E-CALL技術(shù)在車輛碰撞試驗(yàn)中應(yīng)用研究

黃志剛　李金路　郭亮　宋廣文

摘 要：從實(shí)車碰撞試驗(yàn)角度出發(fā)，對車載緊急呼叫系統(tǒng)（E-CALL）進(jìn)行解讀，利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備資源，建立了ECE R94試驗(yàn)中E-CALL測試方法以及實(shí)施流程。此外，對3款品牌車型實(shí)車碰撞試驗(yàn)結(jié)果及E-CALL測試結(jié)果進(jìn)行分析：結(jié)果表明，當(dāng)前E-CALL測試流程可以達(dá)到檢測標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過E-CALL測試試驗(yàn)后三款車型位移誤差相差較大，各企業(yè)在E-CALL技術(shù)設(shè)備提升上仍有很大發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：碰撞試驗(yàn) E-CALL 試驗(yàn)流程 位移誤差

Application of E-call Technology In Vehicle Crash Test

Huang Zhigang Li Jinlu Guo Liang Song Guangwen

Abstract：From the perspective of real vehicle collision test， the E-CALL system is interpreted， and the E-CALL test method and implementation process in ECE R94 test are established by using laboratory equipment resources. In addition， the results of E-CALL test in the real vehicle crash test of three models are analyzed. The results show that the current test conditions can meet the test standards. For different car models， after E-CALL test， the displacement error results are quite different， and there is still a great development space for enterprises in the application of E-CALL technology equipment.

Key words：collision test， E-CALL， test procedure， displacement error

1 前言

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車保有量持續(xù)增加，與此同時，汽車碰撞事故也越來越多。重大交通事故帶來生命和財產(chǎn)損失。為解決這一問題，世界各國正著重發(fā)展車載緊急呼叫技術(shù)，例如俄羅斯Glonass和歐盟E-CALL技術(shù)。當(dāng)發(fā)生交通事故時，車載E-CALL系統(tǒng)會自動向公共安全應(yīng)答點(diǎn)（PSAP）發(fā)送信息，包括車輛的VIN號，車輛碰撞位置、車輛損傷信息等。根據(jù)事故發(fā)生形式和具體地理位置，車輛及乘員將得到最迅速的救援，進(jìn)而減少事故中人員傷害，減小事故代價[1]。歐盟已經(jīng)立法決議強(qiáng)制E-CALL作為車輛標(biāo)配，并要求其成員國在2015年建設(shè)PSAP應(yīng)答點(diǎn)，推進(jìn)E-CALL技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

針對車載緊急呼叫系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)者們做出了一定的研究。郭鵬[2]總結(jié)了車載緊急呼叫系統(tǒng)的發(fā)展歷程，對E-CALL技術(shù)各代產(chǎn)品進(jìn)行對比分析，此外，其還分析了E-CALL技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和測試情況;羅德與施瓦茨公司[3]設(shè)計了首個車載緊急呼叫測試方案，具體應(yīng)用設(shè)備包括無線通信測試儀和矢量信號源，通過模擬全球衛(wèi)星系統(tǒng)可以使廠家對其緊急呼叫模塊進(jìn)行可靠分析;中汽中心張悅[4]利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備搭建了Glonass呼叫系統(tǒng)測試平臺，建立了一套測試技術(shù)方案;馮薇薇[5]從信息傳輸?shù)慕嵌冉榻B了車載緊急呼叫系統(tǒng)中MSD模塊具體特點(diǎn)，分析數(shù)據(jù)傳輸方式;張輝[6]對歐盟關(guān)于機(jī)動車E-CALL系統(tǒng)、單元和部件形式認(rèn)證技術(shù)要求和檢測具體程序進(jìn)行了解讀;Attila[7]對目前E-CALL技術(shù)探測車輛事故方式進(jìn)行了分析，同時考慮到了技術(shù)水平，政策法規(guī)、市場政策對E-CALL發(fā)展的需求和影響。

