汽车安全法规与评价体系发展趋势

2019-02-14曹正林

汽车文摘 2019年2期

曹正林

（中国第一汽车集团公司研发总院，长春 130013）

主题词：新能源车被动安全主动安全 NCAP评价体系

1 前言

汽车安全问题一直伴随着汽车工业的发展。20世纪40年代后，汽车安全性逐渐成为各国政府、社会以及各大汽车制造厂关注的焦点之一。联合国WHO组织发布2018年《全球道路安全状况报告》显示全球道路交通死亡人数持续上升，每年造成135万人死亡，另外3 000万至5 000万人遭受非致命伤害，许多人因伤害而出现残疾。根据WHO报告统计，道路交通事故给各国造成的损失估计约达国内生产总值的3%，而在中低等收入发展中国家的情况更严重，高达国内生产总值的5%。同时，道路交通死亡人数在世界各地分布也不均衡。发展中国家占世界道路交通死亡人数的90%，而这些国家的人们只拥有世界大约一半的车辆，已经影响了这些国家的持续性发展。预计2020年因道路交通事故全球交通死亡人数将增至190万，道路交通伤亡已经成为5～29岁青少年死亡的主要因素[1-2]。鉴于“全球性道路交通安全危机”已经形成，联合国大会责成WHO组织实施2011～2020年的“十年道路安全行动”[3]，行动目标为“到2020年，稳定并随后降低预测的全球道路死亡水平”。行动计划由5项基本内容组成：

（1）道路安全管理

（2）更安全的道路与基础设施

（3）更安全的车辆

（4）更安全的交通参与者行为

（5）迅速的事故后响应

“十年安全行动”在车辆安全方面主要的努力方向是：制定全球统一技术法规；推广NCAP活动；所有新车强制装配最低标准安全装备；推广主动避撞技术；鼓励购买、使用和维护安全的车辆[4]。

本文重点对汽车安全法规和评价体系的发展变化、未来趋势进行阐述，为汽车安全工程师在追求建设“零伤亡”社会提供一定的参考。

2 汽车安全法规的发展变化

1966年8月31日，美国国会通过了《国家交通和汽车安全法》，规定对1968年以后生产的车型实施安全法，同时指定国家高速公路交通安全局（NHTSA）执行并负责修订。后来在原有安全法中的17项规定基础上增加9项条款，构建了FMVSS（Federal Motor Vehicle Safe Standard）雏形。1973年8月15日，美国国会决定在全部车辆上实施被动式乘员保护系统，并对安全带的使用进行立法，要求1978年后全国新生产汽车均需装备安全气囊或其他乘员保护装置。1998年6月，美国国会颁布了“21世纪运输均等权利法案,即The Transportation Equity Act for the 21st Century（TEA21）”，要求依据FMVSS208法规，改进对不同尺寸、系安全带与不系安全带的乘员的保护效果；同时，依靠智能安全气囊等技术，将气囊给婴儿、儿童和其他乘员带来的危险降至最低，促使“智能安全气囊法规”（新版FMVSS 208）的产生。目前，美国FMVSS法规经过多次修订后已日臻完善，成为世界上最为严格和细致的汽车被动安全法规[5-6]。

1950年后，在欧洲也相继推出了欧洲经济委员会ECE（Economic Commission for Europe Regulation）、欧洲经济共同体EEC（European Economic Community）安全法规。日本、加拿大、澳大利亚和中国等国家的汽车安全法规基本是参照美国和欧洲的相关法规制定的（图1）。

自2010年以来，欧洲交通事故年死亡人数减少了20%，但此数字自2013年以来没有大幅下降。近年来，欧盟国家每年因交通事故死亡人数仍高达2.6万，实施强制性安全功能的目标是在2030年前减少至1.3万人[4]。因此，2018年欧盟为减少交通事故要求自2021年起将强制实施12项车辆安全功能。其中包含紧急刹车系统、酒精锁车系统、分心识别、嗜睡预警系统和预防系统、事故数据记录器、紧急停止信号、正面碰撞乘员保护测试与安全带改进、自行车骑行者和行人头部碰撞区域扩大与安全玻璃、智能车速辅助系统、车道保持辅助系统、侧撞乘员保护、倒车摄像头及监测系统。

