刘 磊，何 成，朱 鑫

(中国汽车技术研究中心有限公司，天津 300300)

根据世界卫生组织《全球道路安全现状报告2018》的数据显示，交通伤害是5岁至29岁人群的首要死亡原因.从2010年到2019年，交通事故中儿童乘员的死伤人数逐年增多.公安部交通管理局《中华人民共和国道路交通事故统计年报(2019年度)》数据显示，仅2019年，就有2 593名15岁以下儿童因交通事故死亡，19 619名15岁以下儿童受伤，相当于每天有7个儿童因为交通事故离开了这个世界，有50多个孩子和家庭承受着交通事故带来的生理和心理创伤，在这其中，1～6岁儿童均占比超过30%[1].道路交通安全事故依然是危害儿童和青少年生命健康的最大“杀手”之一，中国的儿童道路交通安全问题依旧严峻[2-5].

《C-NCAP管理规则(2021年版)》于2022年1月1日起正式实施.对Q3儿童假人，增加了头部、颈部和胸部的评价.在我们的前期研究中，正面碰撞中Q3儿童假人的头部、颈部和胸部伤害严重，因此有必要研究如何更好地保护车辆中的3岁儿童乘员.

1 2018版和2021版Q3儿童假人评价的差异性

《C-NCAP管理规则(2018年版)》不对Q3儿童假人进行评价，但在试验总体评分中，对儿童假人约束系统固定装置失效进行罚分.

《C-NCAP管理规则(2021年版)》不只对Q3儿童假人进行试验总体评分，还对Q3儿童假人头部、颈部、胸部进行评价.

对Q3儿童假人头部的评价，HIC15(Head Injury Criterion，头部伤害指标)的高性能限值和低性能限值分别为500，700；累积3 ms合成加速度的高性能限值和低性能限值分别为60 g，80 g.儿童假人头部在向前移动过程中未发生二次碰撞，则只评价累积3 ms合成加速度.

对Q3儿童假人颈部的评价，Fz(Z方向上的张力)的高性能限值和低性能限值分别为1 555 N，2 840 N.

对Q3儿童假人胸部的评价，累积3 ms合成加速度的高性能限值和低性能限值分别为41 g，55 g.

2 车辆对Q3儿童假人保护的现状分析

17个50.5 km/h的正面碰撞试验的儿童座椅都采用ISOFIX和上拉带的前向安装，头部在正向运动过程没有发生二次碰撞，所以不考查HIC15.头部3 ms累积合成加速度平均值为88.51 g，最大值为107.32 g，最小值为66.80 g.所有数据都超过高性能限值，表明Q3儿童假人有受伤的风险.其中14次试验的数据超过低性能限值，占比82.35%，表明Q3儿童假人有致死的风险.颈部Fz的平均值为3.09 kN，最大值为4.28 kN，最小值为2.02 kN.所有数据都超过高性能限值，表明Q3儿童假人有受伤的风险.其中，12次试验的数据超过低性能限值，占比70.59%，表明Q3儿童假人有致死的风险.胸部累积3 ms合成加速度平均值为52.21 g，最大值为63.63 g，最小值为38.10 g.15次试验的数据都超过高性能限值，表明Q3儿童假人有受伤的风险.其中，9次试验的数据超过低性能限值，占比52.94%，表明Q3儿童假人有致死的风险[6].这些数据表明，目前的车辆，采用ISOFIX和上拉带的前向安装，车上的Q3儿童假人在50.5 km/h的正面碰撞试验工况下，所有儿童都有受伤的风险，有82.35%的致死风险.究其原因，主要是采用ISOFIX和上拉带的正向安装，儿童座椅和车辆几乎为刚性连接，而Q3儿童假人仅靠儿童安全座椅的5点式安全带进行缓冲吸能，无法达到保护儿童乘员的目的.

3 3岁儿童乘员保护的改进方案

采用ISOFIX和上拉带正向安装的儿童座椅，儿童座椅和车辆之间刚性连接.发生碰撞后，儿童假人在惯性下，在20～30 ms的时间里运动完间隙空间，随即与5点式安全带发生接触，之后属于硬接触，所以胸部损伤大.胸部被5点式安全带限制住，头部继续向前甩动，头部和颈部都没有缓冲，所以损伤也大.为提升儿童乘员的保护效果，本研究采用车辆安全带固定的CRS后向安装和ISOFIX、支撑腿固定的CRS后向安装的儿童座椅安装方式.儿童假人搭载在50.5 km/h的正面碰撞试验中，乘坐在第二排座椅右侧.

3.1 车辆安全带固定的CRS后向安装

采用车辆安全带固定的CRS后向安装方式，如图1，将Q3儿童假人放置在第二排右侧座椅上，分别给予腰带和肩带部位50±5 N的拉力以消除安全带与儿童座椅之间的间隙.对13个不同车型进行13次试验，对头部、颈部和胸部的评价指标进行分析.

