基于2021版C-NCAP的儿童座椅静态评价研究分析
2022-05-27王立民田威王青贵
王立民 田威 王青贵
王立民
毕业于大连理工大学,硕士学位,现就职于中国汽车技术研究中心有限公司,任碰撞试验研究部工程师,研究方向:被动安全检测技术,已发表文章6篇。
摘 要:C-NCAP对于儿童乘员保护的重视程度越来越高,在最新版C-NCAP中,增加了儿童座椅静态评价。作为新引入的项目,2021版C-NCAP中的儿童座椅静态评价对各家车企来说非常陌生。本文目的在于帮助汽车工程师更好的理解该评价中的检查要点和意义,提升车辆儿童保护性能。本文简述了Euro-NCAP和C-NCAP中关于儿童保护评价的发展概况,对2021版C-NCAP儿童座椅静态评价相关项目、检查要点及检查意义进行了深入探讨分析,列举了评价过程中的常见问题和解决方案供车企参考。其中,ISOFIX标识和儿童座椅兼容性出现问题概率较大,现阶段车辆普遍未配置儿童座椅通讯功能。
关键词:儿童座椅;静态评价;安装适应性;儿童乘员保护
中图分类号: U467.1+4 文献标识码:A 文章编号:1005-2550(2022)03-0061-07
Research on Static Assessment of Child Restraint System Based on 2021 C-NCAP
WANG Li-min, TIAN Wei, WANG Qing-gui
(China Automotive Technology and Research Center Co., Ltd, Tianjin 300300, China)
Abstract: The C-NCAP pays more and more attention to child occupant protection. In the latest version of C-NCAP, the static assessment of CRS(child restraint system) is added, which is very strange to Automobile Manufacturers as a newly introduced project. The aim of this study is to help Automotive Engineers better understand the inspections and significance in the assessment and improve the child protection performance of vehicles. This paper briefly describes the development of Euro NCAP and C-NCAP on child occupant protection assessment, deeply discusses and analyzes the relevant assessment items and inspection points, and lists the common problems and solutions in the evaluation process for vehicle enterprises’ reference. Among them, there is a high probability of problems with ISOFIX logo and CRS compatibility. At this stage, vehicles are generally not equipped with the CRS communication function.
Key Words: child restraint system; static assessment; compatibility; child occupant protection
1 引言
在我國每年有超过1.85万名14岁以下儿童死于交通事故,造成严重的社会损失和家庭伤害[1]。车辆碰撞事故是造成低龄儿童伤亡的主要原因之一[2]。儿童乘员安全问题得到消费者和车企的广泛关注。儿童身体器官的发育尚不完整,在碰撞事故中的耐受程度远低于成人,非常脆弱。同时因为儿童体型较小,无法正常使用汽车上的普通乘员约束系统[3]。因此以儿童为代表的弱势乘员群体在车辆中的安全问题亟待改善,需要给予特殊的关注和保护措施。相关研究表明,儿童约束系统CRS(Child Restraint System)是重要的车辆安全配件,在车辆碰撞事故中能有效保护儿童乘员,避免严重伤害和死亡[4-6]。儿童座椅的正确使用才能充分发挥CRS的保护效果。面对儿童座椅的低使用率和屡见不鲜的儿童座椅误用现象,需要相关标准引导车企从车辆手册使用说明、车辆标识、相关配置等方面不断强化,帮助消费者正确安装儿童座椅和更加方便地使用儿童座椅,从整个社会范围内提高CRS的正确使用率[7]。
