Testovací figuríny: Nenápadní hrdinové ve službách bezpečnosti

Za každým moderním vozidlem v současnosti stojí tisíce hodin testování a obrovské množství dat. Jedním z nejdůležitějších zdrojů těchto dat jsou testovací figuríny, které již desítky let pomáhají výrobcům vozidel, vývojovým centrům i homologačním autoritám lépe porozumět následkům dopravních nehod. Přestože se stále více prosazují virtuální simulace a digitální dvojčata, fyzické figuríny zůstávají nenahraditelným nástrojem pro ověřování bezpečnosti vozidel a kalibraci výpočtových modelů. 

Testovací figuríny pomáhají chránit lidské životy

Figuríny patří mezi klíčové nástroje vývoje pasivní bezpečnosti vozidel. Jejich konstrukce kombinuje tuhé i pružné prvky napodobující chování lidské kostry, svalů a měkkých tkání při nárazu. Senzory měřící přetížení, síly, silové momenty a deformace zaznamenávají klíčová data potřebná k pochopení průběhu nárazu a reakcí jednotlivých částí těla. 

Testovací figurína je vybavena senzory umístěnými v hlavě, krku, hrudníku, břiše, pánvi, stehnech, kolenou a holeních, které umožňují detailně sledovat zatížení působící na člověka během crash experimentu. Na základě naměřených dat vývojové týmy vyhodnocují riziko zranění a optimalizují konstrukci vozidla, bezpečnostní pásy, airbagy a další ochranné prvky.

Od jednoduchých modelů k biomechanickým systémům

První standardizovanou crash testovací figurínu Hybrid I (HI) představila v roce 1971 automobilka General Motors (GM). Jejím cílem bylo zavést jednotný standard pro získávání opakovatelných výsledků při nárazových zkouškách. Figuríny meřily biomechanické vlastnosti – z dnešního pohledu pouze základní parametry. 

Následující generace figurín Hybrid II (HII) zlepšila mechanické nedostatky své předchůdkyně. Zásadní zlepšení a zpřesnění však přinesla až generace Hybrid III (HIII) na konci 70. let. Byla vybavena rozsáhlejší sadou snímačů a konstrukčně se více přiblížila anatomii lidského těla, což umožnilo přesnější vyhodnocení biomechanických účinků nárazu. 

THOR: Nová generace crash testových modelů

Současný vývoj reprezentuje figurína THOR-50M (Test Device for Human Occupant Restraint), která patří mezi nejpokročilejší crash testovací modely dospělého muže. Využívá více než 150 senzorů rozmístěných v hlavě, krku, hrudníku, břiše, pánvi, stehnech, kolenou a holeních. Ty měří zrychlení, síly, momenty, deformace a další biomechanické veličiny s výrazně vyšší přesností než starší generace. 

V čelních nárazových testech Euro NCAP přináší figurína THOR-50M přesnější predikci poranění hrudníku, což výrobcům poskytuje kvalitnější podklady pro vývoj a optimalizaci bezpečnostních prvků. 

Figuríny reprezentující ženy, děti a seniory

Bezpečnostní testy dlouho vycházely z modelu průměrného dospělého muže. Moderní přístup však zohledňuje skutečnost, že riziko zranění se významně liší podle věku, pohlaví i tělesných proporcí. Proto se zavádějí stále přísnější kritéria ochrany cestujících, což urychluje také vývoj modelů reflektujících anatomické rozdíly mezi muži, ženami, dětmi a seniory.

Aktuálně se vyvíjí například figurína THOR-5F reprezentující 5. percentil ženské populace, odpovídající menší ženské postavě. Díky anatomii odpovídající ženské populaci poskytuje přesnější data pro hodnocení ochrany cestujících při nárazových zkouškách. Dětské figuríny ve velikostech pro věk 18 měsíců, 3 roky, 6 let a 10 let mají senzory přizpůsobené menší hmotnosti a odlišné biomechanice. Testy hodnotí především účinnost sedaček a bezpečnostních systémů. 

Více pozornosti se dnes věnuje také modelům simulujícím biomechanické vlastnosti seniorů. Stárnutí populace totiž přináší nové výzvy v oblasti ochrany cestujících s vyšší křehkostí kostí nebo nižší odolností měkkých tkání. Týmy současně pracují na simulaci specifických zdravotních stavů, například osteoporózy či snížené pohyblivosti seniorů.

Propojení fyzických testů se simulacemi zvyšuje spolehlivost a šetří čas i finance

Crash testy s figurínami poskytují klíčová data pro kalibraci a validaci virtuálních modelů. Právě propojení fyzických zkoušek a simulací dnes tvoří základ moderního vývoje bezpečnostních systémů. Stále větší význam získávají přístupy typu Vehicle-in-the-Loop (ViL), které kombinují reálné vozidlo s digitálním prostředím – část scénáře zde probíhá fyzicky a část virtuálně.

Díky propojení testů s digitálními modely mohou vývojové týmy simulovat extrémní situace, které by fyzicky byly nebezpečné, nebo příliš nákladné — vícečetné kolize, vysokorychlostní nárazy či interakce s autonomními systémy. Jeden crash test může posloužit jako základ pro desítky navazujících simulací, což OEM partnerům přináší významné úspory času i finančních prostředků.

Údaje ze zkoušek také představují jeden z klíčových podkladů pro homologaci vozidel podle mezinárodních předpisů UNECE a současně slouží k hodnocení bezpečnosti v rámci zákaznických programů, jako je Euro NCAP. Senzory jako akcelerometry, tlakoměry a deformometry mapují síly působící na lidské tělo při nárazu. 

Kam směřuje budoucnost zkušebních figurín?

Vývoj testovacích figurín se nezastavuje. Nové generace stále přesněji zachycují biomechanické chování lidského těla a rozšiřují možnosti měření při nárazových zkouškách. Vývoj se zaměřuje také na lepší reprezentaci různých skupin cestujících, včetně žen, seniorů nebo osob se specifickými zdravotními omezeními.

Současně roste význam propojení fyzických modelů s digitálními modely a pokročilými simulačními nástroji. Vývojové týmy tak mohou efektivněji ověřovat širší spektrum scénářů a získávat kvalitnější podklady pro návrh bezpečnostních systémů.

Nové výzvy přináší také elektromobilita, autonomní řízení a proměňující se uspořádání interiérů vozidel. S nimi roste potřeba testovat nové polohy cestujících i dosud neřešené typy kolizních situací. Testovací figuríny proto zůstávají i v éře digitalizace jedním z nejdůležitějších nástrojů pro vývoj bezpečnějších dopravních prostředků.

O figurínách, crash testech a testování bezpečnosti vozidel si můžete přečíst další zajímavosti v rozhovoru s Pavlem Funkem, vedoucím týmu analýz z oddělení bezpečnosti v AURELu.

Moderní vývoj vozidel stojí na kvalitních datech, pokročilých testovacích metodách a důsledné validaci. V AURELu se dlouhodobě věnujeme vývoji i testování a sledujeme trendy, které formují bezpečnost vozidel. Sledujte náš blog, kde pravidelně přinášíme odborné pohledy na aktuální témata z oblasti automotive.