Figurína nárazové zkoušky

Figuríny nárazové zkoušky ušetřily nesčíslné tisíce životů.

Figuríny nárazové zkoušky jsou rozsáhlé repliky lidských bytostí, posuzovaný a spojený simulovat chování lidského těla v motoru-kolize vozidla, a instrumented k záznamu jako hodně dat jak možný na proměnných takový jako rychlost dopadu, drtivé síly, ohnutí, drážkování nebo točivého momentu těla a míry zpomalení během srážky. V moderní době, oni zůstanou nepostradatelní ve vývoji nový dělá a modely všech druhů vozidel, od rodinných sedanů k bojovému letadlu. Tento článek se zaměří na roli figurín nárazové zkoušky v předcházet poškození obyvatelů automobilu.

Potřeba testování

31. srpna 1869, Mary Wardová stala se čím je věřil být první zaznamenaná oběť autonehody, když ona byla zahazována motorového vozidla a zabitý v Parsonstown, Irsko^[1]. Některé roky pozdnější, 13. září 1899, Henry Bliss zadal dějepisy jako North Amerika je nejprve osudovost motorového vozidla, když on byl hit vystoupit z nového York městského trolejbusu. Od toho času, nad míru 20 miliónu lidi celosvětově přišli o jejich životy k dopravním nehodám.

Potřeba pro prostředky analyzovat a mírnit účinky dopravních nehod na lidských tělech byly cítěny velmi brzy poté, co komerční výroba automobilů začala v pozdních 1890s, a třicátýma léty, s automobilem obyčejná část běžného života, množství smrtí motorového vozidla se stalo vážnou otázkou. Míry úmrtnosti předčily 15.6 osudovosti na 100 miliónů vozidla-míle a pokračovali v šplhání; návrháři vozidla viděli toto jako jasný údaj to byl čas dělat nějaký výzkum na způsobech, jak vyrábět jejich výrobky bezpečnější.

V 1930, vnitřek auta nebyl bezpečné místo dokonce v minimu-kolize rychlosti. Palubní desky byly vyrobeny z tuhého kovu, sloupky řízení byly non-skládací, a vystupující knoflíky, tlačítka a páky byli všudypřítomní. Bezpečnostní pásy byly neslýchané, a ve frontální srážce, cestující vrhnutí přes čelní sklo měli velmi malou šanci vyhýbat se vážnému zranění nebo smrti. Tělo vozidla sám byl přísný a nárazové síly byly předány přímo k obyvatelům vozidla. Jak pozdní jako padesátá léta, výrobcové auta byli ve veřejném záznamu, zatímco pořekadlové vozidlové nehody prostě nemohly být dělány survivable; síly ve srážce byly příliš velké a lidské tělo příliš křehký.

Testování mrtvoly

Detroit Wayne státní univerzita byla první začít vážnou práci na sbírání dat na účinkách vysokorychlostních kolizí na lidském těle. V pozdních třicátých létech, tam byly žádné spolehlivé údaje na odezvě lidského těla k extrémnímu traumatu a žádné efektivní nástroje existovaly změřit takové odezvy. Biomechanics bylo pole stěží v jeho dětství. To bylo proto nutné zaměstnat dva druhy předmětů testu v rozkazu vyvinout soubory výchozích údajů.

Předměty první zkoušky byly lidské mrtvoly. Oni byli používáni získat základní informace o lidské tělesné schopnosti vydržet zdrcující úder a trhající se síly typicky zkušené ve vysokorychlostní nehodě. To takový konec, ocelová ložiska byla vynechána na lebkách a těla byla vypsána dole nepoužívané výtahové šachty na ocelových plechách. Mrtvoly vybavené hrubými akcelerometry byly připoutány do automobilů a vystavený k čelním nárazům a rollovers vozidla.

