[汽車(chē)之家 技術(shù)]  從中保研開(kāi)始做碰撞測(cè)試以來(lái)，消費(fèi)者們也開(kāi)始逐漸關(guān)心起碰撞測(cè)試，大家普遍較為關(guān)心自己的車(chē)型得到的是哪個(gè)字母，其實(shí)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定是通過(guò)對(duì)車(chē)上“人員”進(jìn)行監(jiān)測(cè)和考核后來(lái)制定的，這就是碰撞測(cè)試中假人的作用了。那么神秘的“假人”是怎樣將數(shù)據(jù)“告訴”工程師的？咱們分三期來(lái)聊一聊。

● 碰撞測(cè)試前的故事

　　說(shuō)起碰撞測(cè)試的源頭，就不得不提到18、19世紀(jì)由兩起車(chē)禍導(dǎo)致的“兩個(gè)第一”。首個(gè)第一是英國(guó)發(fā)明家瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)帶來(lái)了第一次工業(yè)革命，人們也開(kāi)始不再滿足于“腿兒著”，于是1769年尼古拉斯·古諾制造出了世界第一輛蒸汽汽車(chē)，但很快也創(chuàng)造了第一起車(chē)禍。

　　尼古拉斯·古諾希望這輛三輪車(chē)可以取代馬匹以便更好地牽引重型火炮，但遺憾的是由于車(chē)頭很重，方向桿操縱困難，于是當(dāng)他在阿森納般圣奴兵工廠附近第一次試車(chē)時(shí)，就撞到了兵工廠的墻上，因此在這輛車(chē)誕生之際也就順便制造了世界首起交通事故。

　　而另一個(gè)第一則是1869年世界第一起機(jī)動(dòng)車(chē)致死的事故。

　　在汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的早期，汽車(chē)駕駛還沒(méi)有系統(tǒng)的培訓(xùn)體系，消費(fèi)者對(duì)新事物也普遍存有好奇心和虛榮心，于是“一個(gè)愿打一個(gè)愿挨”的情況便屢見(jiàn)不鮮，買(mǎi)賣(mài)雙方根本沒(méi)有人意識(shí)到安全的重要性。

　　即便是這樣，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的熱情也依然不減，更可怕的是汽車(chē)制造商認(rèn)為幾乎沒(méi)有人可以在嚴(yán)重的車(chē)禍中生存下來(lái)，所以他們并沒(méi)有構(gòu)建安全體系的想法，時(shí)間長(zhǎng)了行業(yè)便形成了“汽車(chē)制造商只負(fù)責(zé)賣(mài)車(chē)，不售賣(mài)安全”的潛規(guī)則。

　　對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)，碰撞事故真正威脅生命的其實(shí)是汽車(chē)的“方向盤(pán)”。

　　即便后來(lái)方向盤(pán)在汽車(chē)上正式使用之后，這東西的作用也僅僅只是讓轉(zhuǎn)向輕便了一些，設(shè)計(jì)者并沒(méi)有實(shí)際考量過(guò)方向盤(pán)的安全性，而且人們的安全意識(shí)淡薄，在這上面談安全未免太科幻了，但福特似乎不這么認(rèn)為。

　　現(xiàn)在看來(lái)，安全性高的汽車(chē)?yán)響?yīng)受到消費(fèi)者的追捧，但福特這款車(chē)在當(dāng)時(shí)幾乎無(wú)人問(wèn)津，消費(fèi)者并不在乎那些所謂的安全系統(tǒng)，他們普遍喜歡性能強(qiáng)勁、設(shè)計(jì)前衛(wèi)的車(chē)型，比如福特當(dāng)時(shí)的直接對(duì)手雪佛蘭僅僅因?yàn)檐?chē)型帥氣和性能優(yōu)異就多賣(mài)出去20萬(wàn)輛汽車(chē)。

