Yksityiskohtainen historia törmäystestausmannekeista

Ensimmäinen törmäystesti-nukke oli vuonna 1949 luotu Sierra Sam. Sierra Engineering Co. on kehittänyt tämän 95. prosenttipisteen aikuisten miesten törmäystesteistä tehdyn nuken Yhdysvaltojen ilmavoimien kanssa käytettäväksi rakettikelkalla olevien lentokoneiden poistumiskohtien arvioinnissa testejä. - Lähde FTSS

Vuonna 1997 GM: n Hybrid III törmäystesteistä tuli virallisesti teollisuuden standardi testaamiseksi hallituksen frontaalisten törmäysmääräysten ja turvatyyny turvallisuutta. GM kehitti tämän testilaitteen melkein 20 vuotta ennen vuotta 1977 tarjoamaan biofidellisen mittaustyökalun - törmäystestejä tekeviä nukeita, jotka käyttäytyvät hyvin samanlaisina kuin ihmiset. Kuten aikaisemman suunnittelunsa, Hybrid II: n, kanssa GM jakoi tämän huipputeknologian viranomaisten ja viranomaisten kanssa autoteollisuus. Tämän työkalun jakaminen tapahtui parannetun turvallisuustestauksen ja vähentyneiden moottoritieonnettomuuksien ja kuolemantapausten nimissä maailmanlaajuisesti. Hybrid III: n vuoden 1997 versio on GM-keksintö, jolla on joitain muunnoksia. Se on uusi virstanpylväs valmistajan kulkevalla matkalla turvallisuuteen. Hybridi III on huipputason edistyneiden turvajärjestelmien testaamiseen; GM on käyttänyt sitä vuosia etuvaikutteisten turvatyynyjen kehittämisessä. Se tarjoaa laajan spektrin luotettavia tietoja, jotka voivat liittyä onnettomuuksien vaikutuksiin ihmisvahinkoihin.

Hybrid III sisältää asennon, joka edustaa kuljettajien ja matkustajien tapaa istua ajoneuvoissa. Kaikki törmäystestejä tekevät nuket ovat uskollisia simuloidulle ihmismuodolle - kokonaispainon, koon ja suhteen suhteen. Heidän päänsä on suunniteltu reagoimaan ihmisen pään tavoin onnettomuustilanteessa. Se on symmetrinen ja otsa taipuu paljon kuin ihminen olisi, jos törmää sisään törmäys. Rintaontelossa on teräsrintakehä, joka simuloi ihmisen rinnan mekaanista käyttäytymistä onnettomuudessa. Kumikaula taipuu ja venyy biologisesti, ja myös polvet on suunniteltu reagoimaan iskuihin, kuten ihmisen polvet. Hybridi III törmäystestin näytteellä on vinyyli iho ja on varustettu hienostuneilla elektronisilla työkaluilla, kuten kiihtyvyysmittarilla, potentiometrillä ja punnituskennoilla. Nämä työkalut mittaavat kiihtyvyys, taipuma ja voimat, joita eri ruumiinosat kokevat törmäyksen hidastuessa.

Tätä edistyksellistä laitetta parannetaan jatkuvasti, ja se rakennettiin biomekaniikan, lääketieteellisten tietojen ja syötteen sekä ihmisten ruumiit ja eläimiä koskevan testauksen tieteelliseen perustaan. Biomekaniikka on ihmiskehon ja sen käyttäytymisen mekaanisesti tutkimusta. Yliopistot suorittivat varhaista biomekaanista tutkimusta elävien vapaaehtoishenkilöiden avulla joissain erittäin kontrolloiduissa törmäystesteissä. Historiallisesti autoteollisuus oli arvioinut turvajärjestelmät vapaaehtoisilla kokeilla ihmisillä.

