Манекены для краш-тестов: история и развитие

Введение

Полномасштабные антропоморфные испытательные устройства, имитирующие человеческие тела при испытаниях на столкновение транспортных средств.

Манекен для испытаний на столкновение, или просто манекен, – это полномасштабное антропоморфное испытательное устройство (АТУ), которое имитирует размеры, пропорции веса и подвижность человеческого тела во время дорожно-транспортного происшествия. Манекены используются исследователями, производителями автомобилей и самолетов для прогнозирования травм, которые человек может получить в результате аварии. Современные манекены обычно оснащены датчиками для записи данных, таких как скорость удара, сила сдавливания, изгиб, сгибание или крутящий момент тела, а также скорость замедления во время столкновения. До разработки манекенов для испытаний на столкновение автомобильные компании использовали для тестирования человеческие трупы, животных и живых добровольцев. Трупы использовались для модификации различных частей автомобиля, например, ремней безопасности, но это вызывало этические дилеммы.

Существует постоянная потребность в новых испытаниях, поскольку каждый новый автомобиль имеет различную конструкцию, и с изменением технологий АТУ должны разрабатываться для точной оценки безопасности и эффективности.

История

31 августа 1869 года Мэри Уорд стала первой задокументированной жертвой автомобильной аварии; автомобиль, в котором она находилась, работал на паровой тяге (Карл Бенц изобрел автомобиль с бензиновым двигателем только в 1886 году). Уорд, из Парсонстауна, Ирландия, была выброшена из моторного транспортного средства и погибла. Тридцать лет спустя, 13 сентября 1899 года, Генри Блисс стал первой жертвой автомобильной аварии в Северной Америке, когда его сбила машина, когда он сходил с нью-йоркского трамвая. Потребность в методах анализа и снижения последствий автомобильных аварий для людей возникла вскоре после начала коммерческого производства автомобилей в конце 1890-х годов, и к 1930-м годам, когда автомобиль стал обыденностью и число смертей в дорожно-транспортных происшествиях росло. Уровень смертности, превысивший 15,6 смертельных случаев на 100 миллионов пройденных транспортным средством миль, продолжал расти. (В настоящее время, по данным CDC, ежегодно на дорогах всего мира погибает около 1,35 миллиона человек). В 1930-х годах автомобили были оснащены жесткими металлическими приборными панелями, не складывающимися рулевыми колонками, а также выступающими ручками, кнопками и рычагами. Без ремней безопасности пассажиры при лобовом столкновении могли быть отброшены внутрь автомобиля или вылететь через лобовое стекло. Кузов автомобиля был жестким, и силы удара передавались непосредственно находящимся в нем людям. Вплоть до 1950-х годов производители автомобилей публично заявляли, что автомобильные аварии просто не могут быть пережиты, поскольку силы при столкновении были слишком велики.

