01背景

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

自動駕駛安全影響因素1

人-車-環(huán)境是影響道路安全的主要因素。在未來自動駕駛技術(shù)高度成熟以后，仍然會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。作為潛在事故中對行人的最后一道“防線”，需要在自動配送車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中充分考慮一旦發(fā)生碰撞，車輛結(jié)構(gòu)對行人的保護。

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60年代起有學(xué)者開始行人與車輛碰撞的研究。上世紀80年代，歐洲開始車輛行人保護的立法研究。1987年歐盟在EEVC框架下成立了WG10工作組，負責建立行人保護的評測方法。該工作組初期以尸體試驗和“混合”站立假人（包括HIII假人以及直立骨盆和SID假人組合）進行了車輛碰撞試驗。由于“混合”站立假人試驗重復(fù)性較差，1994年WG10進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）進行試驗評估，但這一方法在初期沒有很好的解釋使用子系統(tǒng)沖擊模塊試驗時各子系統(tǒng)沖擊模塊的生物力學(xué)損傷響應(yīng)的真實性和可靠性，普遍受到業(yè)內(nèi)、尤其是OEM的質(zhì)疑。

1997年歐盟成立了WG17工作組對之前的評測方案進行了全面的評估后于次年（1998年）提出了新的測試方法和子系統(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法規(guī)。2004年起，日本、韓國、澳大利亞等國家陸續(xù)開始推進行人保護法規(guī)的實施。

我國自2006年開始了行人保護法規(guī)的起草研究，并于2010年7月1日以推薦性國家標準的形式開始實施GB/T 24550-2009 《汽車對行人的碰撞保護》。后經(jīng)多年的實踐，2017年4月啟動標準研究與起草工作，開始研究修訂 GB 24550《汽車對行人的碰撞保護》 形成強制性國家標準。2021年8月，發(fā)布了GB 24550《汽車對行人的碰撞保護》 標準征求意見稿。

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測計劃(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價規(guī)程(CNCAP)，都陸續(xù)引入了行人保護的相關(guān)評測內(nèi)容。

03自動配送車行人保護評測內(nèi)容的選舉

目前自動配送車作為一個新興的產(chǎn)品門類尚無行人保護法規(guī)要求，但自動?配送車的實際道路測試環(huán)境存在大量與行人混行的場景。

作為具備L4級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別的保護，并在產(chǎn)品策略上進一步冗余配置了AEB等主動安全功能，解決了碰撞前進行碰撞規(guī)避的功能設(shè)置。但作為保護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，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)生時對行人的傷害。因此，美團自動配送車研發(fā)部門開展了行人保護分析的先導(dǎo)性研究。

現(xiàn)行法規(guī)均選取子系統(tǒng)沖擊模塊方案，包括標準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人體的模型對車輛展開行人保護性能評測，各模塊分別以特定的角度和速度沖擊車輛，通過模塊內(nèi)置測量裝置獲取動態(tài)沖擊響應(yīng)數(shù)值，進而處理得到人體損傷響應(yīng)結(jié)果。2 

現(xiàn)行法規(guī)行人保護評測方法3

事故統(tǒng)計表明，頭部是行人與車輛發(fā)生碰撞時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)外主流的行人保護評測都把頭部和腿部的評測作為最主要的評測內(nèi)容。進一步的，由于自動配送車前端結(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?

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

目前國內(nèi)外尚無針對自動配送車行人保護要求的標準，當前國內(nèi)可以參考的與行人保護有關(guān)的法規(guī)是針對M1類和N1類車輛的法規(guī)和評價規(guī)程，分別是GB 24550《汽車對行人的碰撞保護》和C-NCAP 規(guī)程中關(guān)于行人保護的要求。這兩個標準對腿部和頭部沖擊模塊的試驗入射角度相同、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，國標速度略低。本文參考美團自動配送車目前道路測試的最高車速，在國標的基礎(chǔ)上進行了評測分析。

自動配送車行人保護評測內(nèi)容

04自動配送車行人保護設(shè)計優(yōu)化

首先建立包括車輛前端全尺寸細節(jié)特征的分析模型，導(dǎo)入材料模型數(shù)據(jù)，進行部件的裝配連接，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)計分析及優(yōu)化

試驗區(qū)域劃分和撞擊位置選點如下圖。

頭部撞擊點區(qū)域劃分及選點示意

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-時間歷程數(shù)據(jù)計算頭部傷害指標 HIC （ Head injury criterion）：

其中：a為三個方向的合成加速度；

t1和t2為在沖擊過程中的兩個時刻（ 以s為單位） ， 表示記錄開始與記錄結(jié)束兩個時刻之間的某一段時間間隔， 在該時間間隔內(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，HIC值畸高。通過對這些結(jié)構(gòu)的調(diào)整，總體結(jié)果獲得了極大改善。

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

初始設(shè)計頭部損傷分析結(jié)果統(tǒng)計

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

06下腿型沖擊器損傷響應(yīng)的設(shè)計分析及優(yōu)化

試驗區(qū)域劃分和撞擊位置選點如下圖。

下腿型撞擊點區(qū)域劃分及選點示意

由于腿部撞擊位置的對稱性，分析只對一側(cè)結(jié)構(gòu)展開。

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

分析結(jié)果表明，美團自動配送車的設(shè)計對行人下肢的損傷均遠優(yōu)于法規(guī)要求。

下腿型損傷分析結(jié)果統(tǒng)計

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)界目前尚未對胸部損傷評價用的子系統(tǒng)沖擊模型形成共識。

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胸部損傷的動力學(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，在其之上進行配重調(diào)整，推進胸部評測方法的研究。后續(xù)將借鑒乘用車相關(guān)領(lǐng)域的研究成果進展，根據(jù)自動配送車的外形特點對評測方法進行調(diào)整，開展胸部損傷的研究分析，完善自動配送車人車碰撞過程中行人人體主要損傷部位評測的范圍。

小結(jié)

借鑒現(xiàn)有行人保護評測方法針對自動配送車展開了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明，美團自動配送車具有良好的行人保護性能，達到了預(yù)期的設(shè)計目標。

未來將進一步針對自動配送車的結(jié)構(gòu)特點，研究完善與之適應(yīng)的行人保護評測辦法，進一步提高自動配送車對行人的安全性。

參考來源：

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

2. GB/T 24550-2009 汽車對行人的碰撞保護

3. CNCAP管理規(guī)則(2021年版)

4. 行人安全評估發(fā)展趨勢及應(yīng)對策略探討 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