基于Euro-NCAP的汽车主动安全测试技术分析[1]

文/曹建永 曹 寅 张建文

基于Euro-NCAP的汽车主动安全测试技术分析[1]

文/曹建永 曹 寅 张建文

论文主要介绍了汽车主动安全技术的新特征，概述了Euro-NCAP中汽车主动安全系统测试涉及的主要标准，并对标准的体系结构、技术内容等进行了较详细分析。

主动安全 汽车 标准 测试

随着汽车工业的快速发展和汽车保有量的急剧增长，道路交通安全问题日益突出。为减少道路交通事故，改善道路交通安全，从汽车整车企业到零部件企业，对汽车安全性越来越重视，诸多安全技术在汽车上得到迅速应用。各国政府也相继出台了一系列的标准和法规，对汽车安全性能与评价作了明确规定。随着汽车被动安全技术的日趋完善，以预防事故发生或减轻事故发生程度为目的的汽车主动安全技术，已成为当今道路交通的迫切需要，电子控制技术的进步促进了先进主动安全技术的迅速发展和应用，相关的标准和法规也成为了汽车界所关注的重点。

一、汽车主动安全技术新特征

相比传统车辆技术，汽车主动安全技术具有以下技术特征：以半导体微控制、传感器、雷达、视觉影像等先进技术为基础，通过特定算法为驾驶人员提供各种预警信息，协助处理车身稳定控制，以降低交通事故的发生率。安全系统设计和功能安全是汽车主动安全系统的核心部分。

安全系统设计是指从车身整体安全的角度出发，采用先进的传感器技术，提醒或干预车辆行驶状态，提高汽车的行驶稳定性，从而避免事故发生；功能安全则指的是系统应具有完备的自我诊断功能，不会存在由于电子电器功能故障而导致不合理的风险。在当前汽车主动安全控制技术实际应用中，还是处于多种主动安全子系统共存的状况。

二、汽车主动安全技术测试标准概述

1. 汽车主动安全系统

汽车主动安全系统也可分为“辅助”和“干预”两种类型。驾驶辅助系统主要有自适应巡航系统（ACC）、自动泊车辅助系统（APA）、自动紧急制动辅助系统（AEB）等（见表1）。干预控制系统主要是指车辆底盘集成控制系统，如制动防抱死系统（ABS）、四轮转向控制系统（4WS）和牵引力控制系统（TCS）等（见表2）。

表1 驾驶辅助系统

表2 车辆底盘控制系统

2. 典型汽车主动安全测试标准

随着行车安全日益受到人们的重视，越来越多的车企把主动安全系统升级为汽车的一项标准配置。汽车电子主动安全市场上，目前主要还是欧美一些国际品牌车企在引导整个市场需求，并制定相关技术标准，特别是在欧洲、北美地区的一些国家，均对汽车主动安全系统提出了相应的法规或强制要求等。例如：源自工业功能安全和IEC 61508“电气/电子/可编程电子安全相关系统功能安全”系列标准的ISO 26262“道路车辆功能安全”系列国际标准，以及欧洲新车安全评价（Euro-NCAP）的主动安全要求（车辆稳定控制技术、自动紧急制动技术以及车道偏离报警技术）。在国内，各厂商正在积极跟进国际标准，但总体来看，国内还没有明确的强制性标准或法规。

3. ISO 26262标准

ISO 26262是从电子、电气及可编程器件功能安全的基本标准——IEC 61508派生出来的，主要定位在汽车行业中特定的电气器件、电子设备和可编程电子器件等专门用于汽车领域的部件，是旨在提高汽车电子、电气产品功能安全的国际标准。ISO 26262从2005年11月起正式开始制定，经历了大约6年左右的时间，于2011年11月正式颁布。根据标准和规定，2015年欧洲车厂开始全面导入符合ISO 26262标准的车用元件。

