היסטוריה מפורטת של בובות מבחן התרסקות

הדמה הראשונה של בדיקת ההתרסקות הייתה סיירה סם שנוצרה בשנת 1949. דמה זו של מבחן ריסוק של מבחן ריסוק של 95 אחוזונים מבוגרים פותחה על ידי Sierra Engineering Co. במסגרת חוזה עם חיל האוויר של ארצות הברית, שישמש להערכה של מושבי פליטת מטוסים על מזחלת הטילים בדיקות. - מקור FTSS

בשנת 1997, בובות הניסויים ההיברידיות של GM של GM הפכו רשמית לתקן התעשייתי לבדיקות כדי לעמוד בתקנות ההשפעה הקדמיות של הממשלה ו כרית אוויר בטיחות. GM פיתחה את מכשיר הבדיקה הזה כמעט 20 שנה לפני כן בשנת 1977 כדי לספק כלי מדידה ביו-מדעית - בובות בדיקות ריסוק שמתנהגות בצורה דומה מאוד לבני אדם. כמו שעשתה עם התכנון הקודם שלה, Hybrid II, GM שיתפה את הטכנולוגיה החדישה הזו עם הרגולטורים הממשלתיים וה- תעשיית רכב. השיתוף של כלי זה נעשה בשם בדיקות בטיחות משופרות והפחתה של פגיעות וכבישים בכבישים ברחבי העולם. גרסת Hybrid III משנת 1997 היא המצאת ה- GM עם שינויים מסוימים. זה מסמן ציון דרך נוסף במסע הלהט של יצרנית הרכב למען הבטיחות. Hybrid III הוא חדיש למבחני מערכות ריסון מתקדמות; GM משתמשת בו כבר שנים בפיתוח כריות אוויר בעלות השפעה קדמית. הוא מספק קשת רחבה של נתונים אמינים שיכולים להיות קשורים להשפעות של קריסות על פגיעה אנושית.

Hybrid III כולל תנוחה המייצגת את האופן בו הנהגים והנוסעים יושבים ברכב. כל הבובות של בדיקות ריסוק נאמנות לצורה האנושית שהם מדמים - במשקל הכולל, בגודל ובפרופורציה הכללית. ראשם נועד להגיב כמו הראש האנושי במצב התרסקות. זה סימטרי והמצח מתנער במידה רבה כמו שהאדם היה עושה אם היה מכה ב התנגשות. לחלל החזה כלוב צלעות פלדה המדמה את ההתנהגות המכנית של חזה אנושי בהתרסקות. צוואר הגומי מתכופף ונמתח באופן ביולוגי, והברכיים גם מיועדות להגיב לפגיעה, בדומה לברכיים אנושיות. לדמה של בדיקת הריסוק ההיברידית III יש ויניל עור והוא מצויד בכלים אלקטרוניים מתוחכמים הכוללים מדי תאוצה, פוטנציומטרים ותאי עומס. כלים אלה מודדים את תאוצה, סטיה וכוחות שחלקי גוף שונים חווים במהלך האטה בתאונה.

מכשיר מתקדם זה משופר באופן רציף ונבנה על בסיס מדעי של ביומכניקה, נתונים רפואיים וקלט, ובדיקות שהיו מעורבות בנאצים ובעלי חיים. ביומכניקה היא חקר גוף האדם וכיצד הוא מתנהג באופן מכני. אוניברסיטאות ערכו מחקר ביומכני מוקדם באמצעות מתנדבים אנושיים חיים במבחני ריסוק מבוקרים מאוד. מבחינה היסטורית, תעשיית הרכב העריכה מערכות ריסון באמצעות בדיקות מתנדבות עם בני אדם.