Испытания трупов

Университет штата Уэйн в Детройте первым начал серьезную работу по сбору данных о воздействии высокоскоростных столкновений на человеческий организм. В конце 1930-х годов не было надежных данных о том, как человеческое тело реагирует на внезапные, сильные силы, действующие на него при автомобильной аварии. Более того, не существовало эффективных инструментов для измерения таких реакций. Биомеханика находилась в зачаточном состоянии. Поэтому для разработки первоначальных наборов данных потребовалось использовать два типа испытуемых. Первыми испытуемыми были человеческие трупы. Они использовались для получения фундаментальной информации о способности человеческого тела выдерживать сокрушительные и разрывные силы, обычно возникающие при аварии на высокой скорости. В этих целях на черепа сбрасывали стальные шарики, а тела сбрасывали в заброшенные шахты лифтов на стальные плиты. Трупы, оснащенные примитивными акселерометрами, прикрепляли к автомобилям и подвергали лобовым столкновениям и опрокидываниям. В статье Альберта Кинга "Гуманитарные преимущества исследований трупов в области профилактики травм", опубликованной в 1995 году в журнале Journal of Trauma, четко указана ценность спасенных человеческих жизней благодаря исследованиям трупов. По расчетам Кинга, благодаря изменениям в конструкции, внедренным до 1987 года, исследования трупов с тех пор ежегодно спасают 8500 жизней. Он отмечает, что на каждый использованный труп ежегодно 61 человек выживает благодаря ремням безопасности, 147 – благодаря подушкам безопасности, а 68 – благодаря предотвращению удара о ветровое стекло. Однако работа с трупами порождала не меньше проблем, чем решала. Помимо моральных и этических вопросов, связанных с работой с мертвыми, возникали и исследовательские проблемы. Большинство доступных трупов принадлежали пожилым мужчинам, умершим от естественных причин; они не представляли демографический срез жертв аварий. Использовать трупы погибших в авариях было невозможно, поскольку любые данные, полученные от таких испытуемых, были бы скомпрометированы предыдущими травмами. Поскольку не существует двух одинаковых трупов, и каждую конкретную часть трупа можно использовать только один раз, было чрезвычайно сложно получить надежные сравнительные данные. Кроме того, трупы детей было не только трудно достать, но и юридические и общественные соображения делали их практически непригодными для использования. Более того, по мере того как краш-тесты становились все более рутинными, подходящих трупов становилось все меньше. В результате объем биометрических данных был ограничен и смещен в сторону пожилых мужчин. Мало внимания уделялось изучению влияния ожирения на последствия дорожно-транспортных происшествий, и получить манекен с ожирением для экспериментов было затруднительно. Вместо этого использовались человеческие трупы. Вес тела является важным фактором при автомобильных авариях, и распределение массы тела отличается у людей с ожирением и без него. Для изучения воздействия и разделения мозга и черепа внутри мозга трупов использовали нейтральные плотностные цели (NDT). НДТ обеспечивали детальные наблюдения и позволяли исследователям изучать конкретную область мозга после имитации столкновения. Это также помогло создать и развить конечноэлементную модель, первоначально разработанную для измерения травм шеи у трехлетних детей. Шея настоящего ребенка была проанализирована и включена в конечноэлементную модель. Конечноэлементные модели человеческой головы приобретают все большее значение для изучения травм головы.

Detroit's Wayne State University was the first to begin serious work on collecting data on the effects of high speed collisions on the human body. In the late 1930s there was no reliable data on how the human body responds to the sudden, violent forces acting on it in an automobile accident. Furthermore, no effective tools existed to measure such responses. Biomechanics was a field barely in its infancy. It was therefore necessary to employ two types of test subjects in order to develop initial data sets. The first test subjects were human cadavers. They were used to obtain fundamental information about the human body's ability to withstand the crushing and tearing forces typically experienced in a high speed accident. To such an end, steel ball bearings were dropped on skulls, and bodies were dumped down unused elevator shafts onto steel plates. Cadavers fitted with crude accelerometers were strapped into automobiles and subjected to head on collisions and vehicle rollovers. Albert King's 1995 Journal of Trauma article, "Humanitarian Benefits of Cadaver Research on Injury Prevention", clearly states the value in human lives saved as a result of cadaver research. King's calculations indicate that as a result of design changes implemented up to 1987, cadaver research since saved 8,500 lives annually. He notes that for every cadaver used, each year 61 people survive due to wearing seat belts, 147 live due to air bags, and 68 survive windshield impact. However, work with cadavers presented almost as many problems as it resolved. Not only were there the moral and ethical issues related to working with the dead, but there were also research concerns. The majority of cadavers available were older adults males who had died non violent deaths; they did not represent a demographic cross section of accident victims. Deceased accident victims could not be employed because any data that might be collected from such experimental subjects would be compromised by the cadaver's previous injuries. Since no two cadavers are the same, and since any specific part of a cadaver could only be used once, it was extremely difficult to achieve reliable comparison data. In addition, child cadavers were not only difficult to obtain, but both legal and public opinion made them effectively unusable. Moreover, as crash testing became more routine, suitable cadavers became increasingly scarce. As a result, biometric data were limited in extent and skewed toward the older males. Very little attention has been paid to obesity and car crash studies, and it is hard to obtain an obese dummy for the experiment. Instead, human cadavers were used. Body weight is a vital factor when it comes to automobile accidents, and body mass is distributed differently in an obese person versus a non obese person. The use of NDTs or Neutral Density Targets were implemented inside cadavers' brains to focus on the impact and separation of the brain and skull. NDTs provided detailed observations and allowed researchers to look at a specific area of the brain after the crash stimulation. It also helped to establish and develop the Finite Element model, initially developed to measure neck injuries for three year olds. A real child's neck was interpreted and incorporated into the FE model. FE models of the human head have become increasingly more important to the study of head injury.

