Манекен для краш-теста

Информацию о группе см. в разделе « Макены для краш-тестов» . О серии игрушек см. «Невероятные манекены-катастрофы» .

Два мужских манекена для краш-тестов Hybrid III внутри Subaru Outback .

Манекен для краш-теста , или просто манекен — это полномасштабное антропоморфное испытательное устройство (АТД), имитирующее размеры, весовые пропорции и шарнирное соединение человеческого тела во время дорожно-транспортного происшествия . Манекены используются исследователями, производителями автомобилей и самолетов для прогнозирования травм, которые может получить человек в результате аварии. Современные манекены обычно оснащены приборами для записи таких данных , как скорость удара, сила раздавливания , изгиб, складывание или крутящий момент тела, а также скорость замедления во время столкновения.

До разработки манекенов для краш-тестов автомобильные компании проводили испытания с использованием человеческих трупов, животных и живых добровольцев. Трупы использовались для модификации различных частей автомобиля, например ремня безопасности. Этот тип тестирования может дать более реалистичные результаты, чем использование манекена. но это поднимает этические дилеммы потому что человеческие трупы и животные не могут дать согласие на научные исследования. Тестирование на животных сегодня не распространено. Вычислительные модели человеческого тела все чаще используются в промышленности и исследованиях в дополнение к использованию манекенов в качестве виртуальных инструментов.

Существует постоянная потребность в новых испытаниях, поскольку каждое новое транспортное средство имеет разную конструкцию, а по мере изменения технологий необходимо разрабатывать ATD для точного тестирования безопасности и эффективности.

История

31 августа 1869 года Мэри Уорд стала первой зарегистрированной жертвой автомобильной катастрофы ; задействованный автомобиль был паровым ( Карл Бенц не изобрел автомобиль с бензиновым двигателем до 1886 года). Уорд из Парсонстауна, Ирландия , был выброшен из автомобиля и убит. Тридцать лет спустя, 13 сентября 1899 года, Генри Блисс стал Северной Америке первым автомобилем, погибшим в в Нью-Йорке , когда его сбили при выходе из троллейбуса . Потребность в средствах анализа и смягчения последствий дорожно-транспортных происшествий для людей возникла вскоре после того, как в конце 1890-х годов началось коммерческое производство автомобилей, и к 1930-м годам, когда автомобили стали обычной частью повседневной жизни и число смертность на автотранспорте росла. Уровень смертности превысил 15,6 смертей на 100 миллионов миль транспортных средств и продолжает расти. (В настоящее время, по данным Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC) , каждый год примерно 1,35 миллиона человек погибают на дорогах по всему миру. ).

В 1930-е годы автомобили имели приборные панели из жесткого металла, нескладывающиеся рулевые колонки и выступающие ручки, кнопки и рычаги. Без ремней безопасности пассажиры при лобовом столкновении могут быть отброшены внутрь автомобиля или через лобовое стекло . Сам кузов автомобиля был жестким, и силы удара передавались непосредственно пассажирам. Еще в 1950-х годах производители автомобилей публично заявляли, что в результате дорожно-транспортных происшествий просто невозможно выжить, потому что силы при столкновении слишком велики.

Тестирование трупов

Труп, использованный во время испытания на лобовой удар.

Детройтский первым государственный университет Уэйна начал серьезную работу по сбору данных о влиянии высокоскоростных столкновений на организм человека. В конце 1930-х годов не было достоверных данных о том, как организм человека реагирует на внезапные, сильные силы, действующие на него при автомобильной катастрофе. Более того, не существовало эффективных инструментов для измерения таких ответов. Биомеханика находилась в зачаточном состоянии. Поэтому для разработки исходных наборов данных было необходимо использовать два типа испытуемых.

Первыми подопытными были человеческие трупы . Они использовались для получения фундаментальной информации о способности человеческого тела противостоять давящим и разрывающим силам, которые обычно возникают при авариях на высокой скорости. С этой целью стальные шарикоподшипники сбрасывали на черепа , а тела сбрасывали в неиспользуемые шахты лифтов на стальные плиты. Трупы, оснащенные грубыми акселерометрами, были пристегнуты к автомобилям и подвергались лобовым столкновениям и опрокидываниям транспортных средств.

В статье Альберта Кинга в журнале Trauma 1995 года «Гуманитарные преимущества исследований трупов для предотвращения травм» четко говорится о ценности человеческих жизней, спасенных в результате исследований трупов. Расчеты Кинга показывают, что в результате изменений конструкции, реализованных до 1987 года, исследования трупов с тех пор спасали 8500 жизней ежегодно. Он отмечает, что на каждый использованный труп каждый год 61 человек выживает благодаря пристегнутым ремням безопасности , 147 человек выживает благодаря подушкам безопасности и 68 человек выживают при ударе о лобовое стекло.