图1 全球三大汽车法规体系

中国汽车安全法规与国际标准体系在发布时间上差距较大，在1999年10月28日国机管[1999]567号文发布了《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》，简称CMVDR 294。目前，CMVDR 294已经变成我国强制性标准《汽车正面碰撞的乘员保护》（GB 11551—2014）。加上2006年1月18日颁布的《汽车侧面碰撞的乘员保护》（GB 20071—2006）和《乘用车后碰撞燃油系统安全要求》（GB 20072—2006）构成了我国整车被动安全法规体系。值得关注的是中国已经在安全气囊模块、行人保护等方面缩短了与国际的差距，如《道路车辆安全气囊部件》（GB/T 19949—2005）和《道路车辆安全气囊部件》（ISO 12097-2002）基本相同。《汽车对行人的碰撞保护》（GB/T 24550—2009）引用了《关于机动车碰撞时对行人及弱势道路使用者加强保护和减轻严重伤害的认证统一规定》（GTR9），并且开始起草汽车安全气囊误作用试验方法和要求[7]。未来两年中国将颁布事故数据记录器（EDR）标准，为道路交通事故的司法鉴定、数据统计提供坚实的基础。

这些法规的推出以及强制执行，一定程度上推动了汽车安全技术的不断发展。

3 新车评价体系（NCAP）的发展变化

除了强制性汽车安全法规外，新车评价程序NCAP（New Car Assessment Program）也是检验、评价汽车安全性能的重要依据。1978年美国高速公路安全管理局（NHTSA）提出NCAP评价体系，1994年开始对汽车安全性能进行星级评价，并将评价结果向社会公布[8]。随后，欧洲、日本、澳大利亚、韩国、中国等国家相继建立各自的NCAP评价体系（图2）。在所有NCAP评价体系中，Euro NCAP最具影响力和代表性，它是由国际汽车联合会牵头，欧洲各国汽车联合会、政府机关、消费者权益组织、汽车俱乐部等于1997年联合创建的汽车安全评价组织，并颁布Euro NCAP评价体系。Euro NCAP在2009年2月颁布评价体系采用全新的星级评价方法，同时提高了行人保护和主动安全性能要求。Euro NCAP不依附于任何汽车制造企业，其宗旨是检验欧洲市场上销售的汽车在安全性方面的表现，为消费者提供真实可信的参考信息，从而促进汽车制造企业在汽车安全技术上的竞争，对普遍提高汽车安全性能起到重要作用。

图2 全球NCAP评价体系分布

早期NCAP评价体系主要以被动安全评测为主，尤其是乘员保护。经过多年的发展变化，Euro NCAP评价体系分别对成人保护、儿童保护、行人保护、安全辅助系统进行单独测试，并按照一定计算方法对4部分的评价结果进行加权计算，根据最终结果进行安全性能星级评价[9-10]。

2017年，Euro NCAP发布的2020-2025年路线图，除了各个评价项目的占比发生变化外，Euro NCAP有两个较为明显的变化[11-16]：

（1）乘员保护的变化

2020以后，Euro NCAP采用MPDB碰撞模式取代正面ODB碰撞模式，并采用仿生度更高的THOR假人代替目前的HybirdⅢ假人对人体伤害进行评价。儿童保护评价标准使用ECER129取代ECER44，并采用改进后的Q10儿童假人（图3）。

图3 MPDB-Euro NCAP 2025 Roadmap[15]

侧面MDB碰撞的速度由50 km/h提高至60 km/h，并且增加对非碰撞侧乘员保护评价（远端保护），侧面移动壁障（AE-MDB）及小车质量（1 400 kg）不变（图4）。

图4 AE-MDB-Euro NCAP 2025 Roadmap[15]

图5 Timeline-Euro NCAP 2025 Roadmap[15]

（2）安全辅助系统的变化

自2009年颁布的Euro NCAP（2012）评价规则中便增加了安全辅助系统测试项目，以提高车辆的主动防护能力。由于时代发展和技术进步，汽车安全方面的技术也在不断“进化”，Euro NCAP 2020-2025路线图中加大安全辅助系统测试项目、评分比例，并制定了时间表，这些新条目会部分取代现存的标准要求（图5）。时间表中，六角形为计划开始的时间，圆形为草案拟定发布的时间，方形为实施的时间。可以看到，驾驶员监测（Driver Monitoring）、部分自动紧急制动系统（AEB）、自动紧急转向（Automatic Emergency Steering）、尾部碰撞保护（Whiplash/Rearend Crash Protection）、行人/自行车更新版本子系统（Revised subsystem for pedestrian&cyclist）等都在2018年开始测试准备，2019年发布评价草案，2020年开始分不同阶段计划慢慢实施。2021年开始制定车联网V2X测试方法，2024年才真正实施。

