Išsami susidūrimų su manekenais istorija

Pirmasis avarijos bandymo manekenas buvo „Sierra Sam“, sukurtas 1949 m. Šią 95-osios procentilės suaugusių vyrų bandymo manekenę sukūrė „Sierra Engineering Co.“ pagal sutartį kartu su Jungtinių Valstijų oro pajėgomis, bus naudojamos orlaivių išmetimo vietoms ant raketų rogių įvertinti testai. - Šaltinis FTSS

1997 m. „GM Hybrid III“ bandymo manekenai oficialiai tapo pramonės standartu, skirtu testuoti, kad būtų laikomasi vyriausybės frontalinio smūgio taisyklių ir oro pagalvė saugumas. GM sukūrė šį bandymo prietaisą beveik prieš 20 metų iki 1977 m., Kad sukurtų biofidinį matavimo įrankį - susidūrimo bandymo manekenus, kurie elgiasi labai panašiai kaip žmonės. Kaip ir ankstesnis „Hybrid II“ dizainas, GM pasidalino šia pažangiausia technologija su vyriausybės reguliavimo institucijomis ir automobilių pramonė. Dalijantis šia priemone buvo siekiama patobulinti saugos bandymus ir sumažinti sužeidimų bei žūčių greitkeliuose skaičių visame pasaulyje. 1997 m. „Hybrid III“ versija yra GM išradimas su tam tikromis modifikacijomis. Tai žymi dar vieną etapą automobilių gamintojų saugioje kelionėje. „Hybrid III“ yra moderniausias pažangių apsaugos sistemų testavimui; „GM“ jį naudoja ilgus metus kurdama priekines oro pagalves. Tai teikia platų patikimų duomenų spektrą, kuris gali būti susijęs su avarijų padariniais žmogaus sužalojimams.

„Hybrid III“ yra laikysena, rodanti, kaip vairuotojai ir keleiviai sėdi transporto priemonėse. Visi manekenai, susidūrę su smūgiais, yra ištikimi žmogaus modeliui, kurį modeliuoja - bendro svorio, dydžio ir proporcijos. Jų galvos suprojektuotos reaguoti taip, kaip žmogaus galva avarijos metu. Ji simetriška, o kakta nukreipia daug ką į priekį, jei žmogus trenktųsi į susidūrimas. Krūtinės ertmėje yra plieninis šonkaulio narvas, kuris imituoja mechaninę žmogaus krūtinės elgseną susidūrus. Guminis kaklas sulenkiamas ir ištempiamas biofideliškai, o keliai taip pat yra sukurti taip, kad reaguotų į smūgį, panašiai kaip žmogaus keliai. „Hybrid III“ susidūrimo bandymo manekenas turi vinilo odelę ir yra aprūpinta moderniomis elektroninėmis priemonėmis, įskaitant pagreičio matuoklius, potenciometrus ir įkrovos elementus. Šios priemonės matuoja pagreitis, deformacija ir jėgos, kurias patiria įvairios kūno dalys, lėtėjant avarijai.

Šis patobulintas prietaisas yra nuolat tobulinamas ir buvo sukurtas remiantis moksliniais biomechanikos pagrindais, medicininiais duomenimis ir įvestimi bei bandymais, kuriuose dalyvavo žmonių kodai ir gyvūnai. Biomechanika yra žmogaus kūno ir jo mechaninio elgesio tyrimas. Universitetai atliko ankstyvus biomechaninius tyrimus, naudodamiesi gyvais savanoriais, atlikdami labai kontroliuojamus avarijos testus. Istoriškai automobilių pramonė vertino suvaržymo sistemas naudodama savanoriškus bandymus su žmonėmis.

