碰撞试验假人
假人的工作是模拟人类在碰撞过程中的表现,同时收集从人类乘员身上无法收集到的数据。
在美国进行的所有正面碰撞试验都使用同一类型的假人,Hybrid III假人。这保证了一致的结果。假人是用模仿人体生理机能的材料制成的。例如,它有一个由金属圆盘和橡胶垫交替层组成的脊柱。
这些假人有不同的大小(点击在这里看一些假人),它们是按百分位和性别来命名的。例如,百分之五十的假人代表中等大小的男性——比一半的男性大,比另一半小。这是碰撞测试中最常用的假人。它重170磅(77公斤),高70英寸(5英尺10英寸或1.78米)。
假人包含三种类型的仪器:
- 加速度计
- 负荷传感器
- 运动传感器
加速度计
这些设备测量特定方向上的加速度.这些数据可以用来确定受伤的概率。加速度是速度变化的速率。例如,如果你的头撞到砖墙上,你的头的速度变化非常快(这可能会很疼!)但是,如果你的头撞到枕头上,你的头的速度会随着枕头的挤压而变慢(而且不会疼!)
碰撞试验假人身上全是加速度计。假人的脑袋里有一个加速度计,可以测量三个方向的加速度(前后、上下、左右)。在胸部、骨盆、腿、脚和身体的其他部位也有加速计。
![]() 碰撞试验中头部加速度的曲线图 |
上图显示了在35英里每小时(56.3公里每小时)的正面碰撞中,驾驶员头部的加速度。注意,它不是一个稳定的值,而是在崩溃期间上下波动。这反映了头部在碰撞中减速的方式,当头部撞击硬物或安全气囊时,速度最高。
负荷传感器
假人内部是负载传感器用来测量力碰撞时身体的不同部位。
![]() 照片礼貌国家公路交通安全管理局 撞车时司机股骨受力的曲线图 |
上图显示了在35英里每小时的正面碰撞中,驾驶员股骨(大腿骨)所承受的力,单位为牛顿。骨头的最大载荷可以用来确定骨折的概率。
运动传感器
这些传感器被用在假人的胸部。他们测量碰撞时胸部偏转的程度。
![]() 照片礼貌国家公路交通安全管理局 胸部在35英里每小时的正面撞击中偏斜 |
上面的扫描显示了驾驶员在撞车时的胸部偏斜。在这次事故中,司机的胸部被压缩了约2英寸(46毫米)。这种伤害会很痛,但可能不会致命。
现在让我们来看看真正的碰撞测试。
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实际碰撞测试
- 35英里的正面影响-以35英里每小时(56公里每小时)的速度,汽车直接撞上了坚固的混凝土屏障。这相当于一辆以每小时35英里的速度行驶的汽车撞上了另一辆同样重量的以每小时35英里的速度行驶的汽车。
- 35英里的一面的影响-装有可变形“保险杠”的3015磅(1368公斤)雪橇撞到测试车辆的一侧。雪橇的轮胎是倾斜的。该测试模拟了一辆正在过十字路口的汽车被一辆闯红灯的汽车擦身而过。实际上,雪橇的移动速度为每小时38.5英里,但如果你计算一下,这相当于每小时35英里的侧面冲击,因为雪橇车轮的角度不同。
![]() 照片礼貌国家公路交通安全管理局 点击此图片观看实际碰撞测试的视频。 (视频时间:2分33秒) |
碰撞测试油漆
在碰撞测试假人被放进汽车之前,研究人员会给它们涂上油漆。不同颜色的油漆被涂在假人身体最容易被撞到的部位。假人的膝盖、脸和头骨的各个部位都涂上了不同的颜色。在下面的照片中,你可以看到假人脸上的蓝色颜料涂在了安全气囊上,他的左膝(涂成红色)撞到了方向盘柱上。
![]() 照片礼貌国家公路交通安全管理局 假人身上五颜六色的油漆显示了身体不同部位撞击汽车的位置。 |
如果研究人员从虚拟驾驶员头部的加速计的数据中注意到一个特别大的加速度,汽车上的油漆标记将表明身体的哪个部位撞击了车内的哪个部位。这些信息有助于研究人员开发改进措施,以防止在未来的撞车事故中发生这类伤害。
![]() 照片礼貌国家公路交通安全管理局 事故发生时,前排座位的假人的膝盖撞到了仪表盘上。另外,请注意发动机舱没有任何东西穿透机舱。大多数汽车的发动机都是固定的,这样在发生碰撞时,发动机就会被迫向后或向下转动,这样发动机就不会进入机舱。 |
现在,让我们来看看35英里每小时的正面碰撞测试。