近年来，随着自动驾驶技术的不断发展，Euro NCAP开始意识到，将自动驾驶分割成一个个单独的功能来进行评价越来越困难，所以Euro NCAP开始探寻“基于场景”的自动驾驶评价方法，以此来给消费者提供更好的评价指标和参考结果（图6）。

图6 Automated Driving-Euro-NCAP 2025 Roadmap[16]

由于车联网的大发展，网络安全（Cyber Security）也开始被Euro NCAP提上日程，因为很多主动安全功能都将应用部分网络（包括数据存储、计算和程序下载），一旦发生网络安全问题，这些功能也会受到影响，因此Euro NCAP已经开始关注其他标准的实行情况，如ISO 26262/ISO 21434/J 3061，但不排除在未来的Euro NCAP评价体系中加入一些最低限度的网络安全要求。

4 汽车保险安全评价体系的发展变化

美国公路安全保险协会（Insurance Institute for Highway Safety，IIHS）于1959成立，1995开始安全性能测试，测试项目主要包括64 km/h正面25%重叠率的小偏置碰撞、侧面碰撞、车顶强度试验、鞭打试验以及AEB跟随测试，同时还有灯光照度、自动调节等测试[17-20]（图7）。

IIHS根据测试结果分为Good、Acceptable、Marginal和Poor 4个等级。IIHS和欧洲NCAP一样，必须每一项测试结果达到Good才会给予总体Good的等级，进入年度Top Safety Pick推荐车型目录中。

2016年11月16日，在中国保险行业协会指导下，中国汽车工程研究院（重庆）和中保研汽车技术研究院借鉴美国IIHS和欧洲Euro NCAP评价体系颁布了“中国保险汽车安全指数（C-IASI）”评价规则。2017年C-IASI进行了首批车型安全性能测试，并公开发布结果，2018年9月26日向社会公开发布了第二批12款车型的测试结果(表1)，在行业内造成巨大轰动，引起国际、国内主流汽车企业对C-IASI评价规则的高度重视。

5 汽车安全技术新特点与挑战

近两年，“电动化”、“智能化”、“网联化”、“共享化”已成为汽车行业发展总体趋势。汽车安全技术的发展已经不再局限于碰撞阶段，安全技术专业的格局和开发组织方式也产生了相应变化，安全技术的发展呈现出集成化、智能化和系统化的趋势。汽车安全概念内容和含义已经发生改变，由传统的汽车安全转变为包含被动安全、主动安全、功能安全的“大安全”概念(图8)。汽车安全技术也出现了几个新的特点和挑战：

图7 美国IIHS测试项目和评价规则[16-20]

表1 C-IASI2018年第1批车型测试结果[21]

图8 全方位安全系统集成

（1）道路交通事故调查数据已经开始展现越来越重要的角色。Euro NCAP 2025路线图中已经明确将道路交通事故中典型的两车相撞事故纳入到测试评价项目中，该测试项目更加接近事故现实。另外，典型道路交通事故数据为自动驾驶汽车策略研发提供大量极端驾驶场景。

（2）主要的汽车生产国和销售市场上，强制性安全法规和NCAP、IIHS、C-IASI等安全评价体系并存，前者属于汽车安全基本要求，而后者已经受到广大消费者的认可，并具备很高的市场影响力。在满足汽车安全技术法规的基础上，获得NCAP、IIHS、C-IASI等安全评价体系较高安全评价，为汽车安全设计带来巨大挑战。随着汽车产品研发周期逐渐缩短以及CAE仿真技术的提高，数字化仿真成为汽车安全性研发的重要手段。

（3）油耗双积分的产业政策使得汽车轻量化和电动化成为发展趋势。相对传统燃油车碰撞安全，电动车碰撞安全还需要重点考虑碰撞后防火、防爆炸、防泄漏、高压电安全和电池挤压后热失效问题。同时，汽车轻量化和增加电动车续航里程要求车辆使用铝、镁、碳纤维等轻质材料，这些新材料和新工艺也对汽车安全设计带来挑战[22]。

（4）全方位安全系统是汽车安全技术发展的趋势，主要包括主动安全、被动安全、道路交通环境、智能驾驶系统等技术的深度融合和集成。在技术细节上就会推动越来越复杂的安全电子集成工作，比如传感器的类型和数量越来越多、安全系统功能模块越来越复杂、控制策略稳健性要求越来越高等，均需要进行快速、深入的研究。