Краш тесты это что значит
О безопасности автомобилей, часть первая: рейтинги.
В последнее время всё чаще попадаются на глаза бескомпромиссные комментарии к русскоязычным новостям о результатах краш-тестов некоторых автомобилей. Не секрет, что на иностранных рынках базовые комплектации машин нередко имеют более длинный список оснащения, чем на российском, и это в том числе касается средств активной и пассивной безопасности. Этот факт до такой степени печалит некоторых граждан, что наружу рвутся крики о производителях, позволяющих себе экономить на жизни и здоровье потребителей в странах третьего мира, коей является и Россия (по их мнению). Также они призывают бойкотировать модели с количеством подушек безопасности меньше 6, без системы стабилизации в базовой комплектации и ещё чего-то там, без чего в «цивилизованном мире» существовать нельзя.
Честно говоря, меня очень удивляет постановка результата краш-теста на первое место среди доводов для покупки того или иного автомобиля. Безусловно, безопасность имеет очень большое значение для всех существ с инстинктом самосохранения, но однозначно судить о ней только по краш-тесту в отрыве от контекста видится мне в корне неверным.
Что вообще такое краш-тест? Это строго стандартизированный подход к постановке эксперимента с тщательно задокументированными правилами оценок и последующим подробным протоколированием результатов. Для подготовки процедуры используются манекены определённых размеров и веса, сидящие в выверенной позиции относительно руля, а автомобиль разгоняется до фиксированной скорости и бьётся о препятствие с заданным углом смещения (или препятствие бьёт автомобиль, если речь о боковом краш-тесте). Все эти параметры должны быть одинаковыми для всех машин, чтобы а) присутствовала воспроизводимость результата, б) была правомерная возможность сравнивать данные краш-тестов разных автомобилей между собой.
Таким образом, если рассматривать результаты краш-теста двух моделей, и одна машина набрала больше баллов, чем другая, что это значит? Это означает ровно то, что при присутствии в салоне людей такого веса и размеров, сидящих вот именно в такой позе, и при ударе при такой скорости о конструкцию именно такой высоты, массы и размеров машина А имеет больше шансов сохранить жизнь/здоровье седоков лучше, чем машина Б.
А теперь скажите мне, сколько людей хотя бы сидит точно так же, как манекены за рулём? Сколько людей снимает верхнюю одежду зимой (я не снимаю, кстати), чтобы ремни безопасности отработали именно так, как задумывалось производителем? Сколько ДТП произошло ровно в тех же условиях, что и при краш-тесте? При ДТП, как и в боксе, разница масс в пару сотен кило может свести на нет любые рейтинги безопасности.
Мне могут возразить, что в любом случае результаты краш-теста отражают пассивную безопасность машины в целом, и если она хорошо себя показала при постановочном ударе, то, скорее всего, выдержит с честью и реальное испытание. Извольте: давайте посмотрим хотя бы на результаты испытаний Лады Весты SW Cross, которая при краш-тесте, осуществлённом специалистами «Авторевю», внезапно выступила хуже, чем в заводском эксперименте — к великому сюрпризу инженеров АвтоВАЗ. У «Авторевю» пороги машины пошли «гармошкой» (можно посмотреть в видео, если у вас нет оплаченной подписки), и после анализа произошедшего выяснилось, что разница с заводским краш-тестом была в том, что эксперты «Авторевю» вместо манекенов детей в креслах на заднем диване прикрепляли груз аналогичной массы к полу. Единственное изменение заметно ухудшило результаты краш-теста Лады!
Уже предвижу ехидные ухмылки и комментарии про «ТАЗ», но вот другой пример: американский страховой институт провёл эксперимент с перекрытием не водительской, а пассажирской стороны. И вот незадача: оказалось, что Toyota и Nissan имели заметную асимметрию в проектировании энергопоглощающих элементов кузова и закономерно провалили новый вид испытания. Я, конечно, понимаю, что RAV4 и Rogue не эталоны в своём классе, но это не самые дешёвые машины, к тому же, весьма популярные на американском рынке, и пошутить про «ведро для отсталых стран» уже не получится.
А если обратиться к балльной системе поощрения и пенализации, то можно смоделировать интересную ситуацию, когда двум машинам с одинаковой защитой седоков присвоили разные оценки: одна лишилась дополнительных баллов за отсутствие сигнализаторов непристёгнутых ремней безопасности, а другой надбавили за наличие системы автоторможения. Именно поэтому нет смысла смотреть на количество звёзд EuroNCAP, надо разбирать каждую составляющую финального рейтинга отдельно.
