作者：邱少波 著
出版社：北京理工大学出版社
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汽车碰撞安全工程试读：
内容简介
本书系统地探索了困扰汽车安全界的多个关键问题，如整车耐撞性与约束系统的能量均衡、传统约束系统与安全气囊的技术极限突破、用微结构化技术解决耐撞性与轻量化之间的冲突、被动安全与主动安全的系统整合等。同时将安全、轻量化和智能化等进行有机整合，提出了安全技术未来发展的多途径解决方案，并在最后提出了如何从人文立场出发制定科技发展策略，以及如何保证让科技服务于社会的问题。
本书可供车辆工程的汽车安全工程师、结构工程师、产品工程师等工程技术人员学习参考，也可供车辆工程专业学生学习参考。序 言
我与本书的作者已共事超过25年，他始终工作在汽车安全技术研究与产品开发的前沿，是我国在该领域的学术带头人之一。他与其团队的工作业绩见证了中国汽车安全行业从无到有、从小变大的发展历程：2000年，在一汽红旗轿车上开发出中国市场上第一个机械式安全气囊；2002年，在红旗轿车上开发出中国第一个电子安全气囊；2007年，在国内首次推出配有侧撞气帘的奔腾B70轿车；2012年，全新自主研发的红旗H7轿车通过欧洲ENCAP五星测评；2013年，国内首款搭载ACC、AEBS、LDW等先进驾驶辅助功能的自主车型红旗H7轿车面市……
当前，能源、环保、交通和安全方面的四大公害已是汽车产业发展必须解决的问题，低碳化、信息化、智能化成为汽车技术发展的重大方向。我与本书作者在此方面经常进行交流，他在安全研究方面的学术底蕴，特别是在智能汽车和智慧城市方面的前瞻思考和深入钻研给我留下了深刻印象。今天，我十分高兴看到他将多年的研究经验总结成专著，这其中既凝聚了他与团队的成就，也是对我国汽车技术创新的一个重要贡献。
这本著作从科学理论和应用技术两个维度思考问题，较系统地探索了困扰汽车安全界的多个关键问题，如整车耐撞性与约束系统的能量均衡、传统约束系统与安全气囊的技术极限突破、用微结构化技术解决耐撞性与轻量化之间的冲突、被动安全与主动安全的系统整合，等等。这不仅是作者多年经验知识的总结，又是他对未来汽车安全技术的前瞻性审视。此外，作者对传统的汽车碰撞安全机理进行了梳理，叙述了自己的能量分析理论模型及其应用，同时将安全、轻量化和智能化等进行有机整合，提出了安全技术未来发展的多途径解决方案。著作中叙述了很多下一代技术与产品方案，无论是对基础理论研究，还是对技术创新、产品开发，都会起到开拓思路的参考作用。
该著作的结尾第11章还对汽车安全技术引入了人文思考，从科技之外反思科技，提出了如何以人文立场为上层建筑制定科技发展策略，以及如何保证科技的理性与尊严的问题。作者以超越专业的视角审视本专业的技术挑战，并在著作中手绘许多插图，用一种简洁、直接的思维逻辑把理论原理准确地传达给读者。
我认为，本书是汽车安全技术研究方面一本难得的专著，对工程师而言是一本宝贵的参考书，是作者几十年来的理论造诣和实践的结晶。作为同事，我为作者感到骄傲，也衷心祝愿他再接再厉，在汽车安全技术以及智能汽车与智慧交通的自主创新方面取得更大的成绩。中国工程院院士前 言
本书为具备一定汽车安全基础知识的工程师编写，试图从产品诞生过程的角度对安全性能开发方法进行分析，从社会环境的角度对技术发展进行理解，对于车辆技术法规、NCAP试验规则、人体伤害评价与测试方法、有限元仿真分析方法、多刚体仿真分析方法等相关基础知识，建议读者参阅更详细的相关专著文献。本书只帮助读者理解如何运用这些知识和工具，而没对相关基本原理进行系统性介绍。
20年前国内汽车界被动安全设计才开始起步时，关于车体结构设计和乘员约束系统匹配的知识很零散，还找不到能系统解答本专业技术问题的参考书，所以只能尝试着将杂志上散落发表的知识拼凑成自己想象的理论构架。虽然经过一段时期的工作以后，对基本的被动安全知识有了一定的了解，但是针对一个设定的产品安全目标，往往还是觉得茫然，不知应当如何下手去规划一个开发路线和计划。随着经验的积累，当初某些模糊的概念与猜测已逐渐变得清晰起来。每当一个长期困惑得出解释的时候，你会发现道理其实非常简单，但它却花费了自己太多的搜索时间。为此，本人一直希望能同刚开始车辆安全工作的年轻同事们分享自己的经验，避免他们走不必要的弯路。
虽然有些问题会得到暂时的答案，但这些答案经常会引发更多的问题。所以本书不着重提供知识，而只是尝试一些分析问题的方法，所得到的结论远非“正确”。从这个角度讲，本书并不是一本教材，而是一个“对话”。
进行车体设计时，遇到的第一个问题是：“什么是‘好’的碰撞波形？”本书在总结工业界关于这个问题的共识答案的基础上，通过对美国高速公路安全管理局（NHTSA）新车评价试验（NCAP）数据库的分析，制定了车体碰撞波形质量的评判标准，可用来对车体的碰撞性能进行对比控制。可以说，如果车体的波形响应没有达到一定的质量标准，后续的约束系统调整工作将会十分困难，有时甚至是注定要失败的。随之而来的问题是，确定了那些目标波形以后，如何用结构设计去实现它呢？目标波形是指在时间域里对碰撞特性的描述，是没有办法直接体现其与结构尺寸的对应关系的。为此，本书强调了位移域内对目标波形进行分析的重要性，并提供方法建议，以便使车体结构工程师们可以针对目标波形开展结构设计的“能量管理”，将时间域内的碰撞波形与空间域内的结构强度分布联系起来。