车辆设置
下面这张照片显示的是一辆即将相撞的货车。假人已经放在车里,就位了。车上和假人的所有仪器都已经连接好并检查过了。在汽车上添加镇流器,使碰撞测试车辆的重量——以及重量的分布——与满载车辆的重量相等。汽车上安装了一个速度传感器,当汽车撞上障碍物时,它就会通过一辆皮卡。
![]() 照片礼貌国家公路交通安全管理局 一辆小货车停在路障前(注意相机的速度传感器) |
有15个高速相机,包括几个在车下指向上方。它们每秒拍摄大约1000帧。接下来,汽车后退,远离障碍物,准备相撞。安装在轨道上的滑轮将汽车拉下跑道。汽车以每小时35英里的速度撞上护栏。从汽车撞上障碍物到停车只需要0.1秒。
事故后
让我们看一些图片。这辆车在正面碰撞测试中两名乘客都获得了四星评价。
![]() 照片礼貌国家公路交通安全管理局 同一辆车的车头,前后测试 |
如你所见,测试结束后,汽车的前部完全被压扁了。这很好,因为为了吸收动能,赛车必须被碾压和崩溃能源把车停下来。
![]() 照片礼貌国家公路交通安全管理局 能更好地看到前方的碾压 |
货车的前轮被压到前轮,前轮被推到后面。在这次事故中,这辆面包车实际上缩短了23英寸(58厘米)!
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“完美”的崩溃
显然,理想的崩溃是完全没有崩溃.但是,让我们假设你要坠机了,你想要最大可能的生还机会。如何将所有的安全系统结合在一起,让你尽可能平稳地撞车?
在车祸中幸存下来是最重要的动能.当你的身体以35英里每小时(56公里每小时)的速度运动时,它有一定的动能能源.碰撞后,当你完全停下来时,动能为零。为了减少受伤的风险,你要尽可能缓慢均匀地去除动能。你车上的一些安全系统可以帮助你做到这一点。
理想情况下,你的车有安全带预紧器和力限值器;它们都是在你的车撞到障碍物后不久收紧安全带,但在安全气囊展开之前。当你向前移动到安全气囊时,安全带可以吸收你的一些能量。几毫秒后,安全带上阻止你前进的力就会开始伤害你,所以现在就开始使用力限制器,以确保安全带上的力不会太高。
接下来,安全气囊展开并吸收更多的向前运动,同时保护你不撞到任何硬物。
在这个假设的车祸中,车内的安全系统共同作用,使你减速。如果你不系安全带,那么第一阶段的保护就失去了,当你撞到安全气囊时,会更疼。许多汽车都有安全带预紧器和力限制器,但一些更令人兴奋的安全改进即将到来。
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未来的安全改进
似乎安全气囊在车里无处不在。如果它们能帮助你的身体在碰撞中避免撞到硬物,那它们就是在发挥作用。但是,总有改进的空间。现在(以及在可预见的未来),安全设备的重点是使其“更智能”。
安全设备的最新进展被称为智能安全气囊.这些安全气囊可以以不同的速度和压力展开,这取决于乘员的重量和座位位置,也取决于碰撞的强度。
不幸的是,有时安全气囊的打开会导致司机或乘客严重受伤甚至死亡。先进的正面安全气囊系统的新技术旨在减少这种可能的风险,并提高安全气囊本身的性能。这项新技术的实施受到了重视,以至于对第208号联邦机动车安全标准进行了修订。该修正案要求,在未来几年内,制造商将在所有拟出售的新车型上安装这种新的安全气囊系统,以便在2005年9月1日之前,所有2006款车型将安装该系统。
以后我们就知道了安全带它还能感应到乘客的重量和位置并调整张力和最大值力相应的行动。
技术使汽车制造商能够设计和制造更安全、更智能的汽车,消费者显然赞同这一趋势,这反映在购买模式上。这可能需要毁坏大量的汽车和碰撞测试假人,但从汽车碰撞测试中获得的信息意味着你和你的亲人可能在车祸中毫发无损。
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背景和评级
先进的正面安全气囊
根据国家公路交通安全管理局的规定,这些车辆要么目前已经通过了先进的正面安全气囊要求认证,要么在2004年9月1日或之前的某个时间点,将通过先进的正面安全气囊要求认证。
