行人保护性能试验

技术概述

行人保护性能试验是汽车安全领域至关重要的测试项目之一，旨在评估车辆在与行人发生碰撞时对行人的伤害程度及保护能力。随着汽车工业的快速发展和道路交通安全法规的日益完善，行人保护已成为汽车安全评价体系中不可或缺的重要组成部分。该试验通过模拟车辆与行人碰撞的真实场景，系统性地检测车辆前部结构对行人头部、大腿部及小腿部的冲击响应，为汽车制造商优化车辆设计提供科学依据。

行人保护性能试验的理论基础源于生物力学和损伤力学，通过建立人体各部位的损伤阈值，量化评估车辆外部结构在碰撞过程中对行人造成的伤害风险。试验过程中，研究人员采用具有生物仿真特性的冲击器模拟人体不同部位，以规定的碰撞速度和角度撞击车辆前部关键区域，记录碰撞过程中的加速度、位移、冲击力等关键参数，进而评估车辆对行人的保护性能。

在范围内，欧盟、日本、澳大利亚等国家和地区已将行人保护纳入新车评价规程（NCAP）的必测项目。我国自2018年起实施GB/T 24550-2009《汽车对行人的碰撞保护》国家标准，对M1类车辆的行人保护性能提出了明确要求。随着智能网联汽车技术的不断发展，主动安全技术与被动安全技术的融合为行人保护带来了新的研究方向，行人保护性能试验的技术手段也在持续革新。

检测样品

行人保护性能试验的检测样品主要为M1类车辆，即包括驾驶员座位在内座位数不超过9座的载客车辆。这类车辆在城市道路行驶过程中与行人发生碰撞的概率较高，因此成为行人保护性能试验的重点检测对象。试验样品需要具备完整的前部车身结构，包括保险杠、发动机罩、前风挡玻璃、翼子板、大灯等关键部件。

检测样品在送检前需满足一系列基本条件要求。首先，车辆应处于正常使用状态，所有外部部件应完整安装且位置正确，不得存在影响试验结果的变形、破损或缺失。其次，车辆前部结构的材料、尺寸、形状应与量产车型保持一致，确保试验数据能够真实反映该车型的行人保护性能。此外，发动机罩锁止机构应正常工作，发动机罩内部支撑结构应保持完整。

在进行行人保护性能试验前，检测机构会对检测样品进行详细的信息登记和技术状态确认，主要包括以下内容：

• 车辆品牌、型号、生产日期及车辆识别代号等基本信息
• 车辆整备质量、轴距、轮距等关键参数
• 前部结构材料类型、厚度及相关技术规格
• 发动机罩开启方式及铰链位置
• 保险杠结构形式及离地高度
• 前风挡玻璃类型及安装角度
• 车辆前部吸能空间布置情况

对于配备主动弹升式发动机罩的车辆，还需确认其行人保护触发系统的工作状态及相关参数设置。部分高端车型配备的行人保护气囊也在检测范围之内，需要对其触发条件和保护效果进行专项评估。

检测项目

行人保护性能试验的检测项目涵盖行人身体多个关键部位的伤害评估，根据现行标准和技术规范，主要检测项目包括头部碰撞试验、大腿部碰撞试验和小腿部碰撞试验三大类。每类试验针对行人身体不同部位的生物力学特性，设定了相应的伤害评价指标和限值要求。

头部碰撞试验是行人保护性能试验中最核心的检测项目之一。该试验模拟行人在与车辆碰撞后头部撞击发动机罩或前风挡玻璃的场景。试验采用成人头型和儿童头型两种冲击器，分别评估成年行人和儿童行人头部受到的伤害风险。头部伤害评价指标主要采用头部伤害准则（HIC），通过计算碰撞过程中头部加速度时间历程曲线得到HIC值，与标准规定的阈值进行比较判定是否合格。

大腿部碰撞试验主要评估车辆发动机罩前缘对行人大腿部位的伤害风险。当行人与车辆发生碰撞时，发动机罩前缘会对行人大腿产生弯曲力矩和剪切力，可能导致大腿骨折等严重伤害。试验采用大腿冲击器，测量碰撞过程中大腿承受的弯矩和剪切力，评估其是否超出人体耐受极限。

