تاريخ مفصل لعرائس اختبار التحطم

أول دمية اختبار تحطم كانت سييرا سام التي تم إنشاؤها في عام 1949. تم تطوير دمية اختبار الاصطدام البالغة 95 في المئة من قبل شركة سييرا الهندسية بموجب عقد مع القوات الجوية الأمريكية ، لاستخدامها في تقييم مقاعد طرد الطائرات على زلاجات الصواريخ الاختبارات. - المصدر FTSS

في عام 1997 ، أصبحت دمى اختبارات التصادم Hybrid III من جنرال موتورز رسميًا معيار الصناعة للاختبار للامتثال للوائح التأثير الجبهي الحكومية و وسادة هوائية سلامة. قامت جنرال موتورز بتطوير جهاز الاختبار هذا قبل ما يقرب من 20 عامًا في عام 1977 لتوفير أداة قياس بيوفيلديك - دمى اختبار التصادم التي تتصرف بشكل مشابه جدًا للبشر. كما فعلت مع تصميمها السابق ، Hybrid II ، تشارك GM هذه التقنية المتطورة مع الجهات التنظيمية الحكومية و صناعة السيارات. تمت مشاركة هذه الأداة باسم اختبار السلامة المحسن وتقليل إصابات الطرق والوفيات في جميع أنحاء العالم. نسخة 1997 من Hybrid III هي اختراع GM مع بعض التعديلات. إنها علامة بارزة أخرى في رحلة صناعة السيارات الرائدة من أجل السلامة. Hybrid III هو الأحدث لاختبار أنظمة ضبط النفس المتقدمة ؛ تستخدم شركة جنرال موتورز منذ سنوات في تطوير الوسائد الهوائية ذات التأثير الأمامي. يوفر مجموعة واسعة من البيانات الموثوقة التي يمكن أن تكون مرتبطة بتأثيرات التصادم على إصابة بشرية.

يتميز Hybrid III بتمثيل الموقف للطريقة التي يجلس بها السائقون والركاب في المركبات. جميع دمى اختبارات التصادم مخلصة للشكل البشري الذي تحاكيه - من حيث الوزن والحجم والنسبة. تم تصميم رؤوسهم للاستجابة مثل الرأس البشري في حالة التصادم. إنه متماثل والجبهة تنحرف إلى حد كبير بالطريقة التي قد يتصرف بها الشخص إذا ضرب في تصادم. يحتوي تجويف الصدر على قفص ضلع فولاذي يحاكي السلوك الميكانيكي لصدر بشري في حادث تصادم. العنق المطاطي ينحني ويمتد بيولوجيًا ، والركبتين مصممتان أيضًا للاستجابة للتأثير ، على غرار الركبتين البشرية. دمية اختبار التصادم الهجين الثالث لديه الفينيل البشرة ومجهزة بأدوات إلكترونية متطورة بما في ذلك أجهزة قياس التسارع ، وأجهزة قياس الجهد ، وخلايا الحمل. هذه الأدوات تقيس التسريعوالانحراف والقوى التي تواجهها أجزاء الجسم المختلفة أثناء تباطؤ التصادم.

يتم تحسين هذا الجهاز المتقدم بشكل مستمر وقد تم بناؤه على أساس علمي من الميكانيكا الحيوية والبيانات الطبية والمدخلات والاختبارات التي شملت الجثث البشرية والحيوانات. الميكانيكا الحيوية هي دراسة جسم الإنسان وكيف يتصرف ميكانيكيا. أجرت الجامعات بحثًا ميكانيكيًا حيويًا مبكرًا باستخدام متطوعين حيين في بعض اختبارات التصادم الخاضعة للرقابة. تاريخياً ، قامت صناعة السيارات بتقييم أنظمة ضبط النفس باستخدام الاختبار التطوعي مع البشر.