随着系统复杂性的提高、软件和机电设备的应用，来自系统失效和随机硬件失效的风险也日益增加，ISO 26262为汽车安全提供了一个生命周期（管理、开发、生产、经营、服务和报废）理念，并在这些生命周期阶段提供必要的支持。该标准涵盖功能性安全方面的整体开发过程（包括需求规划、设计、实施、集成、验证、确认和配置）。

ISO 26262标准根据安全风险程度对系统或系统某组成部分确定划分由A到D的安全需求等级——汽车安全完整性等级（ASIL）。其中，D级为最高等级，需要最严苛的安全需求。未来汽车主动安全系统的发展趋势是要达到ASIL-C/D等级。此外，通过雷达、摄像头等主动安全系统，将辅助驾驶人员在没有预计或路况不明的情况下，做出是否需要提前制动的预判，从而提高整体汽车智能化水平。

ISO 26262主要用于安装在最大总质量不超过3.5 t乘用车上的一个或多个电子系统的安全相关系统。ISO 26262唯一不适用于为残疾人设计的特殊目的车辆的电子系统。

4. 车辆稳定控制系统测试标准

车身稳定控制系统的功能要求通过电子控制方法来提高车辆动力学稳定性，必须包括方向控制和侧翻控制两个方面。方向控制：要求在不足转向或过度转向情况下，并且在车辆物理极限内，使车辆按驾驶员意图保持方向稳定性；侧翻控制：要求在车辆即将发生侧翻的情况下，使车辆在物理极限内保持稳定性。目前，关于车身稳定控制系统的标准，主要是欧洲的ECE R13《乘用车制动系统型式批准的统一规定》 和美国FMVSS 126《车辆稳定控制系统》的试验标准，以及我国2014年发布的推荐标准GB/T 30677-2014《轻型汽车电子稳定性控制系统性能要求及试验方法》，其核心内容是频率为0.7 Hz的正弦延迟试验。

GB/T 30677-2014标准中正弦延迟试验方法大体如下：首先，进行缓慢增加转向试验，车辆以（80±2）km/h的速度匀速行驶，转向盘转角以13.5º/s角速度匀速增加，直到车辆的侧向加速度约为5 m/s2（0.5 g）；然后，开始正弦延迟试验，车速为（80±2）km/h，转向盘的输入（见图1），正弦曲线的起始振幅为1.5A（A为上述缓慢增加转向试验中，使车辆产生3 m/s2即0.3 g稳态侧向加速度的转向盘转角），每次试验振幅的递增幅度为0.5 A，直到正弦曲线的振幅增加到6.5 A或是270 °。

5. AEBs测试标准

AEBs由测距、数据分析和执行机构系统3大子系统组成。其中，测距系统的核心包括微波雷达、激光雷达和视频系统等。它可以提供前方道路全面、准确、实时的图像与路况信息。AEBs采用雷达或者摄像头等传感器，测量与前车或者障碍物的距离，然后，通过数据分析将测出的距离与报警距离、安全距离进行比较，小于报警距离阀值时就进行声音提示，而小于安全距离时即使在驾驶员没来得及踩制动踏板的情况下，AEBs也会启动，使汽车自动制动，从而为安全出行保驾护航。目前，关于AEBs标准，主要是欧洲的ECE R131、Euro-NCAP自主紧急制动试验和美国公路安全保险协会的自主紧急制动试验。其核心工况是车与车的制动工况和车与人的制动工况，工作形式主要有AEBs结合碰撞预警功能（FCW）、单独AEB 以及单独FCW 三种形式。

① 车与车的制动工况

・静态制动工况试验。静态制动工况试验描述的是试验车在一定的车速下接近前方静止车辆，然后试验车的AEBs进行制动测试。根据系统分类和工作方式分类，测试流程和测试方法见表3，试验示意图见图2。

表3 静态制动工况试验速度参数表 km/h

图2 静态制动工况试验示意图

・匀速制动工况试验。匀速制动工况试验描述的是试验车在一定车速下接近前方匀速运动车辆，然后试验车的AEBs进行制动测试。根据系统分类和工作方式分类，测试流程和测试方法见表4，试验示意图见图3。

