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摘 要：从实车碰撞试验角度出发，对车载紧急呼叫系统（E-CALL）进行解读，利用实验室设备资源，建立了ECE R94试验中E-CALL测试方法以及实施流程。此外，对3款品牌车型实车碰撞试验结果及E-CALL测试结果进行分析：结果表明，当前E-CALL测试流程可以达到检测标准，经过E-CALL测试试验后三款车型位移误差相差较大，各企业在E-CALL技术设备提升上仍有很大发展空间。
关键词：碰撞试验 E-CALL 试验流程 位移误差
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
随着汽车行业的快速发展，汽车保有量持续增加，与此同时，汽车碰撞事故也越来越多。重大交通事故带来生命和财产损失。为解决这一问题，世界各国正着重发展车载紧急呼叫技术，例如俄罗斯Glonass和欧盟E-CALL技术。当发生交通事故时，车载E-CALL系统会自动向公共安全应答点（PSAP）发送信息，包括车辆的VIN号，车辆碰撞位置、车辆损伤信息等。根据事故发生形式和具体地理位置，车辆及乘员将得到最迅速的救援，进而减少事故中人员伤害，减小事故代价[1]。欧盟已经立法决议强制E-CALL作为车辆标配，并要求其成员国在2015年建设PSAP应答点，推进E-CALL技术的进一步发展。
针对车载紧急呼叫系统技术的发展，学者们做出了一定的研究。郭鹏[2]总结了车载紧急呼叫系统的发展历程，对E-CALL技术各代产品进行对比分析，此外，其还分析了E-CALL技术的标准化和测试情况;罗德与施瓦茨公司[3]设计了首个车载紧急呼叫测试方案，具体应用设备包括无线通信测试仪和矢量信号源，通过模拟全球衛星系统可以使厂家对其紧急呼叫模块进行可靠分析;中汽中心张悦[4]利用实验室现有设备搭建了Glonass呼叫系统测试平台，建立了一套测试技术方案;冯薇薇[5]从信息传输的角度介绍了车载紧急呼叫系统中MSD模块具体特点，分析数据传输方式;张辉[6]对欧盟关于机动车E-CALL系统、单元和部件形式认证技术要求和检测具体程序进行了解读;Attila[7]对目前E-CALL技术探测车辆事故方式进行了分析，同时考虑到了技术水平，政策法规、市场政策对E-CALL发展的需求和影响。
本文以实车碰撞试验为出发点，对碰撞试验中的E-CALL测试进行研究，本文首先对ECE R94[8]试验流程进行介绍，其次将E-CALL技术在ECE R94中碰撞试验中的具体实现形式和认证要求进行说明，最后通过分析3种不同品牌车型碰撞试验结果以及E-CALL测试结果，对三种车型被动安全性进行分析，同时也表征了不同车企E-CALL设备现有技术水平，为E-CALL技术发展提供支援。
2 E-CALL系统工作原理
车载智能系统、卫星定位系统、无线网络服务平台（MNO）以及公共安全呼叫中心（PSAP）共同组成车载E-CALL系统。如图1，四个部分之间相互通信，车载E-CALL智能系统在车辆发生紧急事故时，车辆碰撞传感器信号探测碰撞信号，车载E-CALL系统触发模式包括手动触发以及自动触发。卫星定位系统可以监测发生事故车辆所处的位置，通信模块将负责信息传输，车载话筒和扬声器可以保证车内人员可以与公共安全呼叫中心人员进行交流。通过两者的沟通情况，公共安全呼叫中心会采取一系列的救援措施。
车辆发生碰撞时，数据通信系统会发送最精简的车辆数据（Minimum Set of Data， MSD），其中，欧洲E-CALL系统有些直接拨打“112”，有些与第三方服务机构（TPS）相连，基于TPS的E-CALL技术中信息首先传输给TPS，经过评估之后再传输给PSAP。MSD信息主要包括：信息代码、触发模式（自动触发或者人工触发）、呼叫类型（紧急或试验测试）、车辆类型、车辆识别码、车辆位置等。
3 ECE R94碰撞试验及E-CALL认证要求
