01背景

自動(dòng)配送車作為一種物流車的商用屬性，主要運(yùn)用于為大眾進(jìn)行即時(shí)配送服務(wù)場(chǎng)景，決定了其日常運(yùn)行的時(shí)長占比遠(yuǎn)高于一般乘用車。同時(shí)，自動(dòng)配送車致力于為消費(fèi)者解決最后3公里的商品即時(shí)配送的產(chǎn)品定位，決定了其大量的使用場(chǎng)景位于人口相對(duì)稠密的地區(qū)。這兩個(gè)屬性也決定了自動(dòng)配送車在道路測(cè)試過程中需要面對(duì)更復(fù)雜的場(chǎng)景以及更高的行人安全保障需求。

自動(dòng)駕駛安全影響因素1

人-車-環(huán)境是影響道路安全的主要因素。在未來自動(dòng)駕駛技術(shù)高度成熟以后，仍然會(huì)存在一定比例的駕駛員（包括AI駕駛員）-車輛系統(tǒng)以外的因素可能導(dǎo)致產(chǎn)生人身傷害的道路車輛事故1。作為潛在事故中對(duì)行人的最后一道“防線”，需要在自動(dòng)配送車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中充分考慮一旦發(fā)生碰撞，車輛結(jié)構(gòu)對(duì)行人的保護(hù)。

02法規(guī)沿革

隨著車輛保有量的增加，車輛-行人相容性的矛盾越來越突出。

國外從上世紀(jì)60年代起有學(xué)者開始行人與車輛碰撞的研究。上世紀(jì)80年代，歐洲開始車輛行人保護(hù)的立法研究。1987年歐盟在EEVC框架下成立了WG10工作組，負(fù)責(zé)建立行人保護(hù)的評(píng)測(cè)方法。該工作組初期以尸體試驗(yàn)和“混合”站立假人（包括HIII假人以及直立骨盆和SID假人組合）進(jìn)行了車輛碰撞試驗(yàn)。由于“混合”站立假人試驗(yàn)重復(fù)性較差，1994年WG10進(jìn)一步提出使用子系統(tǒng)沖擊模塊（包括頭部沖擊模塊、腿部沖擊模塊等）進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)估，但這一方法在初期沒有很好的解釋使用子系統(tǒng)沖擊模塊試驗(yàn)時(shí)各子系統(tǒng)沖擊模塊的生物力學(xué)損傷響應(yīng)的真實(shí)性和可靠性，普遍受到業(yè)內(nèi)、尤其是OEM的質(zhì)疑。

1997年歐盟成立了WG17工作組對(duì)之前的評(píng)測(cè)方案進(jìn)行了全面的評(píng)估后于次年（1998年）提出了新的測(cè)試方法和子系統(tǒng)沖擊模塊方案。在此基礎(chǔ)上，2003年歐盟正式通過2003/102/EC指令，成為世界上首部行人保護(hù)法規(guī)。2004年起，日本、韓國、澳大利亞等國家陸續(xù)開始推進(jìn)行人保護(hù)法規(guī)的實(shí)施。

我國自2006年開始了行人保護(hù)法規(guī)的起草研究，并于2010年7月1日以推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)的形式開始實(shí)施GB/T 24550-2009 《汽車對(duì)行人的碰撞保護(hù)》。后經(jīng)多年的實(shí)踐，2017年4月啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)研究與起草工作，開始研究修訂 GB 24550《汽車對(duì)行人的碰撞保護(hù)》 形成強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)。2021年8月，發(fā)布了GB 24550《汽車對(duì)行人的碰撞保護(hù)》 標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。

與法規(guī)同步發(fā)展的，還有各國開展的第三方車輛安全評(píng)測(cè)計(jì)劃(NCAP，New Car Assessment Program)，包括美國(NCAP)、歐盟(ENCAP)、日本(JNCAP)、澳大利亞(ANCAP)以及我們所熟知的中國新車評(píng)價(jià)規(guī)程(CNCAP)，都陸續(xù)引入了行人保護(hù)的相關(guān)評(píng)測(cè)內(nèi)容。