„Hybrid III“ kūrimas tarnavo kaip paleidimo padėklas, siekiant patobulinti susidūrimo jėgų ir jų padarinius žmogaus sužalojimams. Visos ankstesnės avarijos bandymo manekenės, net „GM Hybrid I“ ir „II“, negalėjo suteikti tinkamos įžvalgos, kad testų duomenys būtų paversti lengvųjų automobilių ir sunkvežimių konstrukcijomis. Ankstyvo susidūrimo bandymo manekenės buvo labai grubios ir turėjo paprastą tikslą - padėti inžinierių ir tyrėjai patikrina suvaržymų ar saugos diržų veiksmingumą. Prieš tai, kai GM 1968 m. Sukūrė „Hybrid I“, manekenų gamintojai neturėjo nuoseklių metodų prietaisams gaminti. Pagrindinis kūno dalių svoris ir dydis buvo pagrįsti antropologiniais tyrimais, tačiau manekenės buvo nenuoseklios tarp vienetų. Mokslas apie antropomorfines manekenes buvo tik kūdikystėje ir jų gamybos kokybė skyrėsi.

Septintajame dešimtmetyje GM tyrėjai sukūrė „Hybrid I“, sujungdami geriausias dviejų primityvių manekenų dalis. 1966 m. Aldersono tyrimų laboratorija pagamino VIP-50 seriją GM ir „Ford“. Tuo pasinaudojo ir Nacionalinis standartų biuras. Tai buvo pirmoji manekenė, pagaminta specialiai automobilių pramonei. Po metų „Sierra Engineering“ pristatė konkurencinį modelį „Sierra Stan“. Nei patenkinti GM inžinieriai, kurie pagamino savo manekeną derindami geriausias abiejų savybes - štai ir pavadinimas „Hybrid I“. GM naudojo šį modelį viduje, tačiau pasidalino jo dizainu su konkurentais per specialius komiteto posėdžius automobilių inžinierių draugijoje (SAE). „Hybrid I“ buvo patvaresnis ir atnešė daugiau pakartojamų rezultatų nei jo pirmtakai.

Šių ankstyvų manekenų panaudojimą paskatino JAV oro pajėgų bandymai, kurie buvo atlikti siekiant sukurti ir patobulinti pilotų suvaržymo ir išmetimo sistemas. Nuo keturiasdešimtojo dešimtmečio pabaigos iki šeštojo dešimtmečio pradžios kariškiai naudojo bandymų manekenus ir raketas, kad išbandytų įvairias programas ir žmonių toleranciją traumoms. Anksčiau jie buvo naudojęsi savanoriais žmonėmis, tačiau norint padidinti saugumo standartus reikėjo didesnio greičio bandymų, o didesnis greitis žmonėms nebebuvo saugus. Norėdami išbandyti pilotų suvaržymo diržus, vienas greitaeigis riedulys buvo varomas raketų varikliais ir įsibėgėjo iki 600 mylių per valandą. Pulkininkas Johnas Paulius Stappas per pirmąją metinę konferenciją, kurioje dalyvavo automobilių gamintojai, pasidalino 1956 m. Oro pajėgų avarijos sukelto manekeno tyrimų rezultatais.

Vėliau, 1962 m., „GM Proving Ground“ pristatė pirmąją automobilinę smūginę rogę (rogės HY-GE). Jis sugebėjo imituoti tikras susidūrimo greitėjimo bangos formas, kurias sukuria visos apimties automobiliai. Po ketverių metų „GM Research“ sukūrė universalų metodą sužalojimo pavojaus laipsniui nustatyti, matuojant smūgio jėgas antropomorfinėms manekenėms laboratorinių tyrimų metu.

Ironiška, bet automobilių pramonė smarkiai pralenkė orlaiviai gamintojai šioje techninėje kompetencijoje per daugelį metų. Dešimtojo dešimtmečio viduryje automobilininkai bendradarbiavo su orlaivių pramone, kad būtų galima sparčiau tobulinti avarijų bandymus, susijusius su žmonių tolerancija ir sužeidimais. NATO šalys buvo ypač suinteresuotos automobilių katastrofų tyrimais, nes 2005 m. Buvo problemų sraigtasparnis avarijos ir greitas pilotų išmetimas. Buvo manoma, kad automatiniai duomenys gali padėti orlaiviams tapti saugesniems.