Однако работа с трупами представляла почти столько же проблем, сколько и решала. Существовали не только моральные и этические проблемы, связанные с работой с мертвыми, но также были и исследовательские проблемы. Большинство имеющихся трупов представляли собой пожилых мужчин мужского пола, умерших ненасильственной смертью; они не представляли собой демографический срез жертв несчастных случаев. Умершие жертвы несчастного случая не могли быть приняты на работу, поскольку любые данные, которые можно было бы получить от таких подопытных, были бы скомпрометированы предыдущими травмами трупа. Поскольку не существует двух одинаковых трупов и поскольку любую конкретную часть трупа можно было использовать только один раз, было крайне сложно получить надежные сравнительные данные. Кроме того, трупы детей было не только трудно достать, но и юридическое, и общественное мнение делали их фактически непригодными для использования. Более того, по мере того как краш-тесты становились все более рутинными, подходящих трупов становилось все меньше. В результате биометрические данные были ограничены в объеме и ориентированы на пожилых мужчин.

Очень мало внимания уделялось исследованиям ожирения и автомобильных аварий, и трудно получить для эксперимента манекен с ожирением. Вместо этого использовались человеческие трупы. Вес тела является жизненно важным фактором, когда речь идет об автомобильных авариях, а масса тела распределяется по-разному у человека с ожирением по сравнению с человеком, не страдающим ожирением. В Мичиганском университете трупы, страдающие ожирением, были протестированы и сравнены с трупами без ожирения, и они обнаружили, что у трупов, страдающих ожирением, было больше повреждений нижних конечностей. Исследователи также предположили, что человека, страдающего ожирением, может защитить жир, вызывающий «амортизирующий эффект».

Использование неразрушающего контроля или мишеней нейтральной плотности было реализовано внутри мозга трупов, чтобы сосредоточиться на воздействии и разделении мозга и черепа. НК предоставил подробные наблюдения и позволил исследователям посмотреть на определенную область мозга после стимуляции аварии. Это также помогло создать и разработать модель конечных элементов, первоначально разработанную для измерения травм шеи у трехлетних детей. Реальная детская шея была интерпретирована и включена в модель FE. FE-модели головы человека становятся все более важными для изучения травм головы.

Волонтерское тестирование

Полковник Стэпп катается на ракетных санях на базе ВВС Эдвардс.

Некоторые исследователи взяли на себя роль манекенов для краш-тестов. В 1954 году ВВС США полковник Джон Пол Стэпп разогнался на ракетных санях до скорости более 1000 км/ч и остановился за 1,4 секунды. Лоуренс Патрик , в то время профессор Университета штата Уэйн, совершил около 400 поездок на ракетных санях, чтобы проверить влияние быстрого замедления на человеческое тело. Он и его ученики позволили бить себя в грудь тяжелыми металлическими маятниками , ударять по лицу перфорационными молотками с пневматическим приводом и распылять осколки стекла, чтобы имитировать взрыв окна. Признав, что это его «немного расстроило», Патрик сказал, что исследования, которые он и его студенты провели, сыграли важную роль в разработке математических моделей, с которыми можно было бы сравнивать дальнейшие исследования. Хотя данные живых испытаний были ценными, люди не могли выдержать испытаний, которые превышали определенную степень физического повреждения. Для сбора информации о причинах и предотвращении травм и смертельных случаев потребуются испытуемые другого типа.

Тестирование на животных

К середине 1950-х годов большая часть информации, которую могли предоставить исследования трупов, была собрана. Также необходимо было собрать данные о выживаемости при аварии, исследования, для которых трупы были крайне недостаточными. В сочетании с нехваткой трупов эта необходимость заставила исследователей искать другие модели. Описание Мэри Роуч Восьмой конференции по автомобильным катастрофам и полевым демонстрациям в Стаппе показывает направление, в котором начали двигаться исследования. «Мы видели шимпанзе, катающихся на ракетных санях, медведя на ударных качелях... Мы наблюдали, как свинья , под наркозом и помещенная в сидячее положение на качелях в упряжи, врезалась в глубокий руль на скорости около 10 миль в час».

Одной из важных задач исследования, которую невозможно было достичь ни с трупами, ни с живыми людьми, был способ уменьшения травм, вызванных пронзением рулевой колонки . К 1964 году было зарегистрировано более миллиона смертей в результате удара рулевого колеса , что составляет значительный процент всех смертельных случаев; введение компанией General Motors в начале 1960-х годов складной рулевой колонки снизило риск смерти рулевого колеса на пятьдесят процентов.

