汽车正面碰撞安全性能评价之豪车篇
本文摘要：（由ai生成）
迈曦软件公司开发的汽车正面碰撞安全性能评价软件可以直接给出 C-NCAP 得分，本文使用奔驰、宝马、奥迪和雷克萨斯四个豪华品牌车型的数据对其进行测试。结果表明，该软件对假人最大胸部压缩量的估计精度较高，而对最大小腿压缩力的估计精度较差。未来，研究人员将继续探索影响乘员损伤的因素，以提高软件的计算精度。
汽车正面碰撞安全性能评价软件
迈曦软件公司开发的汽车正面碰撞安全性能评价软件可以根据碰撞波形直接给出C-NCAP得分，更加直观的评价车型的正面碰撞安全性能，更有效的帮助工程师进行汽车碰撞安全性能的开发和优化设计。软件界面见图1。此款软件使用简单，只需要导入需要评价的碰撞波形，点击apply，在软件的左侧即可以绘制所输入的波形，在界面的右侧就可以得到相应的分数，见图2。
图1：汽车正面碰撞安全性能评价软件界面
图2：汽车正面碰撞驾驶员损伤评价结果
算例验证
在使用了丰田、本田等多个普通品牌的车型测试了此款软件之后，本文使用奔驰、宝马、奥迪和雷克萨斯这四个豪华品牌的车型继续测试此款软件。
梅赛德斯-奔驰
最大胸部压缩量
本文比较了10组碰撞数据，其最大胸部压缩量比较数据见表1。（由于试验编号为11377、9991和8091的三组数据，软件都给出了5分满分，所以最大压缩量默认给出了22mm的数值，并不代表软件计算的实际数值。）这10组试验数据中误差较大的是试验编号为10189和9248的两组数据，其加速度曲线和驾驶员侧假人胸部压缩量曲线见图4，至于误差产生的原因，猜测与约束系统有关。
表1：奔驰车型最大胸部压缩量统计
编号 | 试验编号 | 时间 | 车型 | 试验数据 | 软件计算 | 误差 | |||
压缩量(mm) | 得分 | 压缩量(mm) | 得分 | 压缩量(mm) | 得分 | ||||
1 | 11383 | 2021 | GLB | 25.4 | 4.39 | 25.9 | 4.30 | -0.5 | 0.09 |
2 | 11377 | 2021 | GLE | 20.9 | 5 | 22 | 5 | 0 | |
3 | 11298 | 2021 | GLC | 25.4 | 4.39 | 25.8 | 4.34 | -0.4 | 0.05 |
4 | 11296 | 2021 | E-CLASS | 25.9 | 4.30 | 24.2 | 4.61 | 1.7 | -0.31 |
5 | 10189 | 2018 | GLC | 18.7 | 5 | 22.8 | 4.86 | -4.1 | 0.14 |
6 | 9991 | 2017 | E-CLASS | 21.9 | 5 | 22 | 5 | 0 | |
7 | 9248 | 2015 | C300 | 18.4 | 5 | 28.0 | 3.92 | -9.6 | -1.18 |
8 | 8091 | 2013 | ML350 | 20.2 | 5 | 22 | 5 | 0 | |
9 | 8080 | 2013 | C-CLASS | 20.3 | 5 | 19.5 | 5 | -0.8 | 0 |
10 | 7182 | 2011 | C300 | 25.3 | 4.41 | 25.0 | 4.47 | 0.3 | -0.06 |
图3：最大胸部压缩量统计
图4：试验编号为9248和10189的试验数据（加速度和胸部压缩量曲线）
最大小腿压缩力
我们同时也测试了假人小腿的最大压缩力，见表2。从表中可以看出，对于小腿最大压缩力的计算，软件的误差较为明显，在10组数据中，其中8组的误差都超过了1000N，误差最大达到了2785N。观察其数据发现，10组数据中，只有一组数据的最大小腿压缩力小于3000N，其他9组都大于3000N，最大为4785N。在前面测试的报告中，只有本田车型的最大小腿压缩力较大，其他品牌车型的绝大多数小腿得分为满分，即小于2000N。至于作为豪华品牌的奔驰，试验中的小腿受力为什么偏大，我们还在继续研究其影响因素。
表2：奔驰车型最大小腿压缩力数据统计
编号 | 试验编号 | 时间 | 车型 | 试验数据 | 软件计算 | 误差 | |||
小腿力（N） | 得分 | 小腿力（N） | 得分 | 小腿力(N) | 得分 | ||||
1 | 11383 | 2021 | GLB | 3034 | 1.66 | 2660 | 1.78 | 374 | -0.12 |
2 | 11377 | 2021 | GLE | 2770 | 1.74 | 2060 | 1.98 | 710 | -0.24 |
3 | 11298 | 2021 | GLC | 4223 | 1.26 | 2390 | 1.87 | 1833 | -0.61 |