Albert King je 1995 Žurnál Trauma článek, “humanitární výhody mrtvolného výzkumu prevence zranění”, jasně řekne hodnotu v lidských životech uložených jako výsledek výzkumu mrtvoly. Vypočítavosti krále ukážou, že v důsledku designu změny splnily až 1987, výzkum mrtvoly má protože uložil 8500 životů každoročně. On si všimne toho pro každou mrtvolu použitý, každý rok 61 lidí přežije kvůli únavným bezpečnostním pásům, 147 živě kvůli nafukovacím vakům, a 68 přežít dopad čelního skla.^[2]

Nicméně, práce s mrtvolami představovala téměř tolik problémů jak to rozhodlo se. Ne jen byl tam mravní a etické záležitosti příbuzné pracování s mrtvý, ale tam byl také znepokojení výzkumu. Většina dostupných mrtvol byla starší kavkazští dospělí, kteří zemřeli nenásilná smrtí; oni nereprezentovali demografický průřez oběťmi nehody. Zesnulé oběti nehody nemohly být zaměstnávány, protože nějaká data, která by mohla být vyzvednuta od takových experimentálních předmětů by byla kompromitovaná mrtvolnýma předchozími zraněními. Protože žádné dvě mrtvoly jsou stejné a od některého specifická část mrtvoly mohla být používána jen jednou, to šlo extrémně těžko dosáhnout spolehlivých srovnávacích dat. Navíc, mrtvoly dítěte nebyly jen obtížné trvat, ale oba legální a veřejný názor dělal je účinně nepoužitelný. Navíc, jako srážka testování se stalo více rutinou, vhodné mrtvoly staly se zvýšeně vzácné. Jako výsledek, biometric data byla omezená v rozsahu a zkosený ke staršímu bílému muži.

Testování dobrovolníka

Někteří výzkumníci vzali to na sobě sloužit jako předměty nárazové zkoušky. Plukovník John Paul Stapp USAF poháněl sebe přes 630   mph (1010   km/h) na raketě sáňkovat a zůstal doma méně než sekunda.^[3] Lawrence Patrick, nyní-vysloužilý Wayne státní univerzitní profesor, vytrval asi 400 jízd na raketě sáňkuje aby testoval účinky rychlého zpomalení na lidském těle. On a jeho studenti dovolili sebe být rozbil dřevěnou bednu s kyvadly těžkého kovu, narazil ve tváři pneumatically-řízená točitá kladiva, a stříkal s rozbitou sklenicí simulovat implozi okna.^[4] Zatímco připustí, že to dělalo jej “malý vřed,” Patrick říkal, že výzkum on a jeho studenti dirigovali byl klíčový v vyvíjejících se matematických modelech proti kterému další výzkum mohl být srovnáván. Ale zatímco data ze živého testování byla cenná, lidské předměty nemohly vydržet testy, které šly podél jisté míry fyzického neklidu. To sbírá informaci o příčinách a prevenci zranění a osudovosti by vyžadovaly různý druh předmětu.

Testování na zvířatech

Střední-padesátá léta, velikost informačního mrtvolného testování mohla poskytovat byl sklizen. To bylo také nutné shánět data na nehodě survivability, výzkum pro které mrtvoly byl žalostně nedostatečný. V shodě s nedostatkem mrtvol, tato potřeba přinutila výzkumníky hledat jiné modely. Popis Marie bělicí Osmá Stapp autohavárie a polní předváděcí konference ukáže směr ve kterém výzkum začal pohybovat se. “My jsme viděli šimpanze, jak jezdí raketa sáňkuje, medvěd na houpání dopadu... my jsme pozorovali prase, zanestetizoval a se umístil v sedě na houpání v spojit, narazil do hluboce-mísový volant u asi 10 mph.” ^[5]

Jeden důležitý výzkumný cíl, který nemohl být dosáhl s jeden mrtvoly nebo živí lidé byli prostředky ke snižování zranění zaviněná impalement na sloupku řízení. 1964, přes milión vyplývání osudovostí od dopadu volantu bylo zaznamenané, významné procento všech osudovostí; úvod General motory v časných šedesátých létech skládacího sloupku řízení uřezaly riziko volantu smrt padesáti procentem. Nejvíce obyčejně použité zvířecí předměty v kajutě-kolizní studia byla prasata, primárně protože jejich vnitřní struktura je podobná člověku . Prasata mohou také být umístěna ve vozidle v dobré aproximaci posazeného člověka.