行业水平的提高需要行业标准的引导与督促,2021版C-NCAP引入了儿童座椅静态评价,在国内儿童乘员保护方面给出了更高的评价指标。儿童座椅静态评价目的在于促进我国车辆在使用手册和标识上给予消费者更好的儿童座椅使用指导,在车内空间、配置和约束系统布置方面提升儿童座椅使用的便利性和舒适性。作为新增添的加分项,儿童座椅静态评价得到各大车企的广泛关注,但也对该项目比较陌生。为了帮助各厂家更好地理解该项目评价内容,切实改善车辆儿童乘员保护性能,本文从NCAP儿童保护评价发展历程入手,对2021版C-NCAP儿童座椅静态评价相关项目、检查要点及检查意义等方面进行了深入分析。
2 Euro NCAP儿童保护评价发展
欧洲于1982年推出了儿童约束装置测试标准。但很长一段时间里,大多数汽车制造商依赖儿童约束装置制造商为车内儿童乘员提供保护。很少有车企通过自己的经销商向消费者提供儿童约束装置和使用指导,而且车内几乎没有关于儿童安全运输的特殊提示。事实上,车内儿童保护的许多方面是不能由儿童约束装置制造商单独完成或提供的,也需要车企采取行动。因此,Euro NCAP在2003年引入了额外的星级评价方法,专门针对事故中对儿童的保护。该评价是基于在正面碰撞和侧面碰撞试验中车辆对一个3岁儿童假人和一个1.5岁儿童假人提供的保护情况来判定,儿童假人按照汽车制造商推荐的方式约束在后排座椅上。
2013年,Euro NCAP对评价方法做了补充,引入CRS(child restraint system)适应性评价,因区别于在碰撞试验中进行的动态评价,也称作儿童座椅静态评价。静态评价大力支持儿童座椅信息传达(包括手册说明、经销商信息、警示标签等)、ISOFIX连接装置和诸如前排乘员安全气囊关闭开关等相关设备的配置。同时选取一系列销量高、使用广泛、保护效果好的儿童座椅在车辆上进行安装检查,考察评价车辆对更广范围内儿童座椅安装的安全性和准确性,而非只能安装一款推荐座椅。此系列座椅每两年更新一次。儿童乘员保护星级评价有效激励了各个车企以良好的儿童保护为目标,并促进了车企与儿童约束装置供应商之间的积极协作[8]。
3 C-NCAP儿童保护评价发展
C-NCAP对中国汽车安全性能的提高起到了积极的促进作用。在儿童保护方面,2009年改版的C-NCAP管理规则在100%正面刚性壁障碰撞试验中的第二排右侧位置增加P系列3岁儿童假人,引入了针对儿童假人的高速动态评价。同时增加对ISOFIX装置的0.5分加分并规定了加分要求。随着ISOFIX装置的普及,2015版取消了该装置的加分项目。2018版CNCAP将正碰试验中的P系列3岁假人替换为Q系列3岁假人。Q系列儿童假人具有更好的试验重复性、稳定性和生物仿真性,损伤评估能力高且能够分别进行正碰、后碰和侧碰试验,是目前最先进的儿童假人[9]。
为了进一步推动我国乘用车增强儿童乘员安全配置,引导车企针對儿童座椅进行更为规范的设计,提高消费者对儿童座椅的使用率同时保障相关产品的正确使用,2021版中国新车评价规程(CNCAP)正式引入了儿童座椅静态评价。从车辆手册、车内标识等方面考察汽车制造商对于消费者在儿童座椅使用方面的引导提示是否有效合规。从约束系统、空间结构等方面考察在不影响其他乘员的情况下,儿童座椅能否在某一车辆上正确安装并使用。
4 儿童座椅静态评价
在2021版CNCAP中,儿童座椅静态评价属于新增添的试验项目,最高得分为3分。包括两个评价大项和一个罚分项目。两个评价项目分别是“基于车辆的评估”,占2分,和“儿童约束系统安装检查”,占1分。罚分项目是检查车辆手册中是否清楚说明了全车所有安装了气囊或气帘的座椅对儿童约束系统安装的适用性,不符合要求的罚1分。
开始CRS静态评价前,首先要对车辆使用手册中的儿童座椅部分进行全面的检查和信息提取。车企需要以表格的形式在手册中清楚地说明每个座椅位置上是否能够安装儿童座椅,适合安装哪种类型的儿童座椅。根据这些信息做出该评价车辆基于2021版CNCAP的安装适应性表格,用于指导后续儿童座椅安装工作。如果手册中没有任何适用的表格和对相关情况的说明,则儿童保护静态评价得0分。