عمل تطوير Hybrid III كمنصة إطلاق للمضي قدمًا في دراسة قوى التحطم وتأثيراتها على إصابة بشرية. لا يمكن لجميع دمى اختبارات التصادم السابقة ، حتى GM Hybrid I و II ، توفير رؤية كافية لترجمة بيانات الاختبار إلى تصميمات تقلل من الإصابات للسيارات والشاحنات. كانت دمى اختبار التصادم المبكر فجة للغاية وكان لها غرض بسيط - المساعدة المهندسين والباحثين التحقق من فعالية القيود أو أحزمة الأمان. قبل أن تقوم جنرال موتورز بتطوير Hybrid I في عام 1968 ، لم يكن لدى الشركات المصنعة الوهمية طرق متسقة لإنتاج الأجهزة. اعتمد الوزن والحجم الأساسيان لأجزاء الجسم على دراسات أنثروبولوجية ، لكن الدمى كانت غير متسقة من وحدة إلى وحدة. كان علم الدمى المجسمة في طفولته وتفاوتت جودة إنتاجها.

خلال الستينيات ، ابتكر باحثو جنرال موتورز الهجين الأول من خلال دمج أفضل الأجزاء من دمى بدائية. في عام 1966 ، أنتجت مختبرات Alderson Research Laboratories سلسلة VIP-50 لـ GM و Ford. كما تم استخدامه من قبل المكتب الوطني للمعايير. كانت هذه أول دمية مصنوعة خصيصًا لصناعة السيارات. بعد ذلك بعام ، قدمت شركة سييرا للهندسة نموذج سييرا ستان ، وهو نموذج تنافسي. لم يكن مهندسو GM راضون ، الذين صنعوا دمية خاصة بهم من خلال الجمع بين أفضل الميزات لكليهما - ومن هنا جاء اسم Hybrid I. استخدمت جنرال موتورز هذا النموذج داخليًا ولكنها شاركت تصميمها مع المنافسين من خلال اجتماعات اللجان الخاصة في جمعية مهندسي السيارات (SAE). لقد كانت Hybrid I أكثر متانة وأنتجت نتائج قابلة للتكرار أكثر من سابقاتها.

تم إطلاق استخدام هذه الدمى المبكرة من خلال اختبار القوات الجوية الأمريكية الذي تم إجراؤه لتطوير وتحسين أنظمة ضبط النفس والقذف التجريبية. من أواخر الأربعينيات وحتى أوائل الخمسينيات ، استخدم الجيش دمى اختبار التصادم وزلاجات التصادم لاختبار مجموعة متنوعة من التطبيقات وتحمل الإنسان للإصابة. في السابق كانوا قد استخدموا متطوعين بشريين ، لكن ارتفاع معايير السلامة تطلب اختبارات سرعة أعلى ، ولم تعد السرعات الأعلى آمنة للأشخاص البشريين. لاختبار أحزمة ضبط الطيار ، تم دفع زلاجة عالية السرعة بواسطة محركات الصواريخ وتسريعها حتى 600 ميل في الساعة. العقيد شارك جون بول ستاب نتائج أبحاث دمية التصادم في عام 1956 في المؤتمر السنوي الأول الذي ضم مصنعي السيارات.

في وقت لاحق ، في عام 1962 ، قدمت GM Proving Ground أول مزلقة تصادم سيارات (مزلقة HY-GE). كانت قادرة على محاكاة الأشكال الموجية لتسارع التصادم التي تنتجها السيارات واسعة النطاق. بعد أربع سنوات من ذلك ، ابتكرت GM Research طريقة متعددة الاستخدامات لتحديد مدى خطر الإصابة الناتج عند قياس قوى التأثير على الدمى المجسمة أثناء الاختبارات المعملية.

ومن المفارقات أن صناعة السيارات تجاوزت بشكل كبير الطائرات الشركات المصنعة في هذه الخبرة التقنية على مر السنين. عمل صانعو السيارات مع صناعة الطائرات في منتصف التسعينات لجعلهم يصلون بسرعة مع التقدم في اختبار التصادم فيما يتعلق بالتسامح والإصابات البشرية. كانت دول الناتو مهتمة بشكل خاص بأبحاث حوادث السيارات بسبب وجود مشاكل فيها هليكوبتر تحطم ومع طرد عالي السرعة للطيارين. كان يعتقد أن بيانات السيارات قد تساعد في جعل الطائرة أكثر أمانًا.