表4 匀速制动工况试验速度参数表 km/h

图3 匀速制动工况试验示意图

・变速制动工况试验。变速制动工况试验描述的是试验车在一定车速下接近前方以一定减速度制动的车辆，然后试验车的AEBs进行制动测试。根据系统分类和工作方式分类，测试流程和测试方法见表5，试验示意图见图4。

表5 变速制动工况试验速度参数表

图4 变速制动工况试验示意图

② 车与行人制动工况

目前，车与行人工况还未正式加入测试规范中，试验方法和规范也正在研究过程中，可能的工况主要分成以下3种情况。

工况1：清晰状态下遇到行人，从左侧人行道进入车道；

工况2：隐蔽状态下遇到行人，从左侧人行道进入车道；

工况3：清晰状态下遇到行人，从右侧人行道快步进入车道。

6. 车道偏离报警系统测试标准

系统首先通过状态感知模块、获得道路几何特征和车辆的动态参数，然后由车道偏离评价算法对车道偏离的可能性进行评价，必要的时候通过信号显示界面向驾驶员报警。车道偏离预警系统的研究主要集中在，基于视觉的车道偏离预警系统上。偏道警告系统的警告标准可分为4种：

• 基于车辆在车道中的当前位置（CCP）；

• 基于将来偏离量的不同（FOS）；

• 基于车辆将横越车道边界的时间（TLC）；

• 基于知识的道路场景感知（KBIRS），其中TLC标准使用最为广泛。

目前，关于车道偏离报警系统的标准主要是欧洲的ECE R130、ISO 17361:2007《智能交通系统-车道偏离系统的性能要求及试验方法》和GB/ T 26773-2011《智能运输系统 车道偏离报警系统性能要求与检测方法》。

三、汽车主动安全技术未来发展

汽车主动安全技术未来发展主要可包括：

底盘集成控制会成为一个主要趋势。通过中央控制器将制动、悬架、转向、动力传动，通过CAN总线协调控制，形成一体化的安全控制系统。

车联网应用将把汽车纳入网络世界，提升汽车智能化水平。未来更高级别、采用雷达和摄像技术的ADAS高级驾驶员辅助系统将会成为行业开发的又一个重点。随着技术的发展，无人驾驶技术将会得到迅速发展和应用。

[1] 刘佳熙,郭辉,李君.汽车电子电气系统的功能安全标准 ISO 26262[J].上海汽车,2011,10:57～61.

[2] 梁荣亮,高明秋,郭魁元,等. 基于GTR.8和FMVSS 126的ESC测评方法研究[J].汽车工程,2014(3):321-327.

[3] 曹寅,朱春嵩,黄先国.自动紧急制动系统性能测试方法分析[J].质量与标准化,2014(6):51-54.

（作者单位：国家机动车产品质量监督检验中心（上海））

信息专递——

宁波特种设备安全工作再添新举措

3月18日，中国特检院临港设备安全评价（宁波）中心正式挂牌运行。宁波是华东地区最重要的石化产业基地之一，并拥有全球首个8亿吨港。该中心的正式运行，是宁波市特检院联合中国特检院共同为宁波市及周边地区大型储罐、港口设备、石化装置等提供强有力的技术支撑和优质高效的安全保障服务，促进特种设备安全运行水平，提升和服务宁波临港产业发展的一项重要举措。未来，该中心会抓住主题、找准重点，更好地服务好宁波及周边地区的临港设备安全。

The paper describes the new features of automotive active safety technology, outlines the relevant main standards in Euro-NCAP involving automobile active safety systems test, and analyzes the system structure and technical content of the standard in detail.

Active Safety; Vehicle; Standards; Test

注：[1]本项目由上海市优秀学术/技术带头人计划资助（项目编号：16XD1421400）。