即便是结构工程师们已经设计出了“好”的碰撞波形，也并不意味着一定会取得优异的乘员保护效果，因为特定的乘员约束系统并不具备普适的接口性能，只有和车体的碰撞响应进行“匹配”才能发挥其最佳潜能。本书的观点认为，成功匹配约束系统的一个前提是能够把足够的人体碰撞动能导入车体变形吸能渠道里去，而不是单独让约束系统去承担。本书将这个双渠道吸能现象称为“重叠吸能”现象，并通过对美国NCAP数据库的观察，总结了控制重叠吸能率的设计方法。在保证足够的乘员碰撞动能被车体变形吸收以后，约束系统工程师可以根据本书第4章提供的图示分解法对子约束系统（安全带、安全气囊、转向柱、仪表板）进行外特性概念设计。虽然目前仿真工具已经很发达，但是在进行运算之前，工程师还需要对算题进行边界条件定义。约束系统的边界变量种类繁多，相关影响错综复杂，可以说是“牵一发而动全身”，进行遍历性组合尝试显然很不现实。掌握概念设计方法，可以让工程师在执行大量仿真运算之前，有选择地确定计算计划，针对性地设置边界变量。随着仿真工具能力的提升，工程师有越来越过度依赖于CAE软件的倾向，从而退化了自己的工程判断能力。本书第3章和第4章利用碰撞力学和统计分析方法对基本概念进行了解析，希望能引起工程师对碰撞过程事物本质的重视，以便让工程师在拥有强大计算能力的同时能够掌握明确的方向感。
用于碰撞安全性能开发的资金有时会占车型开发总费用的三分之一，是耗资最大的验证领域之一。车型项目经理能否按照项目的安全性能目标、资金限制、时间节点做好周密的安全开发计划，关系到整个车型开发的成败。几乎每一个车型都会纠结于充分验证和削减消耗的矛盾之中，一方面是因为安全性能验证在时间上贯穿车型的三个研发阶段，方法上又在CAE、台车与整车三个层面上同时开展，其间的交错有时令人眼花缭乱，项目经理很难判断“验证矩阵”的合理性；另一方面，增加一项试验或减少一项验证，项目经理如果没有安全专业背景，很难理解其连带后果是什么。按照本书第5章的推荐方法，读者可以建立起一个安全工程师与项目经理沟通的平台。安全工程师也可以参照这种思维角度，有条不紊地编制整车碰撞、台车碰撞、CAE仿真三个层面的验证矩阵，同时清晰地意识到哪些是自己有意忽略掉的未验证内容，以便在研发资源、时间、成本上取得综合平衡。
从事技术研发领导工作的读者可以参考本书观点，延伸阅读相应的参考文献，理解本专业的前沿技术趋势，对新技术的研发方向进行决断。
汽车安全工程师必须认识到，技术法规永远不是车辆安全设计的最终目标，那只是安全性能的最低要求，汽车耐撞性设计也不是碰撞安全的最终解决方案。汽车安全对策必须放在社会大环境里去思考，现有的产品安全技术以及安全性能设计工具必须加以根本变革，才能应对智能化时代与第四次工业革命带来的挑战和机遇。安全工程师应当用社会和未来的眼光看待技术开发。为此，本书对未来安全技术从约束系统、轻量化车身、CAE工具和智能避撞四个领域进行了趋势分析与判断。结合亲历的前瞻技术研究项目，吸气式气囊、微结构材料应用、分布式CAE仿真平台被选择为前三个领域里的代表性技术加以介绍。需要指出的是，车辆安全的技术发展极有可能会在这四个领域里取得突破，但是不会局限于书中所述的解决方案。
被动安全技术已经开始出现与主动安全技术融合的趋势。例如，利用现有的避撞技术进行碰撞的提前预警，尽早起爆气囊，就会挽救更多的生命。互联智能驾驶技术也会使事故率大大降低。若车辆结构和行为发生改变，事故模式也许会与现在有所不同，约束系统将会发生相应进化，而避撞技术会使当今坚固的耐撞车身重量大大降低。本书第10章提醒安全工程师们要随时对这些趋势加以关注。
一个有责任的安全工程师肯定不会止步于车辆的五星安全，他一定会更关注一切技术措施所带来的最终社会效益。发源于北欧的道路交通“零”伤亡运动的理念是：为移动出行而付出的任何伤亡代价都是不可接受的。交通系统的安全性能起因于车辆，但措施并不局限于车辆。要想达到“零”伤亡目标，一定要关注车辆在交通环境里的行为表现，一切技术法规都是以事故现象观察为依据的。我们对国内道路交通事故的成因、机理的对策分析还不够充分，通过本书的第11章叙述，希望唤起工程界对此的关注，为营造一个没有交通事故的社会而努力。
本书的编写是在众多同事与同行的帮助下完成的。
我的同事们，一汽技术中心安全研究室的郝玉敏、朱学武、于佰杰为第3章、第4章、第5章的概念验证提供了CAE运算支持和工程实例信息；周剑参加了第3章、第4章NCAP数据处理及4.3.3、4.4、4.5节的编写，并对作者的先期数据进行了补充和修正。徐楠对照片进行了处理和编辑。鞠伟、单勇参加了3.5节的编写。唐洪斌博士为6.3节提供了参考素材，包括多年以前的技术研究存档。刘维海博士为第6章提供了大量实验信息。张惠博士、刘斌、尚炳旭、朱明为10.2节内容提供了H7轿车ADAS系统的研发过程信息，并对10.2节提出了修改意见。
一汽技术中心CFD设计室的潘作峰提供了3.4节中相关的研究报告及插图。一汽技术中心“开发策划与科技信息部”的高波部长与张晓艳策划了本书的撰写计划，并促成了与北京理工大学出版社之间的愉快合作。没有他们二位的精心组织，恐怕本书将永远是草稿状态。
我的合作伙伴们给本书提供了诸多指导与灵感。马正东教授（Mechanical Engineering，University of Michigan，Fellow of ASTM）与本人共同编写了8.3节和第9章。马正东教授在材料科学与计算力学领域的造诣和成就令本人十分叹服。本人所在机构与密西根大学就上述章节内容（微结构轻量化材料、数字化汽车与分布式计算平台）开展了合作，并卓有成效。一汽技术中心的同事李亦文博士、秦民博士提供了中方研究素材，密西根大学机械工程系的曲悦同学为第8章制备了U of M方面的素材。
本人曾与美国ATI/ITI公司和中国台湾创盟公司就第7章所述内容（吸气式约束系统）进行合作。ATI/ITI的于彬先生、David S. Breed博士和创盟公司的骆光祚博士为第7章提供了详尽的研发背景素材。于彬先生曾与本人所在单位合作共同开发了国内首次上市的机械式安全气囊（1995年）和电子式安全气囊（1997年），并促成了国内首次上市的先进驾驶辅助系统（ADAS）的开发（一汽H7轿车，2013年）。在国内对被动安全专业还很陌生的时候，于彬先生毫无保留地与国内同行分享了他的专业知识与见地，本人至今仍受益匪浅。另外，作为气囊技术的发明人之一，Breed博士，H. H. Bliss奖项得主，在业界备受尊重。书稿撰写得到此二位资深专家鼎力支持，本人深感荣幸。
