基于中国新车评价规程(C-NCAP)的主动安全测试系统研究

2023-03-08蒋熊力忍肖广宇杨新鹏刘汉渝

天津科技 2023年2期

蒋熊力忍，肖广宇，张帅，杨新鹏，刘汉渝

（中汽研汽车检验中心（天津）有限公司天津 300300）

0 引言

中国是汽车生产制造大国，也是汽车保有量大国，汽车的广泛使用在给人们带来便捷的同时，也产生了相应的安全风险。车辆的安全性能对于道路运输行业发展及安全出行都有重要的影响，一些重大道路交通事故会给人们的生命财产造成巨大损失。随着汽车技术的不断发展，在被动安全技术相对成熟的前提下，主动安全成为更多学者和科技工作者所关注的方向。为推动主动安全技术的发展，相应的标准和规程在不断完善，尤其是从中国新车评价规程（C-NCAP）实施以来，国内汽车整体的主动安全技术水平得到大幅提高，车辆的主动安全装置的配置率也显著提高，从而使国内汽车产品的安全性能得到很大程度的提升［1-3］。

目前国内检测机构开展主动安全测试使用的主要是进口设备，而进口设备通常是依据国外标准设计的，如某品牌所用进口设备是以 E-NCAP 标准为依据设计的，其中测试场景与国内标准存在较大差异，国内用户在使用该设备过程中存在使用便捷性方面的问题。通过对主动安全测试产品进行合理的开发设计能有效提高试验效率。

1 主动安全测试系统现状

主动安全测试系统主要用于主动安全测试项目，测试场景主要包括车辆追尾自动紧急制动系统、行人自动紧急制动系统等。主动安全测试系统的主要供应商基本为国外公司，如英国的 AB Dynamics汽车测试系统公司、4activeSystems 技术集团公司，国内检测机构也主要使用其产品，在国内市场占有率很高。

目前国外的主动安全测试系统基本上没有专为C-NCAP 主动安全标准而设计的软件。随着国内汽车主动安全市场的逐步发展，测试需求不断增加，面向国外标准开发的测试系统在一定程度上已不能满足国内主动安全测试的需求。例如：在速度辅助系统测试项目中，C-NCAP 测试场景的限速标识速度分为 40、60 km/h，E-NCAP 测试场景的限速标识速度分为城市道路 50 km/h、城际道路 80 km/h、高速公路 120 km/h。在行人自动紧急制动系统测试项目中，C-NCAP测试场景包括 CPFA-25、CPFA-50、CPNA-25、CPNA-75、CPLA-50和 CPLA-25共 6个场景，而E-NCAP测试场景包括CPFA-50、CPNA-25、CPNA-75、CPNC-50、CPLA、CPTA、CPRA。在二轮车自动紧急制动系统测试项目中，E-NCAP相比C-NCAP增加了AES测试。E-NCAP 相较于C-NCAP增加了倒车 AEB 测试项目、交叉路口转弯 AEB 测试项目，C-NCAP 相较于 E-NCAP 增加了 BSD（车辆盲点监测系统）。通过以上列举的差异可以看出，国外的主动安全测试系统在应用于国内的测试时存在一定程度的短板［4-5］。

主动安全测试系统主要用于与可导航移动平台和驾驶机器人硬件配套使用，国内对主动安全硬件及软件尽管已具备一定的研究水平，但是行业认可度较低，仅可用于内部测试研究使用。行业认可度较高的主动安全测试系统往往是国外产品，而其测试场景设置通常都是基于国外标准进行设计，与国内标准存在差异。通过对行业认可的主动安全硬件系统进行二次开发，可以保证在行业具备一定认可度的同时提高主动安全测试试验效率［6］。

2 主动安全测试场景分析

C-NCAP主动安全测试场景包括车辆追尾自动紧急制动系统（AEB CCR）、行人自动紧急制动系统（AEB VRU_Ped）、二轮车自动紧急制动系统（AEB VRU_TW）、车道保持系统（LKA）、车道偏离预警系统（LDW）、速度辅助系统（SAS）、盲区检测车对车系统（BSD C2C）、盲区检测车对二轮车系统（BSD C2TW）。标准要求试验车辆和目标车辆在试验过程中数据采集和记录设备精度应满足速度精度0.1 km/h（其中行人速度精度为0.01 km/h）、横向和纵向位置精度0.03 m、横摆角速度精度0.1°/s、纵向加速度精度0.1 m/s2、试验车方向盘角速度精度为1.0°/s。

