En detaljeret historie med Crash Test Dummies

Den første nedbrudstest-dummy var Sierra Sam oprettet i 1949. Denne 95th percentil voksne mandlige nedbrudstestdummy blev udviklet af Sierra Engineering Co. under en kontrakt med den amerikanske luftvåben, der skal bruges til evaluering af flyudkastssæder på raketslæde tests. - Kilde FTSS

I 1997 blev GM's Hybrid III-nedbrudstestdummier officielt industristandarden for test for at overholde regeringens frontale påvirkningsregler og airbag sikkerhed. GM udviklede denne testenhed næsten 20 år før i 1977 til at tilvejebringe et biofidelisk måleværktøj - nedbrudstestdummier, der opfører sig meget ens som mennesker. Som det gjorde med sit tidligere design, Hybrid II, delte GM denne avancerede teknologi med statslige regulatorer og bilindustri. Delingen af ​​dette værktøj blev foretaget i navnet på forbedret sikkerhedstest og reducerede motorvejsskader og dødsulykker over hele verden. 1997-versionen af ​​Hybrid III er GM-opfindelsen med nogle ændringer. Det markerer en anden milepæl i bilproducentens trailblasende rejse for sikkerhed. Hybrid III er avanceret til test af avancerede fastholdelsessystemer; GM har brugt det i årevis i udviklingen af ​​airbags til frontpåvirkning. Det giver et bredt spektrum af pålidelige data, der kan relateres til virkningen af ​​nedbrud på en menneskelig skade.

Hybrid III har en holdning, der er repræsentativ for den måde, chauffører og passagerer sidder i køretøjer på. Alle nedbrudstestdummier er tro mod den menneskelige form, de simulerer - i samlet vægt, størrelse og forhold. Deres hoveder er designet til at reagere som det menneskelige hoved i en krisesituation. Det er symmetrisk, og panden afbøjer meget, som en persons gør, hvis det rammer en kollision. Brysthulrummet har et stålribben, der simulerer den menneskelige brysts mekaniske opførsel i et styrt. Gummihalsen bøjer og strækker sig biofideligt, og knæene er også designet til at reagere på stød, svarende til menneskelige knæ. Hybrid III crashdummy har en vinyl hud og er udstyret med sofistikerede elektroniske værktøjer inklusive accelerometre, potentiometre og belastningsceller. Disse værktøjer måler acceleration, afbøjning og kræfter, som forskellige kropsdele oplever under nedbrud af nedbrud.

Denne avancerede enhed forbedres kontinuerligt og blev bygget på et videnskabeligt fundament af biomekanik, medicinske data og input og test, der involverede menneskelige kadavre og dyr. Biomekanik er studiet af den menneskelige krop, og hvordan den opfører sig mekanisk. Universiteter udførte tidlig biomekanisk forskning ved hjælp af levende menneskelige frivillige i nogle meget kontrollerede crashtest. Historisk set havde autoindustrien evalueret fastholdelsessystemer ved hjælp af frivilligtestning med mennesker.

Udviklingen af ​​Hybrid III fungerede som en lanceringsplade for at fremme studiet af styrker og deres virkninger på en menneskelig skade. Alle tidligere nedbrudstestdummier, selv GM's Hybrid I og II, kunne ikke give tilstrækkelig indsigt til at oversætte testdata til skadesreducerende design til biler og lastbiler. Tidlige nedbrudstestdummier var meget rå og havde et simpelt formål - at hjælpe ingeniører og forskere verificerer effektiviteten af ​​begrænsninger eller sikkerhedsseler. Inden GM udviklede Hybrid I i 1968, havde dummy-producenter ingen ensartede metoder til at fremstille enhederne. Den grundlæggende vægt og størrelse af kropsdelene var baseret på antropologiske undersøgelser, men dummierne var inkonsekvente fra enhed til enhed. Videnskaben om antropomorfe dummies var i sin spædbarn, og deres produktionskvalitet varierede.

I løbet af 1960'erne skabte GM-forskere Hybrid I ved at fusionere de bedste dele af to primitive dummies. I 1966 producerede Alderson Research Laboratories VIP-50-serien til GM og Ford. Det blev også brugt af National Bureau of Standards. Dette var den første dummy fremstillet specifikt til bilindustrien. Et år senere introducerede Sierra Engineering Sierra Stan, en konkurrencedygtig model. Hverken tilfredse GM-ingeniører, der lavede deres egen dummy ved at kombinere de bedste funktioner i begge - deraf navnet Hybrid I. GM brugte denne model internt, men delte sit design med konkurrenter gennem særlige udvalgsmøder hos Society of Automotive Engineers (SAE). Hybrid I var mere holdbar og producerede mere gentagne resultater end dens forgængere.

