桑治家鋒：為汽車安全護航 讓碰撞測試出現更多「中國身影」
清華大學蘇州汽車研究院安全技術研究所所長桑治家鋒認為，開發中國體徵碰撞假人，將有助於推動國內高端裝備製造業發展與標準創新。
隨著汽車市場進入存量競爭階段，消費者對汽車安全問題愈發重視。如果說智能化、電動化技術是汽車行業快速發展的新引擎，而包含汽車碰撞測試在內的各項「考試」，則是護航汽車安全的壓艙石。
「一方面，更多智能化車載的出現讓人們的駕乘體驗更便捷、更有趣；另一方面，汽車的安全性正在穩步提升，各項主、被動安全配置守護著出行的安全。」在汽車行業分析師孫巍看來，比起錦上添花的各類科技配置，更好地保障出行安全、將人們穩妥、高效地送達目的地，才是汽車誕生的初衷。
在這一過程中，除了高強度鋼、多個安全氣囊、車身吸能材料這些「看得見的安全」和電子穩定控制系統（ESP）、道路偏離預警系統、自動緊急製動系統（AEB）這些「看不見的安全」外，汽車碰撞測試假人（以下簡稱「碰撞假人」）在汽車安全提升過程中同樣扮演著重要的角色。
「從第一台汽車問世，到後來汽車技術日新月異般發展，曾經在很長一段時間內，‘人體受到汽車撞擊時會受到怎樣的衝擊’‘車禍中人體撞擊的極限在哪裡’等問題卻鮮有人問津。」近日，清華大學蘇州汽車研究院安全技術研究所（以下簡稱「清汽研安全所」）所長桑治家鋒在接受記者採訪時表示，作為直接用於評估碰撞衝擊環境對人體的傷害程度、進而評價車輛安全性能優劣的測量儀器，使用配置了多種傳感器的碰撞假人是駕乘人員的最好「替身」，也是汽車碰撞安全測試中的「評委」。
事實上，早在1930年，汽車被發明近50年後，來自美國底特律市韋恩州立大學的羅倫斯·帕泰利克就開始關注汽車碰撞測試的相關課題。為了研究汽車碰撞對人體衝擊造成的損傷程度，研究人員一開始使用真人、人類屍體做測試採集數據，後來還讓猩猩、豬、狗等動物紛紛坐上汽車，成為碰撞測試的實驗品。直到美國通用汽車公司推出了名為Hybrid I（混合I代）的碰撞假人，汽車碰撞測試才逐漸有了標準設備。
「中國對道路交通安全法規和標準製定及實施非常重視。然而由於國內汽車產業起步較晚，初期的汽車安全標準主要參考國外情況，安全標準體系建設相對落後。」桑治家鋒表示，中國汽車的產銷規模已連續多年位居世界第一，但各大車企在做汽車碰撞測試時，使用的還是參照國外標準設計製定的碰撞假人。
「目前，中國汽車安全標準中所用的是按照歐美50百分位人體尺寸製作的混合Ⅲ代50百分位假人（身高1.76米、體重78公斤），與中國50百分位人體（身高1.68米、體重68.6公斤）的體型差異較大。」桑治家鋒解釋說，無論是在外在特徵，如身高、體重、肌肉密度、質量分佈，還是內在特性，如動態響應、生物力學等方面，中國消費者的人體特徵與歐美消費者的人體體徵存在著較大差異。
「例如，中國中等尺寸男性上臂比美國中等尺寸男性上臂短4.14%，坐姿膝蓋高度矮12%。當遇到車禍時，不同體型的駕乘者受到衝擊的部位、抗衝擊的能力都是不同的。因此，使用歐美碰撞假人測試出的汽車安全標準，能否為中國駕乘人員提供最佳的保護效能？這一問題可能值得商榷。」桑治家鋒對記者說。
他表示，特別是在高速碰撞的場景下，不同人體特徵之間的差異會被放大。「倘若車企工程師可以使用中國人體特徵假人採集到的數據，以此作為依據設計乘員約束系統，將汽車氣囊的點爆時間提前或是把座椅抬高，那麼都有可能進一步降低駕乘人員的碰撞受損程度。」桑治家鋒補充說。
正是因為碰撞假人的極端重要性，當前市面上碰撞假人的價格從數百萬元到數千萬元不等。更重要的是，製造碰撞假人的技術標準一度被歐美壟斷，如果歐美對此進行技術封鎖，中國將處於無「人」可用的尷尬局面。
事實上，碰撞假人高昂的價格與前期持續的研發投入密不可分。其中，大量生物力學的試驗和研究，是開發碰撞假人必需的重要數據基礎，單單這一項就需要大量研發經費的支持，同時研究時間長達10至15年。
「碰撞假人不僅要模擬真人外形，還要模擬人體複雜的脊柱、肋骨、頸椎、腰椎和仿生皮膚和肌肉。這些部件的材料選擇也非常挑剔，製造工藝非常複雜。」桑治家鋒解釋說，碰撞假人身上通常需要安裝大量傳感器，以此更好地採集包括加速度、角速度和位移等數據。傳感器的數量從60個到200個不等，傳感器數量的增加也會讓碰撞假人的價格上升。
記者瞭解到，目前世界範圍內的碰撞假人幾乎都是由美國Humanetics公司研發，這家僅有800多名僱員的公司卻佔據了全球70%以上的市場。在桑治家鋒看來，開發中國體徵碰撞假人，將有助於推動國內高端裝備製造業發展與標準創新，具有十分重要的現實意義和長遠的戰略價值。
為打破外國公司的技術壟斷，佔據發展的主動權，清汽研安全所經過多年研究和試驗，並基於中國人體特徵的生物力學特性、動態響應、生物逼真度等方面進行優化設計，最終研發出Asian Character Collision Evaluation System(ACCES)假人。
據瞭解，該款假人可以廣泛用於車輛、軌道交通、載人航天和國防軍工等領域人體傷害測試。「從數據的採集到仿生材料的研發，研發一款碰撞假人的難度並不低。但無論從汽車‘零死亡’願景，還是從更廣泛的社會責任來看，這些付出和汗水都很值得。」桑治家鋒說。
「不過，關於中國人體特徵假人的法規標準尚未建立，這是製約當前中國汽車安全技術進一步發展的主要難題。」桑治家鋒直言，要推動中國體特徵碰撞假人的研發走上快車道，不僅要相關研發企業掌握核心技術，還要有關部門推動建立中國體特徵碰撞假人的行業標準，才能確保中國的假人模型在結構、材料、動力學等方面達到國際先進水平。
「目前，清汽研安全所正在聯合國內相關企業，共同推動建立符合中國人體特徵的碰撞假人‘參考書’標準。」桑治家鋒表示，相信通過政府相關部門、各大企業以及研究機構的共同努力，中國體特徵碰撞假人的研發工作很快能取得突破性進展，讓碰撞測試出現更多「中國身影」，為中國乃至世界的汽車安全研究貢獻更多力量。
中青報·中青網記者 王誌遠 來源：中國青年報
2024年12月05日 08 版
