聊聊汽车碰撞试验中的儿童假人

当别的小朋友沉迷于看小猪佩奇时，他在参与碰撞试验。当别的小朋友还在要抱抱时，他已经承受起了千斤之力。当别的小朋友在车上哭闹时，他总会在座椅上乖乖地坐好。

他就是儿童座椅安全性能评定中的关键人物——儿童假人。儿童假人种类繁多，本文重点介绍P系列、Hybrid III型和Q系列儿童假人。下面就来聊聊这些小可爱吧。

P系列儿童假人

上世纪70年代中期，联合国被动安全专家组开始研究儿童约束系统的性能要求。以TNO为首的研发单位开发了10岁及以下的-P系列儿童假人，包括P0（新生儿），P¾ （9个月），P1.5（18个月），P3（3岁），P6（6岁）和P10（10岁）共6种尺寸的儿童假人。P系列假人的身高、体重以及坐高参数如下表所示。至今，用于评价儿童约束系统的欧洲法规ECE R44仍在使用P系列假人。





P1.5儿童假人

以P¾、P1.5和P3为代表的儿童假人可以安装的传感器见下表。



Hybrid III儿童假人

Hybrid III儿童假人包括3岁、6岁和10岁3种类型，于1992年开始由SAE生物力学委员会和美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）联合开发。Hybrid III儿童假人由Hybrid III 50百分位假人缩放得到。后来经过全面升级，使得该假人能够在靠近展开的气囊时评估气囊的攻击性。

Hybrid III儿童假人主要用于FMVSS 208乘员碰撞保护和FMVSS 213儿童约束系统。FMVSS 208中还用到了一种用于评估小型儿童约束系统的小假人CRABI (Child Restraint and Airbag Interaction)，这类假人分6个月、12个月和18个月共3种类型。FMVSS 213涵盖了对机动车和飞机等交通工具上儿童约束系统的评定，除了要用到Hybrid III儿童假人，还会用到一种CAMI (Civil Aeronautical Medical Institute) Mark I & II儿童假人。本文限于篇幅，不多做介绍。


Hybrid III 3岁儿童假人

Humanetics和IIHS则合作开发了一种用于评估增高座椅安全带适配性的Hybrid III 6岁儿童假人，名为“JASPER”。该假人和TNO-10一样，没有上肢，不安装传感器，研发人员甚至省去了对试验评价结果没有影响的双足。


JASPER儿童假人

Q系列儿童假人

1933年，国际儿童假人工作组开始研发生物仿真性能优于P系列的儿童假人-Q系列儿童假人。如今Q假人在儿童约束系统（CRS）开发、儿童碰撞保护等领域发挥着越来越重要的作用。目前Q假人共有Q0（6周）、Q1（1岁）、Q1.5（18个月）、Q3（3岁）、Q6（6岁）和Q10（10岁）共6个版本。另外还有一个改装自Q3假人的Q3s，用于侧面碰撞，是对Part572 P子部分中Hybrid III 3岁儿童假人的补充。


从左到右依次为：Q1.5，Q3，Q0，Q6，Q1

Q系列假人的身高、体重以及坐高参数如下表所示。


注：文中假人质量为不含传感器（IR-TRACC除外）质量，Q系列儿童假人体重允许误差为±0.21kg~±0.7kg，身高允许误差≤9mm。

Q系列儿童假人在现行法规中应用最为广泛，适用于ANCAP、ASEAN NCAP、C-NCAP、Euro NCAP、KNCAP、Latin NCAP和UN R129等法规。如2021版C-NCAP 50km/h全正碰试验中用到了Q3，50km/h MPDB中用到了Q10。儿童座椅（CRS）静态评价过程中除了用到Q3和Q10外，还会用到Q1.5。


注：其中绿色为标配，浅绿色为选装。假人公司也会在合理范围内提供定制。

上表列出了Q系列所有儿童假人能安装的传感器。以可以安装近百个通道传感器的Q10假人为例，安装位置涉及头部、颈部、胸部、腹部、骨盆和大腿等，示意图如下图所示。除了髂骨、腹部和胸部等位置外，Q10可安装的传感器位置和WorldSID 50百分位假人大体相同。由此可见，儿童假人个头虽小，但是对碰撞伤害的测评能力可一点都不逊于成年假人。


Q10假人传感器安装位置示意图

写在最后

儿童群体的体征参数范围大，且缺少足够多的样本，儿童假人相比成年假人的研发也更为困难。经过科研人员和工程师的不断努力，时至今日，已经发展出了上述诸多儿童假人。他们在汽车碰撞儿童保护开发中发挥了巨大作用。

广汽研究院的攻城狮们借助儿童假人，在GS4、影豹和AION等车型的碰撞安全性能开发中也取得了值得消费者信赖的成绩。最后说一句，正确使用安全座椅、系好安全带才是保护小baby的关键哦！


参考文献

[1] Xu Li, 徐丽, Liu Zhengkun,等. P-Q系列儿童假人对比和介绍[C]// 2015第十八届汽车安全技术学术会议. 中国汽车工程学会, 2015.

[2] User Manual假人用户手册

[3]https://humanetics.humaneticsgroup.com/products/anthropomorphic-test-devices/child