عندما أصدر الكونغرس قانون المرور الوطني وسلامة السيارات لعام 1966 ، أصبح تصميم وتصنيع السيارات صناعة منظمة. بعد ذلك بوقت قصير ، بدأ نقاش بين الحكومة وبعض الشركات المصنعة حول مصداقية أجهزة الاختبار مثل الدمى المحطمة.

أصر المكتب الوطني لسلامة الطرق السريعة على استخدام دمية Alderson's VIP-50 للتحقق أنظمة ضبط النفس. لقد تطلبوا اختبارات حاجز وجها لوجه 30 ميل في الساعة إلى جدار صلب. ادعى المعارضون أن نتائج البحث التي تم الحصول عليها من الاختبار باستخدام دمية اختبار التصادم هذه لا يمكن تكرارها من وجهة نظر التصنيع ولم يتم تحديدها من الناحية الهندسية. لم يتمكن الباحثون من الاعتماد على الأداء المتسق لوحدات الاختبار. اتفقت المحاكم الفيدرالية مع هؤلاء النقاد. لم تشارك جنرال موتورز في الاحتجاج القانوني. وبدلاً من ذلك ، تحسنت جنرال موتورز على دمية اختبار التصادم Hybrid I ، رداً على المشكلات التي ظهرت في اجتماعات لجنة SAE. طورت جنرال موتورز رسومات حددت دمية اختبار التصادم وابتكرت اختبارات معايرة من شأنها توحيد أدائها في بيئة معملية خاضعة للرقابة. في عام 1972 ، سلمت جنرال موتورز الرسومات والمعايرة لمصنعي دمية والحكومة. استرضت دمية GM Hybrid II لاختبار التصادم المحكمة والحكومة والمصنعين ، وهذا أصبح معيارًا لاختبار التصادم الأمامي للامتثال للوائح السيارات الأمريكية لضبط النفس أنظمة. لطالما كانت فلسفة جنرال موتورز هي مشاركة الابتكار الوهمي في اختبار التصادم مع المنافسين وعدم كسب أي ربح في هذه العملية.

في عام 1972 بينما كانت GM تشارك Hybrid II مع الصناعة ، بدأ الخبراء في GM Research جهودًا رائدة. كانت مهمتهم هي تطوير دمية اختبار التصادم التي تعكس بشكل أكثر دقة الميكانيكا الحيوية لجسم الإنسان أثناء حادث تصادم السيارة. سيكون هذا يسمى Hybrid III. لماذا كان هذا ضروريا؟ كانت جنرال موتورز تجري بالفعل اختبارات تجاوزت المتطلبات الحكومية ومعايير الشركات المصنعة المحلية الأخرى. منذ البداية ، طورت جنرال موتورز كل دمية من تصادمها للاستجابة لحاجة معينة لقياس اختبار وتصميم أمان محسّن. احتاج المهندسون إلى جهاز اختبار يسمح لهم بأخذ القياسات في تجارب فريدة قاموا بتطويرها لتحسين سلامة المركبات المعدلة وراثيًا. كان هدف مجموعة الأبحاث Hybrid III هو تطوير دمية اختبار اصطدام تشبه الإنسان من الجيل الثالث كانت استجاباتها أقرب إلى البيانات الميكانيكية الحيوية من دمية اختبار التصادم Hybrid II. لم تكن التكلفة مشكلة.

درس الباحثون الطريقة التي جلس بها الناس في المركبات وعلاقة وضعيتهم بموقفهم. لقد جربوا وغيّروا المواد لصنع الدمية ، وفكروا في إضافة عناصر داخلية مثل القفص الصدري. عكس صلابة المواد البيانات الميكانيكية الحيوية. تم استخدام آلات التحكم العددي الدقيقة لتصنيع الدمية المحسنة باستمرار.