Hybridi III: n kehittäminen toimi laukaisupohjana eteenpäin tutkimaan törmäysvoimia ja niiden vaikutuksia ihmisvahinkoihin. Kaikki aikaisemmat törmäystesteistä tehdyt nuket, jopa GM: n Hybrid I ja II, eivät pystyneet tarjoamaan riittävää näkemystä muuntaa testitiedot henkilöiden ja kuorma-autojen vammoja vähentäviin malleihin. Varhaisissa törmäystesteissä toimivat manekenit olivat erittäin raakoja ja niillä oli yksinkertainen tarkoitus - auttaa insinöörien ja tutkijat tarkistavat turvalaitteiden tai turvavöiden tehokkuuden. Ennen kuin GM kehitti Hybrid I: n vuonna 1968, nukkevalmistajilla ei ollut yhdenmukaisia ​​menetelmiä laitteiden tuottamiseksi. Kehoosien peruspaino ja koko perustuivat antropologisiin tutkimuksiin, mutta nuket olivat epäjohdonmukaisia ​​yksikköjen välillä. Antropomorfisten nukenututkimus oli alkupuolella ja niiden tuotannon laatu vaihteli.

1960-luvulla GM-tutkijat loivat Hybridi I: n yhdistämällä kahden alkeellisen mannekeen parhaat osat. Vuonna 1966 Alderson Research Laboratories tuotti VIP-50-sarjan GM: lle ja Fordille. Sitä käytti myös National Bureau of Standards. Tämä oli ensimmäinen nimenomaan autoteollisuudelle valmistettu nukke. Vuotta myöhemmin Sierra Engineering esitteli kilpailukykyisen mallin Sierra Stan. Kumpikaan tyytyväinen GM-insinööreihin, jotka tekivät oman nukkensa yhdistämällä molempien parhaat ominaisuudet - tästäkin nimi Hybridi I. GM käytti tätä mallia sisäisesti, mutta jakoi sen suunnittelijoiden kilpailijoiden kanssa erityisissä komiteakokouksissa SAE: n autoinsinöörien seurassa. Hybrid I oli kestävämpi ja tuotti toistettavia tuloksia kuin edeltäjänsä.

Näiden varhaisten nukkejen käyttö sai alkunsa Yhdysvaltain ilmavoimien testauksista, jotka oli suoritettu pilottien turva- ja poistojärjestelmien kehittämiseksi ja parantamiseksi. Neljännenkymmenenluvun lopulta aina 50-luvun alkupuolella armeija käytti törmäystestejä ja tuttuja kelkkoja testaamaan erilaisia ​​sovelluksia ja ihmisen suvaitsevaisuutta vammoille. Aikaisemmin he olivat käyttäneet vapaaehtoisia ihmisiin, mutta nousevat turvallisuusstandardit vaativat nopeampia testejä, ja suuremmat nopeudet eivät enää olleet turvallisia ihmisille. Ohjaajavaljaiden testaamiseksi rakettimoottorit ajavat yhden nopean kelkan ja kiihdyttivät nopeuteen 600 mph. Kol John Paul Stapp jakoi ilmavoimien törmäysaineetutkimuksen tulokset vuonna 1956 ensimmäisessä vuosittaisessa konferenssissa, johon osallistuivat autovalmistajat.

Myöhemmin, vuonna 1962, GM Proving Ground esitteli ensimmäisen, moottoriajoneuvoihin kohdistuvan iskukelkan (HY-GE kelkka). Se pystyi simuloimaan täysimittaisten autojen tuottamia todellisia törmäyskiihtyvyyden aaltomuotoja. Neljä vuotta sen jälkeen, GM Research on perustanut monipuolisen menetelmän vammautumisvaaran laajuuden määrittämiseksi, kun mitataan antropomorfisiin nukkeihin kohdistuvia iskuvoimia laboratoriotestien aikana.

Ironista kyllä, autoteollisuus on dramaattisesti nopeampaa ilma-alus valmistajien tämän teknisen asiantuntemuksen vuosien varrella. Autonvalmistajat työskentelivät yhdessä lentoteollisuuden kanssa 1990-luvun puolivälissä saadakseen ne vauhtiin törmäystestausten edistymisen suhteen ihmisten suvaitsevaisuuteen ja vammoihin. Naton maat olivat erityisen kiinnostuneita autokolarien tutkimuksesta, koska vuonna 2002 oli ongelmia helikopteri onnettomuuksissa ja lentäjien nopealla poistolla. Ajateltiin, että automaattitiedot voisivat auttaa lentokoneita turvallisempina.