פיתוח Hybrid III שימש כדרך שיגור לקידום המחקר של כוחות ההתרסקות והשפעותיהם על פגיעה אנושית. כל השטויות של בדיקות ההתרסקות הקודמות, אפילו ה- I וה- II ההיברידי של GM, לא יכלו לספק תובנה מספקת לתרגום נתוני הבדיקה לעיצובים להפחתת פציעות עבור מכוניות ומשאיות. בובות הניסויים המוקדמות של מבחן התרסקות היו גסות מאוד והייתה להם מטרה פשוטה - לעזור מהנדסים וחוקרים בודקים את יעילותן של מעצורים או חגורות בטיחות. לפני ש- GM פיתחה את Hybrid I בשנת 1968, לא היו ליצרני הדמה שום שיטות עקביות לייצור המכשירים. המשקל והגודל הבסיסי של חלקי הגוף התבססו על מחקרים אנתרופולוגיים, אך הבובות לא היו עקביות מיחידה ליחידה. מדע הבובות האנתרופומורפיים היה בחיתוליו ואיכות הייצור שלהם הייתה מגוונת.

במהלך שנות השישים, חוקרי GM יצרו את היברידי I על ידי מיזוג החלקים הטובים ביותר בשני בובות פרימיטיביות. בשנת 1966 ייצרו מעבדות המחקר של אלדרסון את סדרת VIP-50 המיועדת ל- GM ולפורד. הוא שימש גם את הלשכה הלאומית לתקנים. זו הייתה הדמה הראשונה שיוצרה במיוחד לתעשיית הרכב. שנה לאחר מכן הציגה סיירה הנדסה את סיירה סטן, מודל תחרותי. אף מהנדסי GM לא מרוצים, שעשו דמה משלהם על ידי שילוב התכונות הטובות ביותר של שניהם - ומכאן השם היברידי אני. GM השתמשה במודל זה באופן פנימי אך שיתפה את העיצוב שלו עם המתחרים באמצעות ישיבות ועדות מיוחדות בחברה למהנדסי רכב (SAE). היברידית הייתי עמידה יותר והניבה תוצאות ניתנות לחזרה יותר מקודמותיה.

השימוש בדמויות המוקדמות הללו הועלה על ידי בדיקות חיל האוויר האמריקני שנערכו כדי לפתח ולשפר מערכות איפוק ופליטה של ​​טייסים. משלהי שנות הארבעים המאוחרות ועד שנות החמישים המוקדמות השתמש הצבא בבדי בדיקות ריסוק ומזחלות התרסקות כדי לבדוק מגוון יישומים וסובלנות אנושית לפגיעות. בעבר השתמשו במתנדבים אנושיים, אך עליית תקני הבטיחות הצריכה בדיקות מהירות גבוהה יותר והמהירות הגבוהה יותר לא הייתה בטוחה יותר לנבדקים אנושיים. כדי לבדוק את רתמות הריסון, הובלה מזחלת מהירה אחת על ידי מנועי רקטות והאימה עד 600 קמ"ש. אל"מ ג'ון פול סטאפ שיתף את תוצאות מחקר דמי ההתרסקות של חיל האוויר בשנת 1956 בכנס השנתי הראשון בו היו מעורבים יצרני רכב.

מאוחר יותר, בשנת 1962, ה- GM Proving Ground הציג את מזחלת ההשפעה הראשונה, המכונית, (מזחלת HY-GE). זה היה מסוגל לדמות צורות גל האצת התנגשות המיוצרות על ידי מכוניות בקנה מידה מלא. ארבע שנים לאחר מכן, מחקר GM יצאה משיטה רב-תכליתית לקביעת מידת סכנת הפגיעה הנוצרת בעת מדידת כוחות ההשפעה על בובות אנתרופומורפיות במהלך בדיקות מעבדה.

למרבה האירוניה, ענף הרכב יצא בקצב דרמטי מטוסים יצרנים במומחיות טכנית זו לאורך השנים. יצרני רכב עבדו עם ענף המטוסים באמצע שנות התשעים כדי להביא אותם למהירות עם ההתקדמות בבדיקות ריסוק הקשורות לסובלנות ופגיעות אנושיות. מדינות נאט"ו התעניינו במיוחד במחקר התרסקות רכב מכיוון שהיו בעיות בהן מסוק התרסקות ועם פליטות מהירות מהירות של טייסים. נהוג היה לחשוב שנתוני הרכב עשויים לעזור להפוך את המטוסים לבטוחים יותר.