Свиней использовали для ударов по рулевому колесу и других столкновений в кабине, поскольку они имеют внутреннюю структуру, подобную человеческой, и их можно легко правильно расположить, сидя в транспортном средстве вертикально. Способность сидеть прямо была важным требованием для подопытных животных, чтобы еще одну распространенную смертельную травму среди человеческих жертв - обезглавливание можно было изучить . Кроме того, исследователям было важно иметь возможность определить, в какой степени необходимо изменить конструкцию кабины, чтобы обеспечить оптимальные условия выживания. Например, приборная панель со слишком небольшим количеством набивки или слишком жесткая или слишком мягкая набивка не приведет к значительному уменьшению травм головы при использовании приборной панели вообще без набивки. Хотя ручки, рычаги и кнопки необходимы для управления транспортным средством, важно было определить, какие модификации конструкции лучше всего гарантируют, что эти элементы не повредят и не проткнут жертв при аварии. Удар зеркала заднего вида является частым явлением при лобовом столкновении : Как следует сконструировать зеркало, чтобы оно было достаточно жестким, чтобы выполнять свою задачу, но при этом имело низкий риск травм в случае удара?

Хотя работа с трупами вызвала некоторую оппозицию, в первую очередь со стороны религиозных учреждений, она была принята неохотно, поскольку мертвые, будучи мертвыми, не чувствовали боли , а унижение их положения было напрямую связано с облегчением боли живых. С другой стороны, исследования на животных вызвали гораздо больший энтузиазм. Группы по защите прав животных, такие как Американское общество по предотвращению жестокого обращения с животными (ASPCA), яростно протестовали, и хотя такие исследователи, как Патрик, поддерживали тестирование на животных из-за его способности получать надежные и применимые данные, тем не менее, существовала сильная этическая позиция. беспокойство по поводу этого процесса. Исследователям из Университета Вирджинии пришлось позвонить семье трупа и рассказать им, для чего они используют своего любимого человека, после получения согласия семьи. Кажется, это уменьшает этические дилеммы по сравнению с тестированием на животных, поскольку не существует достаточного способа получить согласие на использование животного.

Хотя данные испытаний на животных по-прежнему было легче получить, чем данные на трупах, анатомические различия между животными и людьми и сложность использования адекватных внутренних инструментов ограничивали их полезность. Тестирование на животных больше не практикуется ни одним из крупных производителей автомобилей; General Motors прекратила живые испытания в 1993 году, и вскоре после этого этому примеру последовали другие производители.

В 1980 году такие животные, как медведи и свиньи, были протестированы в симуляциях автокатастроф. Это привело к моральным дилеммам и было не первым случаем использования животных в автокатастрофах. В 1978 году Исследовательский институт безопасности дорожного движения Мичиганского университета использовал бабуинов в качестве заменителей людей в автокатастрофах. Хотя возникло возражение против жестокого обращения с животными, существовали также разногласия по поводу того, насколько они похожи на людей и могут быть использованы для нас в качестве достаточной замены тестирования. В конечном итоге исследователи не прекратили использование бабуинов из-за моральных возражений, а остановились, потому что собрали достаточно данных. Моральные взгляды других людей и организаций были непоследовательными, что повлекло за собой последствия при принятии решения о запрете исследовательских испытаний на здоровых животных. Животные были помещены под наркоз, поэтому им не было причинено никакой боли, но последствия не могут этого оправдать. General Motors использовала животных для испытаний, а также предлагала подвергнуть животных наркозу, а затем после завершения испытаний убивать животных.

Хотя Научно-исследовательский институт безопасности дорожного движения Мичиганского университета получил плохую огласку, было высказано предположение, что это не причина, по которой они перестали использовать бабуинов. Миссией Мичиганского университета было создание более безопасных автомобилей для использования человеком. Для достижения этой цели неизбежны исследования и испытания. Жестокость и моральные дилеммы испытаний на животных не превзошли исследователей, которые до сих пор используют их в качестве подопытных. Они рассудили, что для подобного эксперимента необходимы данные биомеханики, которые приведут к созданию более безопасных автомобилей. Спустя годы испытания на животных прекратились, и вместо них был создан манекен с инструментами. В 1978 году животные были их единственными объектами, способными стать надежной заменой человеку. Однако недостатком использования манекена с инструментами или человеческого трупа является то, что ткань не является живой и не вызывает такой же реакции, как живое животное. К 1991 году использование животных в испытаниях на столкновение транспортных средств сократилось из-за достижений в области компьютеров и технологий. Трупы вместо животных сложно использовать из-за прав человека, сложно получить разрешение от семей погибших. Согласие на исследование и тестирование может быть получено только в том случае, если лицо, ответственное за предоставление согласия, является психически компетентным и полностью понимает процедуры исследования и тестирования.