Schopnost sedět vzpřímený byl důležitý požadavek pro zvířata testu v rozkazu, že další obyčejné smrtelné zranění mezi lidské oběti, dekapitace, mohl být studován. Také, to bylo důležité pro výzkumníky být schopný se rozhodnout k čemu rozsahový kajutový design potřeboval být upraven zaručit optimální přežití okolnosti. Pro příklad, palubní desku s příliš malou výplní nebo výplň, která byla příliš tuhá nebo příliš měkký by významně neredukoval zranění na hlavě přes vervu s žádnou vycpávkou vůbec. Knoflíky chvíle, páky a tlačítka jsou základní v provozu vozidla, které modifikace designu by nejlépe zajistily, že tyto elementy se neroztrhly nebo neprobodly oběti ve srážce? Chovat-pohledový zrcadlový dopad je významný výskyt ve frontální srážce; jak mělo by zrcadlo být postavené tak že to je oba přísný dost provádět jeho úkol a přesto nízkého úrazového rizika jestliže udeřil?

Zatímco práce s mrtvolami vyvolala nějaký odpor, primárně od náboženských institucí, to bylo s nechutí přijímaný protože mrtvý, být mrtvý, cítil se jako žádná bolest a pokořování jejich situací byl přímo příbuzný zmírnění bolesti života. Výzkum zvířete, na druhé straně, probudil mnohem větší vášeň. Zvíře spraví skupiny takový jak ASPCA byl prudký v jejich protestu a výzkumnících chvíle takový jak Patrick podporoval testování na zvířatech protože jeho schopnosti přinést spolehlivého, použitelného údaje, tam byl nicméně silný etický neklid o tomto procesu.

Ačkoli zvířecí zkušební údaje byly ještě více snadno dostalé než data mrtvoly, skutečnost, že zvířata nebyla osoby a obtíž upotřebení adekvátní vnitřní vybavení limitovalo jejich užitečnost. Testování na zvířatech je už ne cvičeno některým hlavních automobilních výrobců; motory generála přestávaly živě zkoušet v roce 1993 a jiní výrobcové drželi barvu brzy potom.

Evoluce figuríny

Sierra Sam testoval vystřelovací sedadla.

Informace sbírané od výzkumu mrtvoly a studia zvířete už byli daní k nějakému použití v konstrukci člověka simulacra jak časný jak 1949, když “Sierra Sam” byl vytvořen Samuelem W. Aldersonem u jeho Alderson výzkumných laboratoří (ARL) a Sierra inženýrství Co. k testovacím leteckým vystřelovacím sedadlům a pilotovi omezení spojí. Toto testování zahrnovalo použití vysokého zrychlení k 1000 km/h (600 mph) se vznese sáňkuje, za schopností dobrovolníků člověka tolerovat. V časných padesátých létech, Alderson a Grumman produkoval figurína, která byla řídila nárazové zkoušky v jak motorových vozidlech tak letadle.

Masová výroba figurín dovolila si jejich použití v mnoho více aplikací.

Alderson pokračoval produkovat co to volalo VIP-50 série, postavený specificky pro General jede a Ford, ale který byl také adoptován národním výborem standardů. Sierra pokračoval s figurínou konkurenta, model to volalo “Sierra Stan,” ale GM, kdo převzal impuls ve vyvíjení spolehlivá a trvanlivá figurína, našel žádného model uspokojil jeho potřeby. GM inženýři rozhodli se spojit nejsilnější stránky VIP série a Sierra Stan, a tak v 1971 kříženci já jsem byl narozen. Hybridní já jsem byl co je známé jako “50. percentile mužská” figurína. To má říkat, to modeled průměrného muže na výšku, hmotu a proporci. Originál “Sierra Sam” byl 95. percentile figurína muže (těžší a vyšší než 95 % lidských mužů). Ve spolupráci s Society automobilových inženýrů (Sae), GM rozdělil tento design, a subsequent 5. percentile ženská figurína, s jeho konkurenty.