כאשר עבר הקונגרס את חוק הבטיחות בתעבורה ובבטיחות רכב משנת 1966, תכנון וייצור מכוניות הפך לתעשייה מוסדרת. זמן קצר לאחר מכן החל ויכוח בין הממשלה לכמה יצרנים על אמינותם של מכשירי הבדיקה כמו בובות ההתרסקות.

הלשכה הלאומית לבטיחות בכבישים התעקשה כי השימוש בדמה VIP-50 של אלדרסון לאימות מערכות ריסון. הם דרשו בדיקות מחסום חזקות של 30 קילומטר לשעה לקיר נוקשה. המתנגדים טענו כי תוצאות המחקר שהתקבלו מהבדיקות עם דמה של בדיקת ריסוק זו לא היו ניתנות לחזרה מבחינה ייצורית ולא הוגדרו במונחים הנדסיים. החוקרים לא יכלו לסמוך על הביצועים העקביים של יחידות הבדיקה. בתי המשפט הפדרליים הסכימו עם מבקרים אלה. GM לא לקחה חלק במחאה החוקית. במקום זאת, GM שיפרה את דמה של בדיקת ההתרסקות היברידית I, והגיבה לנושאים שעלו בישיבות ועדת SAE. GM פיתחה רישומים שהגדירו את דמה של בדיקת הריסוק ויצרו בדיקות כיול אשר תקנו את ביצועיה במסגרת מעבדה מבוקרת. בשנת 1972 מסר GM את הרישומים והכיול ליצרני הדמה ולממשלה. הדמה החדשה של בדיקת הריסוק של GM Hybrid II סיפקה את בית המשפט, את הממשלה ואת היצרנים, וזה הפך לתקן לבדיקת ריסוק חזיתית בכדי לעמוד בתקנות הרכב האמריקאיות לאיפוק מערכות. הפילוסופיה של GM הייתה מאז ומתמיד לחלוק חידושים עם בדיקות התרסקות עם מתחרים ולא להרוויח שום רווח בתהליך.

בשנת 1972 בזמן ש- GM חולק את ההיברידי II עם הענף, המומחים בחקר ה- GM החלו במאמץ פורץ דרך. המשימה שלהם הייתה לפתח דמה של בדיקת ריסוק ששיקפה בצורה מדויקת יותר את הביומכניקה של גוף האדם במהלך תאונת דרכים. זה ייקרא Hybrid III. מדוע זה היה הכרחי? GM כבר ערכה בדיקות שעברו על דרישות הממשלה וסטנדרטים של יצרנים מקומיים אחרים. כבר מההתחלה פיתחה GM כל אחת מהטבעות התרסקות שלה כדי לענות על צורך מסוים במדידת מבחן ועיצוב בטיחות משופר. המהנדסים דרשו מכשיר בדיקה שיאפשר להם לבצע מדידות בניסויים ייחודיים שפיתחו כדי לשפר את בטיחותם של רכבי GM. מטרת קבוצת המחקר היברידית III הייתה לפתח דמה שלישית, דמויית בדיקות ריסוק של בני אדם, שתגובותיה היו קרובות יותר לנתונים ביומכניים מאשר דמה של בדיקת ריסוק של Hybrid II. העלות לא הייתה בעיה.

חוקרים חקרו את הדרך בה אנשים ישבו בכלי רכב ואת הקשר של היציבה שלהם למצב העיניים שלהם. הם עשו ניסויים ושנו את החומרים בכדי להפוך את הבובה, ושקלו להוסיף אלמנטים פנימיים כמו כלוב צלעות. קשיחות החומרים שיקפה נתונים ביו-מכניים. מכונות בקרה מספריות מדויקות שימשו לייצור הדמה המשופרת בעקביות.

