虚拟假人上岗，行业碰撞测试将迎大变局？

编译|吴 静

编辑| 黄大路

设计|甄尤美

来源|forbes、euroncap、toyota、avl、yahoo autos等

过去，车企做一次整车碰撞测试，不仅要毁掉一台实体样车，花费更是高达数十万美元。而且，被用作整车碰撞测试的传统物理假人很难还原不同年龄、不同性别、不同身材的驾驶者或行人的真实遇险状态。

实体样车损耗、高昂测试成本，再加上传统物理假人模拟场景单一，都是传统碰撞测试模式的痛点。

但是，从2026年开始，这一现状发生改变。

汽车制造商对安全性的期望越来越高，而预测性虚拟测试正成为满足这些期望的重要途径。

Euro NCAP全面更新了碰撞安全评测体系，首次将虚拟仿真与实体测试并