Манекен эволюции

Растет число специализированных манекенов, используемых для сбора данных с целью повышения безопасности женщин, детей, пожилых людей, людей, страдающих ожирением, при ударах по ребрам и позвоночнику. THOR — очень продвинутый манекен, поскольку он использует датчики и имеет человеческий позвоночник, таз и может захватывать данные шеи при движении 6DOF (шесть степеней свободы). Специальные классы манекенов, называемые Hybrid III, предназначены для исследования последствий лобовых ударов и менее полезны для оценки последствий других типов ударов, таких как боковые удары, удары сзади или перевороты. В Hybrid III используются манекены, ориентированные на определенный возраст, например, типичный десятилетний, шестилетний, трехлетний ребенок и взрослый мужчина. Оборудование, которое надевается на манекены или в них для сбора данных, также развивается, и самое современное оборудование встроено в ATD, чтобы создать более биоверный ответ для получения более точных данных.

Сьерра Сэм и VIP-50

Сьерра Сэм испытала катапультные кресла .

Информация, полученная в результате исследований трупов и животных, уже была использована при создании человеческих симулякров еще в 1949 году, когда «Сьерра Сэм» был создан Сэмюэлем В. Олдерсоном в его исследовательских лабораториях Олдерсона (ARL) и Sierra Engineering Co. для испытаний катапультных кресел самолетов и авиационных шлемов. и ремни безопасности пилота. Это испытание включало использование ракетных саней с высоким ускорением до 1000 км/ч (620 миль в час), которое люди-добровольцы не могли выдержать. В начале 1950-х годов Олдерсон и Грумман изготовили манекен, который использовался для проведения краш-тестов как автомобилей, так и самолетов. Оригинальный «Сьерра Сэм» представлял собой манекен мужского пола 95-го процентиля (тяжелее и выше, чем 95% мужчин-людей).

Олдерсон продолжал производить то, что он назвал серией VIP-50, созданной специально для General Motors и Ford , но которая также была принята Национальным бюро стандартов . Компания Sierra выпустила манекен-конкурент, модель под названием «Sierra Stan».

Гибрид I и II

Два мужских манекена Hybrid II с 50-м процентилем без приборов использовались в качестве балласта в испытаниях на столкновение на низкой скорости.

Компания General Motors, взявшая на себя инициативу в разработке надежного и долговечного манекена, не обнаружила, что ни одна из моделей Sierra не удовлетворяет ее потребностям. Инженеры GM решили объединить лучшие черты серий VIP и Sierra Stan, и так в 1971 году на свет появился Hybrid I. Гибрид I был так называемым манекеном «мужчины 50-го процентиля ». То есть он моделировал среднего мужчину по росту, массе и пропорциям. В сотрудничестве с Обществом автомобильных инженеров (SAE) GM поделилась этой конструкцией со своими конкурентами.

С тех пор была проделана значительная работа по созданию все более совершенных манекенов. Hybrid II был представлен в 1972 году с улучшенной реакцией плеч, позвоночника и коленей, а также с более строгой документацией. Hybrid II стал первым манекеном, соответствующим американскому федеральному стандарту безопасности транспортных средств (FMVSS) для испытаний автомобильных поясных и плечевых ремней безопасности. В 1973 году был выпущен мужской манекен 50-го процентиля, и Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA) заключила соглашение с General Motors о производстве модели, превосходящей по характеристикам Hybrid II в ряде конкретных областей.

Хотя Hybrid I и Hybrid II были значительным улучшением по сравнению с трупами для целей стандартизированного тестирования, они все еще были очень сырыми, и их использование ограничивалось разработкой и тестированием ремней безопасности конструкций . Нужен был манекен, который позволил бы исследователям изучить стратегии снижения травматизма. Именно эта потребность подтолкнула исследователей GM к разработке нынешней линейки Hybrid, семейства манекенов для краш-тестов Hybrid III.

Семейство Гибрид III

Семья исходного мужчины 50-го процентиля Hybrid III расширилась и теперь включает в себя мужчину 95-го процентиля, женщину 5-го процентиля, а также десяти-, шести- и трехлетних детских манекенов.

