Podrobná história figurín Crash Test

Prvou figurínou na nárazové skúšky bola Sierra Sam vytvorená v roku 1949. Táto 95. percentilná dospelá samec nárazovej skúšky pre dospelých bol vyvinutý spoločnosťou Sierra Engineering Co. na základe zmluvy s letectvom Spojených štátov amerických, ktoré sa majú použiť na vyhodnotenie vyhadzovacích sedadiel lietadiel na saniach rakiet Testy. - Zdroj FTSS

V roku 1997 sa figuríny GM Hybrid III pre nárazové skúšky oficiálne stali priemyselným štandardom pre testovanie, aby sa vyhovelo predpisom o čelnom náraze vlády a airbag bezpečnosť. Spoločnosť GM vyvinula toto testovacie zariadenie takmer 20 rokov pred rokom 1977, aby poskytla nástroj na biofidelické meranie - figuríny pre nárazové testy, ktoré sa správajú veľmi podobne ako ľudské bytosti. Ako to urobil so svojim predchádzajúcim návrhom, Hybrid II, GM zdieľal túto špičkovú technológiu s vládnymi regulátormi a automobilový priemysel. Zdieľanie tohto nástroja sa uskutočnilo v mene zlepšeného testovania bezpečnosti a zníženia celosvetových zranení a smrteľných nehôd na cestách. Verzia Hybrid III z roku 1997 je GM vynálezom s niekoľkými úpravami. Je to ďalší míľnik na ceste automosára do bezpečia. Hybrid III je najmodernejší na testovanie pokročilých zadržiavacích systémov; Spoločnosť GM ju už roky používa pri vývoji airbagov spredu. Poskytuje široké spektrum spoľahlivých údajov, ktoré môžu súvisieť s účinkami nehôd na zranenia ľudí.

Hybrid III má funkciu držiteľa tela pre spôsob, akým vodiči a cestujúci sedí vo vozidlách. Všetky figuríny pre nárazové testy sú verné ľudskej podobe, ktorú simulujú - v celkovej hmotnosti, veľkosti a pomere. Ich hlavy sú navrhnuté tak, aby reagovali ako ľudská hlava v prípade havárie. Je symetrický a čelo sa veľmi vychyľuje tak, ako by to urobila osoba, ak by zasiahla Zrážka. Hrudná dutina má oceľovú rebrovú klietku, ktorá simuluje mechanické správanie ľudskej hrudníka pri náraze. Gumový krk sa biofidelicky ohýba a napína a kolená sú navrhnuté tak, aby reagovali na náraz podobne ako ľudské kolená. Figurína Hybrid III s nárazovým testom má vinyl koža a je vybavený sofistikovanými elektronickými nástrojmi vrátane akcelerometrov, potenciometrov a snímačov zaťaženia. Tieto nástroje merajú akcelerácia, vychýlenie a sily, ktoré zažívajú rôzne časti tela počas spomalenia nárazu.

Tento pokrokový prístroj sa neustále zdokonaľuje a bol postavený na vedeckom základe biomechaniky, lekárskych údajov a vstupov a testovania, ktoré zahŕňali ľudské mŕtvoly a zvieratá. Biomechanika je štúdium ľudského tela a jeho mechanického správania. Univerzity uskutočnili včasný biomechanický výskum pomocou živých ľudských dobrovoľníkov pri niektorých veľmi kontrolovaných nárazových testoch. Historicky automobilový priemysel hodnotil zadržiavacie systémy pomocou dobrovoľného testovania na ľuďoch.

Vývoj Hybrid III slúžil ako odrazový mostík na urýchlenie štúdia nárazových síl a ich účinkov na zranenie ľudí. Všetky predchádzajúce figuríny pre nárazové skúšky, dokonca ani hybridné GM I a II od spoločnosti GM, nedokázali poskytnúť primeraný prehľad na prevedenie testovacích údajov do návrhov znižujúcich zranenia pre osobné a nákladné automobily. Figuríny predčasných nárazových skúšok boli veľmi hrubé a mali jednoduchý účel - pomôcť technici a vedci overujú účinnosť obmedzení alebo bezpečnostných pásov. Predtým, ako spoločnosť GM v roku 1968 vyvinula Hybrid I, nemali výrobcovia figurín žiadne konzistentné metódy na výrobu zariadení. Základná hmotnosť a veľkosť častí tela bola založená na antropologických štúdiách, ale figuríny boli nekonzistentné medzi jednotlivými jednotkami. Veda o antropomorfných figurínach bola v plienkach a kvalita ich výroby bola rôzna.

