側放置SID-Ⅱs（D版）假人，并使用了安全帶，考察對第二排乘員的保護。該規程首次將兒童乘員納入乘員保護范圍——正碰試驗中，在第二排座椅放置一個P系列3歲兒童假人，考核乘員約束系統性能及對兒童乘員的保護效果。在推廣過程中，C-NCAP非常重視對安全帶、安全氣囊等汽車安全保護措施的考核。2006年版和2009年版管理規程規定，前排安全帶提醒裝置、側氣囊（及側氣簾）都屬于加分項。2009年版加入了對ISOFIX的加分要求。2012年版評價規程再次升級乘員保護標準。其中涉及測試用假人的變化主要有兩個方面：其一，無論是正碰、偏置碰，還是側碰，都要對第二排座椅上的假人采集數據進行評價打分；其二，增加鞭打試驗，在移動滑車座椅上放置一個BioRIDⅡ型假人，對假人在試驗中受到的頸部傷害情況進行測量和評價。在人們日常生活中，追尾是較為常見的交通事故，約占實際交通事故總數的1/3。前車乘員在碰撞加速度和頭部慣性力的共同作用下，頸部很容易受到嚴重損傷，各國NCAP都極其重視對座椅和頭枕的安全評價。進行鞭打試驗時，假人、座椅及約束系統均仿照原車結構固定安裝在移動滑車上，給滑車一個速度變化量，以特定加速度波形發射，模擬車輛被后方追尾。2015年和2018年，C-NCAP管理中心對評價規程進行了兩次升級，試驗搭載的假人沒有發生大的變化，僅對碰撞試驗和鞭打試驗中的某些試驗指標及假人各部分得分權重進行了修改。2018年版評價規程將側面碰撞試驗中，駕駛員位置的假人升級為WorldSID50th型假人。按照2021年版規程，隨著試驗手段升級，搭載的假人隨之升級——由于正面40%重疊碰撞試驗改成MPDB（移動漸進變形壁障）碰撞試驗，在前排駕駛員和乘員位置分別放置一個最新THOR50th男性假人和一個HybridⅢ型5th女性假人。THOR假人對人體的仿真程度更高，價格亦創下新高。對新能源汽車進行的側面柱碰撞試驗中，在前排駕駛員位置放置一個WorldSID50th型假人，并進行評價。2021年版規程對兒童乘員保護評價進行了擴展和量化，包括動態試驗評價和兒童保護靜態評價。正碰試驗中，在第二排座椅左右側隨機放置一個兒童約束系統和一個Q系列3歲兒童假人。MPDB碰撞試驗中，在第二排最右側座位放置一個兒童約束系統和一個Q系列10歲兒童假人，對兒童假人的傷害值進行定量評價。2021年版規程前的側碰試驗，只考核評價駕駛員和第二排乘員。而2021年版規程要求，在非撞擊側的前排座椅上放置一個ES-2假人，用于C-NCAP試驗之假人標定采集碰撞數據，但暫不進行評價。此外，2021年版規程還把鞭打試驗范圍擴展到第二排座椅。回顧15年的C-NCAP歷程，在中國邁向汽車社會的征途中，其在促使汽車企業提高被動安全保護配置，向社會普及汽車安全知識以及提高兒童乘車安全方面，作出了舉足輕重的貢獻。C-NCAP發布15年來，伴隨著符合法規、研發試驗的需要，越來越多具有更高人體仿真性能的假人加入碰撞試驗室的假人大家族中——從男性假人到女性假人，再到兒童假人，包括12歲、9歲、6歲、3歲，甚至剛出生的嬰兒假人等；從5th百分位、50th百分位到95th百分位假人；從正碰、偏置碰、側碰，再到側面柱碰試驗用假人。截至目前，中汽中心碰撞試驗室擁有各類假人110多個，包括價值700萬元的最新一代THOR假人，可滿足C-NCAP、法規認證和產品研發等各類碰撞試驗需求。▲C-NCAP之假人家族
作為碰撞試驗中搭載傳感器最多的高科技設備，假人在反復使用的過程中，傳感器輸入—輸出轉換關系會出現偏差，導致數據不準。因此，需要不斷對假人進行校準，這就是標定。中汽中心汽車測評管理中心副主任李向榮回憶，在C-NCAP項目啟動之前，試驗室由于資金有限，假人標定系統是自主開發的，主要以滿足法規要求為標準。C-NCAP項目啟動后，中汽中心專門引進了國際先進的假人標定設備，以滿足更高的技術要求。C-NCAP比法規更嚴苛，因此，對C-NCAP假人的校準次數要求也較高。規程要求每做兩次碰撞試驗后，需要對假人進行一次標定，即兩次一標，而歐洲體系是三次一標。起初由于人手有限，標定工作壓力比較大，后續增加了標定人員，以保證標定工作高質量完成。針對初期假人數量有限的情況，中汽中心采用了一些切實可行的辦法保證試驗的順利進行。比如同一車型試驗時，使用同一套假人，該假人在這款車型試驗中進行了正碰和偏置碰，那么兩次碰撞后進行標定，這樣也有利于提升同一款車型評測的一致性。而對于側碰用的假人，標定后的假人如果在某個車型試驗時只做過一次側碰，可以等到下次碰撞時再使用一次，兩次碰撞試驗后再進行標定。▲C-NCAP試驗之假人標定
李向榮坦陳，按照兩次一標做法，要對假人進行頻繁標定。一方面，對標定人員來說，確實負擔較重。但另一方面，通過這種強度的鍛煉，標定人員能力提升很快。隨著C-NCAP不斷升級，試驗室假人標定團隊現已擴大到近10人，擁有最先進的標定設備，對碰撞試驗的保障已今非昔比。應該講，完備齊全的假人家族和標定手段，使得試驗數據更加精確，對真實事故場景的還原度也更高。但對碰撞試驗室來說，工作量并不會因此而減輕，恰恰相反，采用復雜設備增加了試驗準備的難度，試驗前后都需要做大量準備工作。試驗前要進行假人標定，將假人放置到座椅上，并調整坐姿，身上的線束和黑匣子連到一起。其中有些復雜操作，還需要計算機軟件控制。調整假人是一件細致入微的工作，包括每個關節應該放到哪個位置，都有很詳細的規定。除假人外，還包括座椅的調整角度和行程，各種攝像機的機位等，都需要按照操作規程仔細調整。所有準備工作就緒后，才可以進入試驗狀態。試驗前，標定人員會再次確認各設備狀態，包括車輛上電的情況。碰撞試驗結束后，重要的工作才剛剛開始。試驗人員需要下載數據，讀取黑匣子里記錄的假人傷害指標，包括車輛傳感器發出的各種指標。拆掉假人后，還需要做一些測量，再與碰撞前測量的狀態進行對比，對變形數值進行評價。一般來說，從準備假人到后續數據處理，一個復雜的碰撞試驗前后至少需要3天時間，試驗結束后的信息采集和數據處理工作尤為重要。中汽研華誠認證（天津）有限公司總經理張曉龍曾在C-NCAP項目中負責數據采集，他深感壓力和責任重大，認為數據采集的重要性怎么高估也不為過。“碰撞試驗不像別的試驗，比如整車排放試驗，萬一試驗過程出現問題，還可以重新再來一次，但碰撞試驗失敗了，很難再復盤一次。”他說，“一方面，碰撞試驗成本過于高昂；另一方面，有些試驗車就只有一輛。如果碰撞完成，數據卻沒有采集上，這個責任可就太大了。”做這份工作要極端認真負責。對此，張曉龍打了個比方，就像發射火箭一樣，只許成功，不許失敗。
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