4 | 11296 | 2021 | E-CLASS | 4027 | 1.32 | 2120 | 1.96 | 1907 | -0.64 |
5 | 10189 | 2018 | GLC | 3143 | 1.62 | 2000 | 2 | 1143 | -0.38 |
6 | 9991 | 2017 | E-CLASS | 4785 | 1.07 | 2000 | 2 | 2785 | -0.93 |
7 | 9248 | 2015 | C300 | 4016 | 1.33 | 2420 | 1.86 | 1596 | -0.53 |
8 | 8091 | 2013 | ML350 | 3071 | 1.64 | 2000 | 2 | 1071 | -0.36 |
9 | 8080 | 2013 | C-CLASS | 4500 | 1.17 | 2000 | 2 | 2500 | -0.83 |
10 | 7182 | 2011 | C300 | 4004 | 1.33 | 2450 | 1.85 | 1554 | -0.52 |
图5：奔驰车型最大小腿压缩力统计
宝马
最大胸部压缩量
表3给出了宝马10款车型的最大胸部压缩量的统计，从表中可以看出，软件的精度较高，10组数据中只有一组误差较大，误差为10.2mm，车型为2013年的X5。此款车型试验中最大胸部压缩量为38.9mm，图7是此款车型的试验数据。从波形上看，碰撞的激烈程度远轻于试验编号为9248的奔驰C300，而奔驰C300的最大胸部压缩量为18.4mm。
表3：宝马车型最大胸部压缩量统计
编号 | 试验编号 | 时间 | 车型 | 试验数据 | 软件计算 | 误差 | |||
压缩量(mm) | 得分 | 压缩量(mm) | 得分 | 压缩量(mm) | 得分 | ||||
1 | 14386 | 2023 | X1 | 31.1 | 3.38 | 28.7 | 3.81 | 2.4 | -0.43 |
2 | 11571 | 2021 | 3 SERIES | 27.7 | 3.98 | 26.0 | 4.29 | 1.7 | -0.31 |
3 | 10681 | 2019 | X3 | 21.2 | 5 | 24.0 | 4.64 | -2.8 | 0.36 |
4 | 10642 | 2019 | X5 | 32.8 | 3.07 | 30.1 | 3.56 | 2.7 | -0.49 |
5 | 10174 | 2018 | X1 | 27.8 | 3.96 | 27.0 | 4.10 | 0.8 | -0.14 |
6 | 9047 | 2015 | X3 | 21.1 | 5 | 21.2 | 5 | -0.1 | 0 |
7 | 7977 | 2013 | X5 | 38.9 | 1.98 | 28.7 | 3.80 | 10.2 | -1.82 |
8 | 7857 | 2012 | 328I | 27.4 | 4.04 | 27.2 | 4.07 | 0.2 | -0.03 |
9 | 7024 | 2011 | 535I | 32.2 | 3.18 | 31.6 | 3.28 | 0.6 | -0.1 |
10 | 6826 | 2010 | 328I | 23.6 | 4.71 | 23.3 | 4.76 | 0.3 | -0.05 |
图6：宝马车型最大胸部压缩量统计
图7：试验编号7977的车型数据
最大小腿压缩力
表4给出了宝马车型最大小腿压缩力的统计数据，误差比较大的是2012年以前的三组数据，近些年的数据误差比较小，都在1000N以内。
表4：宝马车型最大小腿压缩力统计
编号 | 试验编号 | 时间 | 车型 | 试验数据 | 软件计算 | 误差 | |||
小腿力（N） | 得分 | 小腿力（N） | 得分 | 小腿力(N) | 得分 | ||||
1 | 14386 | 2023 | X1 | 3046 | 1.65 | 2780 | 1.74 | 266 | -0.09 |
2 | 11571 | 2021 | 3 SERIES | 3385 | 1.54 | 3600 | 1.47 | -215 | 0.07 |
3 | 10681 | 2019 | X3 | 2200 | 1.93 | 2660 | 1.78 | -460 | 0.15 |
4 | 10642 | 2019 | X5 | 2454 | 1.85 | 3000 | 1.67 | -546 | 0.18 |
5 | 10174 | 2018 | X1 | 3611 | 1.46 | 3200 | 1.60 | 411 | -0.14 |
6 | 9047 | 2015 | X3 | 2820 | 1.73 | 2000 | 2 | 820 | -0.27 |