Počas 60. rokov 20. storočia vedci GM vytvorili Hybrid I zlúčením najlepších častí dvoch primitívnych figurín. V roku 1966 spoločnosť Alderson Research Laboratories vyrobila sériu VIP-50 pre GM a Ford. Používal ho aj Národný úrad pre normy. Bola to prvá figurína vyrobená špeciálne pre automobilový priemysel. O rok neskôr predstavila spoločnosť Sierra Engineering konkurenčný model Sierra Stan. Ani spokojní inžinieri GM, ktorí si vyrobili vlastnú figurínu kombináciou tých najlepších vlastností oboch - odtiaľ názov Hybrid I. Spoločnosť GM tento model interne použila, ale o svoj dizajn sa podelila s konkurenciou prostredníctvom stretnutí zvláštnych komisií v Spoločnosti automobilových inžinierov (SAE). Hybrid I bol odolnejší a priniesol viac opakovateľných výsledkov ako jeho predchodcovia.

Použitie týchto skorých figurín vyvolalo testovanie leteckých síl USA, ktoré sa uskutočnilo s cieľom vyvinúť a vylepšiť zadržiavacie a vyhadzovacie systémy pilotov. Od konca štyridsiatych rokov do začiatku päťdesiatych rokov použila armáda figuríny a nárazové sane na testovanie rôznych aplikácií a ľudskej tolerancie k zraneniam. Predtým používali ľudských dobrovoľníkov, ale zvyšujúce sa bezpečnostné štandardy vyžadovali testy vyššej rýchlosti a vyššie rýchlosti už neboli pre ľudské subjekty bezpečné. Na testovanie postrojov s obmedzením pilota bol jeden vysokorýchlostný sane poháňaný raketovými motormi a zrýchlený až na 600 km / h. Col. John Paul Stapp sa podelil o výsledky výskumu figuríny leteckých síl v roku 1956 na prvej výročnej konferencii, na ktorej sa zúčastnili výrobcovia automobilov.

Neskôr, v roku 1962, GM Proving Ground predstavil prvý automobilový rázový sánok (HY-GE sane). Bol schopný simulovať skutočné krivky zrýchlenia kolízie produkované automobilmi v plnom rozsahu. O štyri roky neskôr spoločnosť GM Research vytvorila univerzálnu metódu na určenie rozsahu rizika zranenia spôsobeného pri meraní nárazových síl na antropomorfné figuríny počas laboratórnych testov.

Je iróniou, že automobilový priemysel dramaticky prekročil tempo lietadlo výrobcovia týchto technických znalostí v priebehu rokov. Automobiloví výrobcovia v polovici 90. rokov spolupracovali s leteckým priemyslom, aby ich urýchlili pokrokom v testovaní nárazov v súvislosti s ľudskou toleranciou a zraneniami. Krajiny NATO sa zaujímali najmä o výskum automobilových nehôd, pretože v roku 2006 boli problémy vrtuľník havaruje as vysokorýchlostným vyhadzovaním pilotov. Predpokladalo sa, že automatické údaje môžu pomôcť zvýšiť bezpečnosť lietadiel.

Keď Kongres schválil zákon o národnej premávke a bezpečnosti motorových vozidiel z roku 1966, dizajn a výroba automobilov sa stala regulovaným odvetvím. Krátko nato sa medzi vládou a niektorými výrobcami začala diskusia o dôveryhodnosti testovacích zariadení, ako sú figuríny pri zrážkach.

Národný úrad pre bezpečnosť na cestách trval na tom, aby sa na potvrdenie použila figurína VIP-50 od spoločnosti Alderson zadržiavacie systémy. Vyžadovali 30 míľ za hodinu, bariérové ​​testy do pevnej steny. Oponenti tvrdili, že výsledky výskumu získané testovaním tejto figuríny na nárazové skúšky neboli z výrobného hľadiska opakovateľné a neboli definované z hľadiska strojárstva. Vedci sa nemohli spoľahnúť na konzistentný výkon testovacích jednotiek. Federálne súdy s týmito kritikmi súhlasili. Spoločnosť GM sa nezúčastnila na zákonnom protestu. Namiesto toho spoločnosť GM vylepšila figurínu Hybrid I s nárazovým testom, čím reagovala na problémy, ktoré vyvstali na schôdzach výborov SAE. Spoločnosť GM vyvinula výkresy, ktoré definovali figurínu pre nárazové skúšky, a vytvorili kalibračné testy, ktoré by štandardizovali jej výkon v kontrolovanom laboratórnom prostredí. V roku 1972 GM odovzdal výkresy a kalibrácie výrobcom figuríny a vláde. Nová figurína GM Hybrid II pre nárazové skúšky uspokojila súd, vládu a výrobcov a to sa stal štandardom pri čelných nárazových testoch, ktoré sú v súlade s americkými automobilovými predpismi pre obmedzenia systémy. Filozofiou spoločnosti GM bolo vždy zdieľať figuríny s nárazovými testami s konkurenciou a nezískavať v tomto procese žiadny zisk.