Kai Kongresas priėmė 1966 m. Nacionalinį eismo ir motorinių transporto priemonių saugos įstatymą, automobilių projektavimas ir gamyba tapo reguliuojama pramonės šaka. Netrukus po to vyriausybė ir kai kurie gamintojai pradėjo diskusijas dėl bandymo prietaisų, tokių kaip manekenai, patikimumo.

Nacionalinis greitkelių saugos biuras reikalavo patvirtinti Aldersono „VIP-50“ manekeną suvaržymo sistemos. Jiems prireikė 30 mylių per valandą smūgio į standžią sieną. Oponentai teigė, kad tyrimų rezultatai, gauti atlikus bandymą su šiuo susidūrimo bandymo manekenu, nebuvo pakartojami gamybos požiūriu ir nebuvo apibrėžti inžinerijos prasme. Tyrėjai negalėjo pasikliauti nuosekliu bandymo vienetų darbu. Federaliniai teismai sutiko su šiais kritikais. G. M. nedalyvavo teisiniame proteste. Vietoj to, GM patobulino „Hybrid I“ susidūrimo bandymo manekeną, reaguodamas į problemas, iškilusias SAE komiteto posėdžiuose. GM sukūrė brėžinius, apibrėžiančius susidūrimo bandymo manekeną, ir sukūrė kalibravimo testus, kurie standartizuotų jo veikimą kontroliuojamoje laboratorijoje. 1972 m. GM perdavė piešinius ir kalibravimus manekenų gamintojams ir vyriausybei. Naujoji „GM Hybrid II“ avarinio bandymo manekenė patenkino teismą, vyriausybę ir gamintojus tapo priekinių susidūrimų bandymų etalonu, kad būtų laikomasi JAV automobilių saugos ribojimo taisyklių sistemos. „GM“ filosofija visada buvo pasidalyti avarijos testų naujovėmis su konkurentais ir neuždirbti pelno.

1972 m., Kai GM pasidalino „Hybrid II“ su pramone, „GM Research“ ekspertai pradėjo novatoriškas pastangas. Jų misija buvo sukurti susidūrimo bandymo manekeną, kuris tiksliau atspindėtų žmogaus kūno biomechaniką transporto priemonės katastrofos metu. Tai būtų vadinama hibridiniu III. Kodėl to reikėjo? GM jau atliko bandymus, kurie smarkiai viršijo vyriausybės reikalavimus ir kitų šalies gamintojų standartus. Nuo pat pradžių „GM“ sukūrė kiekvieną savo avarijos manekeną, kad patenkintų konkretų poreikį atlikti bandymo matavimus ir patobulintą saugos dizainą. Inžinieriams reikėjo bandymo prietaiso, kuris leistų atlikti matavimus atliekant unikalius eksperimentus, kuriuos jie sukūrė siekdami pagerinti GM transporto priemonių saugą. Tyrimų grupės „Hybrid III“ tikslas buvo sukurti trečios kartos, į žmogų panašų susidūrimo bandymo manekeną, kurio atsakymai buvo artimesni biomechaniniams duomenims nei „Hybrid II“ susidūrimo bandymo manekenas. Išlaidos nebuvo problema.

Tyrėjai tyrė, kaip žmonės sėdėjo transporto priemonėse, ir jų laikysenos santykį su akių padėtimi. Jie eksperimentavo ir pakeitė medžiagas, kad padarytų manekeną, ir svarstė įtraukti vidinius elementus, tokius kaip šonkaulių narvas. Medžiagų standumas atspindėjo bio-mechaninius duomenis. Patobulintam manekenui gaminti buvo naudojama tiksli skaitmeninė valdymo įranga.

