Detalizēta avāriju pārbaudes manekena vēsture

Pirmais avārijas testa manekens bija Sjerra Sam, kas izveidots 1949. gadā. Šo 95. procentiles pieaugušo vīriešu avārijas testa manekenu saskaņā ar līgumu izstrādāja Sierra Engineering Co. kopā ar Amerikas Savienoto Valstu gaisa spēkiem, lai izmantotu gaisa kuģa izmešanas vietu novērtēšanai uz raķešu kamanām testi. - FTSS avots

1997. gadā GM Hybrid III sadursmes testa manekeni oficiāli kļuva par nozares standartu testēšanai, lai ievērotu valdības frontālās trieciena noteikumus un gaisa spilvens drošība. GM izstrādāja šo testa ierīci gandrīz 20 gadus pirms 1977. gada, lai nodrošinātu biofidelic mērīšanas rīku - avārijas testa manekenus, kas uzvedas ļoti līdzīgi cilvēkiem. Tāpat kā iepriekšējais dizains, hibrīds II, GM dalījās ar šo progresīvo tehnoloģiju ar valdības regulatoriem un auto industrija. Šis rīks tika koplietots, lai uzlabotu drošības pārbaudi un samazinātu traumu un nāves gadījumu skaitu uz lielceļiem visā pasaulē. 1997. gada Hybrid III versija ir ĢM izgudrojums ar dažām modifikācijām. Tas iezīmē vēl vienu pagrieziena punktu autoražotāja drošības ceļa braucienā. Hibrīds III ir vismodernākais ierobežoto sistēmu testēšanai; GM to jau gadiem ilgi izmanto priekšējo trieciena gaisa spilvenu izstrādē. Tas nodrošina plašu ticamu datu spektru, ko var saistīt ar avāriju ietekmi uz cilvēka ievainojumiem.

Hybrid III raksturo stāju, kas raksturo to, kā vadītāji un pasažieri sēž transportlīdzekļos. Visi manekeni, kas izturējuši trieciena testu, ir uzticami cilvēka modelim, kuru simulē - kopējā svara, lieluma un proporcijas ziņā. Viņu galvas ir paredzētas, lai reaģētu tāpat kā cilvēka galva avārijas situācijā. Tas ir simetrisks, un piere daudz ko novirza tā, kā cilvēks to iesit sadursme. Krūškurvja dobumā ir tērauda ribu būris, kas imitē cilvēka krūškurvja mehānisko izturēšanos avārijā. Gumijas kakls saliecas un stiepjas biofidiski, un arī ceļi ir paredzēti, lai reaģētu uz triecieniem, līdzīgi kā cilvēka ceļgali. Hybrid III avārijas testa manekenam ir vinila āda un ir aprīkota ar sarežģītiem elektroniskiem instrumentiem, ieskaitot akselerometrus, potenciometrus un slodzes devējus. Šie rīki mēra paātrinājums, novirze un spēki, kurus dažādas ķermeņa daļas piedzīvo avārijas ātruma samazināšanas laikā.

Šī modernā ierīce tiek nepārtraukti pilnveidota, un tā tika veidota uz zinātniskā pamata, kas balstās uz biomehāniku, medicīniskajiem datiem un ievadi, kā arī testēšanu, kurā tika iesaistīti cilvēku ikri un dzīvnieki. Biomehānika ir cilvēka ķermeņa un tā izturēšanās mehāniski izpēte. Universitātes veica agrīnus biomehāniskos pētījumus, izmantojot dzīvus brīvprātīgos cilvēkus dažos ļoti kontrolētos avāriju testos. Vēsturiski automobiļu rūpniecība bija novērtējusi ierobežotājsistēmas, izmantojot brīvprātīgas pārbaudes ar cilvēkiem.