7 | 7977 | 2013 | X5 | 2483 | 1.84 | 2750 | 1.75 | -267 | 0.09 |
8 | 7857 | 2012 | 328I | 4463 | 1.18 | 2040 | 1.99 | 2423 | -0.81 |
9 | 7024 | 2011 | 535I | 4194 | 1.27 | 2000 | 2 | 2194 | -0.73 |
10 | 6826 | 2010 | 328I | 3896 | 1.37 | 2340 | 1.89 | 1556 | -0.52 |
图8：宝马车型最大小腿力统计
奥迪
最大胸部压缩量
表5给出了奥迪10款车型的最大胸部压缩量的统计，从表中可以看出，只有两组数据误差较大，这两组数据的最大胸部压缩量的试验值都超过了30mm，这两款车的加速度曲线和假人的胸部压缩量曲线见图10。从加速度波形上看，碰撞程度同样远不及奔驰C300激烈，而最大胸部压缩量则远大于奔驰C300。
表5：奥迪车型最大胸部压缩量统计
编号 | 试验编号 | 时间 | 车型 | 试验数据 | 软件计算 | 误差 | |||
压缩量(mm) | 得分 | 压缩量(mm) | 得分 | 压缩量(mm) | 得分 | ||||
1 | 14271 | 2023 | Q7 | 32.5 | 3.13 | 23.2 | 4.79 | 9.3 | -1.66 |
2 | 10982 | 2019 | A6 | 23.0 | 4.82 | 22.9 | 4.84 | 0.1 | -0.02 |
3 | 10925 | 2019 | Q3 | 22.0 | 5 | 21.6 | 5 | 0.4 | 0 |
4 | 10660 | 2019 | Q8 | 25.0 | 4.46 | 24.3 | 4.59 | 0.7 | -0.13 |
5 | 10183 | 2018 | Q5 | 24.9 | 4.48 | 24.3 | 4.59 | 0.6 | -0.11 |
6 | 10169 | 2018 | Q5 | 25.6 | 4.36 | 24.4 | 4.57 | 1.2 | -0.21 |
7 | 9992 | 2017 | A4 | 33.2 | 3 | 25.6 | 4.36 | 7.6 | -1.36 |
8 | 8538 | 2014 | Q5 | 31.2 | 3.36 | 29.4 | 3.67 | 1.8 | -0.31 |
9 | 8520 | 2014 | A6 | 23.0 | 4.82 | 23.7 | 4.70 | -0.7 | 0.12 |
10 | 8024 | 2013 | A4 | 25.4 | 4.39 | 24.4 | 4.57 | 1 | -0.18 |
图9：奥迪车型最大胸部压缩量统计
图10：试验编号为14277和9992车型的试验数据
最大小腿压缩力
10款奥迪测试车型的小腿力的统计数据见表6，从表6可以看出，软件估计的精度较高，只有试验编号为10982的A6的数据误差超过1000N，为1196N，得分误差为0.4分，其他9组数据的误差均小于500N。
表6：奥迪车型最大小腿压缩力统计
编号 | 试验编号 | 时间 | 车型 | 试验数据 | 软件计算 | 误差 | |||
小腿力（N） | 得分 | 小腿力（N） | 得分 | 小腿力(N) | 得分 | ||||
1 | 14271 | 2023 | Q7 | 2439 | 1.85 | 2520 | 1.83 | -81 | 0.03 |
2 | 10982 | 2019 | A6 | 3576 | 1.47 | 2380 | 1.87 | 1196 | -0.40 |
3 | 10925 | 2019 | Q3 | 2913 | 1.70 | 2520 | 1.83 | 393 | -0.13 |
4 | 10660 | 2019 | Q8 | 2147 | 1.95 | 2500 | 1.83 | -353 | 0.12 |
5 | 10183 | 2018 | Q5 | 2648 | 1.78 | 2620 | 1.79 | 28 | -0.01 |
6 | 10169 | 2018 | Q5 | 2754 | 1.75 | 2650 | 1.78 | 104 | -0.03 |
7 | 9992 | 2017 | A4 | 3276 | 1.57 | 2980 | 1.67 | 296 | -0.10 |
8 | 8538 | 2014 | Q5 | 2816 | 1.73 | 2500 | 1.83 | 316 | -0.11 |
9 | 8520 | 2014 | A6 | 3366 | 1.54 | 2900 | 1.7 | 466 | -0.16 |
