[汽車之家 技術(shù)]  從中保研開始做碰撞測試以來，消費(fèi)者們也開始逐漸關(guān)心起碰撞測試，大家普遍較為關(guān)心自己的車型得到的是哪個字母，其實這個標(biāo)準(zhǔn)的評定是通過對車上“人員”進(jìn)行監(jiān)測和考核后來制定的，這就是碰撞測試中假人的作用了。那么神秘的“假人”是怎樣將數(shù)據(jù)“告訴”工程師的？咱們分三期來聊一聊。

● 碰撞測試前的故事

　　說起碰撞測試的源頭，就不得不提到18、19世紀(jì)由兩起車禍導(dǎo)致的“兩個第一”。首個第一是英國發(fā)明家瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)帶來了第一次工業(yè)革命，人們也開始不再滿足于“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，但很快也創(chuàng)造了第一起車禍。

　　尼古拉斯·古諾希望這輛三輪車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時，就撞到了兵工廠的墻上，因此在這輛車誕生之際也就順便制造了世界首起交通事故。

　　而另一個第一則是1869年世界第一起機(jī)動車致死的事故。

　　在汽車行業(yè)發(fā)展的早期，汽車駕駛還沒有系統(tǒng)的培訓(xùn)體系，消費(fèi)者對新事物也普遍存有好奇心和虛榮心，于是“一個愿打一個愿挨”的情況便屢見不鮮，買賣雙方根本沒有人意識到安全的重要性。

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

　　對于駕駛員來說，碰撞事故真正威脅生命的其實是汽車的“方向盤”。

　　即便后來方向盤在汽車上正式使用之后，這東西的作用也僅僅只是讓轉(zhuǎn)向輕便了一些，設(shè)計者并沒有實際考量過方向盤的安全性，而且人們的安全意識淡薄，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，安全性高的汽車?yán)響?yīng)受到消費(fèi)者的追捧，但福特這款車在當(dāng)時幾乎無人問津，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)計前衛(wèi)的車型，比如福特當(dāng)時的直接對手雪佛蘭僅僅因為車型帥氣和性能優(yōu)異就多賣出去20萬輛汽車。

　　我們知道商人都是無利不起早，但數(shù)據(jù)顯示，截至1964年，光是不安全的方向盤就造成了120萬名駕駛員死亡。隨著當(dāng)時笨重的汽車不斷吞噬人們的生命，美國政府于20世紀(jì)60年代后期開始出手干預(yù)汽車的安全性，此時汽車制造商們才開始重視起來。

　　當(dāng)然，也有那么一群人認(rèn)為事故導(dǎo)致車內(nèi)乘員死亡的問題不僅僅出現(xiàn)在車的身上，車子再結(jié)實，乘員在車內(nèi)的碰撞也會導(dǎo)致重傷或死亡。于是幾乎在同時期（20世紀(jì)30年代），就有學(xué)者嘗試“假人”碰撞試驗了，這個人就是韋恩州立大學(xué)的生物力學(xué)教授——勞倫斯·帕特里克。

　　試驗對象越真實，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，以測試轉(zhuǎn)向柱對人體的影響；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)前的試驗會對人造成什么程度的傷害。

　　其實勞倫斯·帕特里克教授也清楚總拿自己做實驗是既危險又徒勞的，畢竟自己僅僅只是一個試驗對象并且也無法承受更加極端的試驗場景，特別是擋風(fēng)玻璃對顱骨損傷等更加危險的測試，于是他又想出了一個好辦法，用尸體做實驗。

　　為了測試擋風(fēng)玻璃對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)校附近找到了一個廢棄的電梯井，他們在電梯井的底部提前布置好測試用的鋼化玻璃，然后將尸體以不同高度頭朝下墜落并撞擊測試玻璃，通過檢測尸體顱骨的受傷程度得出相關(guān)的數(shù)據(jù)，以此來調(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測試三點(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測試安全氣囊，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。

　　于是在那個年代就經(jīng)常能看到狗、黑猩猩、狒狒以及豬等大型活體動物被綁在車內(nèi)做碰撞測試，而他們被當(dāng)做測試對象時的待遇也有差別。

　　1980年《亮點(diǎn)》雜志中披露，法國某家研究所受歐洲汽車生廠商的委托進(jìn)行動物碰撞試驗，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)甚至用過懷孕的猴子做汽車碰撞試驗，可以說殘忍至極。在1981-1991年這十年間，通用汽車公司在汽車碰撞測試中就殺死了約19000只動物，慘烈的動物試驗很快就引起了民眾和動物保護(hù)組織的強(qiáng)烈抗議，1993年通用汽車被迫停止了動物試驗。

　　其實假人的誕生與活體動物做碰撞測試的時間線有所重疊，但第一個假人的誕生是用于空軍試驗而不是汽車試驗，即便領(lǐng)域不同也不妨礙有一些人對初代假人測試的嚴(yán)謹(jǐn)性和測試結(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年開始的，正值約翰·斯塔普任職期間，由于當(dāng)時的美、蘇兩國正在進(jìn)行軍備競賽，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)境下會受到怎樣的威脅。

　　得益于約翰·斯塔普在飛行員測試中的表現(xiàn)，他被任命監(jiān)督和測試當(dāng)時最重要的人體減速度項目，也由此開始了他作為“小白鼠”的傳奇一生。當(dāng)然，接手這個項目更大的原因在于沒有人敢去做這個危險的試驗。

　　愛德華茲空軍基地曾進(jìn)行過一次重要實驗，他們要探索飛行員在彈射過程中，能夠承受的極限重力是多少，約翰·斯塔普博士則負(fù)責(zé)此次實驗的監(jiān)督工作。此前，教科書上的信息一直強(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)計的。