Всё вышеперечисленное не значит, что результаты краш-теста всегда являются испытаниями шарообразных коней в вакууме. Я считаю, что в век компьютерного моделирования, позволяющего подстраиваться под задачу, а не находить универсальное решение, имеет смысл изучать те краш-тесты, которые проводят сразу после каких-либо глобальных изменений в постановке эксперимента. Например, при уменьшении степени перекрытия с 40 до 25% при фронтальном столкновении краш-тест провалили даже такие гранды, как Ауди и Мерседес, которые в старой версии теста получили 5-звёздочные рейтинги. А вот Вольво выдержала изменившиеся условия, и я думаю, что это не случайность: компания неоднократно декларировала своё намерение в ближайшие 20 лет сократить количество погибших до нуля в ДТП при участии моделей это марки. Согласно публикациям, специалисты Вольво изучают статистику реальных аварий и делают соответствующие выводы при проектировании своих машин.
Намного более интересной информацией по сравнению с краш-тестами являются исследования страховой компании Folksam, которая собирает данные по ДТП в Швеции. Вот некоторая информация за 2009 год.
В общем, по моему мнению, при покупке нового автомобиля нужно ставить рейтинг безопасности EuroNCAP/IIHS на первое место только при прочих равных условиях. Кроме того, нужно отдельно обсудить составляющие активной безопасности, и об этом — в следующем посте.
История краш-тестов машин: от мертвецов до манекенов…
Ирландская женщина-ученый Мэри Уорд погибла под колесами экспериментального парового автомобиля, построенного ее двоюродными братьями, 31 августа 1869 года. Считается, что это первая в истории жертва ДТП. Сегодня тысячи человек ежедневно гибнут в авариях. И пока машины с автопилотами полностью не вытеснят привычные нам автомобили, люди будут продолжать расставаться с жизнью на дорогах. Поэтому одной из главных задач автопроизводителей сейчас является повышение безопасности машин. Каждая модель, попавшая на рынок, проходит краш-тесты, которые показывают, как тот или иной автомобиль ведет себя в различных ДТП. Но такие испытания пришли в автомобильный мир относительно недавно. Сегодня мы поговорим о том, как именно развивались краш-тесты.
На заре автомобилестроения люди практически не задумывались над безопасностью машин. Человечество было ослеплено «чудом» самоходного транспортного средства, и те пару человек, которые погибли за первые десятки лет после создания паровой машины, никакой роли не играли. Их гибель считали скорее производственной травмой, т. к. погибшие, как правило, были инженерами, работавшими над автомобилями. Но когда в 1890-х годах машины пошли в широкое серийное производство, количество жертв на дорогах стало расти. В 1899 году в Нью-Йорке зафиксирован первый случай гибели пешехода под колесами автомобиля. К 1930-му смертность в мире дошла до отметки 15,6 человека на 100 миллионов миль (общий пробег всех выпущенных на тот момент машин).
Именно в 1930-х годах автопроизводители всерьез задумались над увеличением безопасности своей продукции. До этого большинство машин имели металлическую переднюю панель, жесткую рулевую колонку, которая никак не складывалась при ДТП, выступающие острые ручки, жесткие клавиши на консоли, огромные рычаги и опасные для ног педали. Для того чтобы исследовать поведение человеческого тела во время аварии, компания General Motors провела в 1934 году первый в истории краш-тест с искусственным перекрытием. До этого автопроизводители разбивали машины (без манекенов) скорее для того, чтобы посмотреть на качество сборки, и такие тесты не были зафиксированы. Машины разбивали об стены, друг о друга, врезали их в грузовики и любые другие препятствия.
До 1934 года считалось, что чем прочнее автомобиль — тем он безопаснее для водителя и пассажиров. Но после первых краш-тестов с манекенами инженеры GM пришли к выводу, что машина не должна иметь жесткую конструкцию, т. к. немнущийся прочный кузов передает ударную силу в салон. Специалисты, исследовавшие краш-тесты, заявили: автомобиль обязательно должен иметь сминающиеся зоны! Кроме того, был сделан вывод, что руль и педали машины должны быть разработаны таким образом, чтобы не травмировать водителя при лобовом столкновении.
В 1930-х годах биомеханика еще находилась на зачаточном уровне, поэтому используемые в первых краш-тестах пластиковые манекены быстро были признаны неэффективными для сбора данных. После долгих дискуссий и споров, в Детройте пришли к выводу, что на сиденья разбиваемых в краш-тестах машин необходимо усаживать… человеческие трупы! Это была новая глава в исследовании безопасности автомобилей. На водительском и пассажирском креслах моделей GM размещали трупы белых пожилых людей, умерших ненасильственной смертью. Мертвые тела отлично подходили для краш-тестов. Их было легко изучать, фиксируя рваные травмы, переломы костей и т. д. Размеры и вес тел были максимально приближены к живым людям. Считается, что один труп, принявший участие в краш-тесте, спасал около 8,5 тысячи людей ежегодно. В 1930—40-х годах американские производители разрабатывали автомобили, опираясь на результаты обследования трупов. И это было эффективно.