1973 m. GM surengė pirmąjį tarptautinį seminarą su žymiausiais pasaulio ekspertais, kad aptartų reagavimo į žmogaus poveikį ypatybes. Kiekviename ankstesniame tokio pobūdžio susirinkime daugiausia dėmesio buvo skiriama traumai. Tačiau dabar GM norėjo ištirti, kaip žmonės reagavo per avarijas. Remdamasis šia įžvalga, GM sukūrė avarinę manekenę, kuri elgėsi daug arčiau žmonių. Šis įrankis pateikė prasmingesnius laboratorijos duomenis, leidžiančius pakeisti dizainą, kuris iš tikrųjų galėtų padėti išvengti sužalojimų. GM buvo bandymų technologijų plėtros lyderė, siekdama padėti gamintojams gaminti saugesnius automobilius ir sunkvežimius. Šiame kūrimo procese GM taip pat bendravo su SAE komitetu, kad surinktų ir manekenų, ir automobilių gamintojų indėlį. Tik praėjus metams nuo „Hybrid III“ tyrimų pradžios, GM reagavo į vyriausybės sutartį su patobulinta manekene. 1973 m. GM sukūrė GM 502, iš kurio pasiskolino išankstinę informaciją, apie kurią sužinojo tyrimų grupė. Tai apėmė keletą laikysenos patobulinimų, naują galvą ir geresnes sąnario savybes. 1977 m. GM pateikė „Hybrid III“ prekybai, įskaitant visas naujas dizaino savybes, kurias GM ištyrė ir sukūrė.

1983 m. GM pateikė peticiją Nacionalinei greitkelių eismo saugos administracijai (NHTSA) dėl leidimo naudoti „Hybrid III“ kaip alternatyvų bandymo įtaisą vyriausybei vykdyti. GM taip pat pateikė pramonei tikslus, susijusius su priimtinu manekeno veikimu atliekant saugos bandymus. Šie tikslai (sužalojimo įvertinimo pamatinės vertės) buvo labai svarbūs Hybrid III duomenis paverčiant saugos gerinimu. Tada 1990 m. GM paprašė, kad manekenas „Hybrid III“ būtų vienintelis priimtinas bandymo įtaisas, atitinkantis vyriausybės reikalavimus. Po metų Tarptautinė standartų organizacija (ISO) priėmė vieningą rezoliuciją, pripažindama „Hybrid III“ pranašumą. Dabar „Hybrid III“ yra tarptautinių frontalinių smūgių bandymų standartas.

Bėgant metams „Hybrid III“ ir kitos manekenės patyrė daugybę patobulinimų ir pakeitimų. Pavyzdžiui, GM sukūrė deformuojamąjį įdėklą, kuris įprastai naudojamas atliekant GM vystymosi testus, kad būtų galima nurodyti bet kokį juosmens diržo judesį iš dubens ir į pilvą. Taip pat SAE suvienija automobilių kompanijų, dalių tiekėjų, manekenų gamintojų ir JAV vyriausybinių agentūrų talentus bendradarbiaujant siekiant pagerinti bandomųjų manekenų galimybes. Neseniai 1966 m. Įgyvendintas SAE projektas kartu su NHTSA sustiprino kulkšnies ir klubo sąnarius. Tačiau manekenų gamintojai keičiasi ar patobulina standartinius prietaisus labai konservatyviai. Paprastai automobilių gamintojas pirmiausia turi parodyti, kad norint pagerinti saugą reikia atlikti konkretų projekto vertinimą. Tuomet, susitarus su pramonės atstovais, gali būti pridėta nauja matavimo galimybė. SAE veikia kaip techninis informacijos centras, kuris valdo ir sumažina šiuos pakeitimus.