V roku 1972, keď GM zdieľal Hybrid II s priemyslom, začali odborníci na GM Research priekopnícke úsilie. Ich úlohou bolo vyvinúť figurínu pre nárazové testy, ktorá presnejšie odráža biomechaniku ľudského tela pri náraze vozidla. Toto by sa nazýva Hybrid III. Prečo to bolo potrebné? Spoločnosť GM už vykonáva testy, ktoré výrazne prekročili vládne požiadavky a normy ostatných domácich výrobcov. Hneď od začiatku spoločnosť GM vyvinula všetky svoje figuríny na náraz, aby reagovala na konkrétnu potrebu testovacieho merania a zvýšenej bezpečnosti. Inžinieri požadovali testovacie zariadenie, ktoré by im umožnilo vykonať merania v jedinečných experimentoch, ktoré vyvinuli na zvýšenie bezpečnosti vozidiel GM. Cieľom výskumnej skupiny Hybrid III bolo vyvinúť figurínu tretej generácie, podobnú ľudskému nárazu, ktorej odpovede boli bližšie k biomechanickým údajom ako figurína Hybrid II. Náklady neboli problém.

Vedci skúmali spôsob, akým ľudia sedeli vo vozidlách, a vzťah ich postoja k polohe očí. Experimentovali a zmenili materiály na výrobu figuríny a zvážili pridanie vnútorných prvkov, ako je napríklad klietka na rebrá. Tuhosť materiálov odrážala biomechanické údaje. Na konzistentnú výrobu vylepšenej figuríny sa použili presné numerické kontrolné mechanizmy.

V roku 1973 usporiadal GM prvý medzinárodný seminár s poprednými svetovými odborníkmi, ktorý diskutoval o charakteristikách reakcie na ľudské vplyvy. Každé predchádzajúce zhromaždenie tohto druhu bolo zamerané na zranenie. Ale teraz chcel GM zistiť, ako ľudia reagovali počas havárií. Na základe tohto prehľadu vyvinula spoločnosť GM figurínu, ktorá sa správala oveľa bližšie k ľuďom. Tento nástroj poskytol zmysluplnejšie laboratórne údaje a umožnil zmeny dizajnu, ktoré by mohli skutočne pomôcť zabrániť zraneniu. Spoločnosť GM je lídrom vo vývoji testovacích technológií s cieľom pomôcť výrobcom vyrábať bezpečnejšie autá a nákladné vozidlá. GM tiež počas tohto vývojového procesu komunikoval s výborom SAE, aby zhromaždil informácie od výrobcov figurín aj od výrobcov automobilov. Iba rok potom, čo sa začal výskum Hybrid III, GM reagoval na vládnu zmluvu s jemnejšou figurínou. V roku 1973 spoločnosť GM vytvorila GM 502, ktorý si včas požičal informácie, ktoré sa výskumná skupina dozvedela. Zahŕňalo niektoré posturálne vylepšenia, novú hlavu a lepšie charakteristiky kĺbov. V roku 1977 GM sprístupnil Hybrid III komerčne, vrátane všetkých nových konštrukčných prvkov, ktoré GM skúmal a vyvíjal.

V roku 1983 požiadal GM Národnú správu pre bezpečnosť cestnej premávky (NHTSA) o povolenie používať Hybrid III ako alternatívne testovacie zariadenie na dosiahnutie súladu s vládou. Spoločnosť GM poskytla priemyslu aj svoje ciele týkajúce sa prijateľného výkonu figuríny počas testovania bezpečnosti. Tieto ciele (referenčné hodnoty na hodnotenie poranení) boli rozhodujúce pri prevode údajov z hybridného III do zlepšenia bezpečnosti. Potom v roku 1990 GM požiadal, aby figurína Hybrid III bola jediným prijateľným testovacím zariadením, ktoré spĺňa vládne požiadavky. O rok neskôr Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) jednomyseľne uznala uznanie nadradenosti Hybrid III. Hybrid III je teraz štandardom pre medzinárodné skúšky čelného nárazu.