本文以實(shí)車碰撞試驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)，對碰撞試驗(yàn)中的E-CALL測試進(jìn)行研究，本文首先對ECE R94[8]試驗(yàn)流程進(jìn)行介紹，其次將E-CALL技術(shù)在ECE R94中碰撞試驗(yàn)中的具體實(shí)現(xiàn)形式和認(rèn)證要求進(jìn)行說明，最后通過分析3種不同品牌車型碰撞試驗(yàn)結(jié)果以及E-CALL測試結(jié)果，對三種車型被動安全性進(jìn)行分析，同時也表征了不同車企E-CALL設(shè)備現(xiàn)有技術(shù)水平，為E-CALL技術(shù)發(fā)展提供支援。

2 E-CALL系統(tǒng)工作原理

車載智能系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺（MNO）以及公共安全呼叫中心（PSAP）共同組成車載E-CALL系統(tǒng)。如圖1，四個部分之間相互通信，車載E-CALL智能系統(tǒng)在車輛發(fā)生緊急事故時，車輛碰撞傳感器信號探測碰撞信號，車載E-CALL系統(tǒng)觸發(fā)模式包括手動觸發(fā)以及自動觸發(fā)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以監(jiān)測發(fā)生事故車輛所處的位置，通信模塊將負(fù)責(zé)信息傳輸，車載話筒和揚(yáng)聲器可以保證車內(nèi)人員可以與公共安全呼叫中心人員進(jìn)行交流。通過兩者的溝通情況，公共安全呼叫中心會采取一系列的救援措施。

車輛發(fā)生碰撞時，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)會發(fā)送最精簡的車輛數(shù)據(jù)（Minimum Set of Data， MSD），其中，歐洲E-CALL系統(tǒng)有些直接撥打“112”，有些與第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)（TPS）相連，基于TPS的E-CALL技術(shù)中信息首先傳輸給TPS，經(jīng)過評估之后再傳輸給PSAP。MSD信息主要包括：信息代碼、觸發(fā)模式（自動觸發(fā)或者人工觸發(fā)）、呼叫類型（緊急或試驗(yàn)測試）、車輛類型、車輛識別碼、車輛位置等。

3 ECE R94碰撞試驗(yàn)及E-CALL認(rèn)證要求

針對總質(zhì)量不大于2.5t的M1類型車型前碰試驗(yàn)的乘員保護(hù)評價，歐洲ECE R94做出了具體規(guī)定，試驗(yàn)形式如圖2中所示。試驗(yàn)中的壁障為固定可沖擊變形壁障，試驗(yàn)時車速度為56.0-57.0km/h，試驗(yàn)車與壁障的重疊率在40%車輛寬度±20mm范圍內(nèi)。試驗(yàn)車輛前排駕駛員和乘員位置分別放置Hybrid III 50%男性假人用來測量假人傷害。ECE R94試驗(yàn)，不但要保證車載E-CALL設(shè)備正常工作，同時也要滿足假人傷害指數(shù)和車輛其他指標(biāo)符合法規(guī)要求。

假人評價指標(biāo)包括頭、頸部、胸、大腿四個部分，按照不同的指標(biāo)對各部位進(jìn)行評價。此外，ECE R94試驗(yàn)中還有一系列的要求。例如在試驗(yàn)過程中，車門不得開啟，前門的鎖止系統(tǒng)不能發(fā)生鎖止。對于每一排座位，如有門，碰撞試驗(yàn)后至少有一個門可以打開，如果沒有門，對于有天窗的車型，應(yīng)能通過移動座椅使乘員逃離。當(dāng)將假人從約束系統(tǒng)中拉出時，松開安全帶卡扣的力應(yīng)當(dāng)不大于60N。碰撞試驗(yàn)后需要檢測是否有燃油泄漏，如果存在燃油泄漏，其泄漏速率應(yīng)不超過30g/min等。在進(jìn)行ECE R94試驗(yàn)時，要確認(rèn)壁障及其定位符合要求，對車輛狀況，車輛質(zhì)量、乘員艙調(diào)整、假人測量等方面，規(guī)范均作出了一系列的要求。