　　我們知道商人都是無(wú)利不起早，但數(shù)據(jù)顯示，截至1964年，光是不安全的方向盤(pán)就造成了120萬(wàn)名駕駛員死亡。隨著當(dāng)時(shí)笨重的汽車(chē)不斷吞噬人們的生命，美國(guó)政府于20世紀(jì)60年代后期開(kāi)始出手干預(yù)汽車(chē)的安全性，此時(shí)汽車(chē)制造商們才開(kāi)始重視起來(lái)。

　　當(dāng)然，也有那么一群人認(rèn)為事故導(dǎo)致車(chē)內(nèi)乘員死亡的問(wèn)題不僅僅出現(xiàn)在車(chē)的身上，車(chē)子再結(jié)實(shí)，乘員在車(chē)內(nèi)的碰撞也會(huì)導(dǎo)致重傷或死亡。于是幾乎在同時(shí)期（20世紀(jì)30年代），就有學(xué)者嘗試“假人”碰撞試驗(yàn)了，這個(gè)人就是韋恩州立大學(xué)的生物力學(xué)教授——?jiǎng)趥愃埂づ撂乩锟恕?/p>

　　試驗(yàn)對(duì)象越真實(shí)，反映的數(shù)據(jù)就越準(zhǔn)確。勞倫斯·帕特里克教授為了碰撞數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，曾讓學(xué)生用重達(dá)50磅（約22.7kg）的金屬錘撞擊自己的胸口，以測(cè)試轉(zhuǎn)向柱對(duì)人體的影響；將玻璃碎片吹到身上模擬擋風(fēng)玻璃碎裂，他需要準(zhǔn)確地知道當(dāng)前的試驗(yàn)會(huì)對(duì)人造成什么程度的傷害。

　　其實(shí)勞倫斯·帕特里克教授也清楚總拿自己做實(shí)驗(yàn)是既危險(xiǎn)又徒勞的，畢竟自己僅僅只是一個(gè)試驗(yàn)對(duì)象并且也無(wú)法承受更加極端的試驗(yàn)場(chǎng)景，特別是擋風(fēng)玻璃對(duì)顱骨損傷等更加危險(xiǎn)的測(cè)試，于是他又想出了一個(gè)好辦法，用尸體做實(shí)驗(yàn)。

　　為了測(cè)試擋風(fēng)玻璃對(duì)乘員顱骨的損傷程度，帕特里克教授帶著自己的學(xué)生，在學(xué)校附近找到了一個(gè)廢棄的電梯井，他們?cè)陔娞菥�的底部提前布置好測(cè)試用的鋼化玻璃，然后將尸體以不同高度頭朝下墜落并撞擊測(cè)試玻璃，通過(guò)檢測(cè)尸體顱骨的受傷程度得出相關(guān)的數(shù)據(jù)，以此來(lái)調(diào)整玻璃的厚度和硬度。

　　數(shù)據(jù)表明，每有一具尸體被用來(lái)測(cè)試三點(diǎn)式安全帶，每年就可以有61人免于喪命；每有一具尸體用臉部來(lái)測(cè)試安全氣囊，每年就能避免147人在正面相撞的事故中失去生命；每有一具尸體用頭撞擊擋風(fēng)玻璃，每年就可以挽救68條生命。

　　于是在那個(gè)年代就經(jīng)常能看到狗、黑猩猩、狒狒以及豬等大型活體動(dòng)物被綁在車(chē)內(nèi)做碰撞測(cè)試，而他們被當(dāng)做測(cè)試對(duì)象時(shí)的待遇也有差別。

　　1980年《亮點(diǎn)》雜志中披露，法國(guó)某家研究所受歐洲汽車(chē)生廠商的委托進(jìn)行動(dòng)物碰撞試驗(yàn)，每年光豬的數(shù)量就要用掉幾千頭。