V priebehu rokov podstúpili Hybrid III a ďalšie figuríny množstvo vylepšení a zmien. Napríklad spoločnosť GM vyvinula deformovateľnú vložku, ktorá sa bežne používa pri testoch vývoja GM na označenie akéhokoľvek pohybu brušného pásu z panvy do brucha. SAE tiež spája talenty automobilových spoločností, dodávateľov súčiastok, fiktívnych výrobcov a vládnych agentúr USA v spolupráci s cieľom zlepšiť schopnosti testovacích figurín. Nedávny projekt SAE z roku 1966 v spojení s NHTSA zlepšil členok a bedrové kĺby. Výrobcovia figurín sú však veľmi konzervatívni, pokiaľ ide o zmenu alebo vylepšenie štandardných zariadení. Vo všeobecnosti musí výrobca automobilov najprv preukázať potrebu osobitného vyhodnotenia návrhu, aby sa zvýšila bezpečnosť. Potom, po dohode s priemyslom, je možné pridať novú schopnosť merania. SAE slúži ako technický zúčtovací ústav na riadenie a minimalizáciu týchto zmien.

Ako presné sú tieto antropomorfné testovacie zariadenia? Prinajlepšom sú prediktormi toho, čo sa môže všeobecne diať v tejto oblasti, pretože žiadny z dvoch skutočných ľudí nemá rovnakú veľkosť, váhu alebo proporcie. Testy však vyžadujú štandard a moderné figuríny sa ukázali ako účinné prognostické faktory. Figuríny pre nárazové testy neustále dokazujú, že štandardné trojbodové systémy bezpečnostných pásov sú veľmi účinnými obmedzeniami - a údaje sa v porovnaní so zrážkami v reálnom svete dobre udržiavajú. Bezpečnostné pásy znižujú počet nehôd pri páde vodiča o 42 percent. Pridanie airbagov zvyšuje ochranu na približne 47 percent.

Testovanie airbagov koncom sedemdesiatych rokov vyvolalo ďalšiu potrebu. Na základe testov so surovými figurínami vedeli inžinieri GM, že deti a menší cestujúci môžu byť zraniteľní agresivitou airbagov. Airbagy sa musia nafúknuť pri veľmi vysokých rýchlostiach, aby chránili cestujúcich pri zrážke - doslova za menej ako mrknutie oka. V roku 1977 vyvinula spoločnosť GM figurínu pre detské airbagy. Vedci kalibrovali figurínu pomocou údajov získaných zo štúdie zahŕňajúcej malé zvieratá. Výskumný ústav Juhozápad uskutočnil toto testovanie s cieľom určiť, aký vplyv môžu subjekty bezpečne udržať. Neskôr GM zdieľal údaje a návrh prostredníctvom SAE.

Spoločnosť GM tiež potrebovala testovacie zariadenie na simuláciu malej samičky na testovanie airbagov vodiča. V roku 1987 spoločnosť GM preniesla technológiu Hybrid III na figurínu predstavujúcu samicu 5. percentilu. Koncom osemdesiatych rokov 20. storočia Centrum pre kontrolu chorôb vydalo zmluvu pre rodinu figurín Hybrid III s cieľom testovať pasívne obmedzenia. Štátna univerzita v Ohiu získala zákazku a požiadala GM o pomoc. V spolupráci s výborom SAE prispel GM k rozvoju figuríny Hybrid III, medzi ktoré patril 95 percentilný muž, malá žena, šesťročná detská figurína a nová troch-ročný. Každý má technológiu Hybrid III.