בשנת 1973 קיימה GM את הסמינר הבינלאומי הראשון עם המומחים המובילים בעולם לדון במאפייני התגובה על השפעת האדם. כל מפגשים קודמים מסוג זה התמקדו בפציעה. אולם כעת, GM רצתה לחקור את הדרך בה אנשים הגיבו במהלך קריסות. עם תובנה זו, GM פיתח בובת התרסקות שהתנהגה הרבה יותר מקרוב לבני אדם. כלי זה סיפק נתוני מעבדה משמעותיים יותר, ואיפשר שינויי עיצוב שיכולים למעשה לעזור במניעת פציעות. GM הייתה המובילה בפיתוח טכנולוגיות בדיקה שיסייעו ליצרנים לייצר מכוניות ומשאיות בטוחות יותר. GM גם התקשרה עם ועדת SAE לאורך כל תהליך פיתוח זה כדי להרכיב תשומות מיצרני דמה ומכוניות רכב כאחד. רק שנה לאחר שהמחקר ההיברידי השלישי החל, GM השיב לחוזה ממשלתי עם דמה מעודנת יותר. בשנת 1973 יצר GM את GM 502, שלווה מידע מוקדם שלקחה קבוצת המחקר. זה כלל כמה שיפורים יציבתיים, ראש חדש ומאפייני מפרקים טובים יותר. בשנת 1977, GM הפכה היברידית III לזמינה מסחרית, כולל כל תכונות העיצוב החדשות ש- GM חקר ופיתח.

בשנת 1983 עתרה GM על ידי המינהל הלאומי לבטיחות בתעבורה בכבישים המהירים (NHTSA) בבקשה לקבלת אישור להשתמש בהיברידי III כמכשיר בדיקה חלופי לצורך עמידת הממשלה. GM גם סיפקה לתעשייה את יעדיה לביצועים מקובלים של דמה במהלך בדיקות בטיחות. יעדים אלה (ערכי הפניה להערכת פציעות) היו קריטיים בתרגום נתוני ה- Hybrid III לשיפורי בטיחות. ואז בשנת 1990, GM ביקשה כי הדמה ההיברידית III תהיה מכשיר הבדיקה המקובל היחיד שעומד בדרישות הממשלה. שנה לאחר מכן, ארגון התקנים הבינלאומי (ISO) קיבל החלטה פה אחד, בה הכיר על עליונותו של היברידי השלישי. ההיברידי III הוא כיום התקן לבדיקת השפעה חזיתית בינלאומית.

במהלך השנים, היברידי III ודומיות אחרות עברו מספר שיפורים ושינויים. לדוגמא, GM פיתח תוספת מעוותת המשמשת באופן שגרתי בבדיקות פיתוח GM כדי להצביע על כל תנועה של חגורת הברכיים מהאגן ולתוך הבטן. כמו כן, SAE מפגיש בין הכישרונות של חברות הרכב, ספקי חלקים, יצרני דמה וסוכנויות ממשלתיות בארה"ב, במאמצים שיתופיים להעצמת יכולת הבד הבדיקה. פרויקט SAE שנערך לאחרונה בשנת 1966 בשיתוף NHTSA, שיפר את מפרק הקרסול והירך. עם זאת, יצרני הדמה שמרניים מאוד לגבי שינוי או שיפור מכשירים סטנדרטיים. באופן כללי, על יצרן רכב להציג תחילה את הצורך בהערכת תכנון ספציפית כדי לשפר את הבטיחות. ואז, עם הסכם התעשייה, ניתן להוסיף את יכולת המדידה החדשה. SAE משמש כמסלקה טכנית לניהול ומזעור שינויים אלה.