吉林大学的硕士研究生马悦对公式（4.37）进行了理论修正，极大地提高了拟合精度。吉林大学的博士研究生武栎楠对本书初稿进行了文字校对并修正多遍，同时还补充了很多在编写过程中遗失的参考文献索引信息。与其一起分担这项工作的还有博士／硕士研究生金景旭、张秋实、周浩和谢力哲。
北京理工大学出版社的李炳泉和李秀梅两位女士，给予本人以全方位的信任，并付诸艰辛努力谋求最佳的表达效果，而非甘于草率和简陋。多海鹏老师用严谨的学术态度提供了很多专业表达的修改意见。
我的朋友，福特先进工程研究中心（Ford Research and Advanced Engineering）的安全技术总监Saeed Barbat博士对第4章约束系统设计的能量理论提出了诸多宝贵的意见。Stanford大学的PhD研究生Lina Y. Qiu，对3.3.6节的数据分析方法提供了详细指导。
一汽技术中心的李红建博士为本书的编写提供了资源、信息、人力等全方位的支持，同时也是本人开展车身性能、被动安全、主动安全以及智能驾驶等多方面研究工作的坚强后盾和伙伴。其独立的研究成果和丰富的实践经验也给本书提供了丰富的观点。
吉林大学的张君媛教授长期以来一直鼓励本人发表独立见解，并与本人开展了多年愉快的合作，其中包括理论和实践方法方面的深入探讨，同时也给本书相关研究提供了持续和无偿支持。本人受益于多项由张君媛教授主持的研究项目，因此，特请她对本书的观点进行全面检查。
没有这些同事与同行的支持和鼓励，本人无法完成本书的撰写任务。尤其是李骏院士，他是一汽“安全技术平台”和“智能化技术平台”的倡导者，为平台建设投入了大量的精力。李骏院士在日常工作中也给本书相关内容提供了技术支持，并不辞辛劳为本书作序。为此，本人向以上同人表示深深的谢意。
同时，还要感谢研究生时代的导师王立江教授。虽然已毕业多年，导师的严密学风和批判精神一直在深深地影响着学生的研习行为，虽不能时时伴尊师以左右，但谆谆教诲总能响在耳边。借此之际，谨表对导师的敬意和感激。
令人敬仰的前辈耿鼎发先生对本人的激励难以言表，特此表达崇敬之意。
最后，尤其要感谢我的家人李海丰女士和胡勤孝大人，她们总会用智慧引导我前行，永远是我生活中的支柱，更要感谢她们在本书编写期间的理解和付出。第1章 概 论1.1 道路交通安全现状
联合国WHO组织发布的2004年、2009年、2013年《世界预防道[1]路交通伤害报告》表明，每年全世界的道路交通死亡人数高达124万人，致伤5 000万人。90%的道路交通致死事故发生在发展中国家，每年会给这些国家带来1 000亿美元的损失，达到了其国民生产总值的1.0%～1.5%，已经到了影响持续性发展的程度。WHO预计2020年全球道路交通死亡人数将增至190万，道路交通伤亡已经成为5～29岁儿童／青少年死亡的全球性首因。
观察每10万人口死亡率数据可以发现，通过采取系统性针对措施，经济发达国家在降低死亡率方面取得了显著成就，但是发展中国家道路交通死亡率仍然居高不下，甚至呈现上升趋势。从统计数据上看，我国道路交通死亡在2001年以后经历了一个从上升转为下降的过程。
2009年11月，第一次道路安全问题全球部长级会议在莫斯科举行，会议肯定了许多经济发达国家在过去30年间有针对性的、以数据为基础的伤害预防规划及实施而做出的努力，并由此看到了实现无伤亡道路交通网络的希望。会议肯定了《世界预防道路交通伤害报告》提出的措施建议，并促使联合国大会宣布2011—2020年为“道路安全行动十年”。
鉴于“全球性道路交通安全危机”已经形成，联合国大会责成[2]WHO组织实施2011—2020年的“十年道路安全行动”，行动目标为“到2020年，稳定并随后降低预期的全球道路死亡水平”。行动计划由下列5项支柱性内容组成：（1）道路安全管理；（2）更安全的道路与基础设施；（3）更安全的车辆；（4）更安全的交通参与者行为；（5）迅速的事故后响应。
其中，车辆安全技术的进步对降低交通事故死亡率的贡献是非常显著的。美国国家高速公路管理局NHTSA估计，1960—2002年，汽车的安全技术至少挽救了328 551个生命。“十年道路安全行动”在车辆安全方面的主要努力方向是：制定全球统一的技术法规；推广NCAP（新车评价试验）活动；所有新车强制装配最低标准安全装备；推广避撞技术；鼓励营运车辆购买、使用和保有更安全的车辆。文献[1]尤其强调了以下车辆安全技术的重要性。
1）提高车辆能见度
所谓“昼间行车灯”，就是指白天行车时打开的前车灯，用来增加其本身的能见度。奥地利、加拿大、匈牙利、北欧国家以及美国某些州的法律要求汽车在白天要不同程度地开灯行驶。这一措施可使道路交通事故减少8%～15%，被汽车撞倒行人和骑自行车者的事故分别减少了15%和10%。从一个为时四年，涉及美国九个州的研究结果来看，装有自动昼间行车灯的车辆比不装昼间行灯的车辆涉入多车相撞事故的比例要少3.2%。在匈牙利推行昼间行车灯法律以后，白天发生的正面相撞事故减少了13%。除了前面提到的昼间行车灯以外，安装高位刹车灯、双轮机动车昼间行车灯及提高非机动车可见度，都可以大幅降低事故率。
2）车辆碰撞保护设计
研究表明，车辆防撞设计是减少道路交通伤亡的最有效措施。英国对1980—1996年期间的事故分析表明，在耐撞性设计方面所做出的努力可减少15%的交通伤亡，相比之下，酒精控制措施可减少11%，道路设施措施可减少6.5%。碰撞保护设计包括：（1）保护行人和骑自行车者的车辆前端设计。（2）保护乘员：保证车体的完整性，保护乘员不受内饰的伤害，避免乘员被抛出车外，避免对车内其他乘员造成伤害，改善不同级别车辆之间的碰撞兼容性。（3）与路边障碍相撞时的保护：目前法规里规定的试验工况主要模拟两车正面偏置相撞和侧面车—车相撞。根据美国的事故数据