在對試驗(yàn)車輛進(jìn)行實(shí)車碰撞E-CALL測試時，車輛認(rèn)證報告過程要包含：對認(rèn)證試驗(yàn)車輛信息詳細(xì)說明，包括試驗(yàn)樣本號碼、試驗(yàn)日期、試驗(yàn)車品牌、車輛類型、車載呼叫模塊代碼和型號，MSD信息具體格式等。E-CALL認(rèn)證檢測要求在測試車輛司機(jī)位置和副司機(jī)位置可以清楚觀察到SOS按鈕，并且在未松開安全帶的情況下可以被觸及。在E-CALL呼叫模式啟動時，認(rèn)證公司要確認(rèn)是否具有視覺和聽覺功能。針對E-CALL設(shè)備的供電問題，認(rèn)證公司要明確車載電池的具體位置，針對電動汽車要同時記錄兩電池的試驗(yàn)時的電量。

車載E-CALL的觸發(fā)效果和模式要在正式認(rèn)證試驗(yàn)之前進(jìn)行測試，當(dāng)人工觸發(fā)E-CALL呼叫功能時，將測試車輛啟動開關(guān)打“ON”模式并將E-CALL功能開啟，人工將E-CALL呼叫第三方機(jī)構(gòu)（TPS）功能取消，在人工測試前要保證測試地點(diǎn)可以連接公共安全呼叫中心，然后人工觸發(fā)E-CALL呼叫功能。測試過程中檢測是否有經(jīng)過編碼的MSD文件發(fā)送到PASP，在這個過程中要檢查MSD傳輸文件中的車輛代碼和車輛位置信息準(zhǔn)確。

車載E-CALL檢測前還需要檢查車輛收音機(jī)狀態(tài)，根據(jù)其是否處于靜音狀態(tài)，如果收音機(jī)處于開啟狀態(tài)，在碰撞后E-CALL檢測時要自動關(guān)閉。此外，E-CALL檢測前要確認(rèn)E-CALL與PASP通信狀態(tài)，可以完成回?fù)芡ㄐ殴δ堋?/p>

4 車載E-CALL系統(tǒng)設(shè)備搭建

在進(jìn)行E-CALL檢測時按照認(rèn)證流程需要進(jìn)行多項(xiàng)測試、考察測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是否可以有效建立、E-CALL系統(tǒng)工作是否符合法規(guī)要求、E-CALL系統(tǒng)與PASP建立連接時的語音通話質(zhì)量，這些都緊密影響車載緊急呼叫功能的成功與否。

測試方案建立在EU2017/79的要求下，整個測試過程實(shí)驗(yàn)室搭建了一套E-CALL檢測系統(tǒng)，在整個過程中對試驗(yàn)車輛E-CALL系統(tǒng)的功能進(jìn)行測試并由認(rèn)證公司出具認(rèn)證結(jié)果。如圖3所示，實(shí)驗(yàn)室中搭建的測試系統(tǒng)需要的設(shè)備依次有：CMW500綜合測試儀、SMBV、KAO94軟件界面。CMW500無線通信測試儀可以模擬2G/3G網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)與E-CALL系統(tǒng)建立聯(lián)系時，可以通過其連接的收聽及聲卡設(shè)備與車載E-CALL建立語音通話。而SMBV設(shè)備與車載E-CALL相連接提供車輛定位信息，KAO94軟件應(yīng)用在PC上可以對整個系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，具有控制、信息通知功能，同時其也作為PASP呼叫中心。圖4中為軟件運(yùn)行的具體流程。

1）CMW500和SMBV設(shè)備需要由KAO94進(jìn)行初始化，當(dāng)完成后Idle狀態(tài)將進(jìn)行到下一步驟：Configured。

2）觸發(fā)模擬工作狀態(tài)，此時Configured將轉(zhuǎn)變?yōu)镾imulation Running。

3）此時將發(fā)送信息到車載緊急呼叫系統(tǒng)，系統(tǒng)成功注冊，此時PASP與E-CALL已經(jīng)建立連接并開始傳輸信息。

4）當(dāng)信息傳輸完成后，系統(tǒng)掛斷電話，模擬結(jié)束，重新復(fù)位至Idle。

通過以上設(shè)備和方法，可以滿足車載E-CALL系統(tǒng)的測試要求，可以按照法規(guī)要求進(jìn)行檢測。

5 實(shí)車碰撞試驗(yàn)E-CALL測試結(jié)果

選擇三款轎車進(jìn)行ECER94認(rèn)證測試，在試驗(yàn)過程中，使用搭建的E-CALL測試系統(tǒng)對車輛緊急呼叫系統(tǒng)功能進(jìn)行評估。在E-CALL測試過程中，車輛碰撞后由車輛SMBV提供的坐標(biāo)與實(shí)際車輛碰撞區(qū)域會有一定的經(jīng)緯度誤差，其距離誤差按照以下公式計算。