核对完车辆使用手册并填写好儿童座椅安装适应性表格后,需要对车辆进行准备性工作,包括调节座椅位置,画出座椅中线。一般来讲,第一排座椅应调节至C-NCAP正面碰撞试验位置,主要内容为高度最低,前后中间或中间向后锁止,靠背25°或厂家设计值。前排座椅的位置直接影响了后排乘坐空间,对后续评价过程有着重要影响。调节完座椅后要做好标记,此时座椅位置为儿童座椅静态评价初始位置。
4.1 基于车辆的评估
“基于车辆的评估”中包含“安全带儿童约束系统适用性”、“ISOFIX儿童约束系统适用性”、“大尺寸儿童约束系统适用性”和“通讯功能”4个小项目,每个项目占0.5分。综合来看,“基于车辆的评估”是从车辆配置、结构考察车辆是否符合要求。
4.1.1 安全带儿童约束系统适用性
“安全带儿童约束系统适用性”评价中,检测人员需要在车辆第二排外侧座椅上按标准安装Gabarit固定模块,如图1所示。当安全带正确环绕固定模块且插片插入带扣中后,测量安全带还能继续拉出的长度,按CNCAP标准,此长度至少为150mm。对于使用安全带固定的儿童座椅,若安全带长度过短,可能会影响某些儿童座椅的安装。
此项目除了考察第二排外侧座椅安全带长度外,另外一个检查的要点是安全带腰带与固定模块的贴合度。如图2所示,安全带的腰带应在固定端(图2左)和带扣端(图2右)搭在固定模块上,与固定模块两侧的曲线边缘接触。在此种腰带环绕路线下,织带上能形成有效张力向座椅的靠背和坐垫方向束缚Gabarit模块。如果安全带带扣过长,可能会造成腰带悬空,无法与固定模块很好的接触并形成向后拉紧约束固定模块的趋势,如图3所示。对于单独使用安全带安装的儿童座椅,安全带是否能提供有效张力对儿童座椅的固定至关重要。
4.1.2 ISOFIX儿童约束系统适用性
“ISOFIX儿童约束系统适用性”要求车辆第二排具有两个及以上配置ISOFIX下固定点及上拉带固定点的座椅。目前,绝大多数乘用车都能在第二排外侧两个座椅上配置ISOFIX固定装置且能充分满足大部分客户需求,第二排中间位置通常选择性不配置ISOFIX装置。
配置了ISOFIX装置的座椅要提供显著的标识向用户展示上下固定点的位置及作用,辅助消费者快速、准确地安装相关儿童座椅。CNCAP规则中对ISOFIX标识做出了内容、尺寸、颜色等方面地明确要求,包括:
(1)每個ISOFIX固定点附近都必须有标识,因此每个配置了ISOFIX装置的座椅至少应含3处标识,包括2个下标识,1个上标识。
(2)ISOFIX下固定点要包含关键字“ISOFIX”,上固定点要含关键字“TOP TETHER”,且字高均不小于6mm。
(3)ISOFIX标识中应具备象形图,下固定点象形图直径不小于13mm,上固定点象形图高度不小于20mm。
(4)所有标识必须醒目,象形图和文字与背景颜色要形成对比,不能使用同一种颜色。
(5)所有标识必须能永久性地保留,持续向用户提供指导,不能在使用过程中被轻易掉落或移除。目前来看,不同车企、不同车型使用的标识样式大相径庭。以下固定点标识举例,有的车型标识使用塑料纽扣固定在座椅皮面上,有的标识绣在绒布上密缝在座椅缝线中,有的则刻在ISOFIX出口塑料壳上。不管采用哪种形式,只要满足上述要求都可以拿到此项加分。
4.1.3 大尺寸儿童约束系统适用性
“大尺寸儿童约束系统适用性”要求车辆手册中说明能够容纳C-ISO/R3的座位,车辆中应具备两个及以上此类座椅。一般来讲,第二排外侧两个座椅通常在手册中被规定为容纳C-ISO/R3的座位。ISO/R3名为全尺寸的后向初学走路儿童用CRS,是综合各类儿童座椅结构尺寸设计的,体积最大的一种儿童约束固定模块。主要考察车内空间尺寸大小,如图4所示,是否能够容纳各类儿童座椅的安装使用。在座椅上放置好ISO/R3模块后,要检查模块与车顶,头枕等车内部件是否存在干涉。该评价允许被检查座椅各方向调节,如果还不能放置ISO/R3模块,前排座椅也可调节,但需满足下列条件:
(1)驾驶员座椅:前后不得前于行程中间,靠背躯干角不得小于15°。
(2)乘员座椅:前后可以放置到最前位置,靠背躯干角不得小于15°。
4.1.4 通讯功能
“通讯功能”的检查需要厂家提供能够与评价车辆信息交互的智能儿童座椅。本项测评对车辆本身的智能化、信息化水平要求较高,需要车辆在软件开发层面就要考虑与智能儿童座椅的互联。连接方式可以是有线连接,也可以是蓝牙、WIFI等无线连接。图5展示了车辆与智能儿童座椅通讯连接后,在中控显示的连接状态。目前“通讯功能”的检查围绕通讯连接这个关键点进行,可分为3个方面:
(1)儿童座椅先开电、车辆后开电,检查车辆与儿童座椅能否自动连接。
