汽车测试假人的路该怎么走?

2021-01-27 23:41:43·  来源:CNCAP中国新车评价规程  
 
前面两篇文章提到的混三和THOR假人都只能在正面碰撞中使用,那么侧面碰撞,追尾碰撞呢?当然还有其它假人型号,究其原因,假人毕竟只是一种测量工具,是工具都会
前面两篇文章提到的“混三”和“THOR”假人都只能在正面碰撞中使用,那么侧面碰撞,追尾碰撞呢?当然还有其它假人型号,究其原因,假人毕竟只是一种测量工具,是工具都会有测量范围,做不到万能。侧碰、追尾假人比较复杂一点,没有了一统江湖的假人。

由于上世纪70年代后,最早做假人模型的通用汽车没有封闭他们的技术,而是选择了共享,在随后的时间里,一大批汽车厂商和研究机构纷纷加入了假人模型的研究开发队伍中,一起甩开膀子干了起来。

欧洲在80年代初开发了他们的侧碰假人Euro-SID(ES-I),后来不断改进,变成了ES-II,与此同时,美国也开发了他们的侧碰假人SID。欧洲和美国使用各自开发的假人往往会导致彼此的实验结果差异很大,而彼此又都觉得自己的假人做得挺好的。在相互的较量和妥协过程中,形成了后来的格局:ES-II作为全球“官方指定产品”(美国的是ES-II的兄弟版本ES-IIre),代表男人,而SID的小妹SID-IIs则担任全球“官方指定女人”。


汽车测试假人的路该怎么走?

各类侧碰假人

当然,这种并不统一的局面让国际标准化组织ISO很是看不下去。ISO决定赞助双方共同开发一个侧碰假人,从名字就透露出要一统江湖的霸气:WSID(World Side Dummy)。到目前为止,欧洲和美国都对WSID比较满意,欧洲已经开始用WSID替代他们的ES-II,而美国也将在不久的将来全面使用WSID假人。

还有其他许多的假人型号,比如儿童假人,目前主流的是欧洲主导开发的Q系列假人,美国还有他们Hybrid家的假人。当然,由于儿童的数据比较难以获得,想要开发出一个仿真度比较高的儿童假人还有很长的路要走。


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C-NCAP试验中使用的假人型号

以上图中可以看出,在C-NCAP 2021版中,正面碰撞试验使用的主要是混三系列成年假人和Q系列儿童假人(MPDB碰撞试验驾驶员位置使用THOR 50假人),侧面碰撞和侧面柱碰试验中,前排使用WSID 50假人,后排使用SID IIs假人。

上世纪九十年代以后,随着计算机模拟技术的逐渐成熟,假人也开始数字化,开始逐渐有了假人的替身,每天在电脑里磕磕碰碰打打杀杀。

数字化假人的发展过程中,丰田开始傲娇了。

假人毕竟是假的,和真人的差异很明显。比如说假人不可能撞一次就挂掉吧,所以用的材料和真人差异很大,关节也有很大的不同。此外,作为一种测量工具,假人测的数据也很有限,专业一点说是有多少多少的“通道”,就是只能测到假人身上固定点的固定数据。

这时候,丰田就开始考虑照着真人的数据做一个只用于计算机模拟的假人。

丰田汽车在1997年左右开始动手做他们的第一个人体数字模型,取名叫“THUMS”(Total HUman Model for Safety)。假人模型的数据基于真实人体,经过多年的发展,逐渐成为数字假人界的“一哥”。目前已经发展到第六代(版本),真实的构造出了人体的骨骼结构、面部、大脑和内脏器官,并且加入了能张紧或松弛的肌肉,模拟人体在紧张和放松状态下的不同反应。


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THUMS假人的发展

当然,THUMS是丰田汽车研究院和北美诸多高校研究机构共同开发的成果。美国当然不甘心落后,于是,THUMS的竞争对手就诞生了:GHBMC。GHBMC由美国NHTSA赞助,通用和克莱斯勒汽车带头,紧跟着本田,日产和现代汽车,还有雷诺和PSA,以及日本的气囊制造商:高田TAKATA一起做的!

不过,到目前为止,还是丰田的THUMS略胜一筹。

如今,越来越多的汽车厂商都开始进行虚拟碰撞测试,数字化假人也在虚拟碰撞测试中日益流行起来。

虽然虚拟碰撞测试可以验证模型、确认对系统性能的预测,或在系统功能尚未定型的情况下发挥作用,但并无法捕捉到真实碰撞中的所有细节,而实际碰撞测试的假人设备又很难测量到所有数据。因此结合双方的优势,我们可以进行一次物理碰撞测试,了解车辆或车辆安全系统在碰撞中的表现,然后通过大量计算机模拟,比如说20次模拟,进行一系列渐进式优化,并最终打造出新的最优化车型,或最优化的系统,用于进行下阶段的真实碰撞测试。通过这种方式可以大幅减少特定情况所需进行的实际碰撞的次数,降低试验成本,提高试验效率。
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