После 1950 года количество выпускаемых моделей значительно возросло. Автомобильные компании начали задумываться о том, что человеческие трупы — не лучший вариант для краш-тестов. И дело даже не в эстетических или моральных аспектах. Как уже говорилось выше, производители использовали трупы взрослых белых людей, умерших ненасильственной смертью. В 90% случаев это были старики. Такие испытания не показывали, как ведут себя во время ДТП пассажиры-дети либо люди иных комплекций. К тому же человеческие тела были «одноразовыми» — трупы нельзя было использовать для двух различных краш-тестов.
Ближе к 1960-м годам производители начали использовать в качестве манекенов свиней, которым давали наркоз. Внутренняя структура этих животных максимально похожа на нашу. К тому же свинью было просто разместить в сидячем положении. Применение животных значительно ускорило развитие пассивных систем безопасности. Именно свиньи принесли в наши машины складывающиеся рулевые колонки, травмобезопасную переднюю панель, внутреннее зеркало заднего вида, не травмирующее голову во время ДТП, и другие элементы.
Использование человеческих трупов в краш-тестах вызывало недовольство многих религиозных организаций, но после того как за рулем разместили свинью, противников подобных испытаний стало еще больше. Главным критиком стало общество по защите животных ASPCA. И несмотря на то что структура свиней похожа на человеческую, такие краш-тесты все равно не давали точных данных о безопасности машин. В 1970-х годах сразу несколько американских компаний начали активно разрабатывать новое поколение человеческих манекенов, которые максимально точно дублировали анатомические особенности людей.
Первое поколение манекенов (их называли Hybrid) было абсолютно не приспособлено для исследования результатов краш-тестов. В 1972 году в США был представлен манекен Hybrid II, который обладал позвоночником, коленными суставами и приближенными к человеку плечами. Новое поколение манекенов впервые было одобрено Федеральным институтом безопасности механических транспортных средств США. До 1970-х годов никаких регламентных норм проведения краш-тестов не было. Производители усаживали в свои машины трупы людей или свиней и разбивали их как угодно. Кроме того, сотрудники компаний выезжали на места реальных ДТП, в которых погибли люди, и изучали трупы вместе с полицией и медиками. Но в 1973 году Национальная ассоциация безопасности дорожного движения США (NHTSA) ввела свои правила проведения краш-тестов. Тогда производители и начали переходить от свиней к манекену Hybrid II. Но это не значит, что компании перестали использовать животных. Последняя свинья за рулем машины Chevrolet сидела в 1993 году! А некоторые американские производители использовали животных вплоть до 1996-го.
До 1976 года компании исследовали исключительно травмы взрослых людей. Все изменилось после того, как в США продемонстрировали манекен Hybrid III. Даже не манекен, а целое семейство манекенов. После этого в краш-тестах разбивались макеты людей трех типов: ростом 175 см и весом 77 кг, ростом 188 см и весом 100 кг, а также ростом 152 см и весом 50 кг. Позже добавились 21-килограммовый манекен в «возрасте» 7 лет и 15-килограммовый, имитирующий 3-летнего ребенка. В конце 1990-х появились манекены животных, а также правила краш-тестов детских кресел. Манекены были весьма дорогими. Стоимость «взрослых» со всеми датчиками чаще всего превышает 100 тысяч долларов (есть экземпляры и по 400 тысяч). Правда, после испытания можно было не покупать новый манекен, а заменять поврежденные части.
Как видите, краш-тесты получили свое развитие в США (американцы опередили в этом направлении другие страны на 20 лет). Первой европейской компанией, которая активно начала проверять безопасность своих машин, стала Volvo. Еще в 1950-х годах шведский производитель в результате серии краш-тестов перешел к использованию эффективных 3-точечных ремней безопасности. В Японии первые краш-тесты зарегистрированы в 1960-х (их проводила молодая компания Subaru). Кстати, именно японцы впервые задумались над манекеном-пешеходом.
Последние годы в мире стали чаще проводить краш-тесты мотоциклов. Они отличаются от автомобильных. После имитации столкновения исследуются в основном шлем и руль «двухколесника». Сейчас производители мототехники активно работают над улучшением подушек безопасности для мотоциклов. Это будет новая веха в истории краш-тестов 2-колесных транспортных средств.