Испытания добровольцев

Некоторые исследователи сами вызвались быть подопытными в краш-тестах. В 1954 году полковник ВВС США Джон Пол Стапп был разогнан на ракетной сане до скорости свыше 1000 км/ч и остановлен за 1,4 секунды. Лоуренс Патрик, в то время профессор университета Уэйн-Стейт, совершил около 400 заездов на ракетной сане, чтобы изучить влияние резкого торможения на человеческий организм. Он и его студенты позволяли себе получать удары тяжелыми металлическими маятниками в грудь, сталкивались лицом с пневматическими вращающимися молотами и подвергались распылению осколков стекла для имитации разрушения окон. Признавая, что это доставляло ему "небольшой дискомфорт", Патрик утверждал, что исследования, проведенные им и его студентами, стали основополагающими для разработки математических моделей, с которыми можно было сопоставлять дальнейшие исследования. Хотя данные, полученные в ходе испытаний на живых людях, были ценными, люди не могли выдерживать тесты, приводящие к серьезным физическим травмам. Для получения информации о причинах и предотвращении травм и смертельных случаев требовался другой тип испытуемых.

Испытания на животных

К середине 1950-х годов большая часть информации, которую могли предоставить исследования с использованием трупов, была собрана. Однако также требовалось собрать данные о выживаемости при авариях, для чего трупы оказались совершенно непригодными. В сочетании с нехваткой трупов эта необходимость вынудила исследователей искать другие модели. Описание Мэри Роуч восьмой конференции по автомобильным авариям и полевым испытаниям демонстрирует направление, в котором начали развиваться исследования. "Мы видели шимпанзе, катающихся на ракетных санях, медведя на маятнике удара. Мы наблюдали свинью, находящуюся под наркозом и помещенную в сидячее положение на маятнике в упряжи, которая врезалась в глубокую чашу рулевого колеса со скоростью около 16 километров в час". Одной из важных исследовательских задач, которую нельзя было решить ни с помощью трупов, ни с помощью живых людей, было снижение травм, вызванных насаживанием на рулевую колонку. К 1964 году было зарегистрировано более миллиона смертей в результате ударов о рулевое колесо, что составляло значительный процент от всех смертей; внедрение компанией General Motors в начале 1960-х годов рулевой колонки с возможностью складывания снизило риск смертельного исхода от удара о руль на пятьдесят процентов. Свиней использовали для имитации ударов о рулевое колесо и других столкновений в салоне, поскольку их внутреннее строение схоже с человеческим, и их легко правильно расположить в сидячем положении в автомобиле. Хотя данные испытаний на животных было легче получить, чем данные исследований с использованием трупов, анатомические различия между животными и людьми, а также трудности с использованием адекватной внутренней аппаратуры ограничивали их полезность. Крупные автопроизводители больше не проводят испытания на животных; General Motors прекратила живые испытания в 1993 году, а вскоре после этого примеру последовали и другие производители. В 1980 году в симуляциях автомобильных аварий использовались животные, такие как медведи и свиньи. Это привело к моральным дилеммам и не было первым случаем использования животных в автомобильных авариях. В 1978 году Институт безопасности дорожного движения Мичиганского университета использовал бабуинов в качестве замены людей в автомобильных авариях. Помимо возражений по поводу жестокого обращения с животными, возникли споры о том, насколько они похожи на людей и могут ли служить достаточной заменой для нас. General Motors использовала животных для испытаний и даже предлагала помещать их под наркоз, а затем умерщвлять после завершения испытаний. Хотя Институт безопасности дорожного движения Мичиганского университета столкнулся с негативной оглаской, предполагалось, что это не стало причиной прекращения использования бабуинов. Миссия Мичиганского университета заключалась в создании более безопасных автомобилей для людей. Для достижения этой цели исследования и испытания неизбежны. Жестокость и моральные дилеммы, связанные с испытаниями на животных, не заставили исследователей отказаться от их использования в качестве подопытных. Они рассуждали, что для такого эксперимента необходимы биомеханические данные, которые приведут к созданию более безопасных автомобилей.