小腿部碰撞试验用于评估车辆保险杠对行人小腿的伤害风险。保险杠是车辆前部最突出的结构之一，在与行人碰撞时首先接触行人小腿部位，可能造成胫骨骨折、膝关节韧带损伤等伤害。试验采用小腿冲击器，测量碰撞过程中胫骨加速度、膝部弯矩和膝部位移等参数，综合评价保险杠设计对小腿部伤害的影响。

行人保护性能试验的具体检测项目汇总如下：

• 成人头型碰撞试验：评估发动机罩及前风挡区域对成人头部的保护性能
• 儿童头型碰撞试验：评估发动机罩区域对儿童头部的保护性能
• 大腿冲击器试验：评估发动机罩前缘对行人大腿的伤害风险
• 小腿冲击器试验：评估保险杠对行人小腿的伤害风险
• 发动机罩刚度测试：评估发动机罩在冲击载荷下的变形特性
• 发动机罩吸能空间测量：评估发动机罩下方硬点空间分布
• 保险杠刚度测试：评估保险杠的冲击吸能特性
• 行人保护主动安全系统功能验证：评估主动弹升式发动机罩等主动保护系统

检测方法

行人保护性能试验采用标准化的试验方法，确保试验结果的科学性、可重复性和可比性。试验方法依据国家标准GB/T 24550及国际通行标准如欧盟法规EU 78/2009、技术法规GTR No.9等制定，涵盖试验条件设置、冲击器标定、碰撞点选取、数据采集处理等全过程。

试验环境条件的控制是保证试验结果准确性的基础。行人保护性能试验应在温度10℃至40℃、相对湿度20%至90%的环境条件下进行。试验场地应平整、坚实，能够满足试验设备安装和数据采集的要求。试验前，检测样品需在试验环境中停放足够时间，使其温度与环境温度达到平衡，确保车辆材料性能处于稳定状态。

头部碰撞试验的具体实施方法如下：首先，根据车辆前部结构特征确定碰撞区域范围，使用网格划分方法在碰撞区域内选取若干代表性碰撞点。碰撞点的选取应覆盖发动机罩的主要区域，重点关注发动机、蓄电池、悬挂塔顶等硬点位置上方的薄壁区域。试验时，头型冲击器以11.1m/s的速度、与水平面成50度角的方向撞击选定的碰撞点，采集碰撞过程中头部三向加速度信号，计算HIC值进行伤害评估。

大腿部碰撞试验的实施方法包括：将大腿冲击器调整至与发动机罩前缘规定的碰撞角度和高度，以特定的碰撞速度撞击发动机罩前缘。碰撞点选取应覆盖发动机罩前缘的主要区域，考虑大灯、格栅等结构的位置。试验测量大腿近端和远端的弯矩时程曲线以及剪切力，与伤害阈值进行比较。大腿部的伤害评价采用弯矩和剪切力的综合评价方法。

小腿部碰撞试验的实施方法如下：将小腿冲击器调整至规定高度和角度，以11.1m/s的速度碰撞保险杠。碰撞点的选取应考虑保险杠的整体结构特征，包括主梁位置、吸能盒位置以及保险杠表面的曲率变化。试验测量胫骨上端的加速度、膝部弯矩和膝部位移时程曲线，综合评价小腿的伤害风险。

在试验数据的采集与处理方面，需要满足以下技术要求：

• 加速度传感器量程应满足试验要求，频率响应不低于规定值
• 数据采集系统的采样频率不低于规定值，通常为10kHz以上
• 原始数据应进行滤波处理，滤波频率应符合标准规定
• HIC计算采用标准规定的积分时间窗口，通常为15ms
• 弯矩和剪切力的计算应考虑冲击器的几何参数和测量位置

对于配备主动行人保护系统的车辆，试验还需验证系统的触发时机和保护效果。主动弹升式发动机罩应在碰撞发生后规定时间内完成弹升动作，确保在头部接触发动机罩之前形成足够的吸能空间。系统功能验证可采用触发信号模拟方式进行，评估系统的响应速度和可靠性。

检测仪器

行人保护性能试验需要配备、精密的检测仪器设备，以保障试验数据的准确性和可靠性。检测仪器主要包括冲击器系统、推进系统、数据采集系统、测量定位系统以及辅助设备等几大类。各类仪器设备均需定期进行计量检定和校准，确保其性能指标满足试验标准要求。