Основная статья: Гибрид III

Гибрид III, мужской манекен 50-го процентиля, впервые появившийся в 1976 году, является всем знакомым манекеном для краш-тестов, и теперь он семьянин. Если бы он мог стоять прямо, его рост был бы 175 сантиметров (5 футов 9 дюймов), а масса - 77 кг (170 фунтов). Он занимает место водителя во всех Страховом институте дорожной безопасности (IIHS). Лобовые краш-тесты со смещением на скорости 65 км/ч (40 миль в час). К нему присоединяется «старший брат», 95-й процентиль Hybrid III, ростом 188 сантиметров (6 футов 2 дюйма) и весом 100 кг (220 фунтов). Мисс Гибрид III - женский манекен 5-го процентиля, ростом 152 см (4,99 фута) и весом 50 кг (110 фунтов). Три детских манекена Hybrid III представляют собой десятилетнего ребенка, шестилетнего ребенка весом 21 кг (46 фунтов) и трехлетнего ребенка весом 15 кг (33 фунта). Дочерние модели являются недавним дополнением к семейству манекенов для краш-тестов; Поскольку достоверных данных о влиянии несчастных случаев на детей имеется очень мало, и такие данные очень трудно получить, эти модели основаны в значительной степени на оценках и приближениях . Основным преимуществом Hybrid III является улучшенная реакция шеи при сгибании вперед и вращении головы, что лучше имитирует человека.

Манекен Hybrid III для трех-, шести- и десятилетних детей имеет свои ограничения и не дает такого же физического результата, с которым столкнулся бы человек при лобовом столкновении. Выяснилось, что при тестировании трехлетнего манекена Hybrid III он показал, что лобовые удары, скорее всего, вызовут травмы шейного отдела позвоночника. При использовании данных из реального мира результаты не соответствовали травмам, полученным при стимуляции Hybrid III. Чтобы обойти эту проблему, была создана THUMS, что означает «Тотальная человеческая модель безопасности». Модель может быть легко адаптирована к человеческому телу анатомически, особенно с акцентом на позвоночник человека при ударе. Клинические испытания и эксперименты более точны, чем манекен, и с помощью этой модели можно реализовать более надежные тематические исследования. Модель основана только на мужчине и имитирует ткани и органы человека. Эта модель точна для мужчин в 50-м процентиле, и ее нелегко применить к трехлетним детям, когда речь идет о травмах шеи и головы, на которые приходится 57 процентов смертей в автокатастрофах. Вместо этого модель FE может быть соответствующим образом реализована для этих критериев.

Существуют определенные процедуры тестирования для Hybrid III, позволяющие гарантировать, что они получат правильный изгиб шеи, подобный человеческому, и гарантировать, что они будут реагировать на аварию так же, как и человеческие тела.

Устройство для проверки системы удержания пассажиров (THOR)

ТОР-50М мужчина среднего размера

Манекены для краш-тестов THOR-50M и THOR-5F

THOR — это усовершенствованный манекен для краш-тестов, предназначенный для расширения возможностей испытательного манекена Hybrid-III при оценке лобовых ударов. THOR-50M, самец среднего размера, был создан для улучшения антропометрии, напоминающей человеческий, и увеличения количества инструментов для уменьшения травм.

Хотя разработка началась в 1990-х годах, после последнего обновления конструкции Национальной администрации безопасности дорожного движения (NHTSA) по контракту с Humanetics , первые новые прототипы были поставлены в 2013 году. С тех пор Европейская программа оценки новых автомобилей стала первым агентством, принявшим THOR в протоколы испытаний, заменив среднего размера Hybrid III на водительском сиденье.

ТОР-5Ф маленькая самка

Маленькая женская версия THOR основана на технологии мужской версии, но имеет более женскую антропометрию, чтобы представлять женщин при испытаниях на лобовой удар.  

Текущее семейство усовершенствованных манекенов для краш-тестов, используемых сегодня.

Женский THOR и отсутствие женских манекенов для испытаний вызвали новый интерес, поскольку возникли проблемы гендерного равенства, связанные с отсутствием женских манекенов для краш-тестов и наличием новых технологий в нормативных испытаниях. В документе Центра прикладной биомеханики Университета Вирджинии, опубликованном в 2019 году, говорится о повышенном риске травм среди женщин-водителей автомобилей, что положило начало новым исследованиям в области испытаний и защиты женщин от ударов.

Манекены THOR могут разместить более 150 каналов сбора данных по всему телу.

Манекен Warrior для оценки травм (WIAMan)

Манекен для оценки травм воинов армии США (WIAMan)

WIAMan — это манекен для взрывных испытаний, предназначенный для оценки потенциальных травм скелета солдат, подвергшихся взрывной волне под телом (UBB). Проект , разработанный совместно армией США и компанией Diversified Technical Systems (DTS), включает в себя антропоморфное испытательное устройство, а также встроенное решение для сбора данных и датчиков. С момента запуска проекта в феврале 2015 года два поколения прототипов WIAMan прошли серию лабораторных испытаний и полевых испытаний.

После поставки прототипа в 2018 году WIAMan оценивает последствия взрывов под днищем транспортных средств и оценивает риск для солдат в системах наземных транспортных средств. Цель проекта WIAMan — получить данные, которые позволят улучшить конструкцию военной техники и средств индивидуальной защиты. WIAMan и платформа, созданная для имитации взрыва СВУ, проходят постоянные испытания.

