Detaljna povijest lutke testnih sudara

Prva lutka sudara bila je Sierra Sam stvorena 1949. godine. Tu lutku za sudar s 95-postotnim testom za odrasle muškarce razvila je tvrtka Sierra Engineering Co. na osnovu ugovora sa zračnim snagama Sjedinjenih Država koja će se koristiti za procjenu sjedala za izbacivanje zrakoplova na raketne sanke ispitivanja. - Izvor FTSS

1997. GM-ovi Hybrid III ispitni lutke službeno su postali industrijski standard za testiranje u skladu s vladinim propisima o frontalnom utjecaju i zračni jastuk sigurnost. GM je ovaj testni uređaj razvio gotovo 20 godina prije 1977. godine kako bi osigurao biofidelski alat za mjerenje - testne lutke za sudar koje se ponašaju vrlo slično ljudskim bićima. Kao što je to učinio sa svojim ranijim dizajnom, Hybrid II, GM je ovu vrhunsku tehnologiju podijelio s državnim regulatorima i uredima autoindustrija. Dijeljenje ovog alata je izvršeno u ime poboljšanih sigurnosnih ispitivanja i smanjenih ozljeda i smrtnih slučajeva na autocestama širom svijeta. Verzija Hybrid III iz 1997. godine je GM izum s nekim preinakama. To označava još jednu prekretnicu na tragu putovanja automobila zbog sigurnosti. Hybrid III najsuvremeniji je za testiranje naprednih sigurnosnih sustava; GM ga već godinama koristi u razvoju prednjih jastuka za prednje udare. Pruža širok spektar pouzdanih podataka koji se mogu povezati s učincima sudara na ljudsku ozljedu.

Hybrid III ima položaj držanja načina na koji vozači i putnici sjede u vozilima. Svi lutke za ispitivanje sudara vjerne su ljudskom obliku koji simuliraju - u ukupnoj težini, veličini i omjeru. Njihove su glave dizajnirane da odgovore poput ljudske glave u situaciji sudara. To je simetrično i čelo puno preusmjerava način na koji bi osoba bila pogođena sudar. Grudna šupljina ima čelični rebrasti kavez koji simulira mehaničko ponašanje ljudskog prsa u sudaru. Gumeni vrat savija se i proteže se biofidelski, a koljena su također dizajnirana da reagiraju na udar, slično ljudskim koljenima. Lutka Hybrida III za ispade ima vinil kože, a opremljen je sofisticiranim elektroničkim alatima koji uključuju ubrzače, potenciometre i ćelije za opterećenje. Ovi alati mjere mjerenje ubrzanje, otklon i sile koje različiti dijelovi tijela doživljavaju tijekom usporavanja sudara.

Ovaj napredni uređaj kontinuirano se poboljšava i izgrađen je na znanstvenim osnovama biomehanike, medicinskim podacima i unosom, te ispitivanju koje je uključivalo ljudski kadar i životinje. Biomehanika je proučavanje ljudskog tijela i načina na koji se on mehanički ponaša. Sveučilišta su provela rana biomehanička istraživanja koristeći žive ljudske dobrovoljce u nekim vrlo kontroliranim testovima sudara. Povijesno gledano, autoindustrija je procjenjivala sustave uzdržavanja koristeći dobrovoljno testiranje na ljudima.

Razvoj Hybrid III poslužio je kao pokretačka ploča za unaprjeđenje proučavanja snaga sudara i njihovih učinaka na ozljede ljudi. Svi raniji lutke za ispitivanje sudara, čak i GM-ovi hibridi I i II, nisu mogli pružiti adekvatan uvid za prevođenje testnih podataka u modele koji smanjuju štete za automobile i kamione. Lutke za rani test sudara bile su vrlo grube i imale su jednostavnu svrhu - pomoći inženjeri a istraživači provjeravaju djelotvornost sigurnosnih pojaseva ili sigurnosnih pojaseva. Prije nego što je GM razvio Hybrid I 1968., proizvođači lutki nisu imali konzistentne metode izrade uređaja. Osnovna težina i veličina dijelova tijela temeljili su se na antropološkim istraživanjima, ali lutke su bile nedosljedne od jedinice do jedinice. Znanost o antropomorfnim lutkama bila je u povojima i kvaliteta njihove proizvodnje bila je različita.