By the mid 1950s, the bulk of the information cadaver testing could provide had been collected. It was also necessary to collect data on accident survivability, research for which cadavers were woefully inadequate. In concert with the shortage of cadavers, this need forced researchers to seek other models. A description by Mary Roach of the Eighth Stapp Car Crash and Field Demonstration Conference shows the direction in which research had begun to move. "We saw chimpanzees riding rocket sleds, a bear on an impact swing We observed a pig, anesthetized and placed in a sitting position on the swing in the harness, crashed into a deep dish steering wheel at about 10 mph." One important research objective that could not be achieved with either cadavers or live humans was a means of reducing the injuries caused by impalement on the steering column. By 1964, over a million fatalities resulting from steering wheel impact had been recorded, a significant percentage of all fatalities; the introduction by General Motors in the early 1960s of the collapsible steering column reduced the risk of steering wheel death by fifty percent. Pigs were used for steering wheel impacts and other cabin collisions because they have an internal structure similar to humans, and can be easily placed correctly via sitting upright in the vehicle. Although animal test data were still more easily obtained than cadaver data, the anatomical differences between animals and people and the difficulty of employing adequate internal instrumentation limited their usefulness. Animal testing is no longer practiced by any of the major automobile makers; General Motors discontinued live testing in 1993 and other manufacturers followed suit shortly thereafter. In 1980, animals such as bears and pigs were tested in car crash simulations. This led to moral dilemmas and was not the first time that animals were used in car crashes. In 1978, The University of Michigan Highway Safety Research Institute used baboons as a substitute for human test subjects in car crashes. Although there was the objection of animal cruelty that arose, there was also the controversy of how they are similar to humans and can be used as a sufficient testing substitution for us. General Motors used animals for testing, and also suggested that they put the animals under anesthesia and then would kill the animals after completing the testing. Although the University of Michigan Highway Safety Research Institute did get bad publicity, it was suggested that this is not the reason why they stopped using baboons. The University of Michigan's mission was to create safer cars for human use. In order to reach this goal, research and testing is inevitable. The cruelty and the moral dilemmas of animal testing did not trump researchers still using them as subjects. They reasoned that biomechanics data are needed for an experiment like this, which will lead to safer cars.

Эволюция манекенов

Растет число специализированных манекенов, используемых для сбора данных с целью повышения безопасности женщин, детей, пожилых людей, людей с ожирением, при ударах в область ребер и позвоночника. THOR – это очень продвинутый манекен, поскольку он использует датчики, имеет человеческий позвоночник и таз, а также способен регистрировать данные о шее в движении с 6 степенями свободы (6DOF). Специальные классы манекенов, называемые Hybrid III, предназначены для изучения последствий фронтальных ударов и менее эффективны при оценке последствий других типов ударов, таких как боковые, задние или при опрокидывании. Hybrid III используют манекены, ориентированные на определенный возраст, например, типичного десятилетнего, шестилетнего, трехлетнего ребенка и взрослого мужчину. Он был создан Сэмюэлем У. Алдерсоном в его исследовательских лабораториях Alderson Research Labs (ARL) и Sierra Engineering Co. для испытаний катапультируемых кресел самолетов, авиационных шлемов и удерживающих систем пилотов. Эти испытания включали использование высоких ускорений до 1000 км/ч (600 миль/ч) на ракетных санях, что превышало переносимость человеческих добровольцев. В начале 1950-х годов Алдерсон и Grumman разработали манекен, который использовался для проведения краш-тестов как автомобилей, так и самолетов. Оригинальный "Sierra Sam" представлял собой манекен мужчины, соответствующего 95-му процентилю (более крупный и тяжелый, чем 95% мужчин). Alderson продолжил производство серии VIP 50, разработанной специально для General Motors и Ford, но также принятой Национальным бюро стандартов. Sierra Engineering Co. выпустила конкурирующую модель, которую назвала "Sierra Stan".