Испытательные манекены прошлого предназначались для автомобильной промышленности и не обладали такой же реакцией, как у человека на взрывы. Задача армии заключалась в разработке манекена для краш-тестов, который двигался бы так же, как человеческое тело, чтобы получить точные результаты. Армия работает над тем, чтобы сделать манекен «биофидельным», то есть он может повторять движения человека. При росте 5 футов 11 дюймов и весе 185 фунтов WIAMan соответствует размеру и движениям среднего солдата.

Исследовательская лаборатория армии США и ее партнеры из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса завершили испытания на биодостоверность в 2017 году. Целью испытаний была разработка манекена, способного прогнозировать конкретный риск травм для пассажиров транспортного средства во время испытаний с боевой стрельбой на основе данных о человеке. данные ответа.

Манекен поддерживает до 156 каналов сбора данных, измеряя различные параметры, с которыми солдат может столкнуться при взрыве автомобиля. WIAMan включает в себя автономный внутренний источник питания и самую маленькую в мире систему сбора данных под названием SLICE6 , основанную на архитектуре SLICE NANO, что исключает огромную массу сенсорных кабелей, обычно выходящих из манекенов. Данные, измеренные в WIAMan, включают силы, моменты, ускорения и угловые скорости. Аналитический центр DEVCOM (DAC) обрабатывает данные WIAMan с помощью программного инструмента анализа, называемого анализом данных манекена или AMANDA. 2 февраля 2022 года AMANDA была аккредитована Командованием испытаний и оценки армии США для использования в испытаниях и оценке боевой стрельбы.

Женские манекены для краш-тестов

Манекены для краш-тестов обычно создаются мужчинами, хотя женщины составляют 62% всех покупателей автомобилей в США. Это приводит к упущениям в вопросах автомобильной безопасности и эргономики для этой группы населения. В 2003 году Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA) представило женский гибрид III для испытаний на столкновение. Этот манекен представлял собой уменьшенную версию своего мужского аналога, представляя 5-й процентиль женщин по стандартам середины 1970-х годов.

В 2002 году компания Volvo стала пионером в разработке виртуального манекена для краш-тестов, изображающего беременную женщину среднего размера. В сотрудничестве с Технологическим университетом Чалмерса они также создали компьютерную модель женщины среднего размера, чтобы усовершенствовать свою систему защиты от плетевых травм. Другие автомобильные компании также использовали компьютерные модели в своих испытаниях на безопасность для имитации аварий.

В мае 2023 года первый в мире женский манекен для краш-теста использовался в краш-тесте в Шведском национальном научно-исследовательском институте дорог и транспорта в Линчёпинге , Швеция. Доктор Астрид Линдер возглавила группу исследователей для разработки женского манекена для краш-тестов, который отражал рост и вес женщин в 50-м и 25-м процентилях. Модель была создана после того, как статистика аварий показала, что женские тела более склонны к другим травмам, чем мужские, например, хлыстовой травме . Женский манекен был разработан при помощи проекта ЕС .

Процедура тестирования

Hybrid III проходит калибровку

Каждый Hybrid III проходит калибровку перед краш-тестом. Его голову снимают, а затем опускают с высоты 40 сантиметров (16 дюймов) для калибровки приборов на голове. Затем голову и шею снова прикрепляют, приводят в движение и резко останавливают, чтобы проверить правильность изгиба шеи. Гибриды носят кожу из замши ; по коленям ударяют металлическим щупом, чтобы проверить правильность прокола. Наконец, голову и шею прикрепляют к туловищу, которое прикрепляют к испытательной платформе и сильно ударяют в грудь тяжелым маятником, чтобы гарантировать, что ребра сгибаются и изгибаются должным образом.

Когда манекен готов к испытаниям, на его голове сбоку прикрепляются калибровочные метки, чтобы помочь исследователям при замедленных фильмов дальнейшем просмотре . Затем манекен помещают внутрь испытательного автомобиля, устанавливают в сидячее положение и наносят маркировку на голову и колени. До пятидесяти восьми каналов данных, расположенных во всех частях Hybrid III, от головы до лодыжки , записывают от 30 000 до 35 000 элементов данных за типичный сбой длительностью 100–150 миллисекунд . манекена Эти данные записываются во временное хранилище данных в сундуке , а затем загружаются на компьютер после завершения теста.

Поскольку гибрид является стандартизированным устройством сбора данных, любая часть конкретного типа гибрида взаимозаменяема с любой другой. Мало того, что один манекен можно протестировать несколько раз, но в случае выхода из строя детали его можно заменить новой деталью. Полностью оснащенный манекен стоит около 150 000 евро .