Tijekom 1960-ih, GM istraživači stvorili su Hybrid I spajanjem najboljih dijelova dviju primitivnih lutki. 1966. godine, Alderson Research Laboratories proizvele su serije VIP-50 za GM i Ford. Također ga je koristio Nacionalni ured za norme. Ovo je prva lutka proizvedena posebno za autoindustriju. Godinu dana kasnije, Sierra Engineering predstavio je Sierra Stan, konkurentni model. Ni zadovoljni GM inženjeri, koji su napravili vlastitu lutku kombinirajući najbolje osobine oba - otuda i naziv Hybrid I. GM je interno koristio ovaj model, ali dijelio je njegov dizajn s konkurentima kroz sastanke posebnih odbora pri Društvu inženjera automobila (SAE). Hibridni sam bio izdržljiviji i davao je više ponovljivih rezultata od svojih prethodnika.

Upotrebu ovih ranih lutki potaknulo je testiranje američkih zračnih snaga koje je provedeno radi razvoja i poboljšanja sustava za zadržavanje i izbacivanje pilota. Od kasnih četrdesetih do ranih pedesetih godina, vojska je koristila lutke za ispitivanje sudara i sanke za testiranje kako bi testirala različite primjene i ljudsku toleranciju na ozljede. Ranije su koristili ljudske volontere, ali povećani sigurnosni standardi zahtijevali su veća ispitivanja brzine, a veće brzine više nisu bile sigurne za ljude. Za testiranje sigurnosnih pojaseva za pilote jedan su raketni motori pokretali jednu brzu sank i ubrzao do 600 km / h. Kol John Paul Stapp podijelio je rezultate istraživanja zrakoplovnih lutki 1956. godine na prvoj godišnjoj konferenciji na kojoj su sudjelovali proizvođači automobila.

Kasnije, 1962. godine, GM Proving Ground predstavio je prvu, automobilsku, udarnu saonicu (HY-GE saonice). Mogao je simulirati stvarne oblike ubrzavanja sudara od sudara proizvedene u automobilima pune razmjere. Četiri godine nakon toga GM Research je stvorio svestranu metodu za određivanje stupnja opasnosti od ozljeda nastalih prilikom mjerenja sila udara na antropomorfne lutke tijekom laboratorijskih ispitivanja.

Ironično je da je autoindustrija drastično nadmašila zrakoplov proizvođača u ovoj tehničkoj ekspertizi tijekom godina. Automehaničari su surađivali s industrijom zrakoplova sredinom 1990-ih kako bi ih ubrzali s napretkom testiranja sudara u vezi s ljudskom tolerancijom i ozljedama. Zemlje NATO-a bile su posebno zainteresirane za istraživanje automobilskih nesreća, jer su u njemu postojali problemi helikopter sudari i uz brzo izbacivanje pilota. Zamišljeno je da bi auto-podaci mogli pomoći zrakoplovima da budu sigurniji.

Kad je Kongres donio Nacionalni zakon o sigurnosti prometa na cestama i motornim vozilima iz 1966., dizajn i proizvodnja automobila postali su regulirana industrija. Ubrzo nakon toga, počela je rasprava između vlade i nekih proizvođača o vjerodostojnosti ispitnih uređaja poput lutke za sudar.

Nacionalni ured za sigurnost na cestama inzistirao je da se Alderson VIP-50 lutka koristi za potvrđivanje sustavi za zadržavanje. Bilo im je potrebno 30 milja na sat provjera barijere u kruti zid. Protivnici tvrde da rezultati istraživanja dobiveni testiranjem s ovom lutkom ispitivanja sudara nisu ponovljivi s proizvodnog stajališta i nisu definirani u inženjerskom smislu. Istraživači se nisu mogli osloniti na dosljedne performanse ispitnih jedinica. Sa tim se kritičarima slažu i savezni sudovi. GM nije sudjelovao u zakonskom prosvjedu. Umjesto toga, GM se poboljšao nakon lutke za hibridni test sudara, odgovarajući na pitanja koja su nastala na sastancima odbora SAE. GM je razvio crteže koji su definirali lutku ispitivanja sudara i stvorio testove kalibracije koji bi standardizirali njezine performanse u kontroliranim laboratorijskim uvjetima. 1972. godine GM je predao crteže i kalibracije proizvođačima lutki i vladi. Nova lutka za ispitivanje sudara GM Hybrid II zadovoljila je sud, vladu i proizvođače, i to postalo je standard za provjeru prednjeg sudara u skladu s američkim automobilskim propisima o ograničenju sustavi. GM-ova filozofija uvijek je bila dijeljenje inovacija lutke za test sudara s konkurentima i ne ostvariti profit u tom procesu.