Brugen af ​​disse tidlige dummies blev fremkaldt af U.S. Air Force-test, der var blevet udført for at udvikle og forbedre pilotens tilbageholdelses- og udstødningssystemer. Fra slutningen af ​​firserne gennem de tidlige 50'ere brugte militæret crashtest-dummies og crash-slæder til at teste en række anvendelser og menneskelig tolerance overfor skader. Tidligere havde de brugt menneskelige frivillige, men stigende sikkerhedsstandarder krævede højere hastighedstest, og de højere hastigheder var ikke længere sikre for mennesker. For at teste pilotbegrænsningssele blev en højhastighedsslæde drevet af raketmotorer og accelereret op til 600 mph. Col. John Paul Stapp delte resultaterne af Air Force crash-dummy-forskning i 1956 på den første årlige konference, der involverede bilproducenter.

Senere, i 1962, introducerede GM Proving Ground den første køretøjs-slæde (bil-slæde). Det var i stand til at simulere faktiske kollisionsaccelerationsbølgeformer produceret af biler i fuld skala. Fire år efter dette opstod GM Research af en alsidig metode til bestemmelse af omfanget af skaderisiko, der blev produceret ved måling af påvirkningskræfter på antropomorfe dummies under laboratorieundersøgelser.

Ironisk nok har bilindustrien drastisk tempoet fly producenter i denne tekniske ekspertise gennem årene. Bilproducenter arbejdede med flyindustrien i midten af ​​1990'erne for at bringe dem op med hastigheden med fremskridtene i crashtest i relation til menneskelig tolerance og skader. Nato-landene var især interesseret i bilstyrtforskning, fordi der var problemer i helikopter styrter og med højhastighedsudkast af piloter. Man troede, at autodataene kunne hjælpe med at gøre flyene mere sikre.

Da kongressen vedtog National Traffic and Motor Vehicle Safety Act fra 1966, blev design og fremstilling af biler en reguleret industri. Kort derefter begyndte en debat mellem regeringen og nogle producenter om testenhedernes troværdighed som crashdummies.

National Highway Safety Bureau insisterede på, at Aldersons VIP-50-dummy blev brugt til at validere tilbageholdelsessystemer. De krævede 30 mil pr. Time head-on, barriere test i en stiv væg. Modstandere hævdede, at forskningsresultaterne, der blev opnået ved test med denne crashtest-dummy, ikke kunne gentages fra et fremstillingsmæssigt synspunkt og ikke var defineret i ingeniørmæssige termer. Forskere kunne ikke stole på den ensartede ydelse af testenhederne. Føderale domstole var enige med disse kritikere. GM deltog ikke i den lovlige protest. I stedet forbedrede GM på Hybrid I-nedbrudstest-dummy og reagerede på spørgsmål, der opstod på SAE-udvalgsmøder. GM udviklede tegninger, der definerede crashtest-dummy og skabte kalibreringstest, der ville standardisere dens ydeevne i en kontrolleret laboratorieindstilling. I 1972 overrakte GM tegningerne og kalibreringerne til dummyproducenterne og regeringen. Den nye GM Hybrid II crashtest tilfredsstiller retten, regeringen og producenterne og det blev standarden for frontal crashtest for at overholde amerikanske automobilbestemmelser til begrænsning systemer. GMs filosofi har altid været at dele crashtest-dummy-innovation med konkurrenterne og ikke tjene nogen fortjeneste i processen.

I 1972, mens GM delte Hybrid II med industrien, begyndte eksperter på GM Research en banebrydende indsats. Deres mission var at udvikle en nedbrudstestdummy, der mere nøjagtigt reflekterede den menneskelige krops biomekanik under et køretøjsnedbrud. Dette vil blive kaldt Hybrid III. Hvorfor var dette nødvendigt? GM gennemførte allerede test, der langt overskred de statslige krav og standarderne for andre indenlandske producenter. Lige fra starten udviklede GM hver eneste af sine crashdummier for at imødekomme et specifikt behov for en testmåling og forbedret sikkerhedsdesign. Ingeniører krævede en testenhed, der gjorde det muligt for dem at tage målinger i unikke eksperimenter, de havde udviklet for at forbedre sikkerheden for GM-køretøjer. Målet med Hybrid III-forskningsgruppen var at udvikle en tredje generation, menneskelignende crashtest-dummy, hvis svar var tættere på biomekaniske data end Hybrid II-crashtestdummy. Omkostningerne var ikke et problem.

Forskere studerede, hvordan folk sad i køretøjer og forholdet mellem deres holdning og deres øjneposition. De eksperimenterede med og ændrede materialerne til at gøre dummy, og overvejede at tilføje interne elementer såsom et ribbenbur. Stivheden af ​​materialer reflekterede bio-mekaniske data. Nøjagtigt, numerisk kontrolmaskineri blev brugt til at fremstille den forbedrede dummy konstant.