Расположение и ограничения

10-летний манекен Hybrid III в дополнительном кресле после лобового краш-теста .

У детей в трехлетней возрастной группе вероятность летального исхода выше, потому что в этом возрасте позиционирование имеет решающее значение. В некоторых странах в этом возрасте дети переходят от движения лицом назад к машине лицом вперед. Было проведено исследование ограничений и позиционирования трехлетних детей. Был сделан вывод, что у детей, находящихся на переднем сиденье пристегнутыми, уровень смертности ниже, чем у детей, находящихся на заднем сиденье, но не пристегнутых. Результаты безопасности показали, что детей следует размещать на заднем сиденье и пристегивать. Это также предполагает, что удерживающие устройства оказывают большее влияние на безопасность, чем места для сидения. Поясной ремень безопасности, используемый для детей, не обеспечивает такой же безопасности, как для взрослых, из-за гибкости детей. Ремень безопасности для взрослых может принести ребенку больше вреда, чем пользы, поэтому вместо него детям следует правильно использовать детскую удерживающую систему. Эта система включает в себя дополнительное сиденье и подходящий ремень безопасности, соответствующий критериям ребенка, включая возраст, вес и рост.

Специализированные манекены

Hybrid III предназначены для исследования последствий лобовых ударов и менее полезны при оценке последствий других типов ударов, таких как боковые удары, удары сзади или перевороты . После лобовых столкновений наиболее частым происшествием с тяжелыми травмами является боковой удар.

WorldSID — это усовершенствованный ATD при боковом ударе, используемый в режимах испытаний на боковой удар EuroNCAP.

• Семейство испытательных манекенов SID ( Side Impact Dummy) предназначено для измерения воздействия на ребра, позвоночник и внутренние органы при боковых столкновениях. Он также оценивает замедление позвоночника и ребер и сдавление грудной полости. SID — это стандарт тестирования правительства США, EuroSID используется в Европе для обеспечения соответствия стандартам безопасности, а SID II(s) представляет собой женщину из 5-го процентиля. BioSID — это более сложная версия SID и EuroSID. но не используется в качестве регулирующего органа. WorldSID — это проект по разработке манекена нового поколения под эгидой Международной организации по стандартизации .
• BioRID — это манекен, предназначенный для оценки последствий удара сзади. Его основная цель — исследовать хлыстовую травму и помочь дизайнерам в разработке эффективных средств фиксации головы и шеи. BioRID имеет более сложную конструкцию позвоночника, чем Hybrid; 24 симулятора позвонка позволяют BioRID принимать гораздо более естественную позу для сидения и демонстрировать движения и конфигурацию шеи, наблюдаемые при наезде сзади.

12-месячный манекен CRABI в детском удерживающем устройстве.

• CRABI — детский манекен, используемый для оценки эффективности детских удерживающих устройств, включая ремни безопасности и подушки безопасности . Существует три модели CRABI, представляющие 18-месячных, 12-месячных и 6-месячных детей.
• FGOA — это антропометрическое испытательное устройство первого поколения для людей, страдающих ожирением, которое можно использовать для изучения проблем безопасности автомобилей для пассажиров, страдающих ожирением, которые, как полагают, имеют более высокий риск смертности в результате автомобильных столкновений по сравнению с пассажирами, не страдающими ожирением.

THOR предлагает сложные инструменты для оценки лобовых ударов.

• THOR на данный момент является самым совершенным манекеном на рынке. Преемник Hybrid III, THOR имеет позвоночник и таз , более похожие на человеческие , а его лицо содержит ряд датчиков, которые позволяют анализировать удары по лицу с точностью, недостижимой в настоящее время с другими манекенами. Диапазон датчиков THOR также больше по количеству и чувствительности, чем у Hybrid III. Первоначальный производитель THOR, GESAC Inc., прекратил производство после спада в автомобильной промышленности в конце 2000-х годов. THOR находился в стадии дальнейшей разработки, и две другие компании работали над аналогичными манекенами; Конечной целью NHTSA в этом финансируемом правительством проекте была разработка единственного манекена THOR, но разработка манекена THOR была остановлена. FTSS, купленная Humanetics , и DentonATD продолжали производить THOR LX и THOR FLX.
• Линда — виртуальный манекен для беременных, разработанный инженером Volvo Лаурой Текрей в 2002 году. Линда моделируется на 36-й неделе беременности для анализа воздействия высокоскоростного воздействия на матку, плаценту и плод.
• Модели животных использовались для проверки безопасности собачьих упряжек и ящиков в условиях аварий.