V roku 1996 sa GM, Chrysler a Ford začali obávať zranení spôsobených infláciou airbagov a požiadali vládu prostredníctvom americkej asociácie výrobcov automobilov (AAMA) na oslovenie cestujúcich mimo dosahu počas airbagu nasadenia. Cieľom bolo implementovať testovacie postupy schválené ISO - pre ktoré sa používa malá ženská figurína testovanie na strane vodiča a šesť a trojročné figuríny, ako aj detská figurína pre cestujúcich side. Výbor SAE neskôr vyvinul sériu detských figurín s jedným z popredných výrobcov testovacích zariadení, First Technology Safety Systems. Šesťmesačné, 12-mesačné a 18-mesačné figuríny sú teraz k dispozícii na testovanie interakcie airbagov s detskými zadržiavacími systémami. Interaktívne figuríny CRABI alebo Interakčné airbagy pre detské zadržiavacie systémy umožňujú skúšať zadržiavacie systémy pre deti smerujúce dozadu, keď sú umiestnené v prednom sedadle spolujazdca vybavenom airbagom. Rôzne veľkosti a typy figurín, ktoré prichádzajú v malom, priemere a veľmi veľkom, umožňujú spoločnosti GM implementovať rozsiahlu maticu testov a typov zrážok. Väčšina z týchto testov a hodnotení nie je povinná, ale spoločnosť GM bežne vykonáva testy, ktoré nevyžaduje zákon. V sedemdesiatych rokoch si štúdie bočného nárazu vyžadovali ďalšiu verziu testovacích zariadení. Spoločnosť NHTSA v spolupráci s Výskumným a vývojovým strediskom University of Michigan vyvinula špeciálnu figurínu s bočným nárazom alebo SID. Európania potom vytvorili sofistikovanejšie EuroSID. Následne vedci GM významne prispeli prostredníctvom SAE k vývoju biofidelickejšieho zariadenia s názvom BioSID, ktoré sa teraz používa pri testovaní vývoja.

V deväťdesiatych rokoch automobilový priemysel USA pracoval na vytvorení špeciálnej figuríny pre malých cestujúcich na testovanie airbagov s bočným nárazom. Prostredníctvom USCAR sa konzorcium vytvorilo na zdieľanie technológií medzi rôznymi priemyselnými odvetviami a vládnymi oddeleniami, GM, Chrysler a Ford spoločne vyvinuli SID-2. Figurína napodobňuje malé ženy alebo dospievajúcich a pomáha merať ich toleranciu pri nafúknutí airbagov s bočným nárazom. Výrobcovia z USA spolupracujú s medzinárodným spoločenstvom na vytvorení tohto menšieho zariadenia s bočným nárazom východiskový základ pre figurínu pre dospelých, ktorá sa má použiť v medzinárodnej norme pre výkon pri bočných nárazoch Meranie. Podporujú prijatie medzinárodných bezpečnostných noriem a dosahujú zhodu pri harmonizácii metód a testov. Automobilový priemysel sa veľmi angažuje v harmonizácii noriem, testov a metód, pretože stále viac vozidiel sa predáva na globálny trh.

Aká je budúcnosť? Matematické modely spoločnosti GM poskytujú cenné údaje. Matematické testovanie tiež umožňuje väčšiu iteráciu v kratšom čase. Prechod GM z mechanických na elektronické senzory airbagov vytvoril vzrušujúcu príležitosť. Súčasné a budúce systémy airbagov majú elektronické „letové zapisovače“ ako súčasť svojich snímačov nárazov. Počítačová pamäť zachytí údaje poľa z kolíznej udalosti a uloží informácie o zrážke, ktoré nikdy neboli k dispozícii. Na základe týchto údajov z reálneho sveta budú môcť vedci overovať laboratórne výsledky a upravovať figuríny, počítačové simulácie a ďalšie testy.

„Diaľnica sa stáva testovacím laboratóriom a každá zrážka sa stáva spôsobom, ako sa dozvedieť viac o tom, ako chrániť ľudí,“ povedal Harold „Bud“ Mertz, odborník na bezpečnosť a biomechaniku GM v dôchodku. „Nakoniec by bolo možné zahrnúť záznamníky nehôd pre kolízie po celom aute.“

Vedci GM neustále zdokonaľujú všetky aspekty nárazových testov, aby sa zlepšili bezpečnostné výsledky. Napríklad, keďže zadržiavacie systémy pomáhajú eliminovať čoraz viac katastrofické zranenia hornej časti tela, technickí inžinieri si všímajú vypnutie traumy dolných končatín. Vedci GM začínajú navrhovať lepšiu reakciu dolných končatín pre figuríny. Do krkov tiež pridali „kožu“, aby počas testov zabránili interferencii airbagov so stavcami krku.

Jedného dňa môžu byť „figuríny“ na obrazovke nahradené virtuálnymi ľuďmi, srdcami, pľúcami a všetkými ostatnými životne dôležitými orgánmi. Nie je však pravdepodobné, že tieto elektronické scenáre nahradia skutočnú vec v blízkej budúcnosti. Crash figuríny budú aj naďalej poskytovať vedcom GM a ostatným pozoruhodný prehľad a informácie o ochrane cestujúcich pred pádom na mnoho ďalších rokov.

Osobitné poďakovanie patrí Claudiu Paolinimu