في عام 1973 ، عقدت جنرال موتورز أول ندوة دولية مع كبار الخبراء في العالم لمناقشة خصائص الاستجابة للتأثير البشري. كل تجمع سابق من هذا النوع ركز على الإصابة. لكن الآن ، أرادت جنرال موتورز التحقيق في الطريقة التي استجاب بها الناس أثناء التصادم. من خلال هذه الرؤية ، طورت جنرال موتورز دمية اصطدامية تتصرف بشكل وثيق مع البشر. قدمت هذه الأداة بيانات معملية أكثر فائدة ، مما سمح بتغييرات التصميم التي يمكن أن تساعد بالفعل في منع الإصابة. كانت جنرال موتورز رائدة في تطوير تقنيات الاختبار لمساعدة الشركات المصنعة على صنع سيارات وشاحنات أكثر أمانًا. كما تواصلت جنرال موتورز مع لجنة SAE طوال عملية التطوير هذه لتجميع المدخلات من الشركات المصنعة وهمية والسيارات على حد سواء. بعد عام واحد فقط من بدء أبحاث Hybrid III ، استجابت GM لعقد حكومي مع دمية أكثر دقة. في عام 1973 ، أنشأت جنرال موتورز GM 502 ، التي استعارت معلومات مبكرة تعلمتها مجموعة البحث. تضمنت بعض التحسينات الوضعية ، رأس جديد ، وخصائص مشتركة أفضل. في عام 1977 ، قامت جنرال موتورز بإتاحة Hybrid III تجاريًا ، بما في ذلك جميع ميزات التصميم الجديدة التي قامت GM بالبحث والتطوير فيها.

في عام 1983 ، طلبت جنرال موتورز من الإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة (NHTSA) للحصول على إذن لاستخدام Hybrid III كجهاز اختبار بديل للامتثال الحكومي. كما زودت جنرال موتورز الصناعة بأهدافها لأداء وهمي مقبول أثناء اختبار السلامة. كانت هذه الأهداف (القيم المرجعية لتقييم الإصابات) حاسمة في ترجمة بيانات Hybrid III إلى تحسينات السلامة. ثم في عام 1990 ، طلبت GM أن تكون دمية Hybrid III هي جهاز الاختبار الوحيد المقبول الذي يلبي المتطلبات الحكومية. وبعد مرور عام ، أصدرت منظمة المعايير الدولية (ISO) قرارًا بالإجماع يعترف بتفوق Hybrid III. يعتبر Hybrid III الآن المعيار لاختبار التأثير الجبهي الدولي.

على مر السنين ، خضعت Hybrid III والدمى الأخرى لعدد من التحسينات والتغييرات. على سبيل المثال ، قامت جنرال موتورز بتطوير إدخال مشوه يستخدم بشكل روتيني في اختبارات تطوير جنرال موتورز للإشارة إلى أي حركة لحزام اللفة من الحوض إلى البطن. بالإضافة إلى ذلك ، تجمع SAE مواهب شركات السيارات وموردي قطع الغيار ومصنعي الدمية والوكالات الحكومية الأمريكية في جهود تعاونية لتعزيز قدرة دمية الاختبار. قام مشروع SAE عام 1966 ، بالاشتراك مع NHTSA ، بتعزيز مفصل الكاحل والورك. ومع ذلك ، فإن الشركات المصنعة الوهمية متحفظة للغاية بشأن تغيير أو تحسين الأجهزة القياسية. بشكل عام ، يجب على شركة تصنيع السيارات أولاً إظهار الحاجة إلى تقييم تصميم معين لتحسين السلامة. بعد ذلك ، مع اتفاقية الصناعة ، يمكن إضافة قدرة القياس الجديدة. تعمل شركة SAE كغرفة مقاصة فنية لإدارة هذه التعديلات وتقليلها.

ما مدى دقة أجهزة الاختبار المجسمة هذه؟ في أحسن الأحوال ، هم متنبئون بما قد يحدث بشكل عام في المجال لأنه لا يوجد شخصان حقيقيان متماثلان في الحجم أو الوزن أو النسب. ومع ذلك ، تتطلب الاختبارات معيارًا ، وقد أثبتت الدمى الحديثة أنها أدوات تنبؤية فعالة. تثبت دمى اختبارات التصادم باستمرار أن أنظمة حزام الأمان القياسية ذات الثلاث نقاط هي قيود فعالة للغاية - وتثبت البيانات بشكل جيد عند مقارنتها بالأعطال في العالم الحقيقي. خفضت أحزمة الأمان حالات وفاة السائق بسبب الاصطدام بنسبة 42 بالمائة. تؤدي إضافة الوسائد الهوائية إلى رفع الحماية إلى حوالي 47 بالمائة.