[3]统计，79%的伤害来自于正面相撞事故中的偏置碰撞。侧撞的事故发生率虽然低于正面碰撞，但是危险性却远高于正面碰撞，因为侧撞时乘员的身体直接暴露于碰撞区。除此之外，车辆与路边障碍的碰撞，例如与树木、杆柱、道路护栏的碰撞，也越来越受到关注。代表消费者利益的新车评级试验NCAP就已经把侧向柱撞列为评价内容。（4）碰撞兼容性：欧洲的工作重点放在轿车与轿车之间“正面—正面”或“正面—侧面”碰撞的兼容性；中低收入国家则更注重轿车与卡车之间的碰撞兼容性问题，除了考虑正面相撞的兼容性，同时还要考虑与卡车后面相撞的兼容性。卡车的碰撞区设计必须同时考虑与小型机动车、行人、非机动车相撞的可能性。据估计，在卡车的前端、侧面、后端加上吸能式防护装置，可减少此类死亡事故约[4]12%。
3）车辆智能化技术
新技术的产生为安全保护提供了更多的选择措施。智能化技术可用来完成使车辆规避险境、避免碰撞、降低伤害、自动进行事故后处理等任务。新一轮智能安全技术的出现主要是受技术进步的驱动，且新的高端技术为这些功能提供了可能性，但是用户和社会公众对这些新技术的反应还有待观察。因此，法规应当对这些新技术加以规范。这类技术主要包括电子稳定控制（ESC）、主动巡航（ACC）、自动避撞（AB）、偏道预警（LDW）、盲区探测（BSD）、倒车后视、酒精探测自锁、限速识别与自适应速度控制，等等。1.2 车辆碰撞安全技术目标
实践证明，在高收入国家行之有效的安全技术研究方法是：“事故伤害观察—总结提炼模型—采取防护措施。”可见，对事故特征、成因的分类分析是一切措施的起点。事故数据库越完善，安全防范措施就越有针对性，措施效能就越高。可靠的数据是描述道路交通事故损失、评估危险因素、制定应对措施、给政策制定者提供信息和形成公众意识的基础。没有可靠的信息，就无法理性地、令人信服地抓住预防道路交通事故的重点。
一些国家有全国性的协同数据库系统，可以更全面地分析事故成因，例如美国的国家“汽车抽样系统”NASS（National Automotive Sampling System），包括了“死亡分析报告体系”FARS（Fatality Analysis Reporting System）、“总体性评估系统”GES（General Estimates System）、“碰撞特性数据系统”CDS（Crashworthiness Data System）和“碰撞伤害研究与工程网络”CIREN（Crash Injury Research and Engineering Network）共4个数据库的内容。
在保证数据准确的同时，数据的获取和传播渠道也非常重要。交通事故数据系统需允许界外团体与各界人士获取，以保证数据的有效传播。在数据管理方面，美国走在了其他国家的前面，任何人都可以方便地从官方网站上下载NASS和美国NCAP试验数据，这不但有利于美国政府的管理和制定有力政策，同时也对全球性的技术发展起到了极大的促进作用。我国的交通事故数据通过《中国交通年鉴》《中[5]国统计年鉴》进行定期公布，同时，公安部、卫生部也会发布事故[6]统计数据。除此之外，登录卫生部统计信息网页也可获取相关数据。
数据的分析结果会通过道路设施建设、交通法规、车辆技术法规等形式对社会产生影响。当对事故模式采取了针对性技术措施以后，通过同一种数据统计和分析模式，人们还可以观察这些措施的有效性。车辆设计首先以车辆技术法规要求为最基本性能目标，同时，每个车厂还会根据自己对事故数据的理解，在性能和功能上不同程度地超越法规的要求，一方面的动力是技术进步的主动愿望，另一方面的动力来源于市场上的竞争对手。
目前，各国的车辆安全技术法规主要来源于美国和欧洲两大体系，这两大体系制定的出发点是有差别的。例如，美国FMVSS系列法规制定的假设出发点是，交通参与者，尤其是驾驶员的可教育性是有限的，所以并不能保证所有交通参与者都按照一个标准的、理想的行为模式参与交通。非标准的安全措施使用方式和人为疏忽是不可避免的。例如，理想状况是100%的驾驶员在驾驶时都应当佩戴安全带，但事实上经过这么多年的宣传努力，前排和后排乘员的安全带佩戴率[7]分别只有82%和76%。因此，美国政府立法机构在意识到教育作用局限性的同时，还强调人人享有均等的受保护权利，这意味着车辆设计要给系安全带的乘员和不系安全带的乘员提供相同等级的保护技术，不得有歧视或偏倚倾向。美国国会在1998年6月颁布了“21世纪运输均等权利法案（The Transportation Equity Act for the 21st [8]Century，TEA21）”，要求社会“依据FMVSS 208法规，改进对不同尺寸、系安全带与不系安全带的乘员的保护效果；同时，依靠智能安全气囊等技术，将气囊给婴儿、儿童和其他乘员带来的危险降至最低”，因此而引发了“智能安全气囊法规”（新版FMVSS 208）的产生。
另一方面，欧洲的车辆安全法规以交通参与者遵纪守法为前提，在欧经会法规ECE R94“关于车辆正面碰撞乘员保护认证的统一规定”中并不要求车厂对不系安全带的乘员保护效果进行检验，也就是假设所有人在驾驶过程中都必须按照交通法规要求使用安全带，如果不遵守交通法规规定，当事人应当为此付出相应代价。表面上看起来，美国的社会价值观也许和这种态度有些不一致，但是欧洲法规也确实在以下两方面带来了正面效果。（1）敦促公众系安全带。安全带是有史以来最有效的交通保护[7]措施，这一点已经得到公认。从表1.1的统计结果来看，欧洲的安全带使用率确实远高于美国。表1.1 各国安全带使用率 %国 家前排佩戴率后排佩戴率奥地利89499883法国德国95～96889473荷兰挪威9385瑞典96908661瑞士英国9184～90美国8276（2）降低车辆的技术成本，有利于整体经济的可持续性发展。以安全气囊系统为例，由于欧洲碰撞法规以乘员佩戴安全带为基本假设，所以气囊的容积、输出力都可以比美国FMVSS 208法规要求的低，随之带来的效益是气囊点爆展开时导致乘员伤害的概率变小，气囊成本价降低。为了满足美国FMVSS 208“智能气囊”的要求，车型开发时所需要的碰撞试验样车数量将是依据欧洲法规开发时所需数量的2～3倍（见本书第4章）。