Гибрид I и II

General Motors, взявшая на себя инициативу в разработке надежного и долговечного манекена, не обнаружила ни одной модели Sierra, отвечающей ее требованиям. Инженеры GM решили объединить лучшие характеристики серий VIP и Sierra Stan, и в 1971 году появился Hybrid I. Hybrid I был так называемым манекеном "мужчины 50-го перцентиля", то есть он моделировал среднестатистического мужчину по росту, массе и пропорциям. В сотрудничестве с Обществом автомобильных инженеров (SAE) GM поделился этой конструкцией со своими конкурентами. С тех пор была проделана значительная работа по созданию все более сложных манекенов. Hybrid II был представлен в 1972 году с улучшенными характеристиками плечевого пояса, позвоночника и коленей, а также с более подробной документацией. Hybrid II стал первым манекеном, соответствующим американскому федеральному стандарту безопасности автотранспортных средств (FMVSS) для испытаний автомобильных ремней безопасности для таза и плеч. В 1973 году был выпущен манекен "мужчины 50-го перцентиля", и Национальное управление безопасностью дорожного движения (NHTSA) заключило соглашение с General Motors о создании модели, превосходящей Hybrid II по ряду конкретных параметров. Несмотря на значительное улучшение по сравнению с использованием трупов для стандартизированных испытаний, Hybrid I и Hybrid II все еще были довольно примитивными, и их применение ограничивалось разработкой и тестированием конструкций ремней безопасности. Требовался манекен, который позволил бы исследователям изучать стратегии снижения травматизма. Именно эта потребность побудила исследователей GM разработать современную линейку Hybrid, семейство манекенов Hybrid III для краш-тестов.

Гибрид III

Гибрид III, 50-й персентиль мужского манекена, впервые представленный в 1976 году, – это хорошо знакомый манекен для краш-тестов, и теперь у него есть семья. Если бы он мог стоять прямо, его рост составил бы 175 см (5'9") при массе 77 кг (170 фунтов). Он занимает водительское место во всех лобовых краш-тестах со смещением, проводимых Институтом дорожной безопасности (IIHS) на скорости 65 км/ч (40 миль/ч). К нему присоединяется "старший брат" – 95-й персентиль Hybrid III, ростом 188 см (6 футов 2 дюйма) и весом 100 кг (223 фунта). Мисс Hybrid III – это женский манекен 5-го персентиля, ростом 152 см и весом 50 кг. Три детских манекена Hybrid III представляют собой детей 10, 6 и 3 лет, весом 21 кг (47 фунтов), 21 кг (47 фунтов) и 15 кг (33 фунта) соответственно. Детские модели – относительно новое дополнение к семейству краш-тест манекенов; поскольку имеется очень мало достоверных данных о последствиях аварий для детей, а получение таких данных затруднено, эти модели в значительной степени основаны на оценках и приближениях. Основное преимущество Hybrid III заключается в улучшенной реакции шеи при сгибании вперед и вращении головы, что лучше имитирует поведение человека. Манекены Hybrid III для детей 3, 6 и 10 лет имеют свои ограничения и не обеспечивают такого же физического воздействия, как при лобовом столкновении для настоящего человека. Испытания трехлетнего манекена Hybrid III показали, что лобовые столкновения, скорее всего, приведут к травмам шейного отдела позвоночника. Однако результаты, полученные с использованием данных из реальных аварий, не соответствовали травмам, зафиксированным при моделировании с помощью Hybrid III. Для решения этой проблемы была разработана модель THUMS (Total Human Model for Safety – Полная модель человека для безопасности). Вместо этого можно использовать конечно-элементную (FE) модель, соответствующую этим критериям. Разработка началась в 1990-х годах, а последнее обновление дизайна было выполнено Национальным управлением безопасностью дорожного движения (NHTSA) по контракту с Humanetics, первые прототипы были поставлены в 2013 году. С тех пор Европейская программа оценки новых автомобилей (Euro NCAP) стала первым агентством, внедрившим THOR в свои протоколы испытаний, заменив им манекен Hybrid III среднего размера на водительском месте.