　　據(jù)悉，1965年俄克拉荷馬大學(xué)甚至用過(guò)懷孕的猴子做汽車(chē)碰撞試驗(yàn)，可以說(shuō)殘忍至極。在1981-1991年這十年間，通用汽車(chē)公司在汽車(chē)碰撞測(cè)試中就殺死了約19000只動(dòng)物，慘烈的動(dòng)物試驗(yàn)很快就引起了民眾和動(dòng)物保護(hù)組織的強(qiáng)烈抗議，1993年通用汽車(chē)被迫停止了動(dòng)物試驗(yàn)。

　　其實(shí)假人的誕生與活體動(dòng)物做碰撞測(cè)試的時(shí)間線有所重疊，但第一個(gè)假人的誕生是用于空軍試驗(yàn)而不是汽車(chē)試驗(yàn)，即便領(lǐng)域不同也不妨礙有一些人對(duì)初代假人測(cè)試的嚴(yán)謹(jǐn)性和測(cè)試結(jié)果有異議，其中最有代表性的人物就是約翰·斯塔普（John Stapp）博士。

　　約翰·斯塔普博士的“作死”旅程是從1946年開(kāi)始的，正值約翰·斯塔普任職期間，由于當(dāng)時(shí)的美、蘇兩國(guó)正在進(jìn)行軍備競(jìng)賽，軍用飛機(jī)的研發(fā)愈發(fā)重要，約翰·斯塔普的任務(wù)就是研究飛行員在極端環(huán)境下會(huì)受到怎樣的威脅。

　　得益于約翰·斯塔普在飛行員測(cè)試中的表現(xiàn)，他被任命監(jiān)督和測(cè)試當(dāng)時(shí)最重要的人體減速度項(xiàng)目，也由此開(kāi)始了他作為“小白鼠”的傳奇一生。當(dāng)然，接手這個(gè)項(xiàng)目更大的原因在于沒(méi)有人敢去做這個(gè)危險(xiǎn)的試驗(yàn)。

　　愛(ài)德華茲空軍基地曾進(jìn)行過(guò)一次重要實(shí)驗(yàn)，他們要探索飛行員在彈射過(guò)程中，能夠承受的極限重力是多少，約翰·斯塔普博士則負(fù)責(zé)此次實(shí)驗(yàn)的監(jiān)督工作。此前，教科書(shū)上的信息一直強(qiáng)調(diào)人體承受加速度的極限是18G，而且所有飛機(jī)都是以18G的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。

　　對(duì)于約翰·斯塔普博士提出的異議，在場(chǎng)的測(cè)試人員沒(méi)人對(duì)他予以支持，因?yàn)樗麄冎�道，如果用真人測(cè)試是非常危險(xiǎn)的，沒(méi)人愿意承擔(dān)這樣的風(fēng)險(xiǎn)。然而，約翰·斯塔普博士卻做出了這樣一個(gè)決定，他要親自上試驗(yàn)臺(tái)來(lái)感受座椅彈射的重力。測(cè)試后的約翰·斯塔普博士當(dāng)然沒(méi)事，否則就沒(méi)有后續(xù)的故事了，在那個(gè)測(cè)試假人功能并不完善的年代，真人實(shí)驗(yàn)顯然要比假人更加真實(shí)。

　　其實(shí)在試驗(yàn)初期，項(xiàng)目組只進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的項(xiàng)目，如從高處無(wú)緩沖撞擊地面和加、減速度瞬間交替等，但似乎這些簡(jiǎn)單的試驗(yàn)都無(wú)法對(duì)人體構(gòu)成威脅，于是約翰·斯塔普決定自己來(lái)制作更加危險(xiǎn)的測(cè)試設(shè)備。

　　約翰·斯塔普帶著試驗(yàn)小組來(lái)到墨西哥州的導(dǎo)彈基地上建立了一條兩公里長(zhǎng)的軌道，并設(shè)計(jì)了全新的火箭驅(qū)動(dòng)軌道車(chē)Gee-Whizz，這輛車(chē)可以承受100G的加速度。