Однажды люди перестанут сидеть за рулем машины, и автомобили будут самостоятельно передвигаться по дорогам. Ученые считают, что автопилот сделает езду на машине максимально безопасной. Но мы с вами точно не доживем до того дня, когда автономные системы полностью заменят человека за рулем. Поэтому нам стоит надеяться, что в ближайшие десятилетия автомобили станут еще более безопасными. Последние 10—15 лет производители стали больше работать не над тем, чтобы машина хорошо вела себя во время аварии, а над тем, чтобы была возможность избежать ДТП. Сегодня все автомобили, продающиеся в Европе, должны иметь системы ABS и ESP в базовом оснащении. Также обязательно наличие двух подушек безопасности, травмобезопасной рулевой колонки и др. В будущем появятся новые требования к активным и пассивным системам безопасности. Но спасение утопающих — дело рук самих утопающих, поэтому главная система безопасности находится в голове у водителя.
Краш-тесты автомобилей: от свиней до рентгеновской диагностики
На заре зарождения автопроизводства никто не задумывался о безопасности этого вида транспорта: люди просто были ошеломлены самим фактом существования скоростного самоходного транспорта. И даже если несколько человек погибали в ДТП, никто особо не придавал этому значение. Первый зафиксированный случай гибели пешехода в Нью-Йорке датируется 1899 г. К 1930 г. это число возросло до 15 человек на 100 миллионов пройденных миль. Именно тогда автопроизводители начинают задумываться о проверке безопасности автомобилей.
Для того чтобы изучить поведение человеческого тела при столкновении, компания General Motors проводит первый, официально зарегистрированный краш-тест в истории.
Испытание проходило на специальной площадке с искусственным перекрытием. После него компания выявила ряд недостатков в конструкции серийных автомобилей и существенно ее доработала.
На первых порах краш-тесты делались на улице, автомобили сбрасывали с обрыва, ударяли об стены, а за рулем часто находились живые люди. В 1930 г. знания в области биомеханики человека еще не были на достаточном уровне, поэтому применяемые в первое время пластиковые манекены были признаны неэффективными для сбора данных. Поэтому в краш-тестах стали использовать человеческие трупы. На водительское и пассажирское сидение автомобилей GM и других производителей сажали трупы людей белой расы, умерших ненасильственной смертью. Подобный радикальный шаг сразу же принес свои плоды. Согласно статистике один труп мог спасти около 8 тысяч человеческих жизней. Тела умерших людей были удобны в плане дальнейшего обследования на всевозможные рваные раны, переломы костей и так далее.
К 1950 г. количество выпускаемых автомобилей начало расти в геометрической прогрессии, а количество смертей в результате ДТП исчислялось тысячами. Многие автомобильные компании решили, что использование человеческих трупов не самый эффективный метод, и дело даже не в моральном или нравственном аспекте. Как было сказано раньше, в тестах использовались тела людей, умерших ненасильственной смертью, а это чаще всего были пожилые люди. Такие испытания, например, не могли продемонстрировать последствия аварий на детях или людях разной комплекции.
Тогда в качестве подопытных стали использовать свиней, так как структура их тела больше всего похоже на человеческую. Именно свиньи внесли наибольший вклад в развитие пассивной безопасности автомобиля и дальнейшему созданию деформирующихся элементов корпуса, складывающегося рулевого колеса, ремней безопасности и пр. Также известно, что в краш-тестах использовались и другие животные, такие как шимпанзе, собаки и даже медведи. Перед испытанием животных вводили в общий наркоз, а в случае сильных увечий незамедлительно усыпляли.
Если даже факт использования человеческих трупов, вызывал сильное негодование со стороны религиозных организаций, то использование животных, которые в большинстве случаев погибали, и вовсе принес краш-тестам множество противников. Главным критиком стало общество защиты животных ASPCA. Стало очевидно, что надо искать другие пути реализации испытаний. Поэтому инженеры решили вернуться к истокам и продолжить использовать в краш-тестах манекены.
В Европе одними из первых, кто начал официально проводить собственные испытания автомобилей, была шведская Volvo. Уже в конце 1950-х г. компания стала проводить краш-тесты автомобилей для тестирования новых систем безопасности. Такие испытания чаще всего проводились на специальных площадках, тем не менее, до сих пор автомобили продолжали сбрасывать с обрывов и кидать в овраги. Так, классическую модель «240» сбрасывали носом вниз с высоты нескольких десятков метров, а на крыши «850» и «940» опирали железнодорожные вагоны. Впоследствии тестирование с давлением на крышу стало обязательным параметром краш-тестов всех американских автомобилей. Первый советский автомобиль, подвергшийся краш-тесту, стал Москвич-408, выпускавшийся с 1964 по 1975 г.