1972. godine, dok je GM dijelio Hybrid II s industrijom, stručnjaci GM Research započeli su revolucionarni napor. Njihova misija bila je razviti lutku za sudar koja bi preciznije odražavala biomehaniku ljudskog tijela tijekom sudara vozila. To bi se zvalo hibrid III. Zašto je to bilo potrebno? GM je već provodio ispitivanja koja su daleko premašila vladine zahtjeve i standarde drugih domaćih proizvođača. Od samog početka GM je razvio svaki od svojih lutki za sudar kako bi odgovorio na posebnu potrebu za testnim mjerenjem i poboljšanim sigurnosnim dizajnom. Inženjeri su zahtijevali test uređaj koji će im omogućiti mjerenje u jedinstvenim eksperimentima koje su razvili kako bi poboljšali sigurnost GM vozila. Cilj istraživačke skupine Hybrid III bio je razviti lutku za ispitivanje sudara treće generacije nalik čovjeku čiji su odgovori bili bliži biomehaničkim podacima nego Hybrid II lutka za ispitivanje sudara. Trošak nije bio problem.

Istraživači su proučavali način na koji su ljudi sjedili u vozilima i odnos njihovog držanja prema položaju očiju. Eksperimentirali su i mijenjali materijale kako bi napravili lutku, te su razmišljali o dodavanju unutarnjih elemenata poput rebra. Krutost materijala odražavala je bio-mehaničke podatke. Precizni, numerički upravljački strojevi primjenjivani su za dosljednu izradu poboljšane mašte.

1973. godine GM je održao prvi međunarodni seminar s vodećim svjetskim stručnjacima na kojem je raspravljao o karakteristikama reagiranja na ljude. Svako prethodno okupljanje ove vrste bilo je usredotočeno na ozljede. Ali sada je GM želio istražiti način na koji su ljudi reagirali tijekom sudara. Pomoću ovog uvida, GM je razvio lutku za sudar koja se mnogo bliže ponašala prema ljudima. Ovaj je alat pružio značajnije laboratorijske podatke, omogućujući promjene dizajna koje bi zapravo mogle pomoći u sprečavanju ozljeda. GM je bio lider u razvoju tehnologija za testiranje kako bi proizvođačima pomogao da naprave sigurnije automobile i kamione. GM je također komunicirao s odborom SAE tijekom ovog razvojnog procesa radi prikupljanja doprinosa podjednako od lutki i proizvođača automobila. Samo godinu dana nakon što je započelo Hybrid III istraživanje, GM je odgovorio na vladin ugovor s rafiniranijom lutkom. 1973. godine GM je stvorio GM 502, koji je posudio rane podatke koje je istraživačka skupina saznala. Uključila je neka posturalna poboljšanja, novu glavu i bolje karakteristike zglobova. 1977. GM je napravio Hybrid III komercijalno dostupan, uključujući sve nove značajke dizajna koje je GM istražio i razvio.

Godine 1983. GM je podnio zahtjev Nacionalnoj upravi za sigurnost prometovanja na cestama (NHTSA) radi odobrenja korištenja Hybrid III kao alternativnog uređaja za testiranje radi vladine usklađenosti. GM je također pružio industriji ciljeve za prihvatljive performanse lutke tijekom sigurnosnih ispitivanja. Ti su ciljevi (referentne vrijednosti procjene ozljede) bili kritični u prevođenju podataka Hybrid III u sigurnosna poboljšanja. Tada je 1990. GM zatražio da Hybrid III lutka bude jedini prihvatljivi ispitni uređaj koji zadovoljava vladine zahtjeve. Godinu dana kasnije, Međunarodna organizacija za normizaciju (ISO) donijela je jednoglasnu rezoluciju kojom je priznala superiornost hibrida III. Hybrid III sada je standard za međunarodna ispitivanja frontalnog sudara.

