對話|清華蘇州汽車研究院桑治家鋒:碰撞假人已實現80%國產替代
2024汽車技術與裝備發展論壇在10月30日召開,諸多車企、供應鏈企業參展。清華大學蘇州汽車研究院安全技術研究所所長桑治家鋒接受新京報貝殼財經記者專訪表示,汽車碰撞測試假人(以下簡稱「碰撞假人」)正飛速發展,已實現了80%的國產替代。行業發展需要包括政府、企業、科研機構及行業協會在內的多方資源支持,希望5年到10年里推動完成國產碰撞假人的自主可控。
一個碰撞假人售價高達數百萬元
新京報貝殼財經:使用碰撞假人,有什麼現實意義?
桑治家鋒:行業內把碰撞假人視為一種「測試裝備」,國外在20世紀70年代就開始了開發、設計、測試。駕駛員乘坐在運載交通工具中,高速行駛如果發生事故,駕乘人員會受到來自正面、側面、後方等多個方向的碰撞衝擊。為降低人們的損傷,開發出更加安全的汽車,汽車企業開發了初代的碰撞假人,用來評估車輛的安全性,進而對汽車的安全性設計提供更科學的設計依據。如今,碰撞假人不僅僅在汽車安全領域備受關注,在軌道交通、娛樂設施甚至軍工等領域也十分重要。
新京報貝殼財經:一個碰撞假人由哪些零部件組成,為什麼價格昂貴?
桑治家鋒:汽車碰撞假人一般由頭部、頸部、胸部、上肢、髖骨、下肢、腳部以及各種連接機構組成,包含近400個部件和約60個傳感器,用來在測試中收集詳細數據,通過這些數據評估車輛的安全性。碰撞假人根據類型和配置的不同,價格從數百萬元到數千萬元不等,比如最常用的Hybrid III 50成年男性碰撞假人,價格大約100萬元。
碰撞假人高昂的價格和前期的研發投入密不可分。比如大量的生物力學試驗和研究,是開發碰撞假人所需的重要數據基礎,需要大量研發經費支持,且需要在嚴格的倫理道德層面下進行研究,國外單單在這部分投入的研究工作就長達10年至15年之久。另外,碰撞假人的製造成本較高,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非常挑剔,且製造工藝較複雜。
最後,碰撞假人身上通常需要安裝大量傳感器用於採集數據,包括加速度、角速度和位移等,數量從60個到200個不等,隨著傳感器需求增加,假人的價格也隨之上升。
技術壟斷、研發與標準協調是國產碰撞假人的挑戰
新京報貝殼財經:國內碰撞假人的自主化進程比海外市場啟動較晚,面臨哪些挑戰?
桑治家鋒:中國體徵碰撞假人的研發很早就開始佈局,2019年行業內就組織開展了院士層面的論證會,論證了開發中國碰撞假人的必要性。國內已經在推動碰撞假人的研發工作,包括清華蘇州汽車研究院安全所做了很多技術創新與產品落地應用,希望5年到10年里推動行業完成國產碰撞假人的自主可控。
目前確實存在很多挑戰。首先,中國人體與歐美人體在外在體徵(如身高、體重、肌肉密度、質量分佈)以及內在特性(動態響應、生物力學)上存在較大差異。目前中國使用的碰撞測試假人是基於美國50百分位成年男子作為參考而開發的,與中國的人體特徵不完全匹配,導致使用這些碰撞假人測試評價不能真實反映中國駕乘人員在碰撞中的實際損傷以及約束系統的
保護情況。
其次是技術壟斷,碰撞測試假人以及相關技術標準主要由美國獨家壟斷。中國在碰撞假人開發和更新滯後導致所有假人及其易損件主要依賴進口,不僅價格昂貴,供貨週期長,而且自主品牌的開發成本和週期受製於人。
最大的挑戰是研發與標準的協調問題。由於缺乏統一的頂層設計和明確的開發目標,中國在碰撞測試假人的研發上存在各自為政、研究不深入及重覆研究等問題。從關鍵技術研究到研發設計,從生產製造到性能驗證,再到標準的製定,分佈在不同的機構,需要進行充分協調與合作。
新京報貝殼財經:目前的技術進程如何?
桑治家鋒:團隊目前開發的國產碰撞假人已經可以實現80%的自主替代。但從法規上講,行業內進行碰撞測試還是以進口碰撞假人為準。隨著國產碰撞假人的開發及相應標準的逐步完善,相信會迎來中國自己在汽車領域可靠的碰撞測試假人裝備。
新京報貝殼財經記者 白昊天
編輯 張冰
校對 柳寶慶