中国GB系列强制性车辆安全技术法规是参照欧洲ECE指令体系制定的，强制性认证管理制度方面也和欧洲比较接近，而与美国的“自行认证”形成对比。联合国欧经会于1958年制定了《关于采用统一条件批准机动车辆装备和部件并相互承认此批准的协定书》（简称《1958年协定书》），旨在整个欧洲范围内对汽车产品制定、实施统一汽车技术法规（即ECE法规），并开展统一的形式批准，以促进第二次世界大战后的汽车贸易与技术交流。“欧洲经济委员会车辆结构工[9]作组”（UN/ECE/WP29）是《1958年协定书》的具体执行机构，专门负责ECE法规的修订和实施工作。碰撞安全法规由被动安全技术专家组GRSP负责修订，原机械工业部组织行业专家代表团从1997年第24届GRSP会议开始一直参加每年两次的GRSP专家组会议。
到目前为止，《1958年协定书》缔约方已经达到48个。越来越多欧洲以外的国家，如日本、澳大利亚、南非、新西兰、韩国也签署了《1958年协定书》，逐步采用ECE技术法规替代自己本国原有的技术法规。中国尚未签署《1958年协定书》，但近年来一直积极参加WP29的有关工作，并于2000年8月签署了WP29的《全球汽车技术法规协定书》（即《1998年协定书》），随后中国以第9个缔约方的身份定期参加WP29及其管理委员会会议。预计中国将来有可能签署《1958年协定书》。《1998年协定书》规定，某项全球统一法规一旦获得缔约方管理委员会的一致通过，即可成为全球性技术法规（GTR）。所有对该GTR法规投赞成票的缔约方有义务迅速将该法规引入各自国家的法律法规体系之中，并将是否采用该GTR法规，或是否接受符合该GTR法规的产品，以及GTR法规的实施日期等信息上报联合国。到2011年，已经完成全球注册的GTR法规共有11项，见表1.2，从进展速度及目前的内容来看，还没有形成系统性，近期不会对缔约国的汽车工业经济造成重大冲击，但是远期影响将是巨大的。表1.2 已经完成全球注册的GTR法规项目法缔约方通报规法 规 名 称采用状况最编后期限号GT2006年1月181 关于车门锁和车门保持件的全球技术法规R 1日2排放物以及发动机 就气体污染物排放、COGT2006年8月222燃油消耗对装有点燃或压燃式发动机的两轮摩R 2日托车的测量规程GT2008年1月153 摩托车制动系统全球技术法规R 3日 就污染物排放方面对压燃式发动机及燃用天GT2008年1月154然气（NG）或液化石油气（LPG）的点燃式发R 4日动机的试验规程GT2008年1月155 道路车辆车载诊断系统（OBD）技术要求R 5日GT 用于机动车辆及机动车辆装备的安全玻璃材2009年5月126R 6料日GT2009年5月137 头枕R 7日GT2009年8月268 电子稳定控制系统（ESC）R 8日GT2010年1月139 行人保护全球技术法规R 9日1GT2010年8月24 非循环排放全球技术法规0R10日1GT 农林拖拉机与非道路机动机械车辆排放2011年1月121R11（NRMM）日
新车抽样评价试验（NCAP）也是车辆设计的一个重要依据，其起源于美国，始于1978年。目前美国、欧洲、中国、日本都有自己的NCAP评价试验方法。NCAP试验是从消费者的角度出发，用大众能理解的简单评级方式（星级）来帮助消费者做出选择，目的是用市场需求给车厂提供设计安全车辆的动力，而不是单纯让区域法规成为汽车设计的技术导向。NCAP试验里面适当地增加了一些超出法规要求的性能指标，如美国NCAP刚性壁撞击试验采用56km/h的撞击速度，就高于FMVSS 208法规里规定的最高48km/h刚性壁撞击试验速度。同时，NCAP鼓励车厂采用比较成熟的，但是还没有体现到法规里去的新技术，如装电子稳定装置ESC装备的车辆在欧洲的Euro-NCAP评价里就能得到加分，其他主动避撞安全系统也将陆续在Euro-NCAP里获得加分。
除了关注被试车辆在试验期间的瞬间表现外，NCAP还关注其性能表现的稳定性，即当环境条件发生变化以后，车辆是否还能提供相同的安全性能表现。例如，在偏置碰撞中，如果观察到乘员头部有可能滑移到气囊保护区之外，那么NCAP就要对产品进行“扣分”。利用这些扣分项，可确保高安全性能的车辆具备一定的性能冗余。美国的高速公路安全保险研究所（IIHS）的试验规范也是一种用户评价试[10]验。
总之，车辆碰撞安全设计的目标来源于三个方面：官方法规、NCAP试验性能要求、事故统计分析结果。1.3 碰撞安全技术现状与未来
按照碰撞事件发生的时间，可以把车辆危险状态分为稳定行驶、[11]异常行驶、危险临近、临撞、碰撞和撞后6种状态，见表1.3和图1.1。表1.3 车辆危险状态分类与碰撞事件相距阶段车 辆 状 态时间/ms稳定行驶约-3 000无安全隐患阶段异常行驶发现安全隐患，如侧滑、偏离航线、超-3 000～-500阶段速、重心失稳等危险临近-500～-50如不采取纠正措施，就会发生碰撞事故阶段采取任何纠正措施都不会避免事故的发-50～0临撞阶段生碰撞阶段0～200从车体碰撞接触开始到碰撞结束撞后阶段>200碰撞后图1.1 车辆危险状态分类
传统的碰撞安全技术主要提供碰撞状态的保护，由于集中在事故发生以后的阶段，所以被称为“被动安全技术”，意指无力干涉碰撞的发生，只能被动地对乘员提供保护。根据表1.3所述的阶段分类，目前碰撞安全技术的发展已经不仅仅局限于碰撞阶段保护。碰撞安全被动保护技术又可分为车体耐撞技术和乘员约束技术两大分支。
