De menneskelignende prøveinnretninger ( ATD ) eller kollisjonsdukker ( " crash dukker " på engelsk), i dagligtale spøkelser , er kopier av faktiske størrelsen på mennesker , vektet og leddet for å simulere oppførselen til en menneskekropp . De er utstyrt med instrumenter som registrerer så mye kollisjons data som mulig , for eksempel hastigheten og slagkraften fra ulike deler av kroppen under en kollisjons . De er fortsatt helt nødvendig for utvikling av nye bil modeller , slik at ingeniører til å designe sikrere biler.
De 31. august 1869, Mary Ward ble sannsynligvis det første offeret for en trafikkulykke, og kjørte en dampbil ( Carl Benz oppfant ikke bensinbilen slik vi kjenner den før i 1886 ). Mary Ward ble kastet fra kjøretøyet og etterfulgt av skadene i Birr, Irland . Flere år senere, 13. september 1899 , ble Henri Bliss (en) det første offeret for den amerikanske veien, og gikk av en trikk . Siden den gang har mer enn 20 millioner mennesker mistet livet i trafikkulykker over hele verden.
Behovet for et middel for å analysere effekten av bilulykker på menneskekroppen oppsto raskt etter at kommersiell produksjon av biler startet på slutten av 1890 - tallet , mens motorkjøretøyer på slutten av 1930 - tallet spredte seg og ble en integrert del av dagliglivet, accidentology er blitt et viktig tema ( trafikksikkerhet for biler). Med dødstallene økende, så bilprodusentene dette som en klar indikasjon på behovet for å investere i forskning som tar sikte på å produsere sikrere biler.
I 1930 utgjorde det indre av en bil betydelige farer, selv i en lavhastighetskollisjon. Den instrumentpanel ble fremstilt av stivt metall, rattstammen var også stiv, og knappene og spaker var tallrike og kompliserte. Den sikkerhetsbeltet ikke eksisterte, og i tilfelle av en kollisjon, ble passasjerene kastes gjennom frontruten , noe som resulterer i en høy rate av død og alvorlige skader. Siden kjøretøyet også var stivt, ble hele kraften av støtet overført til passasjerene. Fram til 1950-tallet hevdet bilprodusenter at trafikkulykker ikke kunne være mindre dødelige, gitt kreftene som var involvert i møte med menneskekroppens skjørhet.
Den University of Wayne State i Detroit var den første til å gjennomføre strenge tester for å samle inn data om oppførselen til menneskekroppen under kollisjon (studie traumer ). På slutten av 1930-tallet var det fremdeles ingen pålitelige data om menneskekroppenes reaksjon på ekstreme skader, og ingen enheter klarte da å samle den inn. De biomekanikk gjøre var da i sin barndom.
De første testpersonene som ble brukt var kroppene til mennesker som donerte kroppene sine til vitenskapen. De ble brukt til å bestemme hvordan menneskekroppen reagerte på kreftene og sjokkene som ble påført i en ulykke. For dette formålet ble kullager kastet på hodeskaller, og lik ble kastet fra toppen av heissjakten på stålplater. Andre ble utstyrt med akselerometre og plassert i biler som deretter ble utsatt for frontale kollisjoner.
En artikkel publisert i 1995 i Journal of Trauma , med tittelen " Humanitære fordeler ved kadaverforskning på skadeforebygging ", tydelig fremhevet antall menneskeliv som ble spart som et resultat av testene på kadavere. Han påpeker spesielt at, som et resultat av denne forskningen, har 8.500 liv vært spart hvert år siden 1987, at for hver av likene brukes til å teste tre-punkts sikkerhetsbelter , 61 mennesker overlever hvert år, at hver kroppen brukes til Testing av kollisjonsputene reddet livet til 147 mennesker, og for hver kropp som ble brukt, overlevde 68 en støt med frontruten .
Bruk av lik skapte imidlertid nesten like mange problemer som det løste. Ikke bare de moralske og etiske aspektene ved bruk av lik reiste spørsmål, men det oppsto også eksperimentelle problemer. Flertallet av likene som ble ansatt var hvite amerikanere, som døde som et resultat av ikke-voldelige dødsfall, som ikke utgjorde et representativt utvalg . Ofre som døde som et resultat av ulykker, kunne ikke brukes, da data samlet inn fra et slikt lik ville bli kompromittert av tidligere skader. I tillegg, fordi hver kropp bare kan brukes en gang, og alle er forskjellige, var det ekstremt vanskelig å produsere pålitelige data for sammenligning. I tillegg var det vanskelig for forskere å skaffe lik av barn, og opinionen og lovene forbød praktisk talt deres bruk. Til slutt blir forsøkene med kadavere mer og mer vanlige, de blir mer og mer sjeldne. Som et resultat var biometriske data begrenset, og gjaldt for det meste hvite og eldre menn.