I 1973 afholdt GM det første internationale seminar med verdens førende eksperter for at diskutere menneskelige påvirkningsresponsegenskaber. Hver tidligere samling af denne art havde fokuseret på skader. Men nu ønskede GM at undersøge, hvordan folk reagerede under styrt. Med denne indsigt udviklede GM en crashdummy, der opførte sig meget mere tæt på mennesker. Dette værktøj leverede mere meningsfulde laboratoriedata, hvilket muliggjorde designændringer, der faktisk kunne hjælpe med at forhindre skader. GM har været førende inden for udvikling af testteknologier til at hjælpe producenter med at gøre mere sikre biler og lastbiler. GM kommunikerede også med SAE-udvalget gennem denne udviklingsproces for at sammenstille input fra både dummy- og bilproducenter. Kun et år efter Hybrid III-forskningen begyndte, reagerede GM på en regeringsaftale med en mere raffineret dummy. I 1973 oprettede GM GM 502, som lånte tidlige oplysninger, som forskergruppen havde lært. Det omfattede nogle postural forbedringer, et nyt hoved og bedre fælles egenskaber. I 1977 gjorde GM Hybrid III kommercielt tilgængelig, inklusive alle de nye designfunktioner, GM havde undersøgt og udviklet.

I 1983 anmodede GM National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) om tilladelse til at bruge Hybrid III som en alternativ testenhed til overholdelse af myndighederne. GM leverede også branchen sine mål for acceptabel dummy-ydeevne under sikkerhedstest. Disse mål (referenceværdier for skadesvurderingsvurderinger) var kritiske til at oversætte Hybrid III-data til sikkerhedsforbedringer. I 1990 bad GM derefter om, at Hybrid III-dummyen skulle være den eneste acceptable testenhed, der opfylder regeringens krav. Et år senere vedtog den internationale standardiseringsorganisation (ISO) en enstemmig beslutning, der anerkendte Hybrid III's overlegenhed. Hybrid III er nu standarden for international påvirkning af frontal påvirkning.

I årenes løb har Hybrid III og andre dummies gennemgået en række forbedringer og ændringer. For eksempel udviklede GM en deformerbar indsats, der anvendes rutinemæssigt i GM-udviklingsforsøg for at indikere enhver bevægelse af skødebåndet fra bækkenet og ind i maven. SAE samler også bilvirksomheders, deleudbyders, dummyproducenters og amerikanske myndigheders talenter i samarbejde med at forbedre testdummifunktionen. Et nyligt SAE-projekt fra 1966 sammenholdt med NHTSA forbedrede ankel- og hofteleddet. Imidlertid er dummy-producenterne meget konservative med hensyn til at ændre eller forbedre standardudstyr. Generelt skal en bilproducent først vise behovet for en specifik designevaluering for at forbedre sikkerheden. Derefter kan man med brancheaftale tilføje den nye måleevne. SAE fungerer som et teknisk clearingcenter til at styre og minimere disse ændringer.

Hvor nøjagtige er disse antropomorfe testenheder? I bedste fald er de prediktorer for, hvad der generelt kan ske i marken, fordi ingen to rigtige mennesker er ens i størrelse, vægt eller proportioner. Test kræver imidlertid en standard, og moderne dummies har vist sig at være effektive prognosticatorer. Crash-test-dummier beviser konsekvent, at standard, tre-punkts sikkerhedsseler er meget effektive begrænsninger - og dataene holder sig godt sammenlignet med crash i den virkelige verden. Sikkerhedsbælter reducerer dødsfaldet på føreren med 42 procent. Ved at tilføje airbags øges beskyttelsen til cirka 47 procent.

Test af airbag i slutningen af ​​70'erne genererede et andet behov. Baseret på test med rå dummies vidste GM-ingeniører, at børn og mindre beboere kunne være sårbare over for airbaggenes aggressivitet. Airbags skal pumpes op i meget høje hastigheder for at beskytte passagerer i et styrt - bogstaveligt talt på mindre end et øjeblik. I 1977 udviklede GM barnet airbag-dummy. Forskere kalibrerede dummy ved hjælp af data indsamlet fra en undersøgelse, der involverede små dyr. Southwest Research Institute udførte denne test for at bestemme, hvilken indflydelse forsøgspersonerne sikkert kunne opretholde. Senere delte GM dataene og designet gennem SAE.

GM havde også brug for en testenhed til at simulere en lille hun til test af førerens airbags. I 1987 overførte GM Hybrid III-teknologien til en dummy, der repræsenterede en femte percentilkvind. Også i slutningen af ​​1980'erne udstedte Center for Sygdomskontrol en kontrakt for en familie af Hybrid III-dummier for at hjælpe med at teste passive begrænsninger. Ohio State University vandt kontrakten og søgte GM's hjælp. I samarbejde med et SAE-udvalg bidrog GM til udviklingen af ​​Hybrid III Dummy-familien, der inkluderede en 95. percentilhane, en lille kvindelig, en seks-årig, børnedummy og en ny tre-årig. Hver har hybrid III-teknologi.