Kun kongressi hyväksyi vuoden 1966 kansallisen liikenne- ja moottoriajoneuvojen turvallisuutta koskevan lain, autojen suunnittelusta ja valmistuksesta tuli säännelty teollisuus. Pian sen jälkeen hallituksen ja eräiden valmistajien välillä aloitettiin keskustelu koelaitteiden, kuten törmäyssukkien, uskottavuudesta.

Kansallinen moottoritieturvallisuusvirasto vaati, että Aldersonin VIP-50-nukkea käytetään validointiin turvajärjestelmät. He vaativat 30 mailia tunnissa päin, estetestejä jäykkään seinään. Vastustajat väittivät, että tällä törmäyskokeen tekemällä tehdyllä testillä saadut tutkimustulokset eivät olleet toistettavissa valmistuksen kannalta ja niitä ei määritelty teknisesti. Tutkijat eivät voineet luottaa testiyksiköiden tasaiseen suorituskykyyn. Liittovaltion tuomioistuimet olivat yhtä mieltä näiden kriitikkojen kanssa. GM ei osallistunut lailliseen mielenosoitukseen. Sen sijaan GM paransi Hybrid I -onnettomuustestiä reagoidessaan SAE-komitean kokouksissa esiin nousseisiin kysymyksiin. GM kehitti piirustukset, jotka määrittelivät törmäystesti manekenin, ja loi kalibrointitestit, jotka standardisoivat sen suorituskyvyn valvotussa laboratorioympäristössä. Vuonna 1972 GM antoi piirustukset ja kalibroinnit nuken valmistajille ja hallitukselle. Uusi GM Hybrid II -onnettomuustesti tyytyväinen tuomioistuimeen, hallitukseen ja valmistajiin tuli frontaalisten törmäystestausten standardiksi Yhdysvaltojen autolakisääntöjen noudattamiseksi järjestelmiin. GM: n filosofia on aina ollut jakaa törmäystesti-malliinnovaatio kilpailijoiden kanssa eikä ansaita voittoa prosessissa.

Vuonna 1972, kun GM jakoi Hybrid II: ta teollisuuden kanssa, GM Researchin asiantuntijat aloittivat uraauurtavan työn. Heidän tehtävänään oli kehittää törmäystesti, joka heijastaa tarkemmin ihmiskehon biomekaniikkaa ajoneuvon onnettomuuden aikana. Tätä kutsutaan hybridi III: ksi. Miksi tämä oli tarpeen? GM suoritti jo testejä, jotka ylittivät huomattavasti hallituksen vaatimukset ja muiden kotimaisten valmistajien vaatimukset. Heti alusta lähtien GM kehitti jokaisen törmäysnukensa vastatakseen erityiseen testimittauksen ja parannetun turvallisuussuunnittelun tarpeeseen. Insinöörit vaativat testilaitetta, jonka avulla he voisivat tehdä mittauksia ainutlaatuisissa kokeissa, jotka he olivat kehittäneet muuntogeenisten ajoneuvojen turvallisuuden parantamiseksi. Hybridi III -tutkimusryhmän tavoitteena oli kehittää kolmannen sukupolven ihmisen kaltainen törmäystesti-nuken, jonka vastaukset olivat lähempänä biomekaanisia tietoja kuin Hybrid II -kaatumiskokeen. Kustannukset eivät olleet ongelma.

Tutkijat tutkivat tapaa, jolla ihmiset istuivat ajoneuvoissa, ja heidän asennon suhdetta silmäasentoonsa. He kokeilivat ja muuttivat materiaaleja nuken valmistamiseksi ja harkitsivat sisäisten osien, kuten kylkiluun, lisäämistä. Materiaalien jäykkyys heijasti biomekaanista tietoa. Tarkkaa, numeerista ohjauslaitetta käytettiin parannetun manekenin valmistukseen johdonmukaisesti.