针对总质量不大于2.5t的M1类型车型前碰试验的乘员保护评价，欧洲ECE R94做出了具体规定，试验形式如图2中所示。试验中的壁障为固定可冲击变形壁障，试验时车速度为56.0-57.0km/h，试验车与壁障的重叠率在40%车辆宽度±20mm范围内。试验车辆前排驾驶员和乘员位置分别放置Hybrid III 50%男性假人用来测量假人伤害。ECE R94试验，不但要保证车载E-CALL设备正常工作，同时也要满足假人伤害指数和车辆其他指标符合法规要求。 假人评价指标包括头、颈部、胸、大腿四个部分，按照不同的指标对各部位进行评价。此外，ECE R94试验中还有一系列的要求。例如在试验过程中，车门不得开启，前门的锁止系统不能发生锁止。对于每一排座位，如有门，碰撞试验后至少有一个门可以打开，如果没有门，对于有天窗的车型，应能通过移动座椅使乘员逃离。当将假人从约束系统中拉出时，松开安全带卡扣的力应当不大于60N。碰撞试验后需要检测是否有燃油泄漏，如果存在燃油泄漏，其泄漏速率应不超过30g/min等。在进行ECE R94试验时，要确认壁障及其定位符合要求，对车辆状况，车辆质量、乘员舱调整、假人测量等方面，规范均作出了一系列的要求。
在对试验车辆进行实车碰撞E-CALL测试时，车辆认证报告过程要包含：对认证试验车辆信息详细说明，包括试验样本号码、试验日期、试验车品牌、车辆类型、车载呼叫模块代码和型号，MSD信息具体格式等。E-CALL认证检测要求在测试车辆司机位置和副司机位置可以清楚观察到SOS按钮，并且在未松开安全带的情况下可以被触及。在E-CALL呼叫模式启动时，认证公司要确认是否具有视觉和听觉功能。针对E-CALL设备的供电问题，认证公司要明确车载电池的具体位置，针对电动汽车要同时记录两电池的试验时的电量。
车载E-CALL的触发效果和模式要在正式认证试验之前进行测试，当人工触发E-CALL呼叫功能时，将测试车辆启动开关打“ON”模式并将E-CALL功能开启，人工将E-CALL呼叫第三方机构（TPS）功能取消，在人工测试前要保证测试地点可以连接公共安全呼叫中心，然后人工触发E-CALL呼叫功能。测试过程中检测是否有经过编码的MSD文件发送到PASP，在这个过程中要检查MSD传输文件中的车辆代码和车辆位置信息准确。
车载E-CALL检测前还需要检查车辆收音机状态，根据其是否处于静音状态，如果收音机处于开启状态，在碰撞后E-CALL检测时要自动关闭。此外，E-CALL检测前要确认E-CALL与PASP通信状态，可以完成回拨通信功能。
4 车载E-CALL系统设备搭建
在进行E-CALL检测时按照认证流程需要进行多项测试、考察测试系统的数据传输是否可以有效建立、E-CALL系统工作是否符合法规要求、E-CALL系统与PASP建立连接时的语音通话质量，这些都紧密影响车载紧急呼叫功能的成功与否。
测试方案建立在EU2017/79的要求下，整个测试过程实验室搭建了一套E-CALL检测系统，在整个过程中对试验车辆E-CALL系统的功能进行测试并由认证公司出具认证结果。如图3所示，实验室中搭建的测试系统需要的设备依次有：CMW500综合测试仪、SMBV、KAO94软件界面。CMW500无线通信测试仪可以模拟2G/3G网络，当与E-CALL系统建立联系时，可以通过其连接的收听及声卡设备与车载E-CALL建立语音通话。而SMBV设备与车载E-CALL相连接提供车辆定位信息，KAO94软件应用在PC上可以对整个系统进行调试，具有控制、信息通知功能，同时其也作为PASP呼叫中心。图4中為软件运行的具体流程。
1）CMW500和SMBV设备需要由KAO94进行初始化，当完成后Idle状态将进行到下一步骤：Configured。
2）触发模拟工作状态，此时Configured将转变为Simulation Running。
3）此时将发送信息到车载紧急呼叫系统，系统成功注册，此时PASP与E-CALL已经建立连接并开始传输信息。
4）当信息传输完成后，系统挂断电话，模拟结束，重新复位至Idle。
通过以上设备和方法，可以满足车载E-CALL系统的测试要求，可以按照法规要求进行检测。
5 实车碰撞试验E-CALL测试结果
选择三款轿车进行ECER94认证测试，在试验过程中，使用搭建的E-CALL测试系统对车辆紧急呼叫系统功能进行评估。在E-CALL测试过程中，车辆碰撞后由车辆SMBV提供的坐标与实际车辆碰撞区域会有一定的经纬度误差，其距离误差按照以下公式计算。
＼*MERGEFORMAT（1）
＼*MERGEFORMAT（2）
＼*MERGEFORMAT（3）
＼*MERGEFORMAT（4）