Det er i Marseille en felles forskningsenhet administrert av University of the Mediterranean og INRETS ( National Institute for Research on Transport and Safety ) som utfører en rekke tester på organer donert til vitenskap. Det er forsøk i full skala og brøkprøver, spesifikke for en kroppsdel. Alt dette tjener til å validere en digital modell for fremtiden for å utføre pålitelige og uendelig reproduserbare digitale tester. Et annet INRETS-laboratorium ligger i Lyon-Bron, det er Laboratory of Biomechanics and Mechanics of Shocks, også en felles enhet med universitetet Claude Bernard Lyon 1 . Dette laboratoriet utfører biomekaniske eksperimenter på menneskekropper for å bedre forstå menneskelig toleranse mot sjokk og for å utvikle organer og biologiske materialers oppførselslover for å produsere modeller av menneskekroppen. som er biofidel, for å forbedre beskyttelsen som tilbys transportbrukerne. Samtidig forskes det også på frivillige for å forbedre komforten og ergonomien til kjøretøyene.
Noen forskere har meldt seg frivillig til å fungere som studiefag i forsøk. Oberst John Paul Stapp ble hastet til over 1017 km / t og stoppet på 1,4 sekunder. Lawrence Patrick , professor ved Wayne State University, utførte rundt 400 raske retardasjonstester på menneskekroppen. Han og studentene hans lot også torsoen slå med tunge pendler , eller til og med ansiktene deres med pneumatiske hamre. Mens de anerkjente "litt smerte", sa Patrick og hans studenter at forskningen de gjorde var grunnleggende for å utvikle en matematisk modell som fremtidige eksperimenter kunne sammenlignes med. Lawrence Patrick vil også gjøre mange tester med lik. Selv om disse menneskelige testene var nyttige, kunne de imidlertid ikke overstige visse grenser for ikke å skade forskerne urimelig. Det var derfor nødvendig å utvikle en annen type mannequin for å samle mer presise data.
På midten av 1950-tallet var det meste av informasjonen som kunne bli gitt ved kadaverforsøk , blitt samlet inn. Det var også nødvendig å samle inn data om "survivability", forskning som likene per definisjon var utilstrekkelige for. Gitt mangelen på lik, trenger disse forskerne tvunget forskere til å finne andre modeller.
Et viktig mål for forskningen som ikke kunne gjøres med lik eller frivillige, var hvordan man kunne redusere skader forårsaket av at føreren impalerte på rattstammen. I 1964 ble mer enn en million omkomne tilskrevet en støt med hjulet , og utgjorde en betydelig andel av det totale antall omkomne på veien. General Motors ' introduksjon av en komprimerbar rattstamme tidlig på 1960 - tallet reduserte denne risikoen med 50%. Dyrene som ble brukt mest til disse testene var griser , hovedsakelig for deres indre struktur som den hos mennesker. Griser kan også plasseres i et kjøretøy på en måte som ligner på et sittende menneske.
Evnen til å sitte oppreist var et viktig kriterium i utvalget av testdyr, slik at et annet vanlig traume for mennesker, halshugging , kunne undersøkes. På samme måte var det viktig å avgjøre i hvilken grad kjøretøyets indre måtte modifiseres for å sikre maksimal sjanse for å overleve. For eksempel vil et belegg på dashbordet som er for stivt eller for mykt, ikke redusere hodeskader betydelig sammenlignet med et ubelagt dashbord. Tilsvarende, selv om det er viktig for håndtering av kjøretøyet, måtte spakene og knappene på dashbordet utformes på en slik måte at risikoen for personskade reduseres.
Mens prøvene med likene hadde møtt en viss motvilje, hovedsakelig fra de religiøse myndighetene, ble de akseptert, fordi de døde var døde, de følte ingen smerte, og deres noe brutale behandling var berettiget av de reddede livene. Dyretesting, derimot, vekket mange flere lidenskaper. De dyretalsmenn foretok virulente protester og mens forskere støttet disse testene for deres pålitelig og lett å bruke, det var likevel en sterk opposisjon og etisk uro om dette.
Selv om resultatene som ble produsert ved dyreforsøk enda lettere oppnådd enn de med kadavere, begrenset de grunnleggende forskjellene mellom dyr og mennesker, samt den store vanskeligheten med å bruke interne sensorer, deres nytte. Dyreforsøk har ikke lenger blitt utført av store bilprodusenter siden tidlig på 1990 - tallet .
Informasjonen som samles inn gjennom tester med lik og dyr allerede hadde blitt brukt til å lage en etterligning av menneske, i 1949 , da "Sierra Sam" er laget av Samuel W. Alderson i sine laboratorier, for å teste fly utstøting seter og pilot seletøy . Disse forsøkene inkluderte akselerasjoner på opptil 100 g , som overstiger utholdenhetskapasiteten til frivillige mennesker. Tidlig på 1950 - tallet skapte Alderson og Grumman en dummy som ble brukt til å utføre kollisjonstester i både fly og motorvogner.