ولّد اختبار الوسادة الهوائية في أواخر السبعينات حاجة أخرى. استنادًا إلى الاختبارات التي أجريت مع دمى بدائية ، كان مهندسو GM يعلمون أن الأطفال والشاغلين الصغار يمكن أن يكونوا عرضة لعدوانية الوسائد الهوائية. يجب أن تنتفخ الوسائد الهوائية بسرعات عالية جدًا لحماية الركاب في حالة التصادم - حرفياً في أقل من غمضة عين. في عام 1977 ، وضعت جنرال موتورز دمية هوائية للأطفال. قام الباحثون بمعايرة الدمية باستخدام البيانات التي تم جمعها من دراسة شملت الحيوانات الصغيرة. أجرى معهد الجنوب الغربي للأبحاث هذا الاختبار لتحديد الآثار التي يمكن للمشاركين تحملها بأمان. في وقت لاحق شاركت جنرال موتورز البيانات والتصميم من خلال SAE.

كما احتاجت جنرال موتورز إلى جهاز اختبار لمحاكاة أنثى صغيرة لاختبار الوسائد الهوائية للسائق. في عام 1987 ، نقلت جنرال موتورز تقنية Hybrid III إلى دمية تمثل أنثى النسبة المئوية الخامسة. أيضًا في أواخر الثمانينيات ، أصدر مركز السيطرة على الأمراض عقدًا لعائلة من الدمى الهجين الثالث للمساعدة في اختبار القيود السلبية. فازت جامعة ولاية أوهايو بالعقد وطلبت مساعدة جنرال موتورز. بالتعاون مع لجنة SAE ، ساهمت جنرال موتورز في تطوير عائلة الهجين الثالث الهجين ، والتي تضمنت 95 في المئة من الذكور ، وأنثى صغيرة ، وطفل يبلغ من العمر ست سنوات ، دمية طفل ، وجديدة ثلاث سنوات من العمر. لكل منها تقنية Hybrid III.

في عام 1996 ، أصبحت جنرال موتورز وكرايسلر وفورد تشعر بالقلق إزاء الإصابات الناجمة عن تضخم الأكياس الهوائية والتماس الحكومة من خلال جمعية مصنعي السيارات الأمريكية (AAMA) لمعالجة الشاغلين خارج الموقع أثناء الوسادة الهوائية عمليات النشر. كان الهدف هو تنفيذ إجراءات الاختبار التي أقرتها ISO - والتي تستخدم دمية الإناث الصغيرة اختبار جانب السائق والدمى البالغة من العمر ست سنوات وثلاث سنوات ، بالإضافة إلى دمية الرضع للركاب جانب. قامت لجنة SAE في وقت لاحق بتطوير سلسلة من دمى الرضع مع واحدة من الشركات المصنعة لأجهزة الاختبار الرائدة ، First Technology Safety Systems. تتوفر دمى عمرها ستة أشهر و 12 شهرًا و 18 شهرًا لاختبار تفاعل الوسائد الهوائية مع مساند الأطفال. تُعرف باسم دمى تفاعل الوسائد الهوائية الخاصة بمقعد الأطفال CRABI ، فهي تتيح اختبار قيود الرضّع المواجهة للخلف عند وضعها في مقعد الراكب الأمامي المزود بوسادة هوائية. تسمح الأحجام والأنواع الوهمية المختلفة ، التي تأتي في أحجام صغيرة ومتوسطة وكبيرة جدًا ، لجنرال موتورز بتنفيذ مصفوفة واسعة من الاختبارات وأنواع التصادم. معظم هذه الاختبارات والتقييمات ليست مفوضة ، لكن GM تجري بشكل روتيني اختبارات غير مطلوبة بموجب القانون. في السبعينيات ، تطلبت دراسات التأثير الجانبي إصدارًا آخر من أجهزة الاختبار. قامت NHTSA ، بالتعاون مع مركز البحث والتطوير بجامعة ميشيغان ، بتطوير دمية ذات تأثير جانبي خاص ، أو SID. ثم أنشأ الأوروبيون EuroSID الأكثر تعقيدًا. في وقت لاحق ، قدم باحثو جنرال موتورز مساهمات كبيرة من خلال SAE لتطوير جهاز أكثر حيوية حيويًا يسمى BioSID ، والذي يستخدم الآن في اختبار التطوير.

