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无需假人的碰撞测试,“THUMS”是什么?

时间:2021-03-09 来源: 栏目:汽车

前不久,丰田汽车宣布,公司对可在电脑上解析汽车碰撞事故对人体形成伤害的虚拟人体模型——THUMS停止无偿公开,让更多的企业和研讨机构可以应用它来提升汽车平安性。那么问题来了,THUMS是什么?能做什么?

碰撞测试是检验汽车被动平安性的一项必要环节,也是提升汽车平安的重要实验。在碰撞测试中,经常看到车内乘坐的“假人”,别小看这些长相和橱窗里的展现模特相似的“玩偶”,它们为提升汽车的平安性作出了宏大的奉献。

只是,经过数十年的开展,假人仍然有着造价昂贵且数据采集并不完整全面等缺乏,于是,丰田汽车公司 创造出了一款虚拟人体模型——THUMS,用来补偿“假人”的缺乏,同时开启全新的碰撞测试形式。

在讲THUMS之前,我想先来谈谈碰撞测试的开展历史。自从卡尔•飞驰先生在1886年制造出了世界上第一辆汽车开端,车祸也随之而来,不过在长达数十年的汽车工业开展中,人们对车祸不断一筹莫展,没有平安气囊、没有平安带、没有笼式车身,也没有超高强度钢,在汽车开端推翻人类生活方式的同时,车祸也对驾驶者和行人形成了宏大的伤害。

直到1938年,汽车联盟公司(奥迪前身)的工程师突发奇想,将一辆DKW F7汽车的车身停止加固之后,把车从山坡上推了下去,结果发现车身并没有发作很大的变形,发起机也能够继续正常运转,这一举措被以为是碰撞测试的降生之作,随后带来的便是自家公司汽车的销量大涨。

后来,听说有一位美国的大学教授用真人来研讨汽车碰撞对人体停止的冲击,虽然后来改用狗、猩猩以至尸体来替代,但照旧难以摆脱人道主义的谴责与咒骂,而且数据也难以采集。到了1949年,美国Sierra公司研发出了世界第一个用于碰撞测试的假人,名叫Sierra Sam,只不过是用作测试战役机的座椅弹射系统,而不是作为汽车碰撞测试而运用。

1959年,沃尔沃汽车创造了三点式平安带,代表人们开端对汽车平安停止注重了。这一年,飞驰W111车型做了一次更专业的碰撞测试,并且运用了假人,从此,碰撞测试开端被汽车工业普遍采用,车辆的平安性也随着平安带、可溃缩式转向机构和平安气囊等配备的呈现而大幅度进步。

1972年,通用汽车依据《美国国度交通与机动车平安法案》研发的Hybrid II型假人被采用为用于碰撞测试的规范假人。1977年,Hybrid III型假人降生,它具备更好的数据采集系统,可以模仿出人在碰撞中的真实表现,只是这款全身被橡胶掩盖的假人造价十分昂贵,合钱100万元左右。

现往常,随着数据采集系统的愈加丰厚,以及大量传感器等设备的参加,一个假人的造价在数百万元至上千万元不等。虽然十分昂贵,但汽车厂商也会为了进步汽车的平安性而不遗余力地投入。而碰撞测试的成果,也直接标定了一款汽车的平安性表现。

在不同车速下,车辆停止不同角度和位置的碰撞时,驾驶者与乘客身体不同部位的损伤水平都需求经过假人来采集大量的数据,以至准确到每一根肋骨的受伤水平。不过,即使是目前造价上千万的最先进的假人,也无法搜集车辆在发作碰撞时人体的大脑、内脏、肌肉以及组织等身体内部受伤害的数据,况且在停止碰撞测试之后,大量的受损车辆以及假人的维修与维护费用也是一笔十分庞大的破费。

于是,丰田汽车结合丰田中央研讨所从1997年开端开发用于汽车碰撞测试的虚拟人体模型,并在2000年胜利推出了当时的全球首款模仿全身的虚拟人体模型——THUMS。THUMS的全名为Total Human Model for Safty,不需求制造真实的人体模型,经过基于计算机的模仿碰撞中取得与采用真实假人停止碰撞测试的同等效果。

历经屡次改进之后,最新的模型能够精细再现包括骨骼、大脑、内脏、肌肉在内的全身外形和强度,并逐渐增加了不同年龄、性别和体魄的模型。而运用模仿碰撞技术,不只能够剖析车体变形吸收能量的状况,也能够更准确地剖析乘客的动作和身体负荷状况。

例如在模仿追尾事故中,通常会形成乘客的颈部扭伤,有报告称即使是细微的追尾,也会容易对颈部形成伤害,且很多时分经过去医院拍摄X光片检查也无法发现明显的组织损伤。

经过THUMS模仿后发现,乘客正常状况下坐在座位上时,背部会贴在靠背上,后脑距头枕很近。汽车被追尾后,身体躯干与靠背一同被推向前方,而头部在接触到头枕前会坚持不动,此时颈部会因上下两端发作前后错位而对关节产生负荷。

基于这一结果,丰田设计了一款名为WIL(Whiplash Injury Lessening降低颈部伤害)的概念座椅,这款座椅在背部堕入靠背的同时,能够更快地用头枕撑住后脑勺,避免颈部发作前后错位。随后WIL概念座椅在丰田制造的汽车中得到普遍采用。欧洲的保险公司对追尾事故中颈部扭伤的数量停止调查后,发如今装置WIL座椅的车辆中,呈现颈部扭伤的数量相对较少,往常WIL概念座椅曾经标配在丰田集团的全部车型中。

关于孕妇乘客,丰田在身体娇小的THUMS女性模型根底上开发了模仿怀孕7个月的孕妇模型,当时很多孕妇在乘车时担忧平安带对腹部形成压榨而不系平安带,丰田汽车在倡导孕妇乘车也需求系好平安带的同时,经过THUMS模仿实验得出,将平安带佩戴至小腹部位,两端挂勒在骨盆上,能够减少对腹部的压榨。同时THUMS的研发人员分离咨询妇产科医生的意见以及经过阅读相关专业书籍,设计出将平安带拉到腿部的带子,并分发给经销商,可让孕妇放心肠系平安带。

虽然理想中碰撞测试运用的假人设计得很结实,可接受屡次碰撞测试,并且可以精确丈量身体遭到的冲击负荷,但相比真实的假人,THUMS能够模仿出除骨折之外的身体组织损伤等状况。

而且,假如停止多重测试,运用真实车辆会存在一定艰难,破费更高的本钱,运用THUMS的模仿碰撞则能够改动各种条件来停止上百次以至上千次的测试。目前来看,THUMS的意义并不在于完整替代真实的假人,而是经过更为准确的计算机模仿,研讨在碰撞中真实假人反映不出的数据。

目前,曾经有超越100家汽车制造商、供给商、大学和研讨机构等将THUMS用于汽车平安的研讨,前不久,丰田汽车宣布免费公开THUMS,让更多相关方运用,同时,丰田汽车也将经过THUMS来加快对提升汽车平安性的研讨,从而协助整个汽车行业完成交通事故零伤亡。

本文作者为踢车帮 贾云涛

关键词 : 假人 碰撞 无需 测试

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