Od té doby, značná práce šla do vytvořit více a více důmyslných figurín. Hybridní II byl představen v roce 1972, se zlepšeným ramenem, páteří a odezvami kolen, a pečlivější dokumentace. Hybridní II se stal první figurínou přizpůsobit se americkému federálnímu motorovému vozidlu bezpečnostní standard (FMVSS) pro testování automobilového klína a bezpečnostní pásy. V roce 1973, 50. percentile mužská figurína byla propuštěna, a národní pozemní doprava administrace bezpečí (NHTSA) NHTSA se ujal dohody s General jede do produkce model překonávat Hybrid II je výkon v množství specifických oblastí.

Ačkoli velké zlepšení přes mrtvoly pro standardizované testovací účely, hybridní já a hybridní II byl ještě velmi surový, a jejich použití bylo omezené na vyvíjející se a zkušební sedadlové pásové designy. Figurína byla potřebována který by dovolil výzkumníkům prozkoumat zranění-strategie redukce. To byla tato potřeba, která tlačila GM výzkumníky vyvinout aktuální Hybrid linku, Hybrid III rodina figurín nárazové zkoušky.

Hybridní III rodina

Originál 50. percentile mužská Hybrid III rodina expandovala zahrnovat 95. percentile muže, 5. percentile žena, a tři-rok-starý a šest-rok-figuríny starého dítěte.

Hybridní III, 50. percentile mužská figurína, která dělala jeho první vzhled v roce 1976, je známá nárazová zkouška figurína, a on je nyní otec rodiny. Jestliže on mohl stát vzpřímený, on byl by 168 cm (5'6”) vysoký a by měl hmotu 77 kg (170 lb). On zabírá řidiče má místo v celém pojišťovacím ústavu pro bezpečnost silničního provozu (IIHS) [1] 65 km/h (40 mph) vyrovnalo frontální nárazové zkoušky. On je spojený “starším bratrem”, 95. percentile Hybrid III, u 188 cm (6 ft 2 v) a 100   kg (223 lb). Ms. hybridní III je 5. percentile ženská figurína, u maličký 152 cm (5 ft) vysoký a 50   kg (110 lb).^[6] Dvě hybridní III dětské figuríny reprezentují 21   kg (47 lb) šest roku starý a 15   kg (33 lb) tři rok starý. Modely dítěte jsou velmi nedávné dodatky k figuríně nárazové zkoušky rodina; protože tak málo tvrdá data jsou dostupná na účinkách nehod na dětech a taková data jdou velmi obtížně trvat, tyto modely jsou umístěné ve velké části na odhadech a přiblíženích.

Proces testu

Každý kříženec III podstoupí kalibraci předchozí k nárazové zkoušce. Jeho hlava je odstraněna a je vynechána od 40 centimetrů k testu kalibrovat vybavení hlavy. Pak hlava a krk jsou reattached, soubor v pohybu, a se zastavil neočekávaně k šeku na pořádný krční ohyb. Kříženci nosí kůži jelenice; kolena jsou udeřena se sondou kovu k šeku na pořádnou díru. Konečně, hlava a krk jsou spojení s tělem, který je připojil se k platformě testu a udeřil násilně v hrudi těžkým kyvadlem zajistit, že žebra se ohýbají a ohnout jak oni by měli.

Když figurína byla odhodlaná být připravený na testování, to je oblečené úplně v žlutý, barva známkování je aplikována na hlavu a kolena a cejchovací značky jsou připevněny ke straně hlavy k výzkumníkům pomoci když pomalé filmy jsou zhodnoceny později. Figurína je pak umístěna uvnitř vozidla testu. Čtyřiačtyřicet kanálů dat lokalizovaných ve všech částech křížence III, od hlavy ke kotníku, záznam mezi 30   000 a 35   000 datových položek v typický 100 - 150   srážka milisekundy. Zaznamenaný v dočasných datech sklad v figuríně je dřevěná bedna, tato data jsou stáhnuta k počítači jakmile test je kompletní.