في التسعينات ، عملت صناعة السيارات الأمريكية على إنشاء دمية خاصة صغيرة شاغرة لاختبار الوسائد الهوائية ذات التأثير الجانبي. من خلال USCAR ، تم تشكيل كونسورتيوم لتقاسم التقنيات بين مختلف الصناعات والدوائر الحكومية ، جنرال موتورز ، كرايسلر وفورد بالاشتراك مع SID-2s. تحاكي الدمية الإناث الصغيرة أو المراهقات وتساعد في قياس تحملهم لتضخم الوسادة الهوائية. يعمل المصنعون الأمريكيون مع المجتمع الدولي لإنشاء هذا الجهاز الأصغر والأثر الجانبي مثل أساس الانطلاق لدمية الكبار لاستخدامها في المعيار الدولي لأداء التأثير الجانبي قياس. إنهم يشجعون على قبول معايير السلامة الدولية ، وبناء الإجماع لتنسيق الأساليب والاختبارات. تلتزم صناعة السيارات التزامًا كبيرًا بتنسيق المعايير والاختبارات والأساليب حيث يتم بيع المزيد والمزيد من المركبات إلى السوق العالمية.

ما هو المستقبل؟ توفر النماذج الرياضية الخاصة بجنرال موتورز بيانات قيمة. يسمح الاختبار الرياضي أيضًا بمزيد من التكرار في وقت أقصر. خلق انتقال GM من أجهزة استشعار الوسادة الهوائية الميكانيكية إلى الإلكترونية فرصة مثيرة. تحتوي أنظمة الوسادة الهوائية الحالية والمستقبلية على "مسجلات طيران" إلكترونية كجزء من أجهزة استشعار التصادم. ستقوم ذاكرة الكمبيوتر بالتقاط البيانات الميدانية من حدث التصادم وتخزين معلومات الأعطال التي لم تكن متوفرة من قبل. باستخدام هذه البيانات الواقعية ، سيتمكن الباحثون من التحقق من صحة النتائج المختبرية وتعديل الدمى والمحاكاة الحاسوبية والاختبارات الأخرى.

قال هارولد "برود" ميرتز ، خبير السلامة المتقاعد في جنرال موتورز والميكانيكا الحيوية: "يصبح الطريق السريع هو معمل الاختبار ، ويصبح كل حادث طريقة لمعرفة المزيد عن كيفية حماية الناس". "في النهاية ، قد يكون من الممكن تضمين مسجلات الاصطدام في جميع أنحاء السيارة."

ينقح باحثو جنرال موتورز باستمرار جميع جوانب اختبارات التصادم لتحسين نتائج السلامة. على سبيل المثال ، نظرًا لأن أنظمة ضبط النفس تساعد على القضاء على المزيد والمزيد من الإصابات الكارثية في الجزء العلوي من الجسم ، فإن مهندسي السلامة يلاحظون الصدمة المعوقة والساق السفلى. بدأ باحثو GM في تصميم استجابات أفضل للساق السفلية للدمى. كما أضافوا "الجلد" إلى الرقاب لمنع الوسائد الهوائية من التدخل في فقرات العنق أثناء الاختبارات.

في يوم من الأيام ، قد يتم استبدال "الدمى" على الشاشة بإنسان افتراضي ، بقلوب ، ورئتين ، وجميع الأعضاء الحيوية الأخرى. ولكن من غير المحتمل أن تحل هذه السيناريوهات الإلكترونية محل الشيء الحقيقي في المستقبل القريب. ستواصل دمى التصادم تزويد باحثي جنرال موتورز والآخرين برؤية وذكاء ملحوظين حول حماية الركاب من الاصطدامات لسنوات عديدة قادمة.

شكر خاص لكلوديو باوليني