(2)车辆先开电、儿童座椅后开电,检查车辆与儿童座椅能否自动连接。
(3)车辆与儿童座椅连接后,断开连接,检查两者能否再次自动互联。
从现阶段的执行层面看,上述三个方面检查合格可拿到本项目的0.5分加分。
4.2 儿童约束系统安装性检查
本项目检查使用的儿童座椅取自“静态评价用儿童约束系统产品清单”,共涉及六款儿童座椅。包含通用安全带安装类座椅3款,ISOFIX安装类座椅4款,其中Britax凯迪成长能满足两种安装方式。根据6款座椅安装方式和使用手册定义的各座椅适用性,做出儿童座椅安装矩阵,即儿童座椅安装适应性评价表格。评价时,根据表1逐座椅、逐位置安装检查。
4.2.1 安全带通用类CRS检查要点
(1)车内空间
CRS应能通过车门正常放入车内。前排座椅可调节,但安装后应能恢复初始位置,且不与CRS发生干涉。车辆内部结构不会阻碍CRS使用性调节。车辆内部结构不能与假人头或腿发生接触,假人脚可接触前排座椅靠背。
(2)儿童座椅兼容性评价
对于座椅宽度较为窄小的5号位,即第二排中间座位,为扣上安全带可能需要横向移动儿童座椅,横向移动限值是50mm,扣上安全带后,CRS应能回到与车辆座椅对中位置。CRS固定好后,不能干涉相邻座椅安全带的使用。
(3)儿童座椅稳定性评价
车辆内部可与CRS接触,要求该接触支撑稳定且CRS旋转不超过5°。对于非0+组CRS,在儿童座椅固定好后,应在假人肩膀对应位置和坐垫上方用100N的力沿Y向平推CRS,要求CRS绕X轴旋转角度不超过20°。
4.2.2 ISOFIX通用类CRS检查要点
对于ISOFIX类CRS,在车内空间和兼容性方面的要求与安全带通用类座椅基本一致。因为ISOFIX固定点的使用,使得此类座椅底盘扎实,基本不会存在绕轴转动,因此不必施加横向推力验证座椅稳定性。但要求ISOFIX上下固定点都能很省力、无其他阻碍地连接。
全部安装检查结束后,将各项结果输入到对应评分表格中得到最终加分的分值。对于上述检查要点,在安装过程中某位置出现一点问题,该位置即为“Fail”,不得分。
5 评价结果综述
本人所在团队针对50余款车型进行评价总结常见问题点如下:
(1)“ISOFIX儿童约束系统适用性”是容易出现问题的“重灾区”,可集中概括为ISOFIX固定点标识不合规,如表2所示,无法拿到本项0.5分加分。具体可归纳为:
a. 缺少象形图或文字,两者只有一种标识。
b. 象形图和文字颜色与背景相同。
c. 象形图或文字尺寸不合规。
对于车企来说,标识的改善是儿童座椅静态评价问题改善中较为容易的部分,只涉及座椅这一单一零部件,且无需变更座椅骨架、发泡、气囊和内部电路系统,仅需对座椅蒙皮进行有针对性调整。
(2)在5号位安装通用安全带类儿童座椅时,容易出现座椅无法对中的问题。从常规汽车第二排坐垫设计角度看,5号位通常宽度较小。当CRS中线与5号位坐垫中线对齐后,容易出现CRS覆盖5号位带扣,导致插片无法正常插入的问题。此时,为了扣好安全带,若座椅横向移动的距离超过50mm,或安全带扣好后无法回到对中位置,都是不合规的,导致该评价座椅在5号位“Fail”。此问题的改善需要对第二排坐垫整体宽度,外侧座椅和中间座椅的宽度分配、安全带扣的布置进行综合考量。如果此问题难以解决或成本过高,可在使用手册中注明此位置不适合通用安全带式儿童座椅的安装,不进行评价。通常情况下,第二排外侧两个座椅能满足绝大多数用户的儿童座椅安装需求。5号位不支持儿童座椅安装基本不会影响消费者对某款车型的评价。
(3)目前绝大部分车辆都不支持车辆与智能儿童座椅的通讯功能。仅有小部分智能网联化程度高的车辆,且在软件开发层面考虑并引入了相关功能及策略,才能实现与特定儿童座椅的互通互联功能,拿到此项0.5分的加分。
6 總结与展望
在未来,C-NCAP会持续关注儿童车内乘坐的安全性与舒适性问题,利用自身影响力推动车企不断重视儿童乘员的保护。随着标准的执行与整个产业链的协作改善,车内标识、安全带儿童约束系统适用性和大尺寸儿童约束系统适用性会逐步成为稳定的加分项目。在后期升级的C-NCAP版本中,可能会成为罚分项目,即不满足要求则罚分。随着国内儿童座椅产品的推陈出新,性能更好的CRS会不断涌现,“静态评价用儿童约束系统产品清单”会及时跟踪这些信息,鼓励支持i-Size儿童座椅安装的车辆。随着车辆智能化、网联化的水平不断提高,对于车辆“通讯功能”的检查项目会不断细化严格,比如儿童车内遗留检测检验项目、儿童健康状态检测检验项目、儿童正确安全安装检测检验项目等等。
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