　　雖然約翰·斯塔普此前認(rèn)為人類(lèi)可以承受18G的加速度，但那時(shí)候的飛機(jī)還是以18G的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)的，而火箭車(chē)超過(guò)18G的加速度再次驗(yàn)證了約翰·斯塔普的猜想，飛機(jī)工程師也不得不重新思考設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　此前一直有一句話叫“外國(guó)人少系列”，這句話也同樣適用于約翰·斯塔普，在之前的屢次實(shí)驗(yàn)都沒(méi)有出現(xiàn)危險(xiǎn)后，約翰·斯塔普決定測(cè)試人類(lèi)能承受的最大加速度到底是多少，要知道這個(gè)決定很可能喪命。

　　1954年，約翰·斯塔普又給測(cè)試車(chē)加裝了幾支火箭，他要親自打破此前的記錄。在測(cè)試開(kāi)始前，工作人員還遞給約翰·斯塔普一塊甜點(diǎn)，以緩解他緊張的情緒，但約翰·斯塔普拒絕道：“胃里有食物會(huì)影響尸體解剖�！笨梢哉f(shuō)他已經(jīng)抱著必死的決心了。

　　約翰·斯塔普博士雖然付出了沉重的代價(jià)，但他的付出證明了自己的判斷是正確的，在危險(xiǎn)情況下的人體極限確實(shí)不是初代假人能夠模擬的，這也讓碰撞測(cè)試開(kāi)始重新審視假人設(shè)計(jì)的合理性。值得一提的是，1966年林登·貝恩斯·約翰遜（Lyndon Baines Johnson，第36任美國(guó)總統(tǒng)）總統(tǒng)簽署安全帶的新法規(guī)時(shí)，約翰·斯塔普就在他的旁邊。

　　活人的確能準(zhǔn)確地告知研究人員碰撞中的感受，時(shí)至今日，依然有那么一群人堅(jiān)持使用真人進(jìn)行碰撞測(cè)試，代表人物是羅斯蒂·海特（Rusty Haight）。

　　當(dāng)碰撞即將發(fā)生時(shí)，真人會(huì)由于本能而收縮肌肉，而假人根本不具備這樣的能力，一些特殊的碰撞場(chǎng)景確實(shí)不是假人能夠勝任的，但隨著技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)據(jù)的豐富，假人依舊成為了碰撞中僅次于真人的理想試驗(yàn)對(duì)象。

　　前面咱們說(shuō)的都是為碰撞假人的出現(xiàn)做鋪墊，假人最初主要應(yīng)用于飛機(jī)彈射座椅、降落傘等研發(fā)中，后來(lái)逐漸應(yīng)用到汽車(chē)碰撞安全領(lǐng)域，假人其實(shí)主要基于尸體研究而來(lái)，這也是其研發(fā)周期長(zhǎng)，價(jià)格昂貴的原因之一，以目前國(guó)際碰撞測(cè)試使用的Hybrid III 50男性假人為例，他的售價(jià)高達(dá)100萬(wàn)元人民幣。那么老司機(jī)的問(wèn)題來(lái)了，咱們從島國(guó)買(mǎi)一個(gè)高仿硅膠模特也不過(guò)幾萬(wàn)塊錢(qián)，碰撞假人到底厲害在哪？

● 碰撞測(cè)試中常用的假人

　　碰撞測(cè)試常用的Hybrid III 50男性假人的身高為175厘米，體重78公斤；另外它也有自己的“家人”，Hybrid III 95男性假人的身高為188厘米，體重101公斤；Hybrid III 5女性假人的身高為152厘米，體重54公斤；此外還有三個(gè)兒童假人，體重分別為16.2公斤（三歲）、23.4公斤（六歲）和35.2公斤（十歲）。

　　1983年，美國(guó)高速交通安全管理局(NHTSA)將Hybrid III假人作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)道具之一。1990年，Hybrid III型假人成為美國(guó)政府進(jìn)行碰撞試驗(yàn)的唯一認(rèn)可道具。不久后，Hybrid III成為了國(guó)際認(rèn)可的汽車(chē)碰撞試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)道具。