Kiek tikslūs yra šie antropomorfiniai bandymo prietaisai? Geriausiu atveju jie yra numatytojai, kas gali nutikti lauke, nes nė vienas tikras žmogus nėra vienodo dydžio, svorio ar proporcijų. Tačiau bandymams reikalingas standartas, o šiuolaikinės manekenės pasirodė esąs veiksmingos prognozės. Avarijos bandymo manekenės nuolat įrodo, kad standartinės trijų taškų saugos diržų sistemos yra labai veiksmingos suvaržymo priemonės - ir duomenys, palyginti su realaus pasaulio avarijomis, yra gerai kaupiami. Saugos diržai sumažino vairuotojų sužeidimus 42 proc. Pridedant oro pagalves padidėja maždaug 47 procentų apsauga.

7-ojo dešimtmečio pabaigos oro pagalvių bandymai sukėlė dar vieną poreikį. Remdamiesi bandymais su neapdorotomis manekenėmis, GM inžinieriai žinojo, kad vaikai ir mažesni keleiviai gali būti apsaugoti nuo oro pagalvių agresyvumo. Oro pagalvės turi pripūsti labai dideliu greičiu, kad apsaugotų keleivius nuo avarijos - pažodžiui, mažiau nei per vieną akimirką. 1977 m. GM sukūrė manekenę vaikų oro pagalvėms. Tyrėjai kalibravo manekeną, naudodami duomenis, surinktus iš tyrimo, kuriame dalyvavo maži gyvūnai. Pietvakarių tyrimų institutas atliko šį bandymą, norėdamas nustatyti, kokį poveikį tiriamieji gali saugiai patirti. Vėliau GM pasidalino duomenimis ir dizainu per SAE.

GM taip pat reikėjo bandymo įtaiso, kuris imituotų mažą patelę vairuotojo oro pagalvėms tikrinti. 1987 m. GM perdavė „Hybrid III“ technologiją manekenei, atstovaujančiai 5-ą procentinę moterį. Taip pat devintojo dešimtmečio pabaigoje Ligų kontrolės centras sudarė sutartį dėl hibridinių III manekenų šeimos, kad padėtų išbandyti pasyvius suvaržymus. Ohajo valstijos universitetas laimėjo sutartį ir paprašė GM pagalbos. Bendradarbiaudamas su SAE komitetu, GM prisidėjo kuriant hibridinę III manekenų šeimą, į kurį pateko 95 procentilio patinas, maža patelė, šešerių metų vaikas, manekenė su vaiku ir nauja trejų metukų. Kiekvienas iš jų turi „Hybrid III“ technologiją.

1996 m. GM, „Chrysler“ ir „Ford“ susirūpino dėl oro pagalvių infliacijos sužeidimų ir kreipėsi į vyriausybę per Amerikos automobilių gamintojų asociaciją (AAMA) atkreipti dėmesį į ne vietoje esančius keleivius oro pagalvių metu dislokacijos. Tikslas buvo įgyvendinti ISO patvirtintas bandymo procedūras, kurių metu naudojama maža manekenė vairuotojo pusės bandymai ir šešerių bei trejų metų manekenai, taip pat keleivio kūdikio manekenė kūdikiui pusėje. Vėliau SAE komitetas sukūrė kūdikių manekenių seriją su vienu iš pirmaujančių bandymo prietaisų gamintojų „First Technology Safety Systems“. Dabar galima įsigyti šešių, 12 ir 18 mėnesių manekenes, kurios išbandys oro pagalvių sąveiką su vaikų apsaugos priemonėmis. Žinomos kaip „CRABI“ arba vaikų apsaugos sistemos oro pagalvių sąveikos manekenės, jos leidžia išbandyti į galą nukreiptas kūdikių atramas, kai jos yra keleivio sėdynėje su oro pagalve. Įvairūs manekenų dydžiai ir tipai, kurie būna maži, vidutiniai ir labai dideli, leidžia GM įgyvendinti plačią testų ir susidūrimo tipų matricą. Daugelis šių bandymų ir įvertinimų nėra įpareigoti, tačiau GM reguliariai atlieka bandymus, kurių nereikalauja įstatymai. Aštuntajame dešimtmetyje atliekant šalutinio smūgio tyrimus reikėjo kitos bandymo prietaisų versijos. NHTSA kartu su Mičigano universiteto tyrimų ir plėtros centru sukūrė specialų manekeną iš šono (SID). Tada europiečiai sukūrė sudėtingesnę „EuroSID“. Vėliau GM tyrėjai per SAE padarė reikšmingą indėlį kuriant labiau biofidelic prietaisą, vadinamą BioSID, kuris dabar naudojamas kuriant bandymus.