冲击器系统是行人保护性能试验的核心检测设备，包括头型冲击器、大腿冲击器和小腿冲击器三种类型。头型冲击器分为成人头型和儿童头型两种规格，成人头型质量为4.8kg，直径165mm；儿童头型质量为2.5kg，直径130mm。头型冲击器内部安装有三向加速度传感器，用于测量碰撞过程中的头部加速度。冲击器的外壳采用铝合金材料制成，内部填充泡沫材料以模拟人体头部的力学特性。

大腿冲击器由大腿模型、泡沫肌肉层和传感器组成，总质量约为13.4kg。大腿冲击器内部安装有弯矩传感器和力传感器，用于测量碰撞过程中大腿承受的载荷。大腿冲击器的几何尺寸和力学特性经过严格标定，确保其生物仿真性满足试验要求。

小腿冲击器由小腿模型、膝部模型和泡沫肌肉层组成，总质量约为13.8kg。小腿冲击器内部安装有加速度传感器、膝部弯矩传感器和位移传感器，分别用于测量胫骨加速度、膝部弯矩和膝部位移。小腿冲击器的设计参考了人体下肢的生物力学特性，具有较高的仿真精度。

推进系统用于驱动冲击器以规定速度撞击检测样品，主要包括以下类型：

• 气动推进系统：利用压缩空气作为动力源，适用于中低速碰撞试验
• 液压推进系统：采用液压驱动方式，推力稳定，适用于高速碰撞试验
• 电磁推进系统：响应速度快，控制精度高，适用于精密碰撞试验

数据采集系统用于记录和处理碰撞试验过程中的各种信号，主要包括加速度传感器、力传感器、位移传感器、高速数据采集卡和数据处理软件。数据采集系统的采样频率应不低于10kHz，能够完整记录碰撞过程中的动态响应。数据处理软件应具备滤波、积分、峰值检测、HIC计算等功能，支持试验报告的自动生成。

测量定位系统用于准确确定碰撞点的位置和冲击器的姿态，主要包括三维坐标测量机、激光定位系统和角度测量装置。三维坐标测量机用于测量车辆前部结构的几何特征和碰撞点坐标，测量精度应达到0.1mm级别。激光定位系统用于辅助冲击器的对准和定位，确保碰撞点位置的准确性。

辅助设备包括车辆固定装置、环境控制设备、安全防护设施等。车辆固定装置用于固定检测样品，确保碰撞过程中车辆位置稳定。环境控制设备用于调节试验场地的温度和湿度，满足试验环境条件要求。安全防护设施用于保障试验人员的安全，包括防护围栏、安全警示装置等。

应用领域

行人保护性能试验在汽车工业及相关领域具有广泛的应用，是保障道路交通安全、提升汽车产品安全性能的重要技术手段。该试验的应用领域涵盖汽车研发、质量监管、标准法规制定等多个方面，对推动汽车安全技术进步发挥着重要作用。

在汽车研发领域，行人保护性能试验是新车开发过程中必不可少的验证环节。汽车制造商在新车型设计阶段就需要考虑行人保护要求，通过计算机仿真分析优化车辆前部结构设计，然后通过实车试验验证设计方案的可行性。试验数据为设计改进提供直接依据，帮助工程师识别风险区域、优化吸能结构、改进材料选用，从而提升车辆的行人保护性能。

在汽车认证检测领域，行人保护性能试验是车辆型式批准和安全评级的重要组成部分。根据国家法规要求，新上市的M1类车辆需要满足行人保护强制性标准要求，通过第三方检测机构的认证检测获得市场准入资格。同时，在C-NCAP等新车评价规程中，行人保护是决定车辆安全星级的重要评分项目，试验结果直接影响车型的市场竞争力。

行人保护性能试验的主要应用领域包括：

• 汽车制造企业：新车型开发验证、改款车型优化设计、产品竞争力提升
• 汽车零部件供应商：保险杠、发动机罩等部件的开发验证与质量改进
• 认证检测机构：车辆型式批准检测、进口车辆检验、产品质量监督抽查
• 汽车安全评级机构：NCAP评价规程中的行人保护项目测试
• 科研院所：行人保护新技术研究、生物力学基础研究、标准法规研究
• 保险行业：车型风险评级、保费定价参考
• 政府监管部门：道路交通安全政策制定、技术法规研究