Vuonna 1973 GM järjesti ensimmäisen kansainvälisen seminaarin maailman johtavien asiantuntijoiden kanssa keskustellakseen ihmisen vaikutuksen vasteominaisuuksista. Jokainen tällainen kokoontuminen oli keskittynyt vammoihin. Mutta nyt, GM halusi tutkia tapaa, jolla ihmiset reagoivat kaatumisten aikana. Tämän näkemyksen avulla GM kehitti törmäyskuvan, joka käyttäytyi paljon läheisemmin ihmisiä. Tämä työkalu antoi merkityksellisempää laboratoriotietoa, mikä mahdollisti suunnittelumuutokset, jotka voisivat todella auttaa estämään vammoja. GM on johtava testaustekniikoiden kehittämisessä auttamaan valmistajia tekemään turvallisempia autoja ja kuorma-autoja. GM viesti myös SAE-komitean kanssa koko tämän kehitysprosessin ajan kerätäkseen tietoja sekä tuttu- että autovalmistajilta. Vain vuosi sen jälkeen, kun Hybrid III -tutkimus alkoi, GM vastasi hallitussopimukseen hienostuneemman nuken kanssa. Vuonna 1973 GM loi GM 502: n, joka lainasi varhaista tietoa, jonka tutkimusryhmä oli oppinut. Se sisälsi joitain asennon parannuksia, uuden pään ja parempia nivelominaisuuksia. Vuonna 1977 GM teki Hybrid III: n kaupallisesti saataville, mukaan lukien kaikki uudet suunnittelupiirteet, joita GM oli tutkinut ja kehittänyt.

Vuonna 1983 GM vetoaa National Highway Traffic Safety Administration -yhdistykseen (NHTSA) luvasta käyttää Hybrid III -laitetta vaihtoehtoisena testauslaitteena hallituksen noudattamiselle. GM toimitti teollisuudelle myös tavoitteensa hyväksyttävälle nukkeominaisuuksille turvallisuustestauksen aikana. Nämä tavoitteet (vahinkojen arvioinnin viitearvot) olivat kriittisiä muutettaessa Hybrid III -tietoja turvallisuuden parantamiseksi. Sitten vuonna 1990 GM pyysi, että Hybrid III-nukke olisi ainoa hyväksyttävä testilaite, joka täyttää hallituksen vaatimukset. Vuotta myöhemmin Kansainvälinen standardointijärjestö (ISO) antoi yksimielisen päätöslauselman, jossa tunnustettiin Hybrid III: n paremmuus. Hybrid III on nyt standardi kansainväliselle etutörmäystestaukselle.

Vuosien mittaan Hybrid III ja muut nuket ovat tehneet useita parannuksia ja muutoksia. Esimerkiksi, GM kehitti muotoaan muuttavan insertin, jota käytetään rutiininomaisesti GM: n kehitystesteissä osoittaakseen lantiovyön mahdollisen liikkumisen lantiosta vatsaan. Lisäksi SAE kokoaa yhteen autoyritysten, varaosien toimittajien, nukenvalmistajien ja Yhdysvaltain valtion virastojen kyvyt yhteistyössä pyrkimysten parantamiseksi testinukkekyvyn parantamiseksi. Äskettäinen, vuonna 1966 toteutettu SAE-projekti, yhdessä NHTSA: n kanssa, paransi nilkan ja lonkan niveltä. Nukkevalmistajat suhtautuvat kuitenkin erittäin varovaisesti vakiolaitteiden muuttamiseen tai parantamiseen. Yleensä autovalmistajan on ensin osoitettava erityisen suunnittelun arvioinnin tarve turvallisuuden parantamiseksi. Sen jälkeen uutta mittausominaisuutta voidaan lisätä teollisuussopimuksella. SAE toimii teknisenä selvityskeskuksena näiden muutosten hallitsemiseksi ja minimoimiseksi.

Kuinka tarkkoja nämä antropomorfiset testilaitteet ovat? Parhaimmillaan he ennustavat sitä, mitä kentällä yleensä voi tapahtua, koska kaksi todellista ihmistä eivät ole samankokoisia, painoisia kuin mittasuhteisia. Testit vaativat kuitenkin standardia, ja nykyaikaiset nuket ovat osoittautuneet tehokkaiksi ennusteiksi. Törmäyskokeet tekevät nuket todistavat jatkuvasti, että standardi, kolmen pisteen turvavyöjärjestelmät ovat erittäin tehokkaita rajoituksia - ja tiedot kestävät hyvin verrattuna reaalimaailman kaatumiin. Turvavyöt vähentävät kuljettajan onnettomuuksien kuolemantapauksia 42 prosentilla. Turvatyynyjen lisääminen nostaa suojauksen noin 47 prosenttiin.