03自動(dòng)配送車行人保護(hù)評(píng)測(cè)內(nèi)容的選舉

目前自動(dòng)配送車作為一個(gè)新興的產(chǎn)品門類尚無行人保護(hù)法規(guī)要求，但自動(dòng)?配送車的實(shí)際道路測(cè)試環(huán)境存在大量與行人混行的場(chǎng)景。

作為具備L4級(jí)無人駕駛功能的車輛，在智能規(guī)避算法上為行人提供了最高級(jí)別的保護(hù)，并在產(chǎn)品策略上進(jìn)一步冗余配置了AEB等主動(dòng)安全功能，解決了碰撞前進(jìn)行碰撞規(guī)避的功能設(shè)置。但作為保護(hù)行人安全的最后一道保障，仍然需要考慮車輛結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以降低乃至避免一定概率下環(huán)境條件誘發(fā)的車輛-行人碰撞事故發(fā)生時(shí)對(duì)行人的傷害。因此，美團(tuán)自動(dòng)配送車研發(fā)部門開展了行人保護(hù)分析的先導(dǎo)性研究。

現(xiàn)行法規(guī)均選取子系統(tǒng)沖擊模塊方案，包括標(biāo)準(zhǔn)的成人和兒童頭部模塊、上腿型模塊和下腿型模塊代替整個(gè)人體的模型對(duì)車輛展開行人保護(hù)性能評(píng)測(cè)，各模塊分別以特定的角度和速度沖擊車輛，通過模塊內(nèi)置測(cè)量裝置獲取動(dòng)態(tài)沖擊響應(yīng)數(shù)值，進(jìn)而處理得到人體損傷響應(yīng)結(jié)果。2 

現(xiàn)行法規(guī)行人保護(hù)評(píng)測(cè)方法3

事故統(tǒng)計(jì)表明，頭部是行人與車輛發(fā)生碰撞時(shí)致死率最高的人體部位，腿部則是致殘率最高的人體部位?，所以現(xiàn)階段國內(nèi)外主流的行人保護(hù)評(píng)測(cè)都把頭部和腿部的評(píng)測(cè)作為最主要的評(píng)測(cè)內(nèi)容。進(jìn)一步的，由于自動(dòng)配送車前端結(jié)構(gòu)較為平坦，沒有和普通乘用車類似的、對(duì)骨盆和大腿傷害影響較為顯著的發(fā)罩前緣的幾何特征，所以對(duì)于下肢部分傷害的分析，可以聚焦在反映膝部和小腿傷害的下腿型沖擊模塊的沖擊響應(yīng)上。

行人身體主要傷害部分部位統(tǒng)計(jì)?

【注】AIS(Abbreviated Injury Scale)簡明損傷指數(shù)。提供了一種用簡單數(shù)字表示損傷嚴(yán)重等級(jí)的方法。3級(jí)及以上為嚴(yán)重傷害?。

目前國內(nèi)外尚無針對(duì)自動(dòng)配送車行人保護(hù)要求的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前國內(nèi)可以參考的與行人保護(hù)有關(guān)的法規(guī)是針對(duì)M1類和N1類車輛的法規(guī)和評(píng)價(jià)規(guī)程，分別是GB 24550《汽車對(duì)行人的碰撞保護(hù)》和C-NCAP 規(guī)程中關(guān)于行人保護(hù)的要求。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)腿部和頭部沖擊模塊的試驗(yàn)入射角度相同、撞擊位置的選取規(guī)則也基本一致，只是頭部沖擊模塊的沖擊速度略有不同，國標(biāo)速度略低。本文參考美團(tuán)自動(dòng)配送車目前道路測(cè)試的最高車速，在國標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了評(píng)測(cè)分析。

自動(dòng)配送車行人保護(hù)評(píng)測(cè)內(nèi)容

04自動(dòng)配送車行人保護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化

首先建立包括車輛前端全尺寸細(xì)節(jié)特征的分析模型，導(dǎo)入材料模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行部件的裝配連接，完成整車力學(xué)模型的搭建與調(diào)試。