Protože Hybrid je standardizované datové sbírkové zařízení, nějaký díl zvláštního Hybrid typu je zaměnitelný s některým jiný. Ne jediný může jedna figurína být testoval několik časů, ale jestliže část by měla propadnout, to může být nahrazené novou částí. Úplně-figurína instrumented je hodnota o €150   000.^[7]

Nástupcové křížence

Hybridní IIIs je navržený k výzkumu účinky frontálních dopadů, a být méně cenný v odhadování účinků jiných druhů dopadů, takový jako postranní dopady, zadní dopady nebo rollovers. Po čelních nárazech, nejobvyklejší hrozná úrazová nehoda je dopad strany.

Sid (Postranní dopadová figurína) rodina figurín testu byla navržená k žebru míry, páteři a vnitřním orgánovým efektům v postranních kolizích. To také ohodnotí páteř a škádlit zpomalení a komprimaci hrudní dutiny. Sid je americká vládní zkušební norma, EuroSID je používán v Evropě zajistit shodu s bezpečnostními předpisy, a Sid II (s) reprezentuje 5. percentile ženu. BioSID je více důmyslná verze Sida a EuroSID, ale je ne použitý v regulační funkci.

BioRID je figurína navržená odhadovat účinky zadního dopadu. Jeho primární účel má zkoumat Whiplash, a pomáhat návrhářům ve vyvíjejícím se pracovním spádu a omezeních krku. BioRID je více důmyslný v jeho spinálním stavebnictví než Hybrid; 24 simulátorů obratle dovolí BioRID převzít mnohem přirozenější sedadla pozice, a demonstrovat hnutí krku a konfiguraci viděný v narážet do kolizí.

CRABI je dítě figurína ocenila účinnost dětských omezených zařízení včetně bezpečnostních pásů a vzduchové polštáře. Tam jsou tři modely CRABI, reprezentovat 18-měsíc, 12-měsíc, a 6-měsíc staré děti.

Thór je urychlil 50. percentile mužskou figurínu. Nástupce Hybrid III, Thor má více humanlike páteř a pánev a jeho tvář obsahuje množství senzorů, které dovolí analýzu dopadů obličejové masky ke správnosti nyní nezískatelný s jinými figurínami. Thorův rozsah senzorů je také větší v kvantitě a citlivosti než ti Hybrid III.

Thor nabídne důmyslné vybavení pro zhodnocování frontální-dopady.

Další vývoj je potřebován na figurínách, které mohou oslovit znepokojení, že, ačkoli méně životů je ztraceno, tam být ještě sto vážně zraněných cestujících pro každou smrt a zmrzačená poškození noh a noh reprezentuje velké procento výsledných fyzických poškození.

Budoucnost figuríny

Figuríny nárazové zkoušky poskytly neocenitelného data na jak lidských tělech působit ve srážkách a přispívali velmi ke zlepšenému vozidlovému designu. Zatímco oni mají ušetřené milióny životů, jako mrtvoly a zvířata, oni došli na místo redukovaného datového návratu.

Největší problém s získávat data z mrtvol, jiný než jejich dostupnost, bylo to základní prvek standardizovaného testování, repeatability, byl nemožný. Bez ohledu na to kolik elementy od předchozího testu mohly být reused, mrtvola musela být různý každý čas. Zatímco moderní testovací figuríny překonaly tento problém, zkoušečky ještě stojí před nezbytně stejný problém když to přijde k testování vozidlo. Vozidlo může být rozbité jen jednou; bez ohledu na to jak opatrně test je dělán, to nemůže být opakováno přesně.

Druhý problém s vycpávkami je že oni jsou jen přibližně člověk. Čtyřiačtyřicet kanálů dat na kříženci III není dokonce vzdálená reprezentace množství kanálů dat v žijící osobě. Napodobování vnitřních orgánů je hrubé přinejlepším, fakt to znamená to, ačkoli mrtvoly a zvířata jsou už ne primární zdroje dat nehody, oni musí ještě být zaměstnáni ve studiu měkkého tkáňového zranění.

