En detaljert historie med Crash Test Dummies

Den første krasjetest-dummy var Sierra Sam opprettet i 1949. Denne 95. persentilen for mannlige krasjtestdummy for voksne ble utviklet av Sierra Engineering Co. under en kontrakt med det amerikanske flyvåpenet, som skal brukes til evaluering av utstøtningsseter for fly på rakettslede tester. - Kilde FTSS

I 1997 ble GMs Hybrid III-krasjetestdummier offisielt bransjestandarden for testing for å overholde myndighetens forskrifter om påvirkning og airbag sikkerhet. GM utviklet denne testenheten nesten 20 år før i 1977 for å gi et biofidelisk måleverktøy - krasjtestdummier som oppfører seg veldig likt mennesker. Som det gjorde med sin tidligere design, Hybrid II, delte GM denne nyskapende teknologien med myndigheters regulatorer og bilindustri. Delingen av dette verktøyet ble gjort i navnet forbedret sikkerhetstesting og reduserte motorveiskader og omkomne over hele verden. 1997-versjonen av Hybrid III er GM-oppfinnelsen med noen modifikasjoner. Det markerer en annen milepæl i bilprodusentens trailblazing-reise for sikkerhet. Hybrid III er avansert for testing av avanserte fastholdelsessystemer; GM har brukt det i mange år i utviklingen av kollisjonsputer foran. Det gir et bredt spekter av pålitelige data som kan relateres til effektene av krasjer på en menneskelig skade.

Hybrid III har en holdning som er representativ for måten sjåfører og passasjerer sitter i kjøretøyer på. Alle krasjtestdummier er tro mot den menneskelige formen de simulerer - i total vekt, størrelse og proporsjon. Hodene deres er designet for å svare som det menneskelige hodet i en krasj-situasjon. Det er symmetrisk, og pannen avbøyer mye slik en person ville gjort hvis han blir slått i kollisjon. Brysthulen har et stålribberam som simulerer den mekaniske oppførselen til et menneskelig bryst i en havari. Gummihalsen bøyer seg og strekker seg biofidelisk, og knærne er også designet for å reagere på støt, likt menneskelige knær. Hybrid III-krasjtestdummy har en vinyl hud og er utstyrt med sofistikerte elektroniske verktøy inkludert akselerometre, potensiometre og lastceller. Disse verktøyene måler akselerasjon, avbøyning og krefter som forskjellige kroppsdeler opplever under nedbremsing.

Denne avanserte enheten forbedres kontinuerlig og ble bygget på et vitenskapelig grunnlag av biomekanikk, medisinske data og innspill og testing som involverte menneskelige kadavre og dyr. Biomekanikk er studiet av menneskekroppen og hvordan den oppfører seg mekanisk. Universiteter gjennomførte tidlig biomekanisk forskning ved bruk av levende frivillige mennesker i noen veldig kontrollerte krasjetester. Historisk sett hadde bilindustrien evaluert tilbakeholdelsessystemer ved bruk av frivillighetstesting med mennesker.

Utviklingen av Hybrid III fungerte som en utskytningsplate for å fremme studiet av krasjstyrker og deres effekter på en menneskelig skade. Alle tidligere krasjetestdummier, til og med GM's Hybrid I og II, kunne ikke gi tilstrekkelig innsikt til å oversette testdata til skadereduserende design for biler og lastebiler. Tidlige krasjtestdummier var veldig grove og hadde et enkelt formål - å hjelpe ingeniører og forskere verifiserer effektiviteten til begrensninger eller sikkerhetsbelter. Før GM utviklet Hybrid I i 1968, hadde dummyprodusenter ingen konsistente metoder for å produsere enhetene. Grunnvekten og størrelsen på kroppsdelene var basert på antropologiske studier, men dummiene var inkonsekvente fra enhet til enhet. Vitenskapen om antropomorfe dummier var i sin spede begynnelse og produksjonskvaliteten deres varierte.

I løpet av 1960-årene skapte GM-forskere Hybrid I ved å slå sammen de beste delene av to primitive dummier. I 1966 produserte Alderson Research Laboratories VIP-50-serien for GM og Ford. Det ble også brukt av National Bureau of Standards. Dette var den første dummy produsert spesielt for bilindustrien. Et år senere introduserte Sierra Engineering Sierra Stan, en konkurransemodell. Verken fornøyde GM-ingeniører, som laget sin egen dummy ved å kombinere de beste egenskapene til begge - derav navnet Hybrid I. GM brukte denne modellen internt, men delte designen med konkurrenter gjennom spesielle komiteemøter hos Society of Automotive Engineers (SAE). Hybrid I var mer holdbar og ga mer repeterbare resultater enn forgjengerne.