עד כמה מדויקים מכשירי הבדיקה האנתרופומורפיים? במקרה הטוב, הם מנבאים את מה שעלול לקרות בדרך כלל בתחום מכיוון ששני אנשים אמיתיים אינם זהים בגודלם, במשקלם או בפרופורציות שלהם. עם זאת, בדיקות דורשות סטנדרט, ובדים מודרניים הוכיחו את עצמם כפרוגנוסטיסטים יעילים. בובות בדיקות התרסקות מוכיחות בעקביות שמערכות חגורת בטיחות סטנדרטיות, שלוש נקודות, הינן מעצורים יעילים מאוד - והנתונים מתקיימים כשורה בהשוואה להתרסקויות בעולם האמיתי. חגורות הבטיחות מקטינות את מקרי המוות בהתרסקות הנהגים ב- 42 אחוזים. הוספת כריות אוויר מעלה את ההגנה לכ- 47 אחוז.

בדיקות כריות אוויר בסוף שנות השבעים יצרו צורך נוסף. בהתבסס על בדיקות עם בובות גסות, מהנדסי GM ידעו שילדים ותושבים קטנים יותר יכולים להיות פגיעים לאגרסיביות של כריות אוויר. על כריות אוויר להתנפח במהירויות גבוהות מאוד כדי להגן על דיירים בהתרסקות - פשוטו כמשמעו כהרף עין. בשנת 1977 פיתח GM את הבובה של כרית האוויר לילדים. חוקרים כייילו את הבובה בעזרת נתונים שנאספו ממחקר שכלל בעלי חיים קטנים. מכון המחקר בדרום-מערב ערך את הבדיקה הזו כדי לקבוע מהי ההשפעה של הנבדקים בבטחה. מאוחר יותר GM שיתפה את הנתונים והעיצוב באמצעות SAE.

GM גם הייתה זקוקה למכשיר בדיקה כדי לדמות נקבה קטנה לבדיקת כריות האוויר של הנהג. בשנת 1987, GM העבירה את טכנולוגיית ה- Hybrid III לדמה המייצגת נקבה באחוזון החמישי. בסוף שנות השמונים הוציא המרכז לבקרת מחלות חוזה למשפחה של בובות היברידיות III כדי לסייע בבדיקת מעצורים פסיביים. אוניברסיטת אוהיו זכתה בחוזה וביקשה את עזרת GM. בשיתוף עם ועדת SAE, תרם GM לפיתוח משפחת היברידית III Dummy, שכלל זכר אחוזון 95, נקבה קטנה, ילדה בת שש, דמה לילדים וחדשה בת שלוש. לכל אחד מהם טכנולוגיה היברידית III.

בשנת 1996, GM, קרייזלר ופורד חששו מפגיעות הנגרמות מכרית האוויר ועתרו לממשלה באמצעות איגוד יצרני הרכב האמריקני (AAMA) לפנות לדיירים מחוץ למיקום במהלך כרית האוויר פריסות. המטרה הייתה ליישם נהלי בדיקות שאושרו על ידי ה- ISO - המשתמשים בדמה הנשית הקטנה עבור בדיקות בצד הנהג והדמות בנות השש והשלוש, כמו גם בובת תינוקות לנוסע צד. בהמשך פיתחה ועדת SAE סדרה של בובות תינוקות עם אחת מיצרניות המובילות של מכשירי הבדיקה, First Technology Safety Systems. זמינים כעת בובות של חצי שנה, 12 חודשים ו 18 חודשים, כדי לבחון את האינטראקציה של כריות אוויר עם מעצורים לילדים. הם ידועים כ- CRABI או מטופלים עם אינטראקציה עם כרית אוויר עם ריסון ילדים. הם מאפשרים בדיקת מעצורי תינוקות הפונים לאחור כאשר הם מונחים בחזית, מושב הנוסע המצויד בכרית אוויר. גדלי הדמה והסוגים השונים, המגיעים בקטן, ממוצע וגדול מאוד, מאפשרים ל- GM ליישם מטריצה ​​נרחבת של בדיקות וסוגי ריסוק. מרבית הבדיקות וההערכות הללו אינן מחויבות, אולם GM מבצעת באופן שגרתי בדיקות שאינן נדרשות על פי החוק. בשנות השבעים, מחקרי השפעות לוואי דרשו גרסה אחרת של מכשירי הבדיקה. NHTSA, בשיתוף עם מרכז המחקר והפיתוח של אוניברסיטת מישיגן, פיתחו דמה מיוחדת לוואי, או SID. האירופים יצרו אז את ה- EuroSID המתוחכם יותר. בהמשך, חוקרים מה- GM תרמו תרומות משמעותיות דרך ה- SAE לפיתוח מכשיר ביולוגי יותר בשם BioSID, המשמש כיום לבדיקת פיתוח.