避免碰撞发生的技术称为避撞技术，纠正不稳定行驶状态或者避免其发生的技术称为驾驶辅助技术。避撞与驾驶辅助技术是近年来新兴安全技术发展的热点。本书将对驾驶辅助技术、避撞技术、被动安全技术的系统设计方法进行探索和介绍。安全技术专业的格局和开发组织方式也随着避撞安全技术的进步而产生了相应变化，见表1.4。[12]表1.4 车辆安全专业格局的变化
被动安全技术的发展开始趋近于饱和状态。21世纪初以来，碰撞安全技术的发展重点逐渐从碰撞阶段扩展到了临撞阶段、危险临近阶段和异常行驶阶段。针对不同的危险阶段，不同年代的技术内容概[13]况如图1.2所示。公众尤其对其中的盲区探测、主动随动前照灯、倒车影像、避撞系统、先进ACC、个人安全协助服务系统、LDP偏道纠正等安全技术表示出了极大的兴趣。[13]图1.2 安全电子的集成模式
为了避免从正常行驶状态进入异常行驶状态，舒适性能将起到非常重要的影响作用。舒适性事关驾驶人员的疲劳程度，操作、获取信息及通信的便利性会影响到驾驶人员的注意力集中度，因此其都是驾驶安全应该考虑的影响因素。舒适性和便利性的定义十分宽泛，国际上还没有对其技术内容进行统一定义。如果按照舒适便利技术的影响[14]范围来分类，暂且可以将舒适便利技术分为三类，其中Ⅰ类技术模块与安全性的关联度最大。如果说驾驶辅助技术在驾驶员进行具体操作或驾驶受到外界干扰时能够防止进入异常行驶状态，那么舒适便利性对安全性的影响则是可以在常态下防止不自觉地、缓慢地进入异常驾驶状态。鉴于涉及的相关技术比较广泛，本书不对影响安全的舒适便利性技术做深入探讨。
安全技术的发展呈现出了集成化、智能化和系统化的趋势。随着智能化程度的提高，各种安全子系统不断增多，一辆车上仅安全系统的电控单元（ECU）就可能达到十多个。为了增加电控系统的可靠性和降低器件成本，安全系统传感器的集成和控制器的集成显得越来越[15]，[16]重要。预计安全电子的集成化将成为下一轮安全电子产品商务竞争的焦点，其可能的集成度、集成模式和进程如图1.3所示。当前安全电子的多传感器和多ECU现状主要是由子系统多家供货造成的。如果几个子系统由一家供应商统一开发，共用一个控制器，在技术上是完全可行的，如光学“盲区探测—偏道预警—防撞报警”三合一系统就很容易实现传感器与控制器集成。但是，进一步把这个系统再与其他执行系统，如转向系统、刹车系统，用单一ECU集中控制起来就很难，因为其涉及不同生产厂的商业利益问题。[15][16]图1.3 安全电子的集成模式，
无论是在传感还是在控制层面，被动安全与主动安全集成和融合的趋势是不可避免的。最初期的融合将发生在硬件领域，如多种系统共用的光学探测传感器、惯量传感器、加速度传感器。然后，融合将向控制器发展，如乘员约束系统控制器与ESC控制器的融合、其他被动安全控制器与碰撞先期预警控制器的融合及辅助驾驶控制器与被动安全控制器的融合，等等。最后从控制策略与决策算法上也可能发生深度融合，最新的人工智能科学理论，如机器学习理论，会进入车辆的安全设计领域。
汽车安全工程师必须认识到，技术法规永远不是车辆安全设计的最终目标，其只是安全性能的最低要求，汽车耐撞性设计也不是碰撞安全的最终解决方案。汽车安全对策必须放在社会大环境里去思考，现有的产品安全技术以及安全性能设计工具必须加以根本变革，才能应对智能时代和第四次工业革命带来的挑战和机遇。参考文献
[1] 联合国WHO，世界预防道路交通伤害报告，http://www.who.int/publications/list/9241562609/zh/.
[2] 联合国WHO，十年道路安全行动，http://www.who.int/roadsafety/decade_of_action/en/.
[3] Fatality analysis reporting system（FARS）, http://www.nhtsa.gov/FARS.
[4] NHTSA Compatibility Research Update. http://www.nhtsa.gov/search?q=compatibility&x=16&y=2.
[5] 中国交通运输协会，中国交通年鉴，http://www.zgjtnj.com/.
[6] 中华人民共和国卫生和计划生育委员会统计信息中心，居民病伤死亡原因调查总结，http://www.nhfpc.gov.cn/htmlfiles/zwgkzt/ptjnj.
[7] WHO UN, Global status report on road safety, Time for action, 2009. http://www.who.int/violence_injury_prevention/road_safety_status/2009/en/.
[8] 美国TEA21法案，http://www.fhwa.dot.gov/tea21/sumcov.htm.
[9] 欧洲经济委员会车辆结构工作组（UN/ECE/WP29），http://www.unece.org/trans/main/wp29/wp29wgs/wp29gen/wp29glob_registry.html.
[10] 美国高速公路保险研究所（IIHS）试验规范，http://www.iihs.org/iihs/ratings/technical-information/technical-protocols.
[11] 邱少波．汽车安全技术创新趋势及一汽对策．中国工程院“2010汽车自主创新论坛”，2010年12月25-26日，重庆．
[12] Qiu Shaobo. Truck Safety Situation in China, Developing Global Sustainability — China/ U.S. Partnership Forum, Sustainable Worldwide Transportation Consortium, UMTRI, University of Michigan, May 20 and 21, 2011.