　　2020年起，E-NCAP全面將THOR假人作為正面碰撞測(cè)試的道具，這種假人的單價(jià)已經(jīng)達(dá)到了千萬(wàn)級(jí)別，從價(jià)格就能看出它們是目前相當(dāng)先進(jìn)的碰撞道具。

　　THMUS通過(guò)CT掃描數(shù)據(jù)形成與人體完全一致的形態(tài)，同時(shí)參考醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)研究結(jié)果對(duì)各個(gè)部位精細(xì)化，升級(jí)模型的仿真程度，分析其在不同碰撞試驗(yàn)中，人體更為具體的受傷情況和原因，為研發(fā)人員精準(zhǔn)的定位問(wèn)題所在。

　　研究表明，B柱每向車(chē)內(nèi)侵入1厘米，乘員的死亡風(fēng)險(xiǎn)便會(huì)增加3%；肋骨彎曲每增加1毫米，死亡風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加1%，因此我們不能忽略車(chē)輛側(cè)面碰撞的安全性。

　　Bio RID后部碰撞假人不僅能夠記錄并提供撞擊數(shù)據(jù)，讓測(cè)試機(jī)構(gòu)評(píng)判一款車(chē)型的好壞，還可以幫助汽車(chē)設(shè)計(jì)師開(kāi)發(fā)更加有效束縛乘員頭部和頸部的座椅和頭枕。

● 假人的標(biāo)定與校準(zhǔn)

　　假人在使用時(shí)可不是拿過(guò)來(lái)直接塞進(jìn)車(chē)?yán)�，而是要�?jīng)過(guò)標(biāo)定與校準(zhǔn)的，說(shuō)白了就是要檢測(cè)一下設(shè)備的好壞，萬(wàn)一出現(xiàn)問(wèn)題，測(cè)試車(chē)可就白犧牲了。

　　隨后將頭部與頸部連接，用力推動(dòng)一下假人來(lái)查看其頸部是否有無(wú)法恢復(fù)的彎曲情況，然后用金屬探針敲擊膝蓋，以檢測(cè)是否有傳感器反應(yīng)，當(dāng)以上檢測(cè)均沒(méi)有問(wèn)題后，將整個(gè)假人放至測(cè)試平臺(tái)上，用一個(gè)金屬擺錘撞擊胸部，查看假人的肋骨和脊柱彎曲度傳感器是否正常。

　　以Hybrid III假人為例，在碰撞過(guò)程中，數(shù)據(jù)傳感器會(huì)在150毫秒內(nèi)記錄下30000余個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)被存儲(chǔ)在假人胸部的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。

● 全文總結(jié)

　　只要有車(chē)和行人的地方就會(huì)有交通事故，但不同的是，當(dāng)下的碰撞測(cè)試越來(lái)越嚴(yán)謹(jǐn)，測(cè)試項(xiàng)目也越來(lái)越豐富，出現(xiàn)事故后人們的生存率已經(jīng)大大增加，這都要?dú)w功于碰撞測(cè)試初期不怕?tīng)奚�的科學(xué)家、動(dòng)物們以及那些過(guò)世人們的尸體，他們?cè)谝恢北Ｕ现�我們的出行。隨著科技的進(jìn)步，想必?fù)碛懈�加精確和計(jì)算能力的實(shí)體模型和虛擬模型會(huì)在不久的將來(lái)問(wèn)世，再加上近年逐漸在汽車(chē)上成為標(biāo)配的主動(dòng)安全配置，它們的出現(xiàn)會(huì)為人們提供更加安全的出行體驗(yàn)。不過(guò)話說(shuō)回來(lái)，命還是自己的，雖然當(dāng)下的汽車(chē)已經(jīng)足夠安全，但在大馬路上也要注意交通安全，畢竟不要出現(xiàn)事故才是王道。（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò) 文/汽車(chē)之家 鄭晨）