　　對于約翰·斯塔普博士提出的異議，在場的測試人員沒人對他予以支持，因為他們知道，如果用真人測試是非常危險的，沒人愿意承擔(dān)這樣的風(fēng)險。然而，約翰·斯塔普博士卻做出了這樣一個決定，他要親自上試驗臺來感受座椅彈射的重力。測試后的約翰·斯塔普博士當(dāng)然沒事，否則就沒有后續(xù)的故事了，在那個測試假人功能并不完善的年代，真人實驗顯然要比假人更加真實。

　　其實在試驗初期，項目組只進(jìn)行一些簡單的項目，如從高處無緩沖撞擊地面和加、減速度瞬間交替等，但似乎這些簡單的試驗都無法對人體構(gòu)成威脅，于是約翰·斯塔普決定自己來制作更加危險的測試設(shè)備。

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

　　雖然約翰·斯塔普此前認(rèn)為人類可以承受18G的加速度，但那時候的飛機(jī)還是以18G的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計的，而火箭車超過18G的加速度再次驗證了約翰·斯塔普的猜想，飛機(jī)工程師也不得不重新思考設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

　　此前一直有一句話叫“外國人少系列”，這句話也同樣適用于約翰·斯塔普，在之前的屢次實驗都沒有出現(xiàn)危險后，約翰·斯塔普決定測試人類能承受的最大加速度到底是多少，要知道這個決定很可能喪命。

　　1954年，約翰·斯塔普又給測試車加裝了幾支火箭，他要親自打破此前的記錄。在測試開始前，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：“胃里有食物會影響尸體解剖�！笨梢哉f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，但他的付出證明了自己的判斷是正確的，在危險情況下的人體極限確實不是初代假人能夠模擬的，這也讓碰撞測試開始重新審視假人設(shè)計的合理性。值得一提的是，1966年林登·貝恩斯·約翰遜（Lyndon Baines Johnson，第36任美國總統(tǒng)）總統(tǒng)簽署安全帶的新法規(guī)時，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，時至今日，依然有那么一群人堅持使用真人進(jìn)行碰撞測試，代表人物是羅斯蒂·海特（Rusty Haight）。

　　當(dāng)碰撞即將發(fā)生時，真人會由于本能而收縮肌肉，而假人根本不具備這樣的能力，一些特殊的碰撞場景確實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對象。

　　前面咱們說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，后來逐漸應(yīng)用到汽車碰撞安全領(lǐng)域，假人其實主要基于尸體研究而來，這也是其研發(fā)周期長，價格昂貴的原因之一，以目前國際碰撞測試使用的Hybrid III 50男性假人為例，他的售價高達(dá)100萬元人民幣。那么老司機(jī)的問題來了，咱們從島國買一個高仿硅膠模特也不過幾萬塊錢，碰撞假人到底厲害在哪？

● 碰撞測試中常用的假人

　　碰撞測試常用的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型假人成為美國政府進(jìn)行碰撞試驗的唯一認(rèn)可道具。不久后，Hybrid III成為了國際認(rèn)可的汽車碰撞試驗標(biāo)準(zhǔn)道具。

　　2020年起，E-NCAP全面將THOR假人作為正面碰撞測試的道具，這種假人的單價已經(jīng)達(dá)到了千萬級別，從價格就能看出它們是目前相當(dāng)先進(jìn)的碰撞道具。

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

　　研究表明，B柱每向車內(nèi)侵入1厘米，乘員的死亡風(fēng)險便會增加3%；肋骨彎曲每增加1毫米，死亡風(fēng)險就會增加1%，因此我們不能忽略車輛側(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)，讓測試機(jī)構(gòu)評判一款車型的好壞，還可以幫助汽車設(shè)計師開發(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)

　　假人在使用時可不是拿過來直接塞進(jìn)車?yán)�，而是要�?jīng)過標(biāo)定與校準(zhǔn)的，說白了就是要檢測一下設(shè)備的好壞，萬一出現(xiàn)問題，測試車可就白犧牲了。

　　隨后將頭部與頸部連接，用力推動一下假人來查看其頸部是否有無法恢復(fù)的彎曲情況，然后用金屬探針敲擊膝蓋，以檢測是否有傳感器反應(yīng)，當(dāng)以上檢測均沒有問題后，將整個假人放至測試平臺上，用一個金屬擺錘撞擊胸部，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，在碰撞過程中，數(shù)據(jù)傳感器會在150毫秒內(nèi)記錄下30000余個測試數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會被存儲在假人胸部的臨時數(shù)據(jù)存儲器中。

● 全文總結(jié)

　　只要有車和行人的地方就會有交通事故，但不同的是，當(dāng)下的碰撞測試越來越嚴(yán)謹(jǐn)，測試項目也越來越豐富，出現(xiàn)事故后人們的生存率已經(jīng)大大增加，這都要?dú)w功于碰撞測試初期不怕犧牲的科學(xué)家、動物們以及那些過世人們的尸體，他們在一直保障著我們的出行。隨著科技的進(jìn)步，想必?fù)碛懈�加精確和計算能力的實體模型和虛擬模型會在不久的將來問世，再加上近年逐漸在汽車上成為標(biāo)配的主動安全配置，它們的出現(xiàn)會為人們提供更加安全的出行體驗。不過話說回來，命還是自己的，雖然當(dāng)下的汽車已經(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。（圖片來自網(wǎng)絡(luò) 文/汽車之家 鄭晨）