Seitsemänkymmenenluvun lopulla tehdyt turvatyynytestaukset tekivät uuden tarpeen. Raa'illa nukkeilla tehtyjen kokeiden perusteella GM-insinöörit tiesivät, että lapset ja pienemmät matkustajat voivat olla alttiita turvatyynyjen aggressiivisuudelle. Turvatyynyjen on täytettävä erittäin suurella nopeudella matkustajien suojaamiseksi onnettomuudessa - kirjaimellisesti vähemmän kuin silmänräpäyksessä. Vuonna 1977 GM kehitti lasten turvatyynyn nukke. Tutkijat kalibroivat nuken käyttämällä pieniä eläimiä koskevasta tutkimuksesta kerättyjä tietoja. Varsinais-tutkimusinstituutti suoritti tämän testin selvittääkseen, mitä vaikutuksia kohteet voivat turvallisesti ylläpitää. Myöhemmin GM jakoi tiedot ja suunnittelun SAE: n kautta.

GM tarvitsi myös testilaitteen pienen naisen simuloimiseksi kuljettajan turvatyynyjen testaamiseksi. Vuonna 1987 GM siirsi Hybrid III -teknologian nukkeelle, joka edustaa viidennen prosenttipisteen naista. Myös 1980-luvun lopulla sairauksien torjuntakeskus antoi sopimuksen Hybrid III -nukenien perheelle passiivisten rajoitusten testaamiseksi. Ohion osavaltion yliopisto voitti sopimuksen ja haki GM: n apua. GM osallistui yhteistyössä SAE-komitean kanssa Hybrid III -nukkeperheen kehittämiseen, joka sisälsi 95. prosenttipisteen uroksen, pienen naisen, 6-vuotiaan, lapsenukon ja uuden Kolmen-vuotias. Jokaisessa on Hybrid III -teknologia.

Vuonna 1996 GM, Chrysler ja Ford olivat huolissaan turvatyynyjen inflaatiosta johtuvista vammoista ja vetoovat hallitukseen amerikkalaisten autovalmistajien liiton (AAMA) kautta puuttuakseen paikallaan oleviin matkustajiin turvatyynyn aikana käyttöönottoja. Tavoitteena oli toteuttaa ISO: n hyväksymät testausmenettelyt - joissa käytetään pientä naisvaavaa kuljettajan puolella tapahtuva testaus ja kuuden ja kolmen vuoden ikäiset manekenit sekä matkustajalle tarkoitettu pikkulasten nukke puolella. Myöhemmin SAE-komitea kehitti sarjan pikkulasten nukkeja yhden johtavien testilaitevalmistajien, First Technology Safety Systems, kanssa. Kuuden kuukauden ikäiset, 12 kuukauden ikäiset ja 18 kuukautta vanhat nuket ovat nyt saatavana testaamaan turvatyynyjen vuorovaikutusta lasten turvaistuimien kanssa. Ne tunnetaan CRABI: na tai lasten turvaistuimen turvatyynyn vuorovaikutuksen nukkeina. Niiden avulla voidaan testata taaksepäin suunnatut imeväisten turvaistuimet, kun ne asetetaan eteen, matkustajan istuimelle, joka on varustettu turvatyynyllä. Eri nukkekoot ja -tyypit, jotka ovat pieniä, keskimääräisiä ja erittäin suuria, antavat GM: lle mahdollisuuden toteuttaa laaja testimatriisi ja törmäystyyppejä. Suurin osa näistä testeistä ja arvioinneista ei ole pakollisia, mutta GM suorittaa rutiininomaisesti testit, joita laki ei vaadi. 1970-luvulla sivuvaikutustutkimukset vaativat uuden version testauslaitteista. NHTSA kehitti yhdessä Michiganin yliopiston tutkimus- ja kehityskeskuksen kanssa erityisen sivuvaikutteisen nuken eli SID: n. Eurooppalaiset loivat sitten hienostuneemman EuroSID: n. Myöhemmin muuntogeeniset tutkijat antoivat SAE: n kautta merkittävän panoksen bioSID-nimisen, biofidelic-laitteen kehittämiseen, jota käytetään nyt kehitystesteissä.