Регулирование

В целях регулирования США и глобальных технических правил , а также для четкого информирования о безопасности и конструкции сидений, на манекенах имеются специально обозначенные контрольные точки, такие как точка H ; они также используются, например, в автомобильном дизайне.

Популярная культура

• В 1986 году Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA), подразделение Министерства транспорта США серию социальных объявлений , запустило в журналах и на телевидении с участием двух говорящих манекенов по имени Винс (озвучивает Джек Бернс ) (в исполнении Джека Бернса). Тони Рейтано) и Ларри (озвучивает Lorenzo Music ) (которого играет Том Харрисон, позже замененный Уитни Ридбек ), которые моделировали при использовании ремней безопасности. правила безопасности через их фарсовые выходки под лозунгом «Вы могли бы многому научиться у манекена». К тому времени, когда кампания была прекращена в 1999 году, использование ремней безопасности выросло с 21% до 67%. С тех пор персонажи аварийных манекенов продолжают использоваться в кампаниях по обеспечению безопасности ремней безопасности, особенно в тех, которые направлены на детей.
• В начале 1990-х годов компания Tyco Toys создала линейку фигурок под названием The Incredible Crash Dummies, основанную на персонажах из телевизионной рекламы NHTSA. Они должны были развалиться при нажатии кнопки на животе. Также производились автомобили, которые можно было врезаться в стены и сломать. Манекены и транспортные средства легко собирались заново. Они спровоцировали получасовой телевизионный специальный выпуск « Приключения невероятных манекенов-катастроф» . Уникальный для своего времени мультфильм был полностью создан с использованием методов компьютерной 3D-анимации . Были выпущены серия комиксов и видеоигра для Nintendo Entertainment System , Super Nintendo Entertainment System , Game Boy и других игровых консолей.
• была заказана серия анимационных короткометражных фильмов «Crash Dummies» В 2004 году для сети FOX . сопутствующие игрушки Mattel . компании бренда Hot Wheels Были произведены
• В телесериале «Разрушители мифов» для проведения опасных экспериментов использовался манекен « Buster » модели Hybrid II. Кроме того, в шоу использовалось несколько симуляций в дополнение к использованию самих ведущих в качестве подопытных, если эксперимент был достаточно безопасным.
• В Discovery Kids детском образовательном сериале «Краш-тест Дэнни» главный герой - живой манекен для краш-теста, которого играет Бен Лэнгли, которого раздавливают, взрывают и разрывают на части во имя науки.
• В 2014 году компания Secret Exit Ltd. выпустила Turbo Dismount — игру, в которой игрок ставит манекен для краш-теста в разные автомобили, чтобы отправить их в аварию.
• В 2020 году актер Аамир Хан сыграл манекен для краш-тестов в серии рекламы индийского производителя шин CEAT Tyres .

См. также

• Автомобильная авария
• Куриный пистолет , симулятор удара для измерения повреждений на стороне автомобиля.
• Краш-тест
• Ударопрочность
• Евро НКАП
• Автомобиль безопасности
• Манекен
• Моделирование аварии
• Диск Секки , характерный символ реперного маркера тестового манекена .

Ссылки

По состоянию на 15:16 16 мая 2022 г. (UTC) эта статья полностью или частично взята из Humanetics . Владелец авторских прав лицензировал контент таким образом, чтобы его можно было повторно использовать в соответствии с CC BY-SA 3.0 и GFDL . Все соответствующие условия должны быть соблюдены. Текст и его публикация были получены группой реагирования волонтеров Викимедиа. ; дополнительную информацию смотрите на странице обсуждения .

• «Анатомия манекена для краш-тестов» , IEEE Spectrum, октябрь 2007 г.
• История краш-манекенов
• Как мертвые помогали живым
• Я был манекеном для краш-тестов
• Женщина-манекен для краш-теста. Возможно, у нее нет мозгов, но она может спасти вам жизнь
• История «Сьерра Сэм»
• Встречайте 50-й процентиль Hybrid III
• Биомеханика и киберчеловек
• Быть манекеном - это умно. Архивировано 31 августа 2005 г. в Wayback Machine.
• Манекен для краш-теста беременной
• Роуч, Мэри (2003). Стифф: Любопытная жизнь человеческих трупов . Нью-Йорк: WW Norton & Co. ISBN  978-0-393-05093-6 .
• Джудаки, Х. (2015). «Сравнение кинематического поведения манекена с ожирением первого поколения и PMHS с ожирением в испытаниях на лобовых санях». Труды ИРКОБИ : 454–466.

Внешние ссылки

• Исследование связи травматизма пешеходов со скоростью столкновения, типом автомобиля, местом удара и размерами пешеходов с использованием модели Human FE (THUMS Версия 4)
• Манекен для краш-теста

Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов Министерства транспорта США .