＼*MERGEFORMAT（1）

＼*MERGEFORMAT（2）

＼*MERGEFORMAT（3）

＼*MERGEFORMAT（4）

公式中，為經(jīng)度誤差（弧度制）， 為緯度誤差（弧度制），其中，為平均經(jīng)度，R為地球半徑。在對車載E-CALL系統(tǒng)進(jìn)行測試時，標(biāo)準(zhǔn)要求不大于150m。三款車型均按照ECE R94試驗(yàn)流程進(jìn)行實(shí)車碰撞測試，試驗(yàn)后假人各部位傷害均滿足要求，試驗(yàn)車輛未出現(xiàn)燃料泄漏的情況，試驗(yàn)過程中各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求，按照EU2017/79規(guī)定，三款車型的試驗(yàn)后E-CALL測試距離誤差見表1。

從表中可以看出，三款車型分別在同一試驗(yàn)區(qū)域使用相同的測試設(shè)備分別進(jìn)行了ECE R94試驗(yàn)，三次試驗(yàn)中碰撞發(fā)生區(qū)域的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)測量定位幾乎相同，但經(jīng)過認(rèn)證試驗(yàn)后，不同廠家E-CALL設(shè)備測量誤差相差較大。當(dāng)事故發(fā)生時，E-CALL系統(tǒng)定位信息準(zhǔn)確將對事故后救援有重要意義，數(shù)據(jù)體現(xiàn)了部分企業(yè)所選用的車載E-CALL設(shè)備仍有一定的進(jìn)步空間。

6 結(jié)論

正本文通過對ECE R94試驗(yàn)流程以及在進(jìn)行認(rèn)證時的E-CALL檢測技術(shù)和方法作出了說明，以實(shí)車碰撞試驗(yàn)作為著重點(diǎn)，利用試驗(yàn)室設(shè)備搭建了E-CALL測試系統(tǒng)，選取三種品牌車型正式認(rèn)證E-CALL采集數(shù)據(jù)作為參考，分析了碰撞試驗(yàn)后ECEr94中要求的假人傷害、車輛狀態(tài)等各項(xiàng)指標(biāo)以及EU2017/79中要求的E-CALL測試距離誤差。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，搭建的測試系統(tǒng)完全可以滿足EU2017/79要求，這不僅對國內(nèi)車載緊急呼叫系統(tǒng)的配備升級具有一定的促進(jìn)與指導(dǎo)，同時也為國內(nèi)車載緊急呼叫系統(tǒng)配備法規(guī)要求奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙思遠(yuǎn)，陳然. GOST R 55532-2013《車載緊急呼叫系統(tǒng)被動安全試驗(yàn)方法》解析[J]. 質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化，2017，No.308（12）：58-61.

[2]郭蓬，宋潔，戎輝，et al. 車輛緊急呼叫系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 汽車電器，2017（7）：32-34.

[3]車載系統(tǒng). 羅德與施瓦茨針對車載緊急呼叫提供可靠的測試方案[J]. 汽車零部件（3期）：21-21.

[4]張悅，張旭，丁一夫. Era-glonass緊急呼叫系統(tǒng)關(guān)鍵性能測試技術(shù)研究[J]. 重慶理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），2019，33（04）：47-54.

[5]馮薇薇. 車載緊急信息傳送技術(shù)分析及展望[J]. 廣東通信技術(shù)，2018（12）.

[6]張暉. 歐盟機(jī)動車eCall系統(tǒng)認(rèn)證要求[J]. 質(zhì)量與認(rèn)證，2017（12）：75-77.

[7]Bonyar A，Geczy A，Krammer O，et al. A review on current eCall systems for autonomous car accident detection[C]// 2017 40th International Spring Seminar on Electronics Technology（ISSE）. IEEE，2017.

[8]Uniform Provisions Concerning The Approval Of Vehicles With Regard To The Protection Of The Occupants In The Event Of A Frontal Collision[S]. UNITED NATIONS，2017.