Hibrīda III izstrāde kalpoja kā palaišanas bloks, lai sekmētu avārijas spēku un to ietekmes uz cilvēku ievainojumiem izpēti. Visi iepriekšējie avārijas testa manekeni, pat GM Hybrid I un II, nespēja sniegt pietiekamu ieskatu, lai testa datus pārveidotu vieglo un kravas automašīnu traumu mazinošā dizainā. Agrīnās avārijas testa manekeni bija ļoti rupji, un tiem bija vienkāršs mērķis - palīdzēt inženieri un pētnieki pārbauda ierobežotājsistēmu vai drošības jostu efektivitāti. Pirms GM izstrādāja Hybrid I 1968. gadā, manekenu ražotājiem nebija konsekventu metožu ierīču ražošanai. Ķermeņa daļu pamata svars un lielums tika noteikts, balstoties uz antropoloģiskiem pētījumiem, bet manekeni nebija vienādi dažādās vienībās. Zinātne par antropomorfām manekenēm bija sākumstadijā, un to ražošanas kvalitāte bija atšķirīga.

Sešdesmito gadu laikā ĢM pētnieki izveidoja I hibrīdu, apvienojot divu primitīvo manekenu labākās daļas. 1966. gadā Aldersona pētniecības laboratorija ražoja VIP-50 sērijas GM un Ford. To izmantoja arī Nacionālais standartu birojs. Šī bija pirmā manekena, kas ražota speciāli automobiļu rūpniecībai. Gadu vēlāk Sierra Engineering iepazīstināja ar konkurences modeli Sierra Stan. Ne apmierināti nebija arī GM inženieri, kuri paši izgatavoja manekenu, apvienojot abu labākās īpašības - no tā arī nosaukums Hybrid I. GM izmantoja šo modeli iekšēji, bet dalījās ar tā dizainu ar konkurentiem īpašās komiteju sanāksmēs Automobiļu inženieru biedrībā (SAE). Hybrid I bija izturīgāks un deva vairāk atkārtojamu rezultātu nekā tā priekšgājēji.

Šo agrīno manekenu izmantošanu izraisīja ASV gaisa spēku pārbaudes, kas tika veiktas, lai izstrādātu un uzlabotu pilotu ierobežotājsistēmas un izmešanas sistēmas. Kopš četrdesmito gadu beigām līdz piecdesmito gadu sākumam militārie spēki izmantoja avārijas testu manekenus un ragavas, lai pārbaudītu dažādas iespējas un cilvēku izturību pret ievainojumiem. Iepriekš viņi bija izmantojuši brīvprātīgos cilvēkus, taču augošajiem drošības standartiem bija nepieciešami lielāki ātruma testi, un lielāks ātrums cilvēkiem vairs nebija drošs. Lai pārbaudītu pilotu ierobežotājsistēmas, viena ātrgaitas ragavas virza ar raķešu dzinējiem un paātrināja līdz 600 jūdzēm stundā. Pulkvedis Džons Pols Staps dalījās ar gaisa spēku avārijas manekena pētījumu rezultātiem 1956. gadā pirmajā ikgadējā konferencē, kurā piedalījās auto ražotāji.

Vēlāk, 1962. gadā, GM Proving Ground iepazīstināja ar pirmo, automobiļu, trieciena ragavām (HY-GE ragavas). Tas spēja simulēt faktiskās sadursmes paātrinājuma viļņu formas, ko rada pilna mēroga automašīnas. Četrus gadus pēc tam GM Research radīja daudzpusīgu metodi, lai noteiktu ievainojumu bīstamības pakāpi, mērot trieciena spēkus antropomorfiem manekeniem laboratorisko pārbaužu laikā.

Ironiski, ka auto industrija ir dramatiski pārspējusi lidmašīnas ražotāji šajā tehniskajā pieredzē gadu gaitā. Autoražotāji 1990. gadu vidū sadarbojās ar gaisa kuģu nozari, lai panāktu to ātrumu, ņemot vērā sasniegumus avāriju testēšanā saistībā ar cilvēku toleranci un ievainojumiem. NATO valstis īpaši interesēja automašīnu avāriju izpēte, jo 2007. Gadā bija problēmas helikopters avārijas un ar pilotu ātru izmešanu. Tika uzskatīts, ka automātiskie dati var palīdzēt padarīt lidmašīnas drošākas.