Dešimtajame dešimtmetyje JAV automobilių pramonė dirbo kurdama specialią mažą manekenę, skirtą keleiviams, kad išbandytų šonines oro pagalves. Per USCAR, konsorciumas, sudarytas dalintis technologijomis tarp įvairių pramonės šakų ir vyriausybės departamentų, GM, Chrysler ir Ford kartu sukūrė SID-2. Manekenas imituoja mažas pateles ar paauglius ir padeda įvertinti jų toleranciją šoninėms oro oro pagalvėms. JAV gamintojai bendradarbiauja su tarptautine bendruomene, kad sukurtų šį mažesnį, šoninio smūgio įtaisą kaip pradinis suaugusiųjų manekeno, kuris bus naudojamas pagal tarptautinius šoninio smūgio standartus, pagrindas matavimas. Jie skatina pripažinti tarptautinius saugos standartus ir siekti bendro sutarimo dėl metodų ir bandymų suderinimo. Automobilių pramonė yra labai įsipareigojusi suderinti standartus, bandymus ir metodus, nes vis daugiau transporto priemonių parduodama pasaulinėje rinkoje.

Kokia ateitis? GM matematiniai modeliai teikia vertingų duomenų. Matematinis testavimas taip pat leidžia daugiau pakartoti per trumpesnį laiką. GM perėjimas nuo mechaninių prie elektroninių oro pagalvių jutiklių sukūrė įdomią galimybę. Dabartinės ir būsimos oro pagalvių sistemos yra elektroniniai „skrydžio registratoriai“, kurie yra dalis jų sudužimo jutiklių. Kompiuterio atmintis užfiksuos susidūrimo įvykio lauko duomenis ir kaups informaciją apie avariją, kurios anksčiau nebuvo. Turėdami šiuos realaus pasaulio duomenis, tyrėjai galės patvirtinti laboratorijos rezultatus ir modifikuoti manekenus, kompiuterines simuliacijas ir kitus testus.

„Greitkelis tampa bandymų laboratorija, o kiekviena avarija tampa būdu sužinoti daugiau apie tai, kaip apsaugoti žmones“, - sakė Haroldas „Bud“ Mertzas, išėjęs į pensiją GM saugos ir biomechanikos ekspertas. "Galų gale gali būti įmanoma įtraukti avarijų registratorius, kad būtų galima susidurti aplink automobilį."

Siekdami pagerinti saugos rezultatus, GM tyrėjai nuolat tobulina visus susidūrimo testų aspektus. Pvz., Kadangi suvaržymo sistemos padeda pašalinti vis daugiau katastrofiškų viršutinės kūno dalies sužalojimų, saugos inžinieriai pastebi neįgalumą, blauzdos traumą. GM tyrėjai pradeda kurti geresnes manekenų blauzdų reakcijas. Jie taip pat pridėjo „odą“ prie kaklų, kad bandymų metu oro pagalvės netrukdytų kaklo slanksteliams.

Kažkada ekrane rodomus kompiuterinius manekenus gali pakeisti virtualūs žmonės, turintys širdį, plaučius ir visus kitus gyvybiškai svarbius organus. Tačiau mažai tikėtina, kad šie elektroniniai scenarijai artimiausiu metu pakeis realų dalyką. Avarijų manekenai ir toliau teiks GM tyrinėtojams ir kitiems įspūdingą informaciją ir informaciją apie keleivių apsaugą nuo avarijų dar daugelį metų.

Ypatinga padėka Claudio Paolini