Tijekom godina, Hybrid III i drugi lutke pretrpjeli su niz poboljšanja i promjena. Na primjer, GM je razvio deformabilni uložak koji se rutinski koristi u GM razvojnim testovima kako bi pokazao bilo kakvo pomicanje remenja od zdjelice do trbuha. Također, SAE okuplja talente automobilskih tvrtki, dobavljača dijelova, proizvođača lutki i američkih vladinih agencija u zajedničkim naporima na poboljšanju sposobnosti testnih lutki. Nedavni projekt SAE iz 1966. godine, u suradnji s NHTSA-om, poboljšao je zglob i zglobove kuka. Međutim, proizvođači lutki vrlo su konzervativni u pogledu promjene ili poboljšanja standardnih uređaja. Općenito, proizvođač automobila prvo mora pokazati potrebu za određenom procjenom dizajna za poboljšanje sigurnosti. Potom se, sporazumom s industrijom, može dodati nova sposobnost mjerenja. SAE djeluje kao tehnička klirinška kuća za upravljanje i minimiziranje ovih promjena.

Koliko su tačni uređaji za antropomorfni test? U najboljem su slučaju prediktori onoga što se općenito može dogoditi na terenu jer nijedna stvarna osoba nije jednaka veličini, težini ili proporcijama. Međutim, testovi zahtijevaju standard, a suvremene lutke pokazale su se kao efikasni prognostičari. Lutke sa sudarajućih testova dosljedno dokazuju da su standardni sigurnosni sigurnosni pojasevi u tri točke vrlo djelotvorna ograničenja - a podaci se dobro drže u usporedbi s padovima u stvarnom svijetu. Sigurnosni pojasevi rezultirali su padom nesreće vozača za 42 posto. Dodavanje zračnih jastuka podiže zaštitu na oko 47 posto.

Testiranje zračnih jastuka krajem sedamdesetih stvorilo je još jednu potrebu. Na temelju testova s ​​grubim lutkama, GM inženjeri su znali da djeca i manji putnici mogu biti osjetljivi na agresivnost zračnih jastuka. Zračni jastuci moraju se napuhati pri vrlo velikim brzinama da bi zaštitili putnike u sudaru - doslovno manje od treptaja oka. 1977. GM je razvio lutku za dječje zračne jastuke. Istraživači su kalibrirali lutku koristeći podatke prikupljene iz ispitivanja na malim životinjama. Istraživački institut Southwest proveo je ovo testiranje kako bi utvrdio koji utjecaj bi ispitanici mogli sigurno održati. Kasnije je GM podijelio podatke i dizajn putem SAE.

GM-u je također bio potreban testni uređaj za simulaciju male ženke za testiranje vozačkih zračnih jastuka. Godine 1987. GM je tehnologiju Hybrid III prenio na lutku koja predstavlja ženku petog pertiletila. Također, krajem 1980-ih, Centar za kontrolu bolesti izdao je ugovor za obitelj hibridnih III lutki za pomoć u testiranju pasivnih ograničenja. Državno sveučilište Ohio pobijedilo je u ugovoru i zatražilo pomoć GM-a. GM je u suradnji s SAE-ovim odborom pridonio razvoju hibridne III obitelji lutaka, koji je obuhvaćao 95. postotni mužjak, malu ženku, šestogodišnjaka, lutku i novu tri-godišnjak. Svaka od njih ima tehnologiju Hybrid III.