Kad kongress pieņēma 1966. gada Nacionālo satiksmes un mehānisko transportlīdzekļu drošības likumu, automašīnu projektēšana un izgatavošana kļuva par reglamentētu nozari. Neilgi pēc tam starp valdību un dažiem ražotājiem sākās debates par tādu testa ierīču ticamību kā avārijas manekeni.

Nacionālais šosejas drošības birojs uzstāja, ka validēšanai jāizmanto Aldersona VIP-50 manekens ierobežotājsistēmas. Viņiem vajadzēja 30 jūdzes stundā, stingri pārbaudot, vai pastāv stingra siena. Pretinieki apgalvoja, ka pētījumu rezultāti, kas iegūti, pārbaudot šo avārijas testa manekenu, no ražošanas viedokļa nebija atkārtojami un nebija definēti inženiertehniskā ziņā. Pētnieki nevarēja paļauties uz testa vienību pastāvīgu darbību. Federālās tiesas piekrita šiem kritiķiem. GM nepiedalījās juridiskajā protestā. Tā vietā GM uzlaboja Hybrid I avārijas testa manekenu, reaģējot uz jautājumiem, kas radušies SAE komitejas sanāksmēs. GM izstrādāja rasējumus, kas definēja avārijas testa manekenu, un izveidoja kalibrēšanas testus, kas standartizētu tā darbību kontrolētā laboratorijas apstākļos. 1972. gadā GM nodeva zīmējumus un kalibrēšanu manekena ražotājiem un valdībai. Jaunais GM Hybrid II avārijas testa manekens apmierināja tiesu, valdību un ražotājus, un tas kļuva par frontālās avārijas pārbaudes standartu, lai ievērotu ASV autobūves noteikumus par savaldīšanu sistēmas. GM filozofija vienmēr ir bijusi dalīties ar konkurentiem avārijas testa modeļa jaunievedumos un šajā procesā nepelnīt peļņu.

1972. gadā, kamēr GM dalījās Hybrid II ar nozari, GM Research eksperti sāka novatoriskus centienus. Viņu misija bija izstrādāt avārijas testa manekenu, kas precīzāk atspoguļotu cilvēka ķermeņa biomehāniku transportlīdzekļa avārijas laikā. To sauktu par hibrīdu III. Kāpēc tas bija nepieciešams? GM jau veica testus, kas ievērojami pārsniedza valdības prasības un citu vietējo ražotāju standartus. Jau no paša sākuma GM izstrādāja katru savu avārijas manekenu, lai reaģētu uz īpašu vajadzību pēc testa mērījumiem un uzlabotu drošības dizainu. Inženieriem bija nepieciešama testa ierīce, kas ļautu veikt mērījumus unikālos eksperimentos, kurus viņi bija izstrādājuši, lai uzlabotu ĢM transportlīdzekļu drošību. Hibrīda III pētniecības grupas mērķis bija izstrādāt trešās paaudzes, cilvēkam līdzīgu avārijas testa manekenu, kura atbildes bija tuvākas biomehāniskajiem datiem nekā Hybrid II avārijas testa manekens. Izmaksas nebija problēma.

Pētnieki pētīja veidu, kā cilvēki sēdēja transportlīdzekļos, un viņu stājas saistību ar acs stāvokli. Viņi eksperimentēja un mainīja materiālus, lai izveidotu manekenu, un apsvēra iespēju pievienot iekšējus elementus, piemēram, ribu būru. Materiālu stingrība atspoguļoja bio-mehāniskos datus. Lai pilnveidotu manekenu konsekventi ražotu, tika izmantotas precīzas, ciparu vadības iekārtas.