[13] 邱少波．卡车安全技术．汽车安全、品质与发展高峰论坛，中国质量检验协会机动车安全检验专业委员会，2011年6月22日，北京．
[14] 邱少波．一汽智能安全技术发展技术路线．汽车安全高层论坛演讲稿集编，中国汽车工业协会CAAM，2010年3月3日，牙克石．
[15] 邱少波．全球汽车安全发展趋势．中国汽车电子产业发展高层论坛，吉林省工信厅／国家工信部，2010年9月3日，长春．
[16] 邱少波．集成式汽车安全技术．中国汽车工程学会CSAE年会演讲稿集编，2010年7月15—17日，长春．第2章 乘员伤害评价2.1 损伤度量方法
为了有针对性地为乘员提供适当防护，必须理解乘员的碰撞伤害机理。在非测试场合，国际上用简易伤害指标AIS（Abbreviated Injury Scale）对伤害程度进行分级，见表2.1。医学界无法对AIS进行量化测试，但是AIS具有非常重要的统计意义，所以在进行宏观数据分析时其作用非常重要。表2.1 简易伤害指标AISAI严重度伤害类型导致死亡的概率/%S0无伤无01轻微表面伤害02中度可恢复1～23严重可能恢复8～104重伤不治疗不可能完全恢复50550危重治疗后也不能完全恢复6100致死不能存活
AIS系统由AAAM（Association for the Advancement of Automotive Medicine）和AMA（American Medical Association）所定义定改进措施都非常有帮助。
汽车乘员伤害主要属于钝器撞击伤害，乘员保护是从理解乘员各个部位的伤害机理并从人体所能承受的外部机械作用极限值入手。在汽车行业，工程师用伤害测试假人在碰撞试验中代替真人来评价受撞击伤害的程度。工程界把对人体伤害的生物力学响应反映在试验假人身上，因此，应当注意，尽管车辆碰撞安全防护设计已经为降低碰撞伤害做出了巨大贡献，但到目前为止，车辆碰撞保护设计仍是以降低试验假人的伤害水平为目标，其与实际降低真人伤害还是有差距的。
汽车安全试验标准最早由美国运输部发起，其中最主要的要求是试验假人的伤害指标测试必须完全达标。20世纪70年代的美国安全法规要求进行56km/h的刚性壁碰撞试验。试验里要求采用混合Ⅱ型假人在三个部位进行撞击载荷测试：头部加速度、胸部加速度和大腿载荷。20世纪80年代后期，正面碰撞试验标准里开始引进混合Ⅲ型假人，要求提供更多的测试项目，包括胸部变形、颈部力与力矩、小腿力与力矩。同时，侧撞假人SID开发成功并被引用到法规试验，以对肋骨、脊柱和骨盆的加速度进行测量。这些法规里规定的人体载荷限制并不保证完全避免伤害，而只是表明在此水平载荷作用下发生严重伤害的概率较低（大概在30%）。严格来讲，车辆法规里规定的生物力学限值并不是人体的损伤度限值，只是规定了一个人体所能承受外部机械载荷的最大限值，在这个机械载荷作用下，某个部位（如胸部）很有可能（如30%的可能）发生某一程度以上的伤害（如AIS 3+级）。因此，在车辆碰撞试验中，我们只能测取车辆撞击给身体各个部位所带来的机械载荷，而无法直接测量乘员的受伤程度。
在碰撞测试中遇到的问题是，人体的机械载荷和伤害结果并不是严格的一一对应关系。对身体的同一个部位施加同样的机械外力载荷，有的人可能会受伤，而有的人则可能毫发无损，即伤害的程度是有离散性的。身体所受的外力和导致的身体损伤级别AIS之间需要通过生物力学试验进行标定测试，但是并不能保证这种因果关系在所有人身上同样稳定再现，而再现可能性的大小就是伤害风险分析。伤害风险分析可以回答机械外力和伤害程度对应关系的可信度。
例如，在试验室里发现，股骨在受到一定程度的轴向压缩力时就会发生骨折，但是这个力值因人而异。通过试验、事故与案例的统计和回归分析，伤害风险的研究发现，承受5kN时骨折的可能性很小，大概是4%，因此可以认为这个载荷是安全的。但是，当载荷上升到9kN时，骨折的可能性就上升到了29%，这个伤害的可能性已经高到足以要求我们采取防范措施，因此我们就可以依据这个可能性水平制定法规：在碰撞时，大腿轴向撞击力不允许超过9kN，意味着不骨折的可能性为71%。有的国家或地区的法规比较严格，将股骨的撞击力限制在6.8kN，这意味着不出现骨折的可能性为90%，如果进一步降低到3.8kN，则不发生骨折的可能性将上升到97%～98%。法规就是用身体载荷外力量值去控制各种伤害的可能性。
由于无法用仪器测试和度量人体的伤害程度，故我们只能测量身体所承受的外力，然后推知伤害等级的可能性。2.2 头部伤害
头部是全身最关键和脆弱的部位。如果头部有外伤，头骨发生骨折或塌陷，内部软组织就会受到挤压损伤。如果没有外部创伤，头部撞击和剧烈运动也会引起内部软组织伤害，其主要原因是内部软组织与头骨之间发生过度碰撞，即汽车安全界所称的“三次碰撞”。“一次碰撞”是指碰撞事件的起因，如车与障碍之间的碰撞；“二次碰撞”是指乘员肢体在车内与车体发生的碰撞；“三次碰撞”是指乘员的内部器官与身体腔体之间发生的碰撞。头部承受过大的外部加速度作用以后就会引起大脑组织发生“三次碰撞”（见图2.1和图2.2）。图2.1 三次碰撞图2.2 脑部“三次碰撞”伤害与颈部受力
脑组织浮动在一层脑脊髓液薄膜上，平时可以防止与颅骨内表面发生磕碰。在不承受直接打击的情况下，汽车事故引发的头部剧烈运动就足以引起大脑与颅骨之间的激烈碰撞。大多数脑伤属于中等程度损伤，也就是常说的“脑震荡”。脑震荡的生理症状包括：短时意识丧失、定向障碍（交替性意识）、头疼、恶心、呕吐、身体协调丧失、晕眩、失衡、视觉模糊、耳鸣、嘴里有金属味道、疲劳、睡眠规律改变，等等；在认知和情感上的表现为：长期和短期记忆丢失、困惑、注意力与思维能力下降。虽然90%的脑震荡受伤者可以在4个月内恢复健康，但是少数人的症状会持续一年以上甚至成为永久性症状。更严重的伤害程度包括更长时间的意识丧失、黑视（由于脑脊髓液流失而引起）、痉挛、瞳孔扩大、发音含糊和四肢麻木无力等。
图2.3表示了两种作用在头部的加速度形式，虽然两个加速度曲线下的面积相等，但是对头部损伤的效果是不同的。生物力学研究结果表明，头部损伤的严重程度不光与头部加速度峰值有关，同时还与加速度持续作用的时间有关，也就是说，如果持续时间很短，即使大脑承受很高的加速度峰值也不会有危险。普通车辆的刹车加速度一般2在-11～-8m/s，赛车利用宽轮胎、特殊轮胎材料、给轮胎增加气动下压力等措施可以达到5g。车辆与刚性壁之间发生50km/h的碰撞时，假设全部停止过程需要0.2s，如果车体设计不当，其加速度峰值将会超过100g。从5g到100g，不同的持续作用时间对人脑有不同的伤害结果。图2.3 两种头部加速度形式
