汽车事件数据记录系统试验标准的探讨

文 /王韶华 张 超 林佳盛

随着电动汽车的迅速崛起，智能网联技术已大幅度运用于汽车自动驾驶、智能生态圈打造等诸多领域。汽车的行驶状态、驾驶人员状态和车外路况等诸多信息将以数字化方式被收集、存储和运用。汽车事件数据记录系统（EDR），俗称汽车的黑匣子，其由传感单元、处理单元、存储单元和供电单元组成，可用来记录汽车在发生交通事故前、中、后3个阶段汽车的车辆速度、行车制动、发动机运行状态和安全约束系统状态等关键参数。翔实、有效的EDR数据可以准确反映事故车辆在整个碰撞过程中的运行状态，包括驾驶人员采取的各种措施。这些数据不仅对交通事故分析鉴定具有重要作用，更可以为未来的汽车主动安全技术的发展方向提供有力的数据支持。自《汽车事件数据记录系统》（GB 39732-2020）实施以来，各种碰撞试验遇到一些问题，为此本文对该标准展开进一步研究。

碰撞试验主要涉及3类试验：正面碰撞、正面偏置碰撞和侧面碰撞。

加速度传感器安装要求：对于车辆加速度传感器所在的EDR控制器在车辆纵向中心平面内的情形，将试验室加速度传感器安装在距离EDR控制器表面＜30 mm的位置；
对于车辆加速度传感器所在的EDR控制器不在车辆纵向中心平面内的情形，则将试验室加速度传感器安装在乘员舱内刚性固定件表面上，即横向方向上，距离纵向中心平面内30 mm以内；
纵向方向上，距离驾驶员座椅R点所在横向平面前方，距离应＜30 mm。

碰撞车辆准备：按照正面、正面偏置和侧面碰撞标准进行试验车辆前期准备。

试验数据采集：碰撞标准要求采集的所有数据、加速度传感器、电流钳数据和EDR数据元素。

试验准备：整车一辆、延长线（移动EDR装置，便于试验触发）、屏蔽气囊和安全带等不可逆装置。

触发方式有4种选择：撞击车辆、撞击固定车辆的板车、物理触发EDR、对EDR输入触发信号。第1、2、4种方式分别由于试验成本过高、触发阀值要求很难控制和需要客户配合搭建模拟环境等原因，试验流程较为复杂，而第3种方式实现方便且触发成功率高，故通常被试验采用。

试验前，需对车辆相关部件进行数据预设（见表 1）。

表1 部分车辆相关部件数据预设表

试验准备：EDR控制器及其安装，模拟测试箱（由制造商提供）。参数设置准备与EDR台架试验见表2、图1。

图1 EDR台架试验要求

表2 EDR台架试验主要测试项目与关键要求

1.存储空间

经实际试验显示，不同制造商的EDR控制器存储事件的次数也不尽相同，比较常见的是存储3～6次事件，且不同的EDR控制器会有不同的触发或锁定条件。总体来看，EDR触发试验、断电存储试验和存储事件次数试验三者均要求EDR控制器有足够空间能够记录事件，非锁定事件覆盖试验和锁定事件覆盖试验两者则要求EDR控制器没有足够空间。因此，对于试验样品，试验人员可依照顺序进行试验（假设EDR为3个存储空间）。

三次冲击试验的顺序为断电存储试验、存储覆盖机制试验（锁定事件）和触发试验。完成这3次试验后，存储事件次数试验、断电存储试验和触发试验均已满足。

进行一次非锁定事件覆盖试验（触发阈值冲击波形），将触发试验覆盖，完成非锁定事件覆盖试验；
进行一次锁定事件覆盖试验（锁定条件冲击波形），将触发试验覆盖，此时EDR中所有存储单元中均为锁定事件；
进行一次锁定事件覆盖试验（锁定条件冲击波形），验证锁定事件覆盖。

试验人员通过多次试验后总结出试验流程，试验类型、试验波形和达成目标见表3。

表3 EDR台架试验流程

2.试验数据采集与读取

试验波形采集主要是将EDR台架设备试验波形（加速度、速度等）的每一个采样点的具体数值保存下来用于今后分析，并按照GB 39732-2020标准要求去读取EDR数据元素。

3.试验结果判定

判定要求为：台架试验类型是否全覆盖，有无遗漏或者错误的情况发生；
将采集到的EDR数据与预设值相比较，两者数据是否一致。

1.驾驶操作数据试验

① 遇到的问题与分析

驾驶操作数据试验能够验证整车能否完整、正确地将驾驶操作数据发送至EDR，试验前需对车辆相关部件进行预设。此预设可由人为操作完成，但存在以下两个问题。

人为操作势必需要占用一个试验人员，且该人员除负责预设工作外，其他采集、触发等工作均无法参与完成，需再配备一个人员辅助完成试验，从人员配置来说是不合理的。

在触发EDR前应屏蔽气囊、安全带等不可逆装置，但此操作存在人为遗忘或设备报错的可能，一旦出现上述情况，在车内进行预设操作的人员将被气囊或其他部件炸伤，造成人员伤害。