1973. gadā GM rīkoja pirmo starptautisko semināru ar pasaules vadošajiem ekspertiem, lai pārrunātu reakcijas uz cilvēku ietekmi uz cilvēku īpašībām. Katrā iepriekšējā šāda veida sapulcē uzmanība tika koncentrēta uz savainojumiem. Bet tagad GM vēlējās izpētīt, kā cilvēki reaģēja avāriju laikā. Ar šo ieskatu GM izstrādāja avārijas manekenu, kurš izturējās daudz tuvāk cilvēkiem. Šis rīks sniedza nozīmīgākus laboratorijas datus, ļaujot mainīt konstrukciju, kas faktiski varētu palīdzēt novērst ievainojumus. GM ir bijis līderis testēšanas tehnoloģiju izstrādē, lai palīdzētu ražotājiem padarīt drošākas automašīnas un kravas automašīnas. GM arī šajā attīstības procesā sazinājās ar SAE komiteju, lai apkopotu gan manekenu, gan auto ražotāju ieguldījumu. Tikai gadu pēc Hybrid III pētījumu sākšanas GM reaģēja uz valdības līgumu ar vēl izsmalcinātāku manekenu. 1973. gadā GM izveidoja GM 502, kas aizņēmās agrīnu informāciju, ko bija uzzinājusi pētījumu grupa. Tas ietvēra dažus stājas uzlabojumus, jaunu galvu un labākus locītavu raksturlielumus. 1977. gadā GM padarīja Hybrid III komerciāli pieejamu, iekļaujot visas jaunās dizaina iezīmes, kuras GM bija izpētījis un izstrādājis.

1983. gadā GM iesniedza lūgumu Valsts autoceļu satiksmes drošības administrācijai (NHTSA) par atļauju izmantot Hybrid III kā alternatīvu testa ierīci valdības atbilstībai. GM arī sniedza nozarei savus mērķus attiecībā uz pieņemamu manekena veiktspēju drošības pārbaudēs. Šie mērķi (traumu novērtēšanas atsauces vērtības) bija kritiski svarīgi, hibrīd III datus pārvēršot drošības uzlabojumos. Tad 1990. gadā GM lūdza, lai manekens Hybrid III būtu vienīgā pieņemamā testa ierīce, kas atbilst valdības prasībām. Gadu vēlāk Starptautiskā standartu organizācija (ISO) pieņēma vienprātīgu lēmumu, atzīstot Hybrid III pārākumu. Tagad Hybrid III ir starptautiskās frontālās trieciena pārbaudes standarts.

Gadu gaitā Hybrid III un citi manekeni ir piedzīvojuši vairākus uzlabojumus un izmaiņas. Piemēram, GM izstrādāja deformējamu ieliktni, ko parasti izmanto ĢM attīstības testos, lai norādītu uz klēpja jostas jebkādu pārvietošanos no iegurņa uz vēderu. Turklāt SAE apvieno automašīnu firmu, detaļu piegādātāju, manekenu ražotāju un ASV valdības aģentūru talantus, kopīgi cenšoties uzlabot izmēģinājumu manekena iespējas. Nesenais 1966. gada SAE projekts sadarbībā ar NHTSA uzlaboja potītes un gūžas locītavu. Tomēr manekena ražotāji ir ļoti konservatīvi attiecībā uz standarta ierīču maiņu vai uzlabošanu. Parasti auto ražotājam vispirms ir jāparāda nepieciešamība pēc īpaša dizaina novērtējuma, lai uzlabotu drošību. Pēc tam ar nozares vienošanos var pievienot jauno mērīšanas iespēju. SAE darbojas kā tehniska klīringa māja, kas pārvalda un samazina šīs izmaiņas.