加速度幅值与脉冲持续时间对伤害程度影响的初期试验数据只有六个数据点，来源于早期的美国军方资料，这就是著名的韦恩伤害曲[2]线WSTC（Wayne State Tolerance Curve），是当今头部伤害评价方法的原型基础。由于韦恩伤害曲线在80g处渐近于加速度作用时间轴线，因此早期的内饰头型撞击标准是80g以上的加速度作用不能超过3ms。韦恩伤害曲线从公布开始就受到多方评论，主要的问题有：数据太少、测量方法不确定、加速度水平定义不准确、试验中没有可以直接度量功能性脑损伤的生物力学指标，等等。
首次对头部伤害进行评价的指标是Gadd伤害指标SI（Severity [3]Index），其将伤害值定为加速度峰值与作用时间之间的乘积。鉴于身体不同部位对加速度的承受能力不同，根据经验值对不同的身体部位采用不同的加权指数。对于头部，加权指数n=2.5。SI计算公式如下：（2.1）
式中，t为加速度作用时间。图2.4 加速度波形的积分区域
在进行不同车型与不同碰撞模式的头部损伤对比时，这个模型的一致性不是非常令人满意，为此SI的表述方法得到了进一步修正。对12图2.4所示的加速度波形积分，在任意两个时间点t和t之间，平均加速度可以表示为：（2.2）
同时考虑时间因素和头部的加权指数2.5，构建一个新的头部伤[4]害指数HIC（Head Injury Criterion）：（2.3）（2.4）
HIC是美国高速公路安全管理局NHTSA于1972年开始采用的，一直被沿用到当今碰撞试验的假人伤害评价计算中。起初，NHTSA对12Δt=t-t的时间区域长短规定是任意的，后来的经验发现，比36ms更长时间的加速度并不会带来更大的伤害，另外短于3ms的加速度峰值也不会给大脑带来实质伤害，因此积分区间取小于36ms的任意区间。综合这两种现象，可以从两方面来评价头部加速度耐受极限，一36是在36ms以内的HIC的限值（如规定小于1 000），二是持续3ms以上的加速度峰值（如规定小于80g）。AAMA建议将HIC的采样时间降[5]15低至15ms间隔，同时要求15ms区域的HIC小于700。
AAMA推荐15ms计算区间的理由是，HIC计算所依据的那些最原始的骨生物力学断裂数据显示，样本的头骨骨折或者脑组织损伤都是[6]在15ms以后发生的。AAMA还引用了一个志愿者试验的研究结果，36试验对象承受了高于1 000的HIC冲击，并没有出现头骨损伤和脑组36织损伤，因此结论是HIC也同时高估了头部与气囊发生长时间撞击时的伤害风险。缩短区间以后，更多的尖细加速度峰值会被纳入伤害计量中，因此HIC值会上升。对此，文献[6]根据引入295次NCAP试验1536数据观察，认为HIC的700限值和HIC的1 000限值对长时间事件的评价没有严格度的区别，因为限值降低到700，补偿了间隔缩短后的伤害值的上升效应。对于短期冲击，两个指标在数值测量上没有表现15出任何差异，HIC标准有可能更加严格。AAMA建议，由于成人HIC的700限值与儿童、5百分位女性之间的比例关联度还不十分确定，1515故还是应当采用较严格的HIC标准。文献[7]也认为，HIC的指标比36HIC更加严格。
由于头部结构与伤害机理的复杂性，任何一种生物力学指标都不可能全面描述头部的伤害行为。与WSTC曲线类似，HIC仍然存在很多问题，例如，HIC是否适用于非碰撞引起的脑部加速损伤评价？HIC如何评价擦边碰撞损伤？对36ms的HIC时间区域，伤害值1 000与等加速度值60g相当（），那么高于1 000的HIC意味着什么呢？高于1 000或者低于1 000的HIC是否与大脑承受60g时的损伤程度成比例地上升或者下降呢？因此，在FMVSS 208以及其他国家的车辆法规里所采用的HIC并不包含任何直接的生物机体伤害机理含义。文献[8]认为，当HIC小于1 000时，严重伤害的概率小于20%，但是，HIC的计算目前还不能当作一个伤害度量的预测方法，只能在仿真生物力学试验里当作一个“及格／不及格”的判据。
HIC的判定是基于头骨断裂判据，而不是脑组织损伤判据，在道路交通事故里经常有在未发生头骨断裂的情况发生脑组织损伤的情况，这是HIC所不能预测的。还有，HIC对头部角加速度的影响没有加以考虑。
文献[9]的研究表明，头部载荷主要来源于两种作用：直接作用和非直接作用。直接作用是指头部直接与车室内饰部件发生碰撞，生物力学响应的特征是以线性加速度为主，伴以轻微的角加速度。非直接作用时，头部在没有任何接触的情况下就出现一个猛烈动作。非接触作用的头部载荷主要是因为躯体突然动作，通过颈部联动作用于头部，其会引起较大的头部角加速度。
HIC只把头骨当作刚体考虑平动动能，以模拟直接作用为主。文献[10]提出了考虑头骨变形和非刚体脑组织特性的HIP（Head Impact Power）指标。HIP的计算是基于平动动能与转动动能的总变化率而[11]测量的，是“黏滞性指标”的进一步发展。黏滞性指标认为，对于黏滞性器官（脑组织就具有黏滞特性），当其压缩量C与压缩速度v之间的乘积超过一定量值以后，器官就有可能受损。黏滞性指标后来也被用于评价其他胸腔内的黏滞特性器官损伤。因为头部组织的复杂性和执行试验的难度，目前还没有公认的准确伤害的预测方法，因此[12]除了HIC，更全面的评价指标还没有被官方标准所采纳。
其他的头部伤害指标还包括：
HAC（Head Acceptability Criterion），用于ECE R80。计算公式同HIC，时间区域不限，HAC取最大值。36
HIC（d）：权重式HIC，用于FMVSS 201。计算方法基于HIC：36
HIC（d）=0.754 46HIC+166.4（2.5）
HPC（Head Performance Criterion）。在ECE R94、R95中，
36HPC数值计算与HIC相同。如果头部接触时间能明确确定，则将其12定义为积分区域的开始时间t，t定为记录结束时间。行人保护采用
15HPC指标。
HCD（Head Contact Duration）指头部接触时间。HCD是头部接触期间内的最大HIC值。为确定接触时间，首先要计算接触头部的接触力F：
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