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近年来,汽车变得更安全了。一个原因是,安全性现在是新车的一个卖点——人们实际上在寻找并购买更安全的汽车。在美国,国家公路交通安全管理局(NHTSA)撞击汽车并分析数据,目的是提高汽车安全性。
汽车制造商自己每年也会撞毁许多车辆。汽车制造商被要求证明他们的汽车符合联邦机动车安全标准(FMVSS)。这些规则涵盖了方方面面,从明亮程度到转向灯灯泡必须符合碰撞试验要求。汽车制造商必须确定,如果NHTSA找到美国的任何经销商,购买任何一辆车,并让它以30英里每小时的速度碰撞,该车将通过FMVSS的所有要求。确保所有不同的组合引擎,传输配件也会过时,汽车制造商自己可能会撞毁60到100辆车。
很少有汽车不符合FMVSS的要求,所以为了对汽车制造商提出更大的挑战,并为购买汽车的消费者提供有价值的信息,NHTSA启动了新车评估计划(NCAP)。NCAP以35英里每小时(56公里每小时)的速度在正面和侧面撞击汽车,并根据车内人员在碰撞中受伤的可能性对汽车进行评级。你可以在线查看评分在寻找新车时,这是一个不错的第一站。
我受重伤的几率有多大?
这是一个很难回答的问题。为了回答它,我们必须定义a严重伤害.许多研究已经完成(并且仍在进行中)对伤害进行分类。碰撞测试的研究人员提出了一个叫做缩写伤害规模(AIS)用于对不同的损伤进行分类。这些研究人员还出版了一本手册,详细描述了车祸中常见的所有损伤。根据伤势的严重程度,每个伤口都被划分了等级:1级是轻微的割伤和擦伤;3表示伤势严重,需要立即治疗并可能危及生命;6是致命的。
评级系统
研究人员已经使用碰撞测试数据来确定在碰撞中可能持续受伤的可能性。此外,这些数据被用于创建国家公路交通安全管理局的恒星系统。该系统使消费者在购买汽车时更容易理解汽车安全评级。
在额崩溃,则由以下三项评分中最差的评分决定:
- 头部受伤的标准(嗝)
- 胸部减速
- 股骨负载
为了获得五星评级,这三个标准都必须低于10%的严重伤害几率。每个前排座位的乘客都有一个星级评级,对每一种类型的测试进行(正面或侧面冲击)。
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10%或更低的严重受伤几率 |
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11%到20%的几率会严重受伤 |
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21%到35%的几率会严重受伤 |
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36%到45%的几率会严重受伤 |
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46%或更高的严重受伤几率 |
在侧面碰撞,有两个标准:
- 胸外伤指数(创科实业)
- 横向盆腔加速度(LPA)
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5%或更低的严重受伤几率 |
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6%到10%的几率会严重受伤 |
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11%到20%的几率会严重受伤 |
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21%到25%的几率会严重受伤 |
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26%或更高的严重受伤几率 |
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