首款基于中國人體特征的碰撞測試假人完成研制并投入使用
2025年12月,吉利全球全域安全中心正式啟用。作為目前國內(nèi)能力最為集成的整車安全試驗中心,該中心一次性配置了60余套測試假人,總價值超過2億元,其中多款假人首次基于中國人體統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行尺寸和參數(shù)定義。這些仿國人體型假人在身高、體重以及關(guān)鍵姿態(tài)特征上與長期沿用的歐美假人存在明顯差異,例如整體身高更低、體重更輕,坐姿膝點高度也更貼近中國駕乘者實際分布,使被動安全系統(tǒng)的標定不再完全依賴歐美人體模型推算,而是直接建立在本土人群生物力學(xué)特征之上。

在汽車被動安全開發(fā)中,碰撞假人承擔著將復(fù)雜人體受力過程轉(zhuǎn)化為可量化工程數(shù)據(jù)的核心角色。長期以來,國內(nèi)法規(guī)與工程驗證普遍采用基于歐美50百分位人體尺寸開發(fā)的混合Ⅲ代50百分位假人,其參考體型約為身高1.76米、體重78公斤,而中國50百分位男性的統(tǒng)計特征約為身高1.68米、體重68.6公斤。除整體尺寸外,上臂長度、骨盆位置及坐姿膝點高度等關(guān)鍵參數(shù)同樣存在系統(tǒng)性差異,這意味著在同樣的碰撞工況下,約束系統(tǒng)與人體之間的相互作用路徑并不完全一致?;谥袊梭w特征假人獲取的數(shù)據(jù),工程師能夠在安全帶預(yù)緊策略、氣囊點爆時序以及座椅幾何布置等方面進行更有針對性的優(yōu)化,從而提升對本土乘員的保護效果。

圍繞關(guān)鍵測試裝備長期依賴進口的問題,中汽中心寧波檢驗中心較早啟動了中國體征假人的自主研發(fā)工作。相關(guān)項目自2020年4月實施,首先在座艙空調(diào)與熱舒適領(lǐng)域完成突破,開發(fā)了基于中國男性50百分位人體尺寸的空調(diào)假人本體,并同步構(gòu)建了用于仿真分析的三維數(shù)值假人模型。實體假人采用耐高低溫ABS材料,通過精密機加工和模塊化裝配完成,可在?25℃至75℃、5%至95%相對濕度以及復(fù)雜電磁環(huán)境下穩(wěn)定工作。在此基礎(chǔ)上,團隊還開發(fā)了適用于非均勻、瞬態(tài)艙內(nèi)環(huán)境的人體熱感覺與熱舒適性評價模型軟件系統(tǒng),用于支持空調(diào)系統(tǒng)的CFD仿真開發(fā)與性能優(yōu)化,形成了從物理假人到算法模型的完整技術(shù)鏈條。

相比環(huán)境舒適性測試假人,碰撞假人的研發(fā)難度更高,其不僅需要在外形上接近真人,還必須在結(jié)構(gòu)和材料層面模擬脊柱、肋骨、頸椎、腰椎以及仿生皮膚和肌肉的復(fù)雜力學(xué)響應(yīng),同時集成大量高可靠性傳感器以采集加速度、力、力矩、角速度和位移等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在吉利全球全域安全中心的假人試驗室內(nèi),單體價值約1200萬元的THOR男性假人是目前精度最高的測試工具之一,其全身布置了180余個傳感器,可在毫秒級碰撞過程中完整記錄人體各關(guān)鍵部位的受力情況,為正面碰撞和高級約束系統(tǒng)開發(fā)提供高分辨率數(shù)據(jù)支持。
隨著座艙形態(tài)不斷演進,傳統(tǒng)直立坐姿已難以覆蓋全部真實使用場景。在大傾角或半躺等新型乘坐姿態(tài)下,乘員生物力學(xué)響應(yīng)與傳統(tǒng)姿態(tài)存在顯著差異,而行業(yè)內(nèi)長期缺乏可用于該類場景的物理測試假人。在此背景下,吉利研發(fā)團隊聯(lián)合高校完成了基于中國人體參數(shù)的躺姿與大傾角乘坐姿態(tài)碰撞測試假人的自主設(shè)計、制造與驗證工作。該類假人在結(jié)構(gòu)設(shè)計上重點強化了脊柱與腰椎模塊的仿生特性,通過多輪結(jié)構(gòu)和材料迭代,使其在高載荷沖擊條件下能夠穩(wěn)定輸出與人體損傷機理高度一致的測量數(shù)據(jù),并支持多種乘坐姿態(tài)的測試需求。
從工程體系角度看,這一系列國產(chǎn)假人的落地,不僅是單一測試工具的突破,更標志著國內(nèi)首次構(gòu)建起涵蓋人體生物力學(xué)研究、參數(shù)定義、數(shù)值建模、物理假人制造及實驗驗證的完整閉環(huán)能力。相關(guān)技術(shù)成果已在整車安全開發(fā)中得到應(yīng)用,并具備向軌道交通、航空器以及建筑內(nèi)部環(huán)境安全與舒適性評估等領(lǐng)域拓展的潛力。通過提供實體假人、數(shù)值模型及評價軟件的整套或模塊化服務(wù),中汽中心寧波檢驗中心也探索了更加靈活的應(yīng)用模式,為行業(yè)降低使用門檻、加速技術(shù)落地提供了條件。
隨著基于中國體征的測試假人體系逐步成熟,我國汽車安全研發(fā)正在從單純滿足法規(guī)要求,轉(zhuǎn)向以真實人群特征為基礎(chǔ)的精細化、場景化驗證路徑。在被動安全這一核心領(lǐng)域,相關(guān)關(guān)鍵裝備和方法的自主化,使國內(nèi)工程團隊在新型座艙和乘坐姿態(tài)的安全開發(fā)中具備了更大的技術(shù)主動權(quán),也為后續(xù)安全評價體系的持續(xù)演進奠定了工程基礎(chǔ)。
END
直播 | 高效精準的端到端氣囊與約束系統(tǒng)開發(fā)
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