Cik precīzas ir šīs antropomorfās pārbaudes ierīces? Labākajā gadījumā viņi ir paredzētāji tam, kas parasti var notikt laukumā, jo diviem reāliem cilvēkiem nav vienāda lieluma, svara vai proporcijas. Tomēr testiem ir nepieciešams standarts, un mūsdienu manekeni ir izrādījušies efektīvi prognostikatori. Avārijas testa manekeni konsekventi pierāda, ka standarta trīspunktu drošības jostu sistēmas ir ļoti efektīvas ierobežotājsistēmas - un dati ir labi, salīdzinot ar reālās pasaules avārijām. Drošības jostas par 42 procentiem samazina autovadītāju avārijās bojāgājušo skaitu. Gaisa spilvenu pievienošana palielina aizsardzību līdz aptuveni 47 procentiem.

Drošības spilvenu pārbaude septiņdesmito gadu beigās radīja vēl vienu vajadzību. Balstoties uz testiem ar neapstrādātiem manekeniem, ĢM inženieri zināja, ka bērni un mazāki pasažieri var būt jutīgi pret gaisa spilvenu agresivitāti. Drošības spilveniem jābūt piepūšamiem ļoti lielā ātrumā, lai pasargātu pasažierus avārijās - burtiski mazāk nekā acs mirklī. 1977. gadā GM izstrādāja bērnu drošības spilvenu manekenu. Pētnieki manekenu kalibrēja, izmantojot datus, kas iegūti no pētījuma, kurā piedalījās mazi dzīvnieki. Dienvidrietumu pētniecības institūts veica šo pārbaudi, lai noteiktu, kādu ietekmi subjekti varētu droši izturēt. Vēlāk GM dalījās ar datiem un dizainu caur SAE.

GM bija nepieciešama arī testa ierīce, lai imitētu mazu mātīti vadītāja gaisa spilvenu pārbaudei. 1987. gadā GM nodeva hibrīda III tehnoloģiju manekenam, kurš pārstāvēja 5. procentīles mātīti. Arī 80. gadu beigās Slimību kontroles centrs izdeva līgumu par Hibrīda III manekenu ģimeni, lai palīdzētu pārbaudīt pasīvo ierobežotāju. Ohaio štata universitāte uzvarēja līgumā un meklēja GM palīdzību. Sadarbībā ar SAE komiteju GM deva ieguldījumu hibrīda III manekena ģimenes attīstībā, kurā bija 95. procentiles vīrietis, maza sieviete, sešus gadus vecs, manekena bērns un jauns vīrietis trīs gadus vecs. Katrā no tām ir izstrādāta Hybrid III tehnoloģija.

1996. gadā GM, Krisslers un Fords uztraucās par gaisa spilvenu piepūles izraisītiem ievainojumiem un iesniedza lūgumu valdībai ar Amerikas Automobiļu Ražotāju Asociācijas (AAMA) starpniecību, lai drošības spilvena laikā uzrunātu nevietā esošos pasažierus izvietošana. Mērķis bija ieviest ISO apstiprinātas testa procedūras, kurās izmanto mazu sieviešu manekenu vadītāja puses pārbaude un sešus un trīs gadus veci manekeni, kā arī zīdainis zīdainim pasažierim pusē. SAE komiteja vēlāk izstrādāja virkni zīdaiņu zīdaiņu ar vienu no vadošajiem testa ierīču ražotājiem - First Technology Safety Systems. Tagad ir pieejami sešu, 12 un 18 mēnešus veci manekeni, lai pārbaudītu gaisa spilvenu mijiedarbību ar bērnu ierobežotājsistēmām. Pazīstami kā CRABI vai bērnu ierobežotājsistēmas gaisa spilvenu mijiedarbības manekeni, tie ļauj pārbaudīt uz aizmuguri vērstus zīdaiņu ierobežotājus, kad tie ir novietoti priekšā, pasažiera sēdeklī, kas aprīkots ar drošības spilvenu. Dažādi manekena izmēri un veidi, kas ir mazi, vidēji un ļoti lieli, ļauj GM ieviest plašu testu un avāriju veidu matricu. Lielākā daļa šo testu un novērtējumu nav pilnvaroti, bet ĢM regulāri veic testus, kas nav noteikti likumos. 1970. gados sānu trieciena pētījumiem bija nepieciešama cita testa ierīču versija. NHTSA sadarbībā ar Mičiganas Universitātes Pētniecības un attīstības centru izstrādāja īpašu sānu trieciena manekenu jeb SID. Pēc tam eiropieši izveidoja sarežģītāku EuroSID. Pēc tam ĢM pētnieki ar SAE starpniecību sniedza ievērojamu ieguldījumu biogrāfiskākas ierīces ar nosaukumu BioSID izstrādē, ko tagad izmanto attīstības testēšanā.