公式中，为经度误差（弧度制）， 为纬度误差（弧度制），其中，为平均经度，R为地球半径。在对车载E-CALL系统进行测试时，标准要求不大于150m。三款车型均按照ECE R94试验流程进行实车碰撞测试，试验后假人各部位伤害均满足要求，试验车辆未出现燃料泄漏的情况，试验过程中各项指标均符合规范要求，按照EU2017/79规定，三款车型的试验后E-CALL测试距离误差见表1。
从表中可以看出，三款车型分别在同一试验区域使用相同的测试设备分别进行了ECE R94试验，三次试验中碰撞发生区域的经度和纬度坐标测量定位几乎相同，但经过认证试验后，不同厂家E-CALL设备测量误差相差较大。当事故发生时，E-CALL系统定位信息准确将对事故后救援有重要意义，数据体现了部分企业所选用的车载E-CALL设备仍有一定的进步空间。
6 结论
正本文通过对ECE R94试验流程以及在进行认证时的E-CALL检测技术和方法作出了说明，以实车碰撞试验作为着重点，利用试验室设备搭建了E-CALL测试系统，选取三种品牌车型正式认证E-CALL采集数据作为参考，分析了碰撞试验后ECEr94中要求的假人伤害、车辆状态等各项指标以及EU2017/79中要求的E-CALL测试距离误差。试验结果证实，搭建的测试系统完全可以满足EU2017/79要求，这不仅对国内车载紧急呼叫系统的配备升级具有一定的促进与指导，同时也为国内车载紧急呼叫系统配备法规要求奠定基础。
参考文献：
[1]赵思远，陈然. GOST R 55532-2013《车载紧急呼叫系统被动安全试验方法》解析[J]. 质量与标准化，2017，No.308（12）：58-61.
[2]郭蓬，宋洁，戎辉，et al. 车辆紧急呼叫系统的发展现状[J]. 汽车电器，2017（7）：32-34.
[3]车载系统. 罗德与施瓦茨针对车载紧急呼叫提供可靠的测试方案[J]. 汽车零部件（3期）：21-21.
[4]张悦，张旭，丁一夫. Era-glonass紧急呼叫系统关键性能测试技术研究[J]. 重庆理工大学学报（自然科学），2019，33（04）：47-54.
[5]冯薇薇. 车载紧急信息传送技术分析及展望[J]. 广东通信技术，2018（12）.
[6]张晖. 欧盟机动车eCall系统认证要求[J]. 质量与认证，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.
关键词：碰撞试验 E-CALL 试验流程 位移误差
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
随着汽车行业的快速发展，汽车保有量持续增加，与此同时，汽车碰撞事故也越来越多。重大交通事故带来生命和财产损失。为解决这一问题，世界各国正着重发展车载紧急呼叫技术，例如俄罗斯Glonass和欧盟E-CALL技术。当发生交通事故时，车载E-CALL系统会自动向公共安全应答点（PSAP）发送信息，包括车辆的VIN号，车辆碰撞位置、车辆损伤信息等。根据事故发生形式和具体地理位置，车辆及乘员将得到最迅速的救援，进而减少事故中人员伤害，减小事故代价[1]。欧盟已经立法决议强制E-CALL作为车辆标配，并要求其成员国在2015年建设PSAP应答点，推进E-CALL技术的进一步发展。
针对车载紧急呼叫系统技术的发展，学者们做出了一定的研究。郭鹏[2]总结了车载紧急呼叫系统的发展历程，对E-CALL技术各代产品进行对比分析，此外，其还分析了E-CALL技术的标准化和测试情况;罗德与施瓦茨公司[3]设计了首个车载紧急呼叫测试方案，具体应用设备包括无线通信测试仪和矢量信号源，通过模拟全球衛星系统可以使厂家对其紧急呼叫模块进行可靠分析;中汽中心张悦[4]利用实验室现有设备搭建了Glonass呼叫系统测试平台，建立了一套测试技术方案;冯薇薇[5]从信息传输的角度介绍了车载紧急呼叫系统中MSD模块具体特点，分析数据传输方式;张辉[6]对欧盟关于机动车E-CALL系统、单元和部件形式认证技术要求和检测具体程序进行了解读;Attila[7]对目前E-CALL技术探测车辆事故方式进行了分析，同时考虑到了技术水平，政策法规、市场政策对E-CALL发展的需求和影响。
