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碰撞车里的“人们”系列之正面碰撞假人介绍
2018-04-12 21:03:27· 来源：上汽安全与CAE技术
本文重点介绍正面碰撞假人中应用最为广泛的Hybrid III型假人。
目前在车辆碰撞试验中都是使用假人Anthropomorphic Test Device (ATD)来评测车辆对驾乘人员的保护效果。其中碰撞假人按照大小可分为：儿童假人和成年假人；按照用途可分为：正面碰撞假人、侧面碰撞假人和后部碰撞假人。本文重点介绍正面碰撞假人中应用最为广泛的Hybrid III型假人。
01、正面碰撞假人的发展史
在假人出现之前，为模拟出碰撞事故中人体的损伤情况，试验中用过尸体和动物。虽然能获取不少数据，但是面临巨大的伦理挑战和动物保护者的抗议等问题。由此假人也就应历史的需要诞生了。从最初的VIP系列假人至今用于碰撞试验的假人已经有五十几年的历史了。
Hybrid假人发展史
为了提升假人的生物仿真度、动态响应性能和测量的可重复性等，1985年NHTSA就开始支持THOR假人的开发。THOR-50M作为HIII 50%假人的后继模型，它更接近于实际人体结构，也更能反映出实际碰撞中人体受到的伤害。US NCAP从2018年开始在全宽正面碰撞和斜碰中使用THOR假人。Euro NCAP 在2020年以后会在正碰工况MPDB中采用THOR假人，但使用HIII 50%的小腿。
02、正面碰撞假人的结构
假人是为了模拟真人在碰撞中受伤的情况，因此我们就要求假人在最大程度上能和真人相似，特别是在体态特征和伤害指标方面。为使假人各部位特性接近实际人体，其制作材料种类众多，比如胸腔是钢制的，肩胛骨是铝制的，假人的皮肤是采用硅胶材料制成的。
考虑身材规格的差异，Hybrid III系列成年假人包含：
1) 5百分位女性 — 代表身高148cm和体重56kg的矮小身材；
2) 50百分位男性 — 代表身高177cm和体重86kg的中等身材；
3) 95百分位男性假人 — 代表身高188cm和体重108kg的大型身材。
HIII 50% 假人 — 图片来自Humanetics
以HIII 50%假人为例，假人由头部、颈部、胸部、上肢、髋部、下肢、脚部以及各种形式的连接机构组成，包含近400个部件和约60个传感器。其中传感器包括：加速度、角加速度、力、弯矩和位移传感器等，以测取碰撞中各部位损伤情况。
假人各部位的传感器
03、正面碰撞假人损伤评估方法
目前CNCAP和Euro NCAP正面高速碰撞工况中放置的成年假人为HIII 50%男性假人和HIII 5%女性假人，主要考察头部、颈部、胸部、大腿和小腿在碰撞中受到的伤害。针对假人每个部位的伤害指数设定高性能指标限值和低性能指标限值，分别对应每个部位的最高分和0分。其中各部位性能指标限值代表其受伤害的程度和风险。
Euro NCAP正面碰撞测试工况--图片来自Carhs
正面碰撞假人伤害评价指标
HIII 50%假人各部位伤害限值 vs 受伤程度&风险
04、正面碰撞乘员防护策略
为了提高正面碰撞过程中对车内驾乘人员的保护效果，需要从车身结构设计和约束系统设计两个方面来实现。
笼式车身结构设计
笼式车身结构设计：车体采用大量高强钢和超高强钢，在碰撞中车身前端溃缩区域吸收尽可能多的能量，并最大程度地保持乘员舱的完整性，减少动力传动系统等部件对乘员舱的侵入量，进而保护车内乘员的安全。
约束系统设计
约束系统设计：配备驾驶员安全气囊、副驾驶安全气囊、预紧限力安全带、可压溃式转向管柱和防下潜座椅等；通过对各部件的参数进行优化匹配，实现对车内乘员的最佳保护。
05、安全小贴士
实际交通碰撞事故形式是多种多样的，即使具备很高碰撞安全水平的汽车也不可能在所有的碰撞工况中对驾乘人员都能起到很好的保护效果。请大家牢记以下安全小贴士：