Anderson fortsatte arbeidet med å produsere den såkalte VIP-50-serien, laget spesielt for General Motors og Ford , men som også ble adoptert av American Institute of Standards and Technology . Sierra produserte deretter en konkurrerende modell, "Sierra Stan", men GM, som hadde bestemt seg for å fortsette å utvikle en ytelsesmodell, fant ingen av modellene tilfredsstillende. Selskapet bestemte seg derfor for å kombinere de beste elementene i hver av disse to modellene, og i 1971 ble Hybrid I født. Hybrid I representerte den såkalte mannlige dummy "50 th percentile ", noe som betyr at den ble modellert etter proporsjoner, størrelse og vekt til en gjennomsnittlig voksen mann. Sierra Sam var en mannlig modell av "95 th percentilen ", det vil si at han var høyere og tyngre enn 95% av den voksne mannlige befolkningen.
Siden har det blitt gjort et betydelig arbeid for å skape stadig mer sofistikerte utstillingsdukker. Hybrid II ble introdusert i 1972 , med betydelige modelleringsforbedringer på skuldre, ryggrad og knær, samt strengere dokumentasjon.
Selv om deres ankomst ga et stort fremskritt over lik, spesielt når det gjelder standardisering av testing, var Hybrid I og Hybrid II fremdeles veldig rå, og bruken av dem var begrenset til utvikling av sikkerhetsbelter. En annen dummy var nødvendig, som ville tillate forskere å utforske traumatiske strategier for risikoreduksjon.
Hybrid III , den mannlige modellen 50 th som gjorde sin første opptreden i 1976, er den modellen av effekt test kjent og det er nå en del av en familie. Hvis han kunne stå, ville han måle 175 cm og vekten er 77 kg . Den har førersetet i alle frontkollisjonstester ved 65 km / t fra Insurance Institute for Road Safety (IIHS). Den er ledsaget av en "storebror", Hybrid III 95 e , 188 cm for 100 kg . M meg Hybrid III er en modell av kvinne 5 th percentilen , 152 cm og 50 kg . De tre Hybrid III-mannekene representerer barn på ti år og 21 kg , og på seks og tre år og 15 kg . Barnemodellene er veldig ferske tilskudd til familien av kollisjonstestdukker; På grunn av mangel på pålitelige data om effekten av ulykker på barn og vanskeligheter med å skaffe slike data, er disse modellene hovedsakelig basert på estimater og tilnærminger.
Hver Hybrid III er kalibrert før kollisjonstesten. Hodet fjernes og frigjøres fra en høyde på 40 cm for å kontrollere instrumentasjonen. Hodet og nakken settes deretter sammen, settes i bevegelse og stoppes brått for å sjekke at nakken ikke er bøyelig. Skyltdukkene er kledd i et pusseskinn. Knærne blir slått med en metallsonde for å sjekke at det ikke er punktering. Til slutt blir det hode og hals reist på legemet, som er festet til en test-plattform og voldsomt truffet i brystet med en tung pendel, for å kontrollere bøyningen og av ribbene .
Når dukken blir erklært egnet for testen, er han kledd i gult, det er malt merker på hodet og knærne, og kalibreringsmerker er festet til siden av hodet, for å lette arbeidet til eksperimentene når filmene i sakte film vises. Dummy blir deretter plassert i kjøretøyet som testes. Førtifire datakanaler, som ligger på alle deler av Hybrid III-kroppen , registrerer mellom 35.000 og 40.000 avlesninger i løpet av 100 til 150 millisekunder av en typisk kollisjonstest. Disse dataene lagres først i en enhet i mannequinens bryst, før de overføres til en datamaskin på slutten av testen.
Takket være standardiseringen av Hybrid er delene deres utskiftbare. Ikke bare kan en dummy brukes til flere kollisjonstester, men hvis en del mislykkes, kan den erstattes med en ny. En mannekeng med all sin instrumentering er verdt rundt 150 000 euro.
Den Hybrid III er utformet for å studere effekten av frontale støt, og er mindre interessant for å evaluere virkningene av andre typer av sjokk, som for eksempel fra siden, bakre støt, eller fat . Etter frontkollisjoner er ulykkene som forårsaker de mest alvorlige personskadene faktisk bivirkninger.
“SID” ( Side Impact Dummy) dummieserien ble utviklet for å måle effekten av bivirkninger på ribbeina, ryggraden og indre organer. Det gjør det også mulig å evaluere retardasjonen av ryggraden og ribbeina, samt kompresjon av ribbe buret. Den "SID" er standardmodellen av den amerikanske regjeringen, er "EuroSID" brukt i Europa for å sjekke kompatibilitet med sikkerhetsstandarder, og "SID II" er en utstillingsdukke kvinne 5 th persentil. “BioSID” er en mer sofistikert versjon av “SID” og “EuroSID”, men brukes ikke til regulatoriske formål.