1990-luvulla Yhdysvaltain autoteollisuus työskenteli luodakseen erityisen pienen matkustajan mallin, joka testaa sivutörmäystyynyjä. GMC, Chrysler ja Ford kehittivät SID-2: t yhdessä USCAR: n kautta muodostamaan konsortion, joka jakoi teknologioita eri teollisuudenalojen ja viranomaisten välillä. Manneke jäljittelee pieniä naaraita tai murrosikäisiä ja auttaa mittaamaan heidän toleranssinsa sivutörmäyspaturien inflaatiossa. Yhdysvaltain valmistajat tekevät yhteistyötä kansainvälisen yhteisön kanssa tämän pienemmän, sivuvaikutteisen laitteen perustamiseksi lähtökohta aikuiselle nukkelle, jota käytetään sivutörmäyksien kansainvälisessä standardissa mittaus. He rohkaisevat kansainvälisten turvallisuusstandardien hyväksymistä ja rakentavat konsensusta menetelmien ja testien yhdenmukaistamiseksi. Autoteollisuus on erittäin sitoutunut standardien, testien ja menetelmien yhdenmukaistamiseen, koska yhä enemmän ajoneuvoja myydään maailmanmarkkinoille.

Mikä on tulevaisuus? GM: n matemaattiset mallit tarjoavat arvokasta tietoa. Matemaattinen testaus sallii myös suuremman iteraation lyhyemmässä ajassa. GM: n siirtyminen mekaanisista elektronisista turvatyynyantureista loi jännittävän tilaisuuden. Nykyisissä ja tulevissa turvatyynyjärjestelmissä on elektroniset "lennonrekisteröinnit" osana törmäysanturia. Tietokoneen muisti kerää kentätiedot törmäystapahtumasta ja tallentaa törmäystiedot, joita ei koskaan ole ollut saatavilla. Tämän reaalimaailman datan avulla tutkijat voivat vahvistaa laboratoriotulokset ja muokata nuket, tietokone-simulaatiot ja muut testit.

"Valtatiestä tulee testilaboratorio, ja jokaisesta onnettomuudesta tulee tapa oppia lisää ihmisten suojelemisesta", kertoi eläkkeelle jääneen GM-turvallisuuden ja biomekaanisen asiantuntijan Harold "Bud" Mertz. "Loppujen lopuksi saattaa olla mahdollista sisällyttää onnettomuuksien tallentajia koko auton ympärillä tapahtuviin törmäyksiin."

Muuntogeenisten organismien tutkijat tarkentavat jatkuvasti törmäystestausten kaikkia näkökohtia turvallisuustulosten parantamiseksi. Esimerkiksi, koska turvajärjestelmät auttavat poistamaan yhä enemmän katastrofaalisia ylävartalon vammoja, turvallisuusinsinöörit huomaavat vammautumisen, säären vaurioita. Muuntogeenisten organismien tutkijat ovat alkaneet suunnitella parempia säären vastauksia nukeille. Ne ovat myös lisänneet kaulaan “ihoa”, jotta turvatyynyt eivät häiritse niska-selkärankaita testien aikana.

Jonain päivänä näytöllä näkyvät tietokone "manekenit" voidaan korvata virtuaalisilla ihmisillä, sydämillä, keuhkoilla ja kaikilla muilla elintärkeillä elimillä. Mutta ei ole todennäköistä, että nämä elektroniset skenaariot korvaavat todellisen lähitulevaisuudessa. Crash-tutit tarjoavat edelleen muuntogeenisille tutkijoille ja muille merkittäviä oivalluksia ja tietoja matkustajien onnettomuuksien torjunnasta monien vuosien ajan.

Erityinen kiitos Claudio Paolinille