בשנות התשעים, תעשיית הרכב האמריקאית פעלה ליצירת דמה למשתכן קטנה ומיוחדת לבדיקת כריות אוויר עם פגיעות לוואי. באמצעות USCAR, קונסורציום שנוסד לחלוק טכנולוגיות בין תעשיות ומחלקות ממשלתיות שונות, GM, קרייזלר ופורד פיתחו במשותף SID-2. הדמה מחקה נקבות או מתבגרים קטנים ועוזרת למדוד את הסבילות שלהן לאינפלציה של כריות האוויר. יצרניות ארה"ב עובדות עם הקהילה הבינלאומית כדי להקים מכשיר קטן יותר זה בעל השפעה לוואי הבסיס ההתחלתי עבור דמה בוגרת שישמשה בתקן הבינלאומי לביצועי השפעה לוואי מדידה. הם מעודדים את קבלת תקני הבטיחות הבינלאומיים, ובונים הסכמה להרמוניה של שיטות ובדיקות. ענף הרכב מחויב מאוד להרמוני סטנדרטים, בדיקות ושיטות ככל שיותר ויותר רכבים נמכרים לשוק עולמי.

מה העתיד? המודלים המתמטיים של GM מספקים נתונים בעלי ערך. בדיקה מתמטית מאפשרת גם איטרציה רבה יותר בזמן קצר יותר. המעבר של GM מחיישני מכני אוויר אלקטרוניים יצר הזדמנות מרגשת. מערכות כריות אוויר בהווה ובעתיד כוללות "מקליטי טיסה" אלקטרוניים כחלק מחיישני ההתרסקות שלהם. זיכרון מחשב לוכד נתוני שדה מאירוע ההתנגשות וישמור מידע על קריסות שלא היו זמינים בעבר. עם נתונים אלו בעולם האמיתי, החוקרים יוכלו לאמת תוצאות מעבדה ולשנות בובות, הדמיות מחשב ובדיקות אחרות.

"הכביש המהיר הופך למעבדת הבדיקה, וכל התרסקות הופכת להיות דרך ללמוד יותר כיצד להגן על אנשים", אמר הרולד "באד" מרץ, מומחה בתחום הבטיחות והביומכניקה בדימוס. "בסופו של דבר יתכן ויהיה אפשרות לכלול מקליטי ריסוק להתנגשויות סביב המכונית."

חוקרי GM מתעדנים כל העת את כל ההיבטים של בדיקות הריסוק כדי לשפר את תוצאות הבטיחות. לדוגמה, מכיוון שמערכות איפוק עוזרות לחסל יותר ויותר פגיעות קטסטרופליות בפלג גוף עליון, מהנדסי הבטיחות מבחינים בטראומה מושבתת וברגליים התחתונות. חוקרי GM דורשים לתכנן תגובות טובות יותר ברגליים התחתונות עבור בובות. הם הוסיפו גם "עור" לצוואר כדי למנוע מכריות אוויר להפריע לחוליות הצוואר במהלך הבדיקות.

יום אחד, "בובות" מחשב על המסך עשויים להיות מוחלפים על ידי בני אדם וירטואליים, עם לבבות, ריאות וכל שאר האיברים החיוניים. אך לא סביר שתרחישים אלקטרוניים אלו יחליפו את הדבר האמיתי בעתיד הקרוב. מטופשי התרסקות ימשיכו לספק לחוקרי GM ואחרים תובנה ואינטליגנציה מדהימים לגבי הגנה מפני התרסקות תושבים במשך שנים רבות.

תודה מיוחדת לקלאודיו פאוליני