② 解决方案

综合以上两个问题，试验人员自主研发了一个驾驶操作试验假人系统。驾驶操作试验假人以铝制型材为原料，这样可以达到轻便和易操作的目的。该假人由上部和下部组成（见图2）。上部模拟人体的躯干部分，下部模拟人体的左右腿。左腿用来控制制动踏板，右腿用来控制加速踏板，通过左右腿上的螺母来调节腿的长度，从而达到预制制动踏板和加速踏板一定行程的目的。这样，只需一人便可完成试验设置与数据采集，既节约人工成本又保证安全。

图2 驾驶操作试验假人

③ 使用效果和改进建议

在实际使用中，试验实现了在保证试验人员安全的前提下一人完成试验的目标。试验显示，驾驶操作试验假人能满足驾驶操作数据试验的要求，使用效果良好。

在使用过程中，试验人员仍发现两点不足之处：整个假人的质量略偏重，在使用时比较费力，故建议在下一版本中可以从减重角度入手修改；
假人腿部通过螺母锁定的调节方式较为复杂，尤其在车内操作空间有限的情况下，问题比较突出，故建议在下一版本中可以着手改变调节方式，使腿部调节更简易。

2.台架试验

① 问题综述

因EDR控制器需匹配车型预留的固定孔位和车内空间去设计固定方式与体积，这直接导致其固定的底脚外形千差万别，有多种固定方式（见图3），这为台架试验时的样品固定带来不少麻烦。

图3 EDR控制器

试验初阶段，试验人员采用的是矩阵底板现场打孔的方式来固定（见图3-a）。但随着试验量的大幅度增加，EDR控制器的固定方式也越来越复杂，需要试验人员花大量时间去加工固定孔位，试验周期也随之成倍增长，此外加工也增加了客户的一笔额外费用，从降本增效的角度是不合适的，难以满足今后大批量的试验要求。故试验需要设计一种通用型固定装置来满足大部分的EDR安装，达到降低成本、加快试验进程的要求。

② 解决方案

结合近百个试验样品的观察与分析，得出EDR控制器具有以下两个特点：质量轻，经统计EDR控制器质量主要集中在200 g～500 g之间。所以，通用型固定装置可从轻巧角度出发，只要具备一定的强度即可；
固定方式单一，EDR控制器安装底脚虽然外形各异，但真正固定方式均为点固定，若能避开其底脚外形各异问题，则可最大限度发挥通用型固定装置的灵活性。

由这两个特点，本文设计了一种通用型固定装置，该装置包括基座和固定柱。基座呈长条板状，在其长度方向上开设有安装长槽，基座设置在试验台架上。固定柱设置在基座上，顶部开设有上下贯通的装配孔，用第一螺钉和第二螺钉固定。第一螺钉穿过EDR控制器的安装孔和装配孔，完成固定柱与EDR控制器之间的装配；
第二螺钉穿过安装长槽并与试验台架上的螺纹安装孔配合固定，使基座固定在试验台架上（见图4-b）。

图4 矩阵底板和通用型固定装置

该固定装置应在保证稳定性的前提下同时兼顾灵活性，以提高试验效率。因此，在设计完成后，试验人员须进行固定装置的稳定性验证。

通常EDR控制器有3点式固定和4点式固定两种，故需进行两次冲击试验来验证其稳定性。

具体方法：试验人员汇总统计现有EDR控制器质量，选取至今为止质量最大的一个EDR控制器（520 g）；
选取变化最大的波形进行验证（如锁定条件冲击波形，不可逆约束装置，-40 g～40 g）。试验人员首先进行4点式固定方式的试验：将4点式EDR控制器固定到试验台架上；
在EDR控制器上表面黏贴一个额外的加速度（X向）传感器；
完成一次冲击试验后采集台架加速度和额外加速度波形，并将两个加速度叠加在一起观察其一致性。试验人员再进行3点式固定方式的试验：将3点式EDR控制器固定到试验台架上；
完成一次冲击试验后采集台架加速度和额外加速度波形，并将两个加速度叠加在一起观察其一致性。

试验人员需通过比对分析，得出经台架试验采集到的波形和额外加速度采集到的波形基本一致的结论，固定装置的稳定性良好，满足试验要求。

③ 使用效果

几千次的试验验证，该固定装置以其质量轻、体积小、安装灵活度高等优势大大缩短试验时间，有效提高了试验效率，可以满足绝大部分EDR控制器的安装。

本文较为详细地阐述了EDR控制器标准涉及的3种试验方法和要求，同时就实际试验中遇到的问题提出解决方案并验证其可行性，从而优化了试验流程，提高了试验效率。本文提出的解决方案具有一定的可复制性，对于实际工作具有较高的实用价值，望下一步进行操作流程规范，能够较快地帮助试验人员掌握方法与顺利完成试验。