Hybrid III, the 50th percentile male dummy which made its first appearance in 1976, is the familiar crash test dummy, and he is now a family man. If he could stand upright, he would be 175 cm (5'9") tall and would have a mass of 77 kg (170 lb). He occupies the driver's seat in all the Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) 65 km/h (40 mph) offset frontal crash tests. He is joined by a "big brother", the 95th percentile Hybrid III, at 188 cm (6 ft 2 in) and 100 kg (223 lb). Ms. Hybrid III is a 5th percentile female dummy, at a diminutive 152 cm (5 ft) tall and 50 kg (110 lb). The three Hybrid III child dummies represent a ten year old, 21 kg (47 lb) six year old, and a 15 kg (33 lb) three year old. The child models are very recent additions to the crash test dummy family; because so little hard data are available on the effects of accidents on children and such data are very difficult to obtain, these models are based in large part on estimates and approximations. The primary benefit provided by the Hybrid III is improved neck response in forward flexion and head rotation that better simulates the human. The Hybrid III dummy for three , six and ten year olds has its limitations, and does not provide the same physical outcome a human would encounter with a frontal crash. It was found that when testing the three year old Hybrid III dummy, it showed that frontal crashes would most likely cause cervical spine injuries. When using data from the real world, the results did not match up to the Hybrid III stimulation injuries. To get around this, THUMS was created which stands for Total Human Model of Safety. Instead, the FE model can be appropriately implemented for these criteria. Although development started in the 1990s, with the latest design update by the National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) in contract with Humanetics, the first new prototypes were delivered in 2013. Since then, Europe's New Car Assessment Program became the first agency to adopt THOR into testing protocols, replacing the Hybrid III mid sized male in the driver's seat.

THOR-5F маленькая самка

Маленькая женская версия THOR создана на базе технологии мужской версии, но имеет антропометрические параметры, более соответствующие женской фигуре, для представления женщин при фронтальных краш-тестах. В 2019 году Центр прикладной биомеханики Университета Вирджинии опубликовал исследование, в котором указывается на повышенный риск травм у женщин-водителей и пассажиров, что послужило началом пересмотра методик краш-тестов и защиты для женщин. Манекены THOR могут регистрировать данные по более чем 150 каналам по всему телу.

Манекен для оценки травм воинов (WIAMan)

WIAMan – это испытательный манекен, предназначенный для оценки потенциальных скелетных травм солдат, подвергшихся воздействию взрыва под корпусом транспортного средства (UBB). Проект, разработанный совместно армией США и компанией Diversified Technical Systems (DTS), включает в себя антропоморфное испытательное устройство, а также систему сбора и обработки данных с датчиков. С момента начала проекта в феврале 2015 года два поколения прототипов WIAMan прошли серию лабораторных испытаний и полевых взрывов. После поставки прототипа в 2018 году WIAMan используется для оценки последствий взрывов под корпусом транспортных средств и для оценки рисков для солдат, находящихся в наземных транспортных системах. Целью проекта WIAMan является сбор данных, которые позволят улучшить конструкцию военной техники и средств индивидуальной защиты. WIAMan и платформа, созданная для имитации взрыва самодельного взрывного устройства, продолжают проходить испытания. Для армии сложной задачей было разработать испытательный манекен, движения которого были бы достаточно близки к движениям человеческого тела для получения точных результатов. Армия работает над тем, чтобы сделать манекен биофидельным, то есть максимально точно воспроизводящим движения человека. Рост WIAMan составляет 5 футов 11 дюймов (около 180 см), вес – 185 фунтов (около 84 кг), и он основан на размерах и движениях среднестатистического солдата. Аналитический центр DEVCOM (DAC) обрабатывает данные WIAMan с помощью программного инструмента анализа, называемого Анализ данных манекена (AMANDA). 2 февраля 2022 года AMANDA была аккредитована Командованием армии США по испытаниям и оценке для использования при испытаниях и оценке с применением боевых средств.

Женские манекены для краш-тестов

В результате испытаний на аварийных манекенах обычно использовались модели, основанные на мужской анатомии, хотя женщины составляют 62% всех новых автомобилей, проданных в США. Это приводит к недочетам в автомобильной безопасности и эргономике для этой демографической группы. В 2003 году Национальное управление безопасностью дорожного движения (NHTSA) ввело в испытания на столкновение женский манекен Hybrid III. Этот манекен являлся уменьшенной версией своего мужского аналога и представлял 5-й процентиль женщин, соответствующих стандартам середины 1970-х годов. В 2002 году Volvo стала пионером в разработке виртуального манекена для краш-тестов, представляющего беременную женщину среднего размера. В сотрудничестве с Технологическим университетом Чалмерса они также создали компьютерную модель женщины среднего размера для совершенствования своей системы защиты от хлыстовых травм. Другие автопроизводители также используют компьютерные модели в своих тестах безопасности для имитации аварийных ситуаций. В мае 2023 года в шведском Национальном институте дорожных и транспортных исследований в Линчёпинге был проведен краш-тест с использованием первого в мире женского манекена для краш-тестов. Доктор Астрид Линдер возглавила команду исследователей, разработавшую женский манекен для краш-теста, соответствующий росту и весу женщин в 50-м и 25-м процентилях. Модель была создана на основе статистики аварийности, которая показала, что женский организм более подвержен определенным травмам, чем мужской, например, хлыстовым травмам. Разработка женского манекена осуществлялась при поддержке проекта Европейского союза.