Bruken av disse tidlige dummiene ble fremkalt av U.S. Air Force-tester som hadde blitt utført for å utvikle og forbedre pilotens tilbakeholdenhets- og utstøtningssystemer. Fra slutten av førtiårene gjennom begynnelsen av femtiårene brukte militæret krasjtestdummier og krasjsleder for å teste en rekke bruksområder og menneskelig toleranse for skade. Tidligere hadde de brukt menneskelige frivillige, men stigende sikkerhetsstandarder krevde høyere hastighetstester, og de høyere hastighetene var ikke lenger trygge for mennesker. For å teste pilotens sele ble en høyhastighetsslede fremdrevet av rakettmotorer og akselerert opp til 600 mph. Col. John Paul Stapp delte resultatene fra Air Force crash-dummy research i 1956 på den første årlige konferansen som involverte bilprodusenter.

Senere, i 1962, introduserte GM Proving Ground den første kjøretøyslyden (bil-sleden). Den var i stand til å simulere faktiske kollisjonsakselerasjonsbølgeformer produsert av fullskala biler. Fire år etter dette oppstod GM Research fra en allsidig metode for å bestemme omfanget av skadefare som ble produsert ved måling av påvirkningskrefter på antropomorfe dummier under laboratorietester.

Ironisk nok har bilindustrien drastisk tempo luftfartøy produsenter i denne tekniske ekspertisen gjennom årene. Bilprodusenter jobbet med flyindustrien på midten av 1990-tallet for å få dem opp i fart med fremskritt i krasjetesting knyttet til menneskelig toleranse og skader. Nato-landene var spesielt interessert i bilkrasjforskning fordi det var problemer i helikopter krasjer og med høyhastighets utkast av piloter. Man trodde at autodataene kan bidra til å gjøre flyene tryggere.

Da kongressen vedtok National Traffic and Motor Vehicle Safety Act fra 1966, ble design og produksjon av biler en regulert industri. Kort tid etter begynte en debatt mellom regjeringen og noen produsenter om troverdigheten til testenhetene som krasjdummiene.

National Highway Safety Bureau insisterte på at Aldersons VIP-50-dummy ble brukt til å validere tilbakeholdelsessystemer. De krevde 30 mil per time head-on, barriere tester inn i en stiv vegg. Motstanderne hevdet at forskningsresultatene som ble oppnådd fra testing med denne krasjtestdummy ikke var repeterbar fra et produksjonssynspunkt og ikke var definert i ingeniørmessige termer. Forskere kunne ikke stole på den enhetlige ytelsen til testenhetene. Føderale domstoler var enige med disse kritikerne. GM deltok ikke i den juridiske protesten. I stedet forbedret GM forbedringen av hybrid I-krasjtesten, og reagerte på spørsmål som oppsto i SAE-komiteemøtene. GM utviklet tegninger som definerte krasjetestdummy og laget kalibreringstester som ville standardisere ytelsen i en kontrollert laboratorieinnstilling. I 1972 overlot GM tegningene og kalibreringene til dummyprodusentene og regjeringen. Den nye GM Hybrid II-krasjtestdummyen tilfredsstil retten, regjeringen og produsentene, og den ble standarden for frontal krasjtesting for å overholde amerikanske bilforskrifter for tilbakeholdenhet systemer. GMs filosofi har alltid vært å dele krasjtest-dummy-innovasjon med konkurrenter og ikke tjene penger i prosessen.

I løpet av 1972 mens GM delte Hybrid II med industrien, startet eksperter på GM Research en banebrytende innsats. Deres oppdrag var å utvikle en krasjtestdummy som mer nøyaktig reflekterte biomekanikken i menneskekroppen under en bilulykke. Dette vil bli kalt Hybrid III. Hvorfor var dette nødvendig? GM gjennomførte allerede tester som langt overgikk myndighetskrav og standarder fra andre innenlandske produsenter. Helt fra starten utviklet GM hver eneste av sine krasjdummier for å svare på et spesielt behov for en testmåling og forbedret sikkerhetsdesign. Ingeniører krevde en testenhet som kunne tillate dem å ta målinger i unike eksperimenter de hadde utviklet for å forbedre sikkerheten til GM-kjøretøyer. Målet med forskningsgruppen Hybrid III var å utvikle en tredjegenerasjons, menneskeliknende krasjtestdummy som svarene var nærmere biomekaniske data enn Hybrid II krasjtestdummy. Kostnadene var ikke et problem.

Forskere studerte hvordan folk satt i kjøretøy og forholdet mellom holdningen til øyeposisjonen. De eksperimenterte med og forandret materialene for å lage dummy, og vurderte å legge inn interne elementer som et ribbein. Stivheten til materialer reflekterte bio-mekaniske data. Nøyaktige, numeriske kontrollmaskiner ble brukt til å produsere den forbedrede dummy konsekvent.