本文以实车碰撞试验为出发点，对碰撞试验中的E-CALL测试进行研究，本文首先对ECE R94[8]试验流程进行介绍，其次将E-CALL技术在ECE R94中碰撞试验中的具体实现形式和认证要求进行说明，最后通过分析3种不同品牌车型碰撞试验结果以及E-CALL测试结果，对三种车型被动安全性进行分析，同时也表征了不同车企E-CALL设备现有技术水平，为E-CALL技术发展提供支援。
2 E-CALL系统工作原理
车载智能系统、卫星定位系统、无线网络服务平台（MNO）以及公共安全呼叫中心（PSAP）共同组成车载E-CALL系统。如图1，四个部分之间相互通信，车载E-CALL智能系统在车辆发生紧急事故时，车辆碰撞传感器信号探测碰撞信号，车载E-CALL系统触发模式包括手动触发以及自动触发。卫星定位系统可以监测发生事故车辆所处的位置，通信模块将负责信息传输，车载话筒和扬声器可以保证车内人员可以与公共安全呼叫中心人员进行交流。通过两者的沟通情况，公共安全呼叫中心会采取一系列的救援措施。
车辆发生碰撞时，数据通信系统会发送最精简的车辆数据（Minimum Set of Data， MSD），其中，欧洲E-CALL系统有些直接拨打“112”，有些与第三方服务机构（TPS）相连，基于TPS的E-CALL技术中信息首先传输给TPS，经过评估之后再传输给PSAP。MSD信息主要包括：信息代码、触发模式（自动触发或者人工触发）、呼叫类型（紧急或试验测试）、车辆类型、车辆识别码、车辆位置等。
3 ECE R94碰撞试验及E-CALL认证要求
针对总质量不大于2.5t的M1类型车型前碰试验的乘员保护评价，欧洲ECE R94做出了具体规定，试验形式如图2中所示。试验中的壁障为固定可冲击变形壁障，试验时车速度为56.0-57.0km/h，试验车与壁障的重叠率在40%车辆宽度±20mm范围内。试验车辆前排驾驶员和乘员位置分别放置Hybrid III 50%男性假人用来测量假人伤害。ECE R94试验，不但要保证车载E-CALL设备正常工作，同时也要满足假人伤害指数和车辆其他指标符合法规要求。 假人评价指标包括头、颈部、胸、大腿四个部分，按照不同的指标对各部位进行评价。此外，ECE R94试验中还有一系列的要求。例如在试验过程中，车门不得开启，前门的锁止系统不能发生锁止。对于每一排座位，如有门，碰撞试验后至少有一个门可以打开，如果没有门，对于有天窗的车型，应能通过移动座椅使乘员逃离。当将假人从约束系统中拉出时，松开安全带卡扣的力应当不大于60N。碰撞试验后需要检测是否有燃油泄漏，如果存在燃油泄漏，其泄漏速率应不超过30g/min等。在进行ECE R94试验时，要确认壁障及其定位符合要求，对车辆状况，车辆质量、乘员舱调整、假人测量等方面，规范均作出了一系列的要求。
在对试验车辆进行实车碰撞E-CALL测试时，车辆认证报告过程要包含：对认证试验车辆信息详细说明，包括试验样本号码、试验日期、试验车品牌、车辆类型、车载呼叫模块代码和型号，MSD信息具体格式等。E-CALL认证检测要求在测试车辆司机位置和副司机位置可以清楚观察到SOS按钮，并且在未松开安全带的情况下可以被触及。在E-CALL呼叫模式启动时，认证公司要确认是否具有视觉和听觉功能。针对E-CALL设备的供电问题，认证公司要明确车载电池的具体位置，针对电动汽车要同时记录两电池的试验时的电量。
车载E-CALL的触发效果和模式要在正式认证试验之前进行测试，当人工触发E-CALL呼叫功能时，将测试车辆启动开关打“ON”模式并将E-CALL功能开启，人工将E-CALL呼叫第三方机构（TPS）功能取消，在人工测试前要保证测试地点可以连接公共安全呼叫中心，然后人工触发E-CALL呼叫功能。测试过程中检测是否有经过编码的MSD文件发送到PASP，在这个过程中要检查MSD传输文件中的车辆代码和车辆位置信息准确。
车载E-CALL检测前还需要检查车辆收音机状态，根据其是否处于静音状态，如果收音机处于开启状态，在碰撞后E-CALL检测时要自动关闭。此外，E-CALL检测前要确认E-CALL与PASP通信状态，可以完成回拨通信功能。
4 车载E-CALL系统设备搭建
在进行E-CALL检测时按照认证流程需要进行多项测试、考察测试系统的数据传输是否可以有效建立、E-CALL系统工作是否符合法规要求、E-CALL系统与PASP建立连接时的语音通话质量，这些都紧密影响车载紧急呼叫功能的成功与否。