Значительный прогресс Volvo в развитии технологий безопасности привел к основанию в компании специального подразделения по изучению аварий Accident Research Team в 1970 г. Эксперты этого подразделения выезжали на место аварий и разбирали каждый отдельный случай. В первое время шведы изучили более 40000 случаев ДТП. Помимо причин аварий специалисты также искали технические возможности по уменьшению их воздействия.
После GM и Volvo проводить краш-тесты стали многие автопроизводители. Одной из первых перехватила эстафету японская Subaru. Недавно компания вылила в сеть архивные съемки заводских испытаний, датируемые 1965 г., при которых тестировались зоны деформации при лобовом столкновении.
Также японская компания стала одной из первых, кто начал проводить тесты с целью обеспечения безопасности пассажиров, и создала в будущем первые манекены-пешеходы.
В начале 1970-х г. сразу несколько американских компаний начали разрабатывать новое поколение человекоподобных манекенов, которые максимально точно дублировали анатомические строение людей. Первое поколение манекенов под названием Hybrid абсолютно не подходило для проведения краш-тестов, поэтому в 1972 г. в США было представлено второе поколение манекенов Hybrid II, в котором присутствовал позвоночник, плечевые и коленные суставы. Новое поколение манекенов было одобрено властями США.
Примечательно, что вплоть до начала 1970-х г. ни в одной стране не существовало никаких норм и регламентов проведения краш-тестов. Автопроизводители по-прежнему применяли в испытаниях трупы людей и животных, а затем разбивали их любыми возможными способами. Более того, сотрудники автоконцернов могли запросто выехать на место аварии с целью изучения трупов вместе с медиками и полицией. Все изменилось в 1973 г., когда Национальная ассоциация безопасности дорожного движения США (NHTSA) ввела собственные требования проведения краш-тестов. После этого американские компании вынуждены были перейти на использование Hybrid II, но это вовсе не означает, что автопроизводители перестали применять в испытаниях животных. Известно, что Chevrolet использовала последнюю свинью за рулем машины в 1993 году, а некоторые автопроизводители используют в испытаниях трупы людей до сих пор.
До 1976 г. концерны изучали травмы только взрослых людей, однако в 1976 г. было продемонстрировано сразу же целое семейство манекенов Hybrid III, которые демонстрировали повреждение тел всех комплекций. Всего было семь типов манекенов: самый крупный — ростом 188 см и весом 100 кг и самый маленький, имитирующий трехлетнего ребенка. Подобные манекены были очень дорогостоящими — часто стоимость одного экземпляра со всеми датчиками могла доходить до 100 тысяч долларов и выше.
В целом США более чем на 20 лет опередила европейцев как в технологиях проведения краш-тестов, так и в законодательном урегулировании этого вопроса. И хотя американская специфика проведения испытаний похожа с европейской, она все же имеет некоторые отличия. Несколько лет назад NHTSA опубликовала отчет за десятилетний период о 23 тысячах аварий с переворотом на крышу. В результате был сделан вывод, что увеличение жесткости крыши уменьшает риск смертельных случаев с 57 до 39%. Как следствие, все американские автомобили стали тестироваться на случай переворота. Тестирование проводилось путем сдавливания крыши автомобиля плоской плитой весом в три раза больше, чем масса автомобиля. Порог проседания крыши кузова не должен превышать 12 см. Еще один чисто американский тест пожарной безопасности заключается в ударе бетонной плитой в бампер автомобиля, движущегося на скорости 50 км/ч c топливным баком, заполненным на 93%. Автомобиль в этом случае не должен терять в минуту более чем 30 миллилитров горючего.
В начале 2000-х г. у автопроизводителей получили широкое распространение испытания, проводимые на основе компьютерного моделирования, которые намного дешевле, но все же не такие точные, чем классические краш-тесты. Недавно автоконцерн Daimler совместно с немецким Институтом динамики быстропротекающих процессов общества Фраунгофера разработал технологию, с помощью которой можно получать рентгеновские снимки автомобиля во время проведения краш-теста. Рентгеновские снимки движущегося на большой скорости автомобиля позволили провести подробный анализ всех деформирующихся деталей, который невозможно получить, используя высокоскоростную съемку столкновения.
Недавно NHTSA провел комплексный краш-тест новой Tesla Model X. По результатам проверки Model X стала первым кроссовером, получившим максимальный рейтинг во всех категориях. О других событиях и инновациях автомобильного мира вы также можете ознакомиться в нашем новостном блоге.