在交通事故鉴定领域，行人保护性能试验技术可为事故原因分析提供技术支持。当发生行人交通事故时，可通过分析车辆前部结构的损伤痕迹，结合行人保护性能试验数据，判断事故发生时车辆的碰撞速度、碰撞角度等关键信息，为事故责任认定提供科学依据。

随着智能网联汽车技术的快速发展，行人保护性能试验的应用领域正在不断拓展。在自动驾驶系统的开发验证中，需要评估自动驾驶系统对行人的感知与避撞能力，行人保护性能试验为被动安全性能评估提供了技术基础。主动安全与被动安全的融合设计成为新的研究方向，行人保护性能试验在这一领域将发挥更加重要的作用。

常见问题

在进行行人保护性能试验过程中，客户和技术人员经常会遇到一些技术问题和困惑。以下整理了行人保护性能试验中的常见问题及其解答，以便更好地理解试验技术要点和标准要求。

问：行人保护性能试验依据哪些主要标准？

答：行人保护性能试验依据的标准主要包括国家标准GB/T 24550《汽车对行人的碰撞保护》、欧盟法规EU 78/2009及配套法规、技术法规GTR No.9等。在国内市场销售的M1类车辆应符合GB/T 24550的要求。C-NCAP评价规程中的行人保护测试则在国家标准基础上增加了部分加分项目，如主动弹升式发动机罩的测试等。

问：行人保护性能试验的合格判定标准是什么？

答：行人保护性能试验采用伤害指标阈值进行合格判定。根据GB/T 24550标准，成人头型HIC值不应超过1000，儿童头型HIC值不应超过1000；大腿部弯矩不应超过340N·m，剪切力不应超过4.52kN；小腿部胫骨加速度不应超过170g，膝部弯矩不应超过285N·m，膝部位移不应超过16mm。各碰撞点的测试结果均应满足相应的限值要求，否则判定为不合格。

问：如何提高车辆的行人保护性能？

答：提高车辆行人保护性能的技术措施主要包括：优化发动机罩设计，增加吸能空间，采用可变形结构设计；选用吸能性能好的发动机罩内板材料，如铝合金、复合材料等；优化发动机舱布置，增加硬点上方的缓冲空间；采用吸能式保险杠设计，降低小腿伤害风险；采用主动弹升式发动机罩技术，在碰撞时主动抬起发动机罩增加吸能空间；配备行人保护气囊等。

问：行人保护性能试验需要多长时间？

答：行人保护性能试验的周期取决于试验项目的多少和检测样品的状态。一般情况下，一辆车的完整行人保护性能试验包括试验准备、碰撞点选取、碰撞试验、数据处理和报告编制等环节，试验周期约为5至10个工作日。如需进行设计优化后的重新测试，周期会相应延长。

问：哪些车型需要做行人保护性能试验？

答：根据法规要求，M1类车辆（包括驾驶员座位在内座位数不超过9座的载客车辆）需要满足行人保护强制性标准要求。此外，部分特殊用途车辆如越野车、多用途乘用车等，根据其车型分类和法规适用范围确定是否需要进行行人保护试验。对于出口车型，还需满足目标市场的行人保护法规要求。

问：行人保护试验中如何确定碰撞点位置？

答：碰撞点位置的确定是行人保护试验的关键环节。首先根据车辆前部结构的几何特征确定碰撞区域边界，然后在碰撞区域内采用网格划分方法布设碰撞点。碰撞点的选取应覆盖主要的伤害风险区域，重点关注发动机、蓄电池、悬挂塔顶等硬点上方区域，以及大灯、格栅等刚度较大的区域。碰撞点数量和位置应满足标准规定的要求，确保评价结果的代表性。

问：主动弹升式发动机罩在试验中如何评估？

答：主动弹升式发动机罩是一种通过传感器检测碰撞并主动触发发动机罩弹升的行人保护技术。在试验评估中，需要验证系统的触发可靠性、响应时间和保护效果。触发可靠性测试评估传感器对行人碰撞的识别能力；响应时间测试评估从触发信号发出到发动机罩达到最大弹升位置的时间；保护效果测试评估弹升后发动机罩对头型碰撞的保护效果。