1996. GM, Chrysler i Ford postali su zabrinuti zbog ozljeda izazvanih inflacijom zračnih jastuka i podnijeli molbu vladi preko Američkog udruženja proizvođača automobila (AAMA) kako bi se obratili putnicima koji nisu u položaju za vrijeme zračnog jastuka implementacije. Cilj je bio implementirati ispitne postupke koje je odobrio ISO - a za koje koriste malu ženku testiranje na strani vozača i lutke sa šest i tri godine, kao i lutka za dojenčad za putnika strana. Odbor SAE kasnije je razvio niz lutki za novorođenčad s jednim od vodećih proizvođača testnih uređaja, First Technology Safety Systems. Šestomjesečne, 12-mjesečne i 18-mjesečne lutke sada su dostupne za testiranje interakcije zračnih jastuka s dječjim sigurnosnim sustavima. Poznati i kao lutke za interakciju zračnih jastuka CRABI ili dječjeg zračnog jastuka, omogućuju testiranje sigurnosnih sjedalica za dojenčad okrenutih prema naprijed kada su postavljeni na prednje suvozačko sjedalo opremljeno zračnim jastukom. Različite veličine i tipovi lutki, koji dolaze u malim, prosječnim i vrlo velikim, omogućuju GM-u da implementira opsežnu matricu testova i vrste pad sustava. Većina tih testova i evaluacija nije propisana, ali GM rutinski provodi ispitivanja koja zakon ne zahtijeva. U 1970-im godinama, ispitivanja nuspojava zahtijevala su drugu verziju ispitnih uređaja. NHTSA je u suradnji s Centrom za istraživanje i razvoj Sveučilišta u Michiganu razvila posebnu lutku za bočne udare ili SID. Europljani su tada stvorili sofisticiraniji EuroSID. Nakon toga, GM istraživači su kroz SAE dali značajan doprinos razvoju više biofidelskog uređaja nazvanog BioSID, koji se sada koristi u testiranju razvoja.

U 1990-ima, američka autoindustrija radila je na stvaranju posebne, malene lutke za putnike koja bi testirala bočne zračne jastuke. Kroz USCAR, konzorcij osnovan za razmjenu tehnologija između različitih industrija i vladinih odjela, GM, Chrysler i Ford zajednički su razvili SID-2. Lutka oponaša male žene ili adolescente i pomaže u mjerenju njihove tolerancije na inflaciju zračnih jastuka zbog bočnih udara. Američki proizvođači rade s međunarodnom zajednicom na uspostavljanju ovog manjeg uređaja sa bočnim udarom kao početna osnova za lutku za odrasle koja se koristi u međunarodnom standardu za izvedbu bočnih udara mjerenje. Ohrabruju prihvaćanje međunarodnih sigurnosnih standarda i grade konsenzus za usklađivanje metoda i testova. Automobilska industrija vrlo je posvećena usklađivanju standarda, testova i metoda budući da se sve više i više vozila prodaje na globalnom tržištu.

Kakva je budućnost? GM-ovi matematički modeli pružaju vrijedne podatke. Matematičko testiranje također dozvoljava više ponavljanja u kraćem vremenu. Prijelaz GM-a s mehaničkih na elektroničke senzore zračnih jastuka stvorio je uzbudljivu priliku. Sadašnji i budući sustavi zračnih jastuka imaju elektroničke "uređaje za snimanje leta" kao dio senzora za pad. Memorija računala zabilježit će podatke s terena iz sudara i pohraniti podatke o padu, nikada prije dostupne. Pomoću ovih podataka iz stvarnog svijeta istraživači će moći potvrditi rezultate laboratorija i modificirati lutke, računalne simulacije i druge testove.

"Autocesta postaje testni laboratorij, a svaki sudar postaje način da saznate više o tome kako zaštititi ljude", rekao je Harold "Bud" Mertz, umirovljeni stručnjak za sigurnost GM-a i biomehanike. "Na kraju bi moglo biti moguće uključiti uređaje za snimanje sudara za sudare oko automobila."

GM istraživači neprestano usavršavaju sve aspekte testova sudara kako bi poboljšali sigurnosne rezultate. Na primjer, kako sigurnosni sustavi pomažu u uklanjanju sve većih i više katastrofalnih ozljeda gornjeg dijela tijela, inženjeri sigurnosti primjećuju onesposobljavanje i traumu potkoljenice. GM istraživači počinju dizajnirati bolje reakcije potkoljenica za lutke. Također su dodali "kožu" na vratove da zračni jastuci ne bi ometali vratne kralješke tijekom ispitivanja.

Jednom će računalne "lutke" na ekranu možda zamijeniti virtualni ljudi, sa srcima, plućima i svim ostalim vitalnim organima. Ali nije vjerojatno da će ti elektronski scenariji u skoroj budućnosti zamijeniti stvarnu stvar. Lutke za sudar nastavit će pružati istraživačima GM-a i drugima izvanredan uvid i inteligenciju o zaštiti sudara od sudara još mnogo godina.

Posebna zahvala Claudiu Paoliniju