Budoucnost testování srážky začala u stejného místa to všichni začali: Wayne řekne univerzitu. King H. Yang je jeden z Wayne státních zahrnutých výzkumníků v vytvářet detailní počítačové modely lidských systémů. Nyní, počítače jsou žádný rychle dost ani programátoři zručný dost vytvořit plný-simulace těla, ale úrazová analýza individuálních tělesných systémů přinese spolehlivé a povzbuzující výsledky.

Výhoda počítače je že to je odvázané podle fyzického zákona. Virtuální vozidlo havarovalo jednou moci být uncrashed a pak srazil se znovu v nepatrně odlišném způsobu. Virtuální záda zlomený moci být neporušený, konfigurace bezpečnostního pásu se měnila a záda re-zlomený. Když každá proměnná je kontrolovatelná a každá událost je repeatable, potřeba fyzického experimentování je velmi redukovaná.

U počátku 21. století, legální osvědčení o modelech nového auta je ještě požadované být dělán používat fyzické figuríny ve fyzických vozidlech. Nicméně, budoucnost je téměř jistě jedna kde žádná kůže a kost, nebo plast a ocel budou určovat tvar vozidel přijít. Příští generace figurín nárazové zkoušky bude provádět jejich úkoly úplně na obrazovce počítače.

Populární kultura

Vince a Larry

Humanoid vzhled figurín nárazové zkoušky vedl k jejich slušivému anthropomorphized.

V 80-tých letech, americké ministerstvo přepravy vypustilo sérii oznámení státní služby v časopisech a v televizi představovat antics dvou mluvících srážkových figurín jmenoval Vincea a Larry kdo modeled bezpečnostní pás bezpečnostní praxe přes jejich antics frašky. Kampaň, s jeho sloganem “vy můžete učit se moc od Dummy,” byl velmi populární, a od té doby srážkové fiktivní charaktery zůstanou běžnou podívanou v bezpečnostním pásu bezpečnostní kampaně, obzvláště ti usilovali o děti.

V časných devadesátých létech, Tyco hračky vytvořily řadu akce čísla volala Neuvěřitelné srážkové figuríny založený na charakterech od inzerátů. Barvité hračky byly zamýšlel se rozpadnout u trošky tlačítka na jejich žaludkách a mohl snadno být re-shromážděný. Vozidla mohla také být koupena, který mohl podobně být rozbit do zdí a zlomený, a snadno složit záda.

Neuvěřitelné srážkové figuríny řada hraček představovala charaktery takový jako Slick a se točit, hlavní duo, a jejich přátelé, Darryl, ušetřit pneumatiku a býka. Pozdnější na, darebný Junk Bots byl představen.

Popularita hraček pobízela hodinovou televizní specialitu, Dobrodružství neuvěřitelných srážkových figurín. Jedinečný pro jeho čas, karikatura byla produkována úplně pracovat s 3D počítačem techniky animace. Série komické knihy byla také produkována také jako videohra pro Nintendo zábavu systém.

Pověsti říkají, že kvůli stížnostem od některých skupin rodičů proti “násilí” tkvící v hračkách, série byla přerušena. Více pravděpodobné vysvětlení je že Tyco hračky byly rozpuštěny v roce 2001.

V roce 2004, série “figurín srážky” oživené šortky byly povýšeny pro síť Foxa, tak plodit další sérii hraček od Mattel přes horká kola značka.

Televizní seriál MythBusters zaměstná figurínu nárazové zkoušky pro experimenty, které jsou příliš riskantní pro lidské hostitele pro zkoušku. “Buster” testoval, kromě jiného, dynamika padajících výtahů, padá do vody, dostávat noha vězela v pračce, dobývání vyletělo ze stoky odvodnění, nesprávného používání vybavení stavby a starověkých pokusů o vesmírný let. Buster byl přebudovaný v druhé sezóně přehlídky, dávat jej více realistické klouby, snadno výměnné dřevěné kosti, které se zlomí u stejné síly jako lidské kosti a oheň-důkaz formoval kůži latexu.

Poznámky pod čárou