测试方案建立在EU2017/79的要求下，整个测试过程实验室搭建了一套E-CALL检测系统，在整个过程中对试验车辆E-CALL系统的功能进行测试并由认证公司出具认证结果。如图3所示，实验室中搭建的测试系统需要的设备依次有：CMW500综合测试仪、SMBV、KAO94软件界面。CMW500无线通信测试仪可以模拟2G/3G网络，当与E-CALL系统建立联系时，可以通过其连接的收听及声卡设备与车载E-CALL建立语音通话。而SMBV设备与车载E-CALL相连接提供车辆定位信息，KAO94软件应用在PC上可以对整个系统进行调试，具有控制、信息通知功能，同时其也作为PASP呼叫中心。图4中為软件运行的具体流程。
1）CMW500和SMBV设备需要由KAO94进行初始化，当完成后Idle状态将进行到下一步骤：Configured。
2）触发模拟工作状态，此时Configured将转变为Simulation Running。
3）此时将发送信息到车载紧急呼叫系统，系统成功注册，此时PASP与E-CALL已经建立连接并开始传输信息。
4）当信息传输完成后，系统挂断电话，模拟结束，重新复位至Idle。
通过以上设备和方法，可以满足车载E-CALL系统的测试要求，可以按照法规要求进行检测。
5 实车碰撞试验E-CALL测试结果
选择三款轿车进行ECER94认证测试，在试验过程中，使用搭建的E-CALL测试系统对车辆紧急呼叫系统功能进行评估。在E-CALL测试过程中，车辆碰撞后由车辆SMBV提供的坐标与实际车辆碰撞区域会有一定的经纬度误差，其距离误差按照以下公式计算。
＼*MERGEFORMAT（1）
＼*MERGEFORMAT（2）
＼*MERGEFORMAT（3）
＼*MERGEFORMAT（4）
公式中，为经度误差（弧度制）， 为纬度误差（弧度制），其中，为平均经度，R为地球半径。在对车载E-CALL系统进行测试时，标准要求不大于150m。三款车型均按照ECE R94试验流程进行实车碰撞测试，试验后假人各部位伤害均满足要求，试验车辆未出现燃料泄漏的情况，试验过程中各项指标均符合规范要求，按照EU2017/79规定，三款车型的试验后E-CALL测试距离误差见表1。
从表中可以看出，三款车型分别在同一试验区域使用相同的测试设备分别进行了ECE R94试验，三次试验中碰撞发生区域的经度和纬度坐标测量定位几乎相同，但经过认证试验后，不同厂家E-CALL设备测量误差相差较大。当事故发生时，E-CALL系统定位信息准确将对事故后救援有重要意义，数据体现了部分企业所选用的车载E-CALL设备仍有一定的进步空间。
6 结论
正本文通过对ECE R94试验流程以及在进行认证时的E-CALL检测技术和方法作出了说明，以实车碰撞试验作为着重点，利用试验室设备搭建了E-CALL测试系统，选取三种品牌车型正式认证E-CALL采集数据作为参考，分析了碰撞试验后ECEr94中要求的假人伤害、车辆状态等各项指标以及EU2017/79中要求的E-CALL测试距离误差。试验结果证实，搭建的测试系统完全可以满足EU2017/79要求，这不仅对国内车载紧急呼叫系统的配备升级具有一定的促进与指导，同时也为国内车载紧急呼叫系统配备法规要求奠定基础。
参考文献：
[1]赵思远，陈然. GOST R 55532-2013《车载紧急呼叫系统被动安全试验方法》解析[J]. 质量与标准化，2017，No.308（12）：58-61.
[2]郭蓬，宋洁，戎辉，et al. 车辆紧急呼叫系统的发展现状[J]. 汽车电器，2017（7）：32-34.
[3]车载系统. 罗德与施瓦茨针对车载紧急呼叫提供可靠的测试方案[J]. 汽车零部件（3期）：21-21.
[4]张悦，张旭，丁一夫. Era-glonass紧急呼叫系统关键性能测试技术研究[J]. 重庆理工大学学报（自然科学），2019，33（04）：47-54.
[5]冯薇薇. 车载紧急信息传送技术分析及展望[J]. 广东通信技术，2018（12）.
[6]张晖. 欧盟机动车eCall系统认证要求[J]. 质量与认证，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.