I 1973 holdt GM det første internasjonale seminaret med verdens ledende eksperter for å diskutere responser om menneskers påvirkning. Hver tidligere samling av denne typen hadde fokusert på skader. Men nå ønsket GM å undersøke hvordan folk reagerte under krasj. Med denne innsikten utviklet GM en krasjdummy som oppførte seg mye nærmere mot mennesker. Dette verktøyet ga mer meningsfylte laboratoriedata, noe som muliggjorde designendringer som faktisk kunne bidra til å forhindre skader. GM har vært ledende innen utvikling av testingsteknologier for å hjelpe produsenter med å lage tryggere biler og lastebiler. GM kommuniserte også med SAE-komiteen gjennom denne utviklingsprosessen for å samle innspill fra både dummy- og bilprodusenter. Bare et år etter at Hybrid III-forskningen begynte, svarte GM på en regjeringskontrakt med en mer raffinert dummy. I 1973 opprettet GM GM 502, som lånte tidlig informasjon forskningsgruppen hadde lært. Det inkluderte noen postural forbedringer, et nytt hode og bedre leddegenskaper. I 1977 gjorde GM Hybrid III kommersielt tilgjengelig, inkludert alle de nye designfunksjonene GM hadde forsket på og utviklet.

I 1983 begjærte GM National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) om tillatelse til å bruke Hybrid III som et alternativt testapparat for myndigheters etterlevelse. GM ga også bransjen sine mål for akseptabel dummy-ytelse under sikkerhetstesting. Disse målene (referanseverdier for skadeverdier) var kritiske for å oversette Hybrid III-data til sikkerhetsforbedringer. I 1990 ba GM deretter at hybrid III-dummyen skulle være det eneste akseptable testapparatet som oppfyller myndighetens krav. Et år senere vedtok den internasjonale standardiseringsorganisasjonen (ISO) en enstemmig resolusjon som anerkjente overlegenheten til Hybrid III. Hybrid III er nå standarden for internasjonal frontal påvirkningstesting.

Gjennom årene har Hybrid III og andre dummier gjennomgått en rekke forbedringer og endringer. For eksempel utviklet GM et deformerbart innlegg som brukes rutinemessig i GM-utviklingstester for å indikere enhver bevegelse av fangbeltet fra bekkenet og inn i magen. SAE samler også talentene til bilbedriftene, deleleverandørene, dummyprodusentene og amerikanske offentlige etater i et samarbeid for å forbedre testdummy-evnen. Et nylig SAE-prosjekt fra 1966, i forbindelse med NHTSA, forbedret ankel- og hofteleddet. Imidlertid er dummyprodusenter veldig konservative om å endre eller forbedre standardenheter. Generelt må en bilprodusent først vise behovet for en spesifikk designevaluering for å forbedre sikkerheten. Deretter, med bransjeavtale, kan den nye måleevnen legges til. SAE fungerer som et teknisk clearinghouse for å administrere og minimere disse endringene.

Hvor nøyaktige er disse antropomorfe testenhetene? I beste fall er de prediktorer for hva som kan skje generelt i feltet fordi ingen to virkelige mennesker er like i størrelse, vekt eller proporsjoner. Imidlertid krever tester en standard, og moderne dummier har vist seg å være effektive prognostikatorer. Crash-test-dummier beviser konsekvent at standard, trepunkts sikkerhetsbeltesystemer er svært effektive begrensninger - og dataene holder godt når de sammenlignes med virkelige krasjer. Sikkerhetsbelter kutter dødsfallene til fører med 42 prosent. Å legge kollisjonsputer øker beskyttelsen til omtrent 47 prosent.

Testing av kollisjonsputer på slutten av syttitallet genererte et nytt behov. Basert på tester med rå dummies, visste GM-ingeniører at barn og mindre beboere kunne være sårbare for aggressiviteten til kollisjonsputer. Kollisjonsputer må blåse opp i veldig høye hastigheter for å beskytte beboere i et brak - bokstavelig talt på mindre enn et øyeblikk. I 1977 utviklet GM barnekollisjonspute. Forskere kalibrerte mumsen ved hjelp av data samlet fra en studie som involverte små dyr. Southwest Research Institute gjennomførte denne testingen for å bestemme hvilken innvirkning forsøkspersonene trygt kunne opprettholde. Senere delte GM dataene og designet gjennom SAE.

GM trengte også en testenhet for å simulere en liten kvinne for testing av førerens kollisjonsputer. I 1987 overførte GM Hybrid III-teknologien til en dummy som representerte en femte persentilkvinne. Også på slutten av 1980-tallet utstedte Center for Disease Control en kontrakt for en familie av Hybrid III-dummier for å hjelpe til med å teste passive begrensninger. Ohio State University vant kontrakten og søkte GMs hjelp. I samarbeid med en SAE-komité bidro GM til utviklingen av Hybrid III Dummy Family, som inkluderte en mannlig hundre hundre prosent, en liten kvinne, en seks år gammel, barnedummy og en ny tre år gammel. Hver har hybrid III-teknologi.

