宋家锋:为汽车安全护航 让碰撞测试出现更多“中国身影”
2024-12-05 08:38 来源:中国青年报·出行周刊 记者 王志远
清华大学苏州汽车研究院安全技术研究所所长宋家锋认为,开发中国体征碰撞假人,将有助于推动国内高端装备制造业发展与标准创新。
随着汽车市场进入存量竞争阶段,消费者对汽车安全问题愈发重视。如果说智能化、电动化技术是汽车行业快速发展的新引擎,而包含汽车碰撞测试在内的各项“考试”,则是护航汽车安全的压舱石。
“一方面,更多智能化车载的出现让人们的驾乘体验更便捷、更有趣;另一方面,汽车的安全性正在稳步提升,各项主、被动安全配置守护着出行的安全。”在汽车行业分析师孙巍看来,比起锦上添花的各类科技配置,更好地保障出行安全、将人们稳妥、高效地送达目的地,才是汽车诞生的初衷。
在这一过程中,除了高强度钢、多个安全气囊、车身吸能材料这些“看得见的安全”和电子稳定控制系统(ESP)、道路偏离预警系统、自动紧急制动系统(AEB)这些“看不见的安全”外,汽车碰撞测试假人(以下简称“碰撞假人”)在汽车安全提升过程中同样扮演着重要的角色。
“从第一台汽车问世,到后来汽车技术日新月异般发展,曾经在很长一段时间内,‘人体受到汽车撞击时会受到怎样的冲击’‘车祸中人体撞击的极限在哪里’等问题却鲜有人问津。”近日,清华大学苏州汽车研究院安全技术研究所(以下简称“清汽研安全所”)所长宋家锋在接受记者采访时表示,作为直接用于评估碰撞冲击环境对人体的伤害程度、进而评价车辆安全性能优劣的测量仪器,使用配置了多种传感器的碰撞假人是驾乘人员的最好“替身”,也是汽车碰撞安全测试中的“评委”。
事实上,早在1930年,汽车被发明近50年后,来自美国底特律市韦恩州立大学的劳伦斯·帕特里克就开始关注汽车碰撞测试的相关课题。为了研究汽车碰撞对人体冲击造成的损伤程度,研究人员一开始使用真人、人类尸体做测试采集数据,后来还让猩猩、猪、狗等动物纷纷坐上汽车,成为碰撞测试的实验品。直到美国通用汽车公司推出了名为Hybrid I(混合I代)的碰撞假人,汽车碰撞测试才逐渐有了标准设备。
“中国对道路交通安全法规和标准制定及实施非常重视。然而由于国内汽车产业起步较晚,初期的汽车安全标准主要参考国外情况,安全标准体系建设相对落后。”宋家锋表示,中国汽车的产销规模已连续多年位居世界第一,但各大车企在做汽车碰撞测试时,使用的还是参照国外标准设计制定的碰撞假人。
“目前,中国汽车安全标准中所用的是按照欧美50百分位人体尺寸制作的混合Ⅲ代50百分位假人(身高1.76米、体重78公斤),与中国50百分位人体(身高1.68米、体重68.6公斤)的体型差异较大。”宋家锋解释说,无论是在外在特征,如身高、体重、肌肉密度、质量分布,还是内在特性,如动态响应、生物力学等方面,中国消费者的人体特征与欧美消费者的人体体征存在着较大差异。
“例如,中国中等尺寸男性上臂比美国中等尺寸男性上臂短4.14%,坐姿膝盖高度矮12%。当遇到车祸时,不同体型的驾乘者受到冲击的部位、抗冲击的能力都是不同的。因此,使用欧美碰撞假人测试出的汽车安全标准,能否为中国驾乘人员提供最佳的保护效能?这一问题可能值得商榷。”宋家锋对记者说。
他表示,特别是在高速碰撞的场景下,不同人体特征之间的差异会被放大。“倘若车企工程师可以使用中国人体特征假人采集到的数据,以此作为依据设计乘员约束系统,将汽车气囊的点爆时间提前或是把座椅抬高,那么都有可能进一步降低驾乘人员的碰撞受损程度。”宋家锋补充说。
正是因为碰撞假人的极端重要性,当前市面上碰撞假人的价格从数百万元到数千万元不等。更重要的是,制造碰撞假人的技术标准一度被欧美垄断,如果欧美对此进行技术封锁,中国将处于无“人”可用的尴尬局面。
事实上,碰撞假人高昂的价格与前期持续的研发投入密不可分。其中,大量生物力学的试验和研究,是开发碰撞假人必需的重要数据基础,单单这一项就需要大量研发经费的支持,同时研究时间长达10至15年。
“碰撞假人不仅要模拟真人外形,还要模拟人体复杂的脊柱、肋骨、颈椎、腰椎和仿生皮肤和肌肉。这些部件的材料选择也非常挑剔,制造工艺非常复杂。”宋家锋解释说,碰撞假人身上通常需要安装大量传感器,以此更好地采集包括加速度、角速度和位移等数据。传感器的数量从60个到200个不等,传感器数量的增加也会让碰撞假人的价格上升。
记者了解到,目前世界范围内的碰撞假人几乎都是由美国Humanetics公司研发,这家仅有800多名雇员的公司却占据了全球70%以上的市场。在宋家锋看来,开发中国体征碰撞假人,将有助于推动国内高端装备制造业发展与标准创新,具有十分重要的现实意义和长远的战略价值。
为打破外国公司的技术垄断,占据发展的主动权,清汽研安全所经过多年研究和试验,并基于中国人体特征的生物力学特性、动态响应、生物逼真度等方面进行优化设计,最终研发出Asian Character Collision Evaluation System(ACCES)假人。
据了解,该款假人可以广泛用于车辆、轨道交通、载人航天和国防军工等领域人体伤害测试。“从数据的采集到仿生材料的研发,研发一款碰撞假人的难度并不低。但无论从汽车‘零死亡’愿景,还是从更广泛的社会责任来看,这些付出和汗水都很值得。”宋家锋说。
“不过,关于中国人体特征假人的法规标准尚未建立,这是制约当前中国汽车安全技术进一步发展的主要难题。”宋家锋直言,要推动中国体特征碰撞假人的研发走上快车道,不仅要相关研发企业掌握核心技术,还要有关部门推动建立中国体特征碰撞假人的行业标准,才能确保中国的假人模型在结构、材料、动力学等方面达到国际先进水平。
“目前,清汽研安全所正在联合国内相关企业,共同推动建立符合中国人体特征的碰撞假人‘参考书’标准。”宋家锋表示,相信通过政府相关部门、各大企业以及研究机构的共同努力,中国体特征碰撞假人的研发工作很快能取得突破性进展,让碰撞测试出现更多“中国身影”,为中国乃至世界的汽车安全研究贡献更多力量。
中青报·中青网记者 王志远 来源:中国青年报
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