Процедура испытаний

Каждый гибрид III проходит калибровку перед краш-тестом. Его голову снимают, а затем сбрасывают, чтобы откалибровать измерительное оборудование головы. Затем голову и шею снова присоединяют, приводят в движение и резко останавливают, чтобы проверить правильность изгиба шеи. Гибриды покрыты кожей из замши; колени пробивают металлическим щупом, чтобы проверить правильность прокола. Наконец, голову и шею прикрепляют к телу, которое крепят к испытательной платформе и сильно ударяют в грудь тяжелым маятником, чтобы убедиться, что ребра сгибаются и изгибаются должным образом. Когда манекен признан готовым к испытаниям, на боковую поверхность головы наносят калибровочные метки, чтобы помочь исследователям при просмотре замедленных видеозаписей. Затем манекен помещают в тестовый автомобиль, устанавливают в положение сиденья и маркируют на голове и коленях. До пятидесяти восьми каналов данных, расположенных во всех частях гибрида III, от головы до лодыжки, регистрируют от 30 000 до 35 000 элементов данных во время типичного краш-теста длительностью 100–150 миллисекунд. Эти данные записываются во временное хранилище данных в груди манекена, а затем загружаются на компьютер после завершения теста. Поскольку гибрид является стандартизированным устройством сбора данных, любая деталь конкретного типа гибрида взаимозаменяема с любой другой. Один манекен можно испытывать несколько раз, а если какая-либо деталь выйдет из строя, ее можно заменить новой. Полностью оснащенный манекен стоит около 150 000 евро.

Позиционирование и ограничительные устройства

У детей в возрасте трех лет выше вероятность летального исхода, поскольку именно в этом возрасте критически важно правильное положение в кресле. В некоторых странах дети в этом возрасте переходят от перевозки лицом против хода движения к перевозке лицом по ходу движения. Было проведено исследование, посвященное системам удержания и положению трехлетних детей в кресле. В результате исследования было установлено, что использование системы удержания на переднем сиденье снижает риск летального исхода по сравнению с детьми, находящимися на заднем сиденье без системы удержания. BioRID – это манекен, разработанный для оценки последствий удара сзади. Его основное назначение – изучение травм шеи (whiplash) и помощь конструкторам в разработке эффективных подголовников и систем защиты шеи. BioRID имеет более сложную конструкцию позвоночника, чем Hybrid: 24 симулятора позвонков позволяют BioRID принимать более естественную позу в сиденье и демонстрировать движения и конфигурацию шеи, наблюдаемые при столкновениях сзади. CRABI – это детский манекен, используемый для оценки эффективности детских удерживающих устройств, включая ремни безопасности и подушки безопасности. Существует три модели CRABI, представляющие детей в возрасте 18, 12 и 6 месяцев. FGOA – это антропометрическое испытательное устройство первого поколения для людей с ожирением, которое может использоваться для изучения проблем безопасности автомобилей для пассажиров с ожирением, которым, как считается, при автомобильных столкновениях грозит более высокий риск смертельного исхода по сравнению с людьми с нормальным весом. THOR – в настоящее время самый передовой манекен на рынке. Линда смоделирована на 36-й неделе беременности для анализа воздействия удара на высокой скорости на матку, плаценту и плод. Для тестирования безопасности собачьих шлеек и переносок в условиях аварии использовались модели на животных.

Регулирование

Для соответствия требованиям нормативных документов США и международных технических регламентов, а также для обеспечения ясности в вопросах безопасности и проектирования сидений, манекены оснащены специально обозначенными референсными точками, такими как точка H; они также применяются, например, при разработке автомобилей.