I 1996 ble GM, Chrysler og Ford bekymret for skader på inflasjonsindusert kollisjonspute og begjærte regjeringen gjennom American Automobile Manufacturer Association (AAMA) for å adressere passasjerer utenfor stilling under kollisjonsputen distribusjoner. Målet var å implementere testprosedyrer godkjent av ISO - som bruker den lille kvinnelige dummyen til testing på førersiden og de seks og tre år gamle dummiene, samt en spedbarnsdummy for passasjeren side. En SAE-komité utviklet senere en serie med spedbarnsdummies med en av de ledende produsentene av testenheter, First Technology Safety Systems. Seks måneder gamle, 12 måneder gamle og 18 måneder gamle dummier er nå tilgjengelige for å teste interaksjonen mellom kollisjonsputer og barnesenger. De er kjent som CRABI eller Child Restraint Air Bag Interaction dummies, og gjør det mulig å teste bakovervendte spedbarnsbegrensninger når de plasseres foran, passasjersetet utstyrt med en kollisjonspute. De forskjellige dummystørrelsene og -typer, som kommer i små, gjennomsnittlige og veldig store, lar GM implementere en omfattende matrise av tester og krasjtyper. De fleste av disse testene og evalueringene er ikke pålagt, men GM gjennomfører rutinemessig tester som ikke er lovpålagte. På 1970-tallet krevde studier av bivirkninger en annen versjon av testenhetene. NHTSA utviklet i samarbeid med University of Michigan's Research and Development Center en spesiell dummy for side-impact, eller SID. Europeerne opprettet da den mer sofistikerte EuroSID. Deretter ga GM-forskere betydelige bidrag gjennom SAE til utviklingen av en mer biofidelisk enhet kalt BioSID, som nå brukes i utviklingstesting.

På 1990-tallet jobbet den amerikanske bilindustrien med å lage en spesiell, liten beboerdummy for å teste kollisjonspåvirkninger på siden. Gjennom USCAR, et konsortium dannet for å dele teknologier mellom ulike bransjer og myndigheter, GM, Chrysler og Ford i fellesskap utviklet SID-2s. Dummy etterligner små kvinner eller ungdommer og hjelper til med å måle deres toleranse for sidepåvirkning av kollisjonsputen. Amerikanske produsenter samarbeider med det internasjonale samfunnet for å etablere denne mindre innvirkningen på siden utgangspunktet for en voksen dummy som skal brukes i den internasjonale standarden for ytelse av bivirkninger mål. De oppmuntrer til aksept av internasjonale sikkerhetsstandarder og bygger enighet for å harmonisere metoder og tester. Bilindustrien er svært opptatt av å harmonisere standarder, tester og metoder etter hvert som flere og flere biler selges til et globalt marked.

Hva er fremtiden? GMs matematiske modeller leverer verdifulle data. Matematisk testing tillater også mer iterasjon på kortere tid. GMs overgang fra mekaniske til elektroniske kollisjonssensorer skapte en spennende mulighet. Nåværende og fremtidige kollisjonsputesystemer har elektroniske "flight recorders" som en del av deres krasj sensorer. Dataminne vil fange feltdata fra kollisjonshendelsen og lagre krasjinformasjon som aldri før er tilgjengelig. Med disse virkelige dataene vil forskere kunne validere labresultater og endre dummier, datasimuleringer og andre tester.

"Motorveien blir testlaboratoriet, og hvert krasj blir en måte å lære mer om hvordan du kan beskytte mennesker," sa Harold "Bud" Mertz, en pensjonert GM-sikkerhets- og biomekanisk ekspert. "Etter hvert kan det være mulig å inkludere krasjopptakere for kollisjoner rundt bilen."

GM-forskere avgrenser kontinuerlig alle aspekter av krasjetestene for å forbedre sikkerhetsresultatene. For eksempel, da tilbakeholdenhetssystemer bidrar til å eliminere flere og mer katastrofale overkroppsskader, merker sikkerhetsingeniører funksjonshemmende traum i underbena. GM-forskere begynner å designe bedre responser på underbenene for dummies. De har også lagt "hud" i nakken for å hindre kollisjonsputer i å forstyrre nakkevirvlene under testene.

En dag kan "dummies" på skjermen erstattes av virtuelle mennesker, med hjerter, lunger og alle andre viktige organer. Men det er ikke sannsynlig at de elektroniske scenariene vil erstatte den virkelige tingen i løpet av en nær fremtid. Crash dummies vil fortsette å gi GM-forskere og andre bemerkelsesverdig innsikt og intelligens om beskyttelse mot krasj fra passasjerer i mange år fremover.

En spesiell takk til Claudio Paolini