I 1996 blev GM, Chrysler og Ford bekymrede for skader på opblæsning af airbaggen og anmodede regeringen gennem American Automobile Manufacturer Association (AAMA) for at adressere passagerer, der er ude af position, under airbag implementeringer. Målet var at implementere testprocedurer, der blev godkendt af ISO - som bruger den lille kvindedummy til Testning af førersiden og de seks- og tre-årige dummier, samt en spædbarnsdummy til passageren side. Et SAE-udvalg udviklede senere en række spædbørnsdummier med en af ​​de førende producenter af testenheder, First Technology Safety Systems. Der er nu seks måneder gamle, 12 måneder gamle og 18 måneder gamle dummier til rådighed for at teste interaktionen mellem airbags og børnesikring. Kendt som CRABI eller barnesæde Airbag Interaction dummies, de muliggør test af bagudvendte spædbørnesæder, når de er placeret i det forreste, passagersæde udstyret med en airbag. De forskellige dummy-størrelser og -typer, der findes i små, gennemsnitlige og meget store, tillader GM at implementere en omfattende matrix af test og crashtyper. De fleste af disse test og evalueringer er ikke påbudt, men GM gennemfører rutinemæssigt test, som ikke kræves i loven. I 1970'erne krævede side-impact-undersøgelser en anden version af testenhederne. NHTSA, i samarbejde med University of Michigan's Research and Development Center, udviklede en speciel dummy til sidevirkning, eller SID. Europæerne skabte derefter den mere sofistikerede EuroSID. Efterfølgende gav GM-forskere betydelige bidrag gennem SAE til udviklingen af ​​en mere biofidelisk enhed kaldet BioSID, som nu bruges til udviklingstest.

I 1990'erne arbejdede den amerikanske bilindustri med at skabe en speciel, lille besiddingsdummy til at teste sidepåvirkende airbags. Gennem USCAR, et konsortium dannet for at dele teknologier mellem forskellige industrier og myndigheder, GM, Chrysler og Ford i fællesskab udviklet SID-2s. Dummy efterligner små kvinder eller unge og hjælper med at måle deres tolerance over for airbag-inflation. U.S.-producenter samarbejder med det internationale samfund om at etablere denne mindre enhed, der påvirker bivirkningen udgangspunktet for en voksen dummy, der skal bruges i den internationale standard til ydeevne ved sidekollision måling. De tilskynder til accept af internationale sikkerhedsstandarder og skaber enighed om at harmonisere metoder og test. Bilindustrien er meget engageret i at harmonisere standarder, test og metoder, da flere og flere køretøjer sælges til et globalt marked.

Hvad er fremtiden? GMs matematiske modeller leverer værdifulde data. Matematisk test muliggør også mere iteration på kortere tid. GM's overgang fra mekaniske til elektroniske airbag sensorer skabte en spændende mulighed. Nuværende og fremtidige airbag-systemer har elektroniske "flight recorders" som en del af deres crash sensorer. Computerhukommelse vil fange feltdata fra kollisionshændelsen og gemme crash-information, der aldrig før er tilgængelig. Med disse virkelige data vil forskere være i stand til at validere labresultater og ændre dummies, computersimuleringer og andre tests.

"Motorvejen bliver testlaboratoriet, og hver nedbrud bliver en måde at lære mere om, hvordan man beskytter mennesker," sagde Harold "Bud" Mertz, en pensioneret GM-sikkerheds- og biomekanisk ekspert. "Til sidst kan det være muligt at inkludere crashoptagere til kollisioner rundt om i bilen."

GM-forskere forbedrer konstant alle aspekter af crashtestene for at forbedre sikkerhedsresultaterne. For eksempel, da fastholdelsesanlæg hjælper med at eliminere flere og flere katastrofale overkroppsskader, bemærker sikkerhedsingeniører deaktiverende traum i underbenene. GM-forskere begynder at designe bedre underbensvar for dummies. De har også tilføjet "hud" til nakken for at forhindre, at airbags forstyrrer nakkehvirvlerne under test.

En dag kan "dummies" på computeren erstattes af virtuelle mennesker med hjerter, lunger og alle de andre vitale organer. Men det er ikke sandsynligt, at disse elektroniske scenarier vil erstatte den rigtige ting i den nærmeste fremtid. Crash-dummies vil fortsat give GM-forskere og andre en bemærkelsesværdig indsigt og intelligens om beskyttelse af beskadigede mod ulykker i mange år fremover.

En særlig tak til Claudio Paolini