图1 车辆安全带固定的Q3儿童假人后向安装

HIC15如图2，所有值都小于500，都没有出现扣分，说明没有受伤的风险.头部3 ms累积合成加速度如图3，有2次试验的数值超过60 g，最大值为66.44 g，受伤的概率为15.4%，但扣分不多.

颈部Fz如图4，所有值都小于1 555 N，最大值为1 420 N，颈部都没有出现扣分，说明没有受伤的风险.

图2 假人头部HIC15

图3 假人头部3 ms累积合成加速度

图4 假人颈部Fz

胸部3 ms累积合成加速度如图5，有8次试验的数值超过41 g，受伤的概率为61.5%，最大值为52.38 g，接近低性能限值，具有很大的受伤风险.超过41 g的平均值为45.76 g.

图5 假人胸部3 ms累积合成加速度

采用车辆安全带固定的CRS后向安装方式后，头部只有2次试验出现少量扣分，颈部没有出现扣分，有61.5%的试验出现胸部扣分，且大部分只有少量扣分.是因为儿童座椅与车辆间靠安全带柔性连接，安全带对碰撞有明显的缓冲，延长作用力的时间.且采用后向安装，头部甩动较小，头部和颈部的损伤明显较小.由于安全带的缓冲作用，相比ISOFIX前向安装的儿童座椅，胸部的保护也得到加强.

3.2 ISOFIX、支撑腿固定的CRS后向安装

采用ISOFIX、支撑腿固定的CRS后向安装方式，如图6，将Q3儿童假人放置在第二排右侧座椅上，对12个不同车型进行12次试验，对头部、颈部和胸部的评价指标进行分析.

图6 ISOFIX、支撑腿固定的Q3儿童假人后向安装

HIC15如图7，有2次试验大于500，出现扣分.头部3 ms累积合成加速度如图8，有6次试验的数值超过60 g，最大值为76.16 g，接近低性能指标，说明头部损伤大.

颈部Fz如图9，有1次试验大于1 555 N，最大值为1 590 N，说明颈部有一定受伤的风险.

胸部3 ms累积合成加速度如图10，有6次试验的数值超过41 g，超出低性能限值，且扣分较多，最大值为55.8 g，有致死的风险，超过41 g的平均值为48.38 g.

图7 假人头部HIC15

图8 假人头部3 ms累积合成加速度

图9 假人颈部Fz

图10 假人胸部3 ms累积合成加速度

采用ISOFIX、支撑腿固定的CRS后向安装方式后，头部有50%的试验出现扣分，损伤风险大，颈部也有1次出现少量扣分，有50%的试验出现胸部扣分，大部分扣分多.是因为采用ISOFIX、支撑腿进行固定，儿童座椅与车辆之间为刚性连接，儿童假人只靠儿童座椅的靠背缓冲吸能.相比ISOFIX前向安装的儿童座椅的5点式安全带缓冲吸能，头部、颈部和胸部的损伤都得到很大的改善.

4 3种安装方式数据对比

2种后向安装方式的Q3儿童假人头部、颈部和胸部的最大值、最小值和平均值与采用ISOFIX和上拉带的前向安装方式的对比数据如表1.对头部和颈部的损伤而言，采用ISOFIX和上拉带固定的前向安装方式的最小值都超出扣分阈值，扣分次数比例100%，而采用车辆安全带固定的后向安装方式只有头部出现少数扣分，采用ISOFIX、支撑腿固定的后向安装的头部扣分次数比例50%，颈部,只有少数扣分.对胸部而言，改进后的方案的最大值、最小值明显减小，损伤变小，采用车辆安全带固定的后向安装方式超出低性能值(41 g)的试验平均值略小于采用ISOFIX、支撑腿固定的后向安装.通过上述分析，改进后的方案中，采用车辆安全带固定的后向安装方式对Q3儿童假人的保护效果更好.

表1 2种后向安装方式与采用ISOFIX和上拉带固定的前向安装方式的Q3儿童假人数据对比

5 结 论

采用ISOFIX和上拉带的正向安装车上的Q3儿童假人在50.5 km/h的正面碰撞试验工况下，所有儿童都有受伤的风险，有82.35%的致死风险.而采用车辆安全带固定的CRS后向安装和ISOFIX、支撑腿固定的CRS后向安装的儿童座椅安装方式后，受伤的风险降低至60%，只有4%的致死风险.

相比ISOFIX、支撑腿固定的CRS后向安装、车辆安全带固定的CRS后向安装中的儿童假人的颈部没有受伤风险，头部受伤的风险明显低，胸部受伤的程度略低，对Q3儿童假人的保护效果更好.