05成人及兒童頭型沖擊器損傷響應(yīng)的設(shè)計(jì)分析及優(yōu)化

試驗(yàn)區(qū)域劃分和撞擊位置選點(diǎn)如下圖。

頭部撞擊點(diǎn)區(qū)域劃分及選點(diǎn)示意

通過頭型沖擊器內(nèi)置的加速度傳感器采集碰撞規(guī)程中的加速度-時(shí)間歷程數(shù)據(jù)計(jì)算頭部傷害指標(biāo) HIC （ Head injury criterion）：

其中：a為三個(gè)方向的合成加速度；

t1和t2為在沖擊過程中的兩個(gè)時(shí)刻（ 以s為單位） ， 表示記錄開始與記錄結(jié)束兩個(gè)時(shí)刻之間的某一段時(shí)間間隔， 在該時(shí)間間隔內(nèi)HIC取最大值(t2 - t1≤15 ms)。

初步分析表明，部分結(jié)構(gòu)局部存在硬點(diǎn)，HIC值畸高。通過對(duì)這些結(jié)構(gòu)的調(diào)整，總體結(jié)果獲得了極大改善。

初版設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的頭部損傷分析結(jié)果對(duì)比如下：

初始設(shè)計(jì)頭部損傷分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化后頭部損傷分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

06下腿型沖擊器損傷響應(yīng)的設(shè)計(jì)分析及優(yōu)化

試驗(yàn)區(qū)域劃分和撞擊位置選點(diǎn)如下圖。

下腿型撞擊點(diǎn)區(qū)域劃分及選點(diǎn)示意

由于腿部撞擊位置的對(duì)稱性，分析只對(duì)一側(cè)結(jié)構(gòu)展開。

腿部的沖擊損傷有三個(gè)指標(biāo)，分別是膝部內(nèi)側(cè)副韌帶動(dòng)態(tài)延伸量（MCL）、膝部前交叉韌帶動(dòng)態(tài)延伸量（ACL）和膝部后交叉韌帶動(dòng)態(tài)延伸量（PCL） 以及小腿最大動(dòng)態(tài)彎矩。

分析結(jié)果表明，美團(tuán)自動(dòng)配送車的設(shè)計(jì)對(duì)行人下肢的損傷均遠(yuǎn)優(yōu)于法規(guī)要求。

下腿型損傷分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

07后續(xù)工作展望

除頭部和下肢外，事故數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析表明胸部損傷是除頭部和下肢以外行人損傷占比較高的人體部位，但業(yè)界目前尚未對(duì)胸部損傷評(píng)價(jià)用的子系統(tǒng)沖擊模型形成共識(shí)。

由于乘用車整車側(cè)面碰撞駕駛員的胸部損傷模式與行人保護(hù)胸部損傷的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)有相近之處，業(yè)內(nèi)有學(xué)者在考慮參考側(cè)碰用ESII假人的胸部模塊，在其之上進(jìn)行配重調(diào)整，推進(jìn)胸部評(píng)測(cè)方法的研究。后續(xù)將借鑒乘用車相關(guān)領(lǐng)域的研究成果進(jìn)展，根據(jù)自動(dòng)配送車的外形特點(diǎn)對(duì)評(píng)測(cè)方法進(jìn)行調(diào)整，開展胸部損傷的研究分析，完善自動(dòng)配送車人車碰撞過程中行人人體主要損傷部位評(píng)測(cè)的范圍。

小結(jié)

借鑒現(xiàn)有行人保護(hù)評(píng)測(cè)方法針對(duì)自動(dòng)配送車展開了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明，美團(tuán)自動(dòng)配送車具有良好的行人保護(hù)性能，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

未來將進(jìn)一步針對(duì)自動(dòng)配送車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究完善與之適應(yīng)的行人保護(hù)評(píng)測(cè)辦法，進(jìn)一步提高自動(dòng)配送車對(duì)行人的安全性。

參考來源：

1. 自動(dòng)駕駛汽車安全影響因素分析與應(yīng)對(duì)措施研究 毛向陽等 《上海汽車》2018年1月

2. GB/T 24550-2009 汽車對(duì)行人的碰撞保護(hù)

3. CNCAP管理規(guī)則(2021年版)

4. 行人安全評(píng)估發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)對(duì)策略探討 孫小光 《北京汽車》2018 No.6

5. 汽車與行人碰撞事故調(diào)查分析及仿真研究  李莉 湖南大學(xué) 2006年5月