Deviņdesmitajos gados ASV autoindustrija strādāja, lai izveidotu īpašu, mazu pasažieru manekenu, lai pārbaudītu sānu trieciena gaisa spilvenus. Izmantojot USCAR, konsorcijs, kas izveidots, lai dalītos tehnoloģijās starp dažādām nozarēm un valdības departamentiem, GM, Chrysler un Ford kopīgi izstrādāja SID-2. Manekens imitē mazas mātītes vai pusaudžus un palīdz izmērīt to toleranci pret sānu trieciena gaisa spilvenu piepūšanos. ASV ražotāji sadarbojas ar starptautisko sabiedrību, lai izveidotu šo mazāku, sānu trieciena ierīci kā sākumpunkts pieauguša cilvēka manekena izmantošanai starptautiskajos standartos par sānu trieciena izpildi mērīšana. Viņi mudina pieņemt starptautiskos drošības standartus un panāk vienprātību par metožu un testu saskaņošanu. Automobiļu rūpniecība ir ļoti apņēmusies saskaņot standartus, testus un metodes, jo arvien vairāk transportlīdzekļu tiek pārdoti pasaules tirgū.

Kāda ir nākotne? ĢM matemātiskie modeļi sniedz vērtīgus datus. Matemātiskā pārbaude arī ļauj vairāk atkārtot īsākā laikā. GM pāreja no mehāniskiem uz elektroniskiem gaisa spilvenu sensoriem radīja aizraujošu iespēju. Pašreizējām un nākotnes gaisa spilvenu sistēmām ir elektroniski “lidojuma reģistratori” kā daļa no avārijas sensoriem. Datora atmiņā tiks iegūti lauka dati no sadursmes notikuma un tiks saglabāta informācija par avārijām, kas vēl nekad nav pieejama. Izmantojot šos reālās pasaules datus, pētnieki varēs apstiprināt laboratorijas rezultātus un modificēt manekenus, datoru simulācijas un citus testus.

"Šoseja kļūst par testa laboratoriju, un katra avārija kļūst par veidu, kā uzzināt vairāk par to, kā pasargāt cilvēkus," sacīja Harolds "Bud" Mertz, pensionēts ĢM drošības un biomehānikas eksperts. "Galu galā varētu būt iespējams iekļaut avāriju reģistratorus par sadursmēm visapkārt automašīnai."

ĢM pētnieki pastāvīgi uzlabo visus avārijas testu aspektus, lai uzlabotu drošības rezultātus. Piemēram, tā kā ierobežotājsistēmas palīdz novērst arvien vairāk un vairāk katastrofālu ķermeņa augšdaļas traumu, drošības inženieri pamana invaliditāti, apakšstilba traumu. ĢM pētnieki sāk izstrādāt labākas manekena reakcijas uz apakšstilbiem. Viņi arī ir pievienojuši kaklam “ādu”, lai testu laikā drošības spilveni netraucētu kakla skriemeļiem.

Kādu dienu ekrāna datora "manekenus" var aizstāt ar virtuāliem cilvēkiem ar sirdīm, plaušām un visiem citiem dzīvībai svarīgiem orgāniem. Bet maz ticams, ka šie elektroniskie scenāriji tuvākajā nākotnē aizstās reālo lietu. Avārijas manekeni daudzus gadus arī turpmāk sniegs ĢM pētniekiem un citiem ievērojamu ieskatu un informāciju par pasažieru aizsardzību pret avārijām.

Īpašs paldies Klaudio Paolini