10 | 8024 | 2013 | A4 | 3106 | 1.63 | 2850 | 1.72 | 256 | -0.09 |
图11：奥迪车型最大小腿力统计
雷克萨斯
最大胸部压缩量
雷克萨斯品牌的10组最大胸部压缩量的统计见表7，从表7中可以看出软件对这10组数据软件所估计的误差较小，都在0.5分以内。
表7：雷克萨斯车型最大胸部压缩量统计
编号 | 试验编号 | 时间 | 车型 | 试验数据 | 软件计算 | 误差 | |||
压缩量(mm) | 得分 | 压缩量(mm) | 得分 | 压缩量(mm) | 得分 | ||||
1 | 14425 | 2023 | RX350 | 27.4 | 4.04 | 26.2 | 4.25 | 1.2 | -0.21 |
2 | 14394 | 2023 | GX460 | 29.3 | 3.70 | 27.0 | 4.11 | 2.3 | -0.41 |
3 | 14381 | 2022 | NX250 | 24.8 | 4.5 | 22.8 | 4.85 | 2 | -0.35 |
4 | 10721 | 2019 | UX250h | 24.6 | 4.54 | 22.7 | 4.88 | 1.9 | -0.34 |
5 | 10656 | 2019 | ES350 | 20.8 | 5 | 20.6 | 0.2 | 5 | 0 |
6 | 10031 | 2018 | IS200t | 28.3 | 3.88 | 29.2 | 3.71 | -0.9 | 0.17 |
7 | 10007 | 2017 | RX350 | 25.1 | 4.45 | 25.0 | 4.46 | 0.1 | -0.01 |
8 | 9487 | 2015 | ES350 | 19.4 | 5 | 20.6 | 5 | -1.2 | 0 |
9 | 8055 | 2013 | IS250 | 29.2 | 3.71 | 26.7 | 4.16 | 2.5 | -0.45 |
10 | 7873 | 2013 | RX350 | 27.6 | 4 | 25.8 | 4.32 | 1.8 | -0.32 |
图12：雷克萨斯车型最大胸部压缩量统计
最大小腿压缩力
雷克萨斯品牌的10组测试车型的小腿力的统计数据见表8，其中误差大于1000N的有4组，误差最大为3770N，此款车型的最大小腿压缩力（6856N）也是目前所测试的所有车型中数值最大的。
表8：雷克萨斯车型最大小腿压缩力统计
编号 | 试验编号 | 时间 | 车型 | 试验数据 | 软件计算 | 误差 | |||
小腿力（N） | 得分 | 小腿力（N） | 得分 | 小腿力(N) | 得分 | ||||
1 | 14425 | 2023 | RX350 | 2266 | 1.91 | 1950 | 2 | 316 | -0.09 |
2 | 14394 | 2023 | GX460 | 6856 | 0.38 | 3770 | 1.41 | 3086 | -1.03 |
3 | 14381 | 2022 | NX250 | 2486 | 1.84 | 1630 | 2 | 856 | -0.16 |
4 | 10721 | 2019 | UX250h | 1823 | 2 | 1870 | 2 | -47 | 0.06 |
5 | 10656 | 2019 | ES350 | 3588 | 1.47 | 2100 | 1.97 | 1488 | -0.50 |
6 | 10031 | 2018 | IS200t | 5112 | 0.96 | 4000 | 1.33 | 1112 | -0.37 |
7 | 10007 | 2017 | RX350 | 3337 | 1.55 | 3870 | 1.38 | -533 | 0.18 |
8 | 9487 | 2015 | ES350 | 2564 | 1.81 | 1860 | 2 | 704 | -0.19 |
9 | 8055 | 2013 | IS250 | 4709 | 1.00 | 2870 | 1.71 | 1839 | -0.61 |
10 | 7873 | 2013 | RX350 | 3727 | 1.42 | 3520 | 1.49 | 207 | -0.07 |
图13：雷克萨斯车型最大小腿力统计
总结
本文使用奔驰、宝马、奥迪和雷克萨斯这四个豪华品牌车型的试验数据测试新近开发的汽车正面碰撞安全性能评价软件，每个品牌选取10组数据。经过测试发现，此款软件对假人最大胸部压缩量的估计精度较高，而最大小腿压缩力涉及的因素较多，估计精度较差。我们将继续探索影响乘员损伤的因素，提高软件的计算精度。
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