1） 遵守交通规则，谨慎驾驶；
2） 上车后不管前后排先系安全带；
3） 副驾驶仪表板上请不要覆盖或放置硬物；
4） 注意关于安全气囊的标签，儿童乘车应正确使用儿童座椅。
01、正面碰撞假人的发展史
在假人出现之前，为模拟出碰撞事故中人体的损伤情况，试验中用过尸体和动物。虽然能获取不少数据，但是面临巨大的伦理挑战和动物保护者的抗议等问题。由此假人也就应历史的需要诞生了。从最初的VIP系列假人至今用于碰撞试验的假人已经有五十几年的历史了。
Hybrid假人发展史
为了提升假人的生物仿真度、动态响应性能和测量的可重复性等，1985年NHTSA就开始支持THOR假人的开发。THOR-50M作为HIII 50%假人的后继模型，它更接近于实际人体结构，也更能反映出实际碰撞中人体受到的伤害。US NCAP从2018年开始在全宽正面碰撞和斜碰中使用THOR假人。Euro NCAP 在2020年以后会在正碰工况MPDB中采用THOR假人，但使用HIII 50%的小腿。
02、正面碰撞假人的结构
假人是为了模拟真人在碰撞中受伤的情况，因此我们就要求假人在最大程度上能和真人相似，特别是在体态特征和伤害指标方面。为使假人各部位特性接近实际人体，其制作材料种类众多，比如胸腔是钢制的，肩胛骨是铝制的，假人的皮肤是采用硅胶材料制成的。
考虑身材规格的差异，Hybrid III系列成年假人包含：
1) 5百分位女性 — 代表身高148cm和体重56kg的矮小身材；
2) 50百分位男性 — 代表身高177cm和体重86kg的中等身材；
3) 95百分位男性假人 — 代表身高188cm和体重108kg的大型身材。
HIII 50% 假人 — 图片来自Humanetics
以HIII 50%假人为例，假人由头部、颈部、胸部、上肢、髋部、下肢、脚部以及各种形式的连接机构组成，包含近400个部件和约60个传感器。其中传感器包括：加速度、角加速度、力、弯矩和位移传感器等，以测取碰撞中各部位损伤情况。
假人各部位的传感器
03、正面碰撞假人损伤评估方法
目前CNCAP和Euro NCAP正面高速碰撞工况中放置的成年假人为HIII 50%男性假人和HIII 5%女性假人，主要考察头部、颈部、胸部、大腿和小腿在碰撞中受到的伤害。针对假人每个部位的伤害指数设定高性能指标限值和低性能指标限值，分别对应每个部位的最高分和0分。其中各部位性能指标限值代表其受伤害的程度和风险。
Euro NCAP正面碰撞测试工况--图片来自Carhs
正面碰撞假人伤害评价指标
HIII 50%假人各部位伤害限值 vs 受伤程度&风险
04、正面碰撞乘员防护策略
为了提高正面碰撞过程中对车内驾乘人员的保护效果，需要从车身结构设计和约束系统设计两个方面来实现。
笼式车身结构设计
笼式车身结构设计：车体采用大量高强钢和超高强钢，在碰撞中车身前端溃缩区域吸收尽可能多的能量，并最大程度地保持乘员舱的完整性，减少动力传动系统等部件对乘员舱的侵入量，进而保护车内乘员的安全。
约束系统设计
约束系统设计：配备驾驶员安全气囊、副驾驶安全气囊、预紧限力安全带、可压溃式转向管柱和防下潜座椅等；通过对各部件的参数进行优化匹配，实现对车内乘员的最佳保护。
05、安全小贴士
实际交通碰撞事故形式是多种多样的，即使具备很高碰撞安全水平的汽车也不可能在所有的碰撞工况中对驾乘人员都能起到很好的保护效果。请大家牢记以下安全小贴士：
1） 遵守交通规则，谨慎驾驶；
2） 上车后不管前后排先系安全带；
3） 副驾驶仪表板上请不要覆盖或放置硬物；
4） 注意关于安全气囊的标签，儿童乘车应正确使用儿童座椅。
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