2.1 车辆追尾自动紧急制动系统测试场景

车辆追尾自动紧急制动系统测试场景主要包括CCRs（前车静止）和CCRm（前车慢行），其测试类型分为AEB与FCW（前向碰撞预警）。在CCRs测试场景中，用以测试车辆AEB性能的试验车辆速度分为3种，即20、30、40 km/h；用以测试车辆FCW性能的试验车辆速度分为4种，即50、60、70、80 km/h。在CCRm测试场景中，乘用车目标物以20 km/h的速度在试验车辆前方行驶，用以测试车辆AEB性能的速度分别为30、40、50 km/h，用以测试车辆FCW性能的速度分别为60、70、80 km/h。不同测试速度对应的偏置率如表1所示。

表1 测试速度对应车辆偏置率Tab.1 Test speed corresponding to vehicle offset rate

2.2 行人自动紧急制动系统测试场景

行人自动紧急制动系统测试场景包括CPFA-25（车辆碰撞远端行人，碰撞位置在车辆前端的25%处）、CPFA-50、CPNA-25（车辆碰撞近端行人，碰撞位置在车辆前端的25%处）、CPNA-75、CPLA-50（车辆纵向碰撞行人，碰撞位置在车辆前端的50%处）和CPLA-25，其测试类型同样包括AEB和FCW。

在远端测试场景中，行人的运动速度为6.5 km/h，碰撞位置为25%和50%处，试验车辆的测试速度分别为20、30、40、50、60 km/h。在近端测试场景中，行人目标物的运动速度为5 km/h，碰撞位置为25%和75%，试验车辆的测试速度分别为20、30、40、50、60 km/h。在纵向测试场景中，行人的运动速度为5 km/h，碰撞位置为25%和50%处，其中25%对应的测试速度分别为50、60、70、80 km/h，50%对应的测试速度分别为20、30、40、50、60 km/h。

2.3 二轮车自动紧急制动系统测试场景

二轮车自动紧急制动系统测试场景包括CBNA-50（车辆碰撞近端自行车，碰撞位置在车辆前端50%处）、CSFA-50（车辆碰撞远端摩托车，碰撞位置在车辆前端50%处）、CBLA-25（车辆纵向碰撞自行车，碰撞位置在车辆前端25%处）、CBLA-50（车辆纵向碰撞自行车，碰撞位置在车辆前端50%处）。

在CBNA-50测试场景中，自行车的运动速度为15 km/h，试验车辆的测试速度分别为20、30、40、50、60 km/h。在CSFA-50测试场景中，踏板车的运动速度为20 km/h，试验车辆的速度分别为30、40、50、60 km/h。在CBLA-50测试场景中，自行车的速度为15 km/h，试验车辆的速度分别为20、30、40、50、60 km/h。在CBLA-25测试场景中，自行车的速度为15 km/h，试验车辆的速度分别为50、60、70、80 km/h。

2.4 车道保持系统测试场景

车道保持系统测试场景分为实线偏离测试和虚线偏离测试2种类型，其偏离方向分为左、右两侧。实线/虚线偏离测试的车辆速度为80 km/h，其横向偏离速度分别为0.2、0.3、0.4、0.5 m/s，试验车辆从左右两侧偏离实线/虚线进行测试。

2.5 车道偏离预警系统测试场景

车道偏离预警系统测试场景属于程序文件中的可选审核项目，仅包含实线偏离测试，试验车辆的车速为80 km/h，横向偏离速度分别为0.6、0.7 m/s，车辆分别从左、右两侧偏离实线进行相应测试。

2.6 速度辅助系统测试场景

速度辅助系统测试场景属于可选审核项目，包含限速信息识别场景和超速报警场景。在限速信息识别测试场景中，限速标志牌分别为40、60 km/h，试验车辆以与限速值相同的车速行驶。超速报警测试场景中，限速标志牌速度与限速信息识别测试场景要求相同，试验车辆以在限速值基础上增加10 km/h的速度行驶。

2.7 盲区监测系统测试场景

盲区监测系统测试场景分为盲区监测车对车场景和盲区监测车对二轮车场景，属于可选审核项目。其中盲区监测车对车场景包含目标车辆超越试验车辆测试场景和目标车辆并道测试场景，试验车辆的速度为50 km/h，目标车辆在超车场景下分为60、65、70 km/h，目标车辆在并道场景下速度为50 km/h。盲区监测车对二轮车场景包含二轮车超越试验车辆测试场景和二轮车并道测试场景：在超车场景下，试验车辆的速度为40 km/h，二轮车速度为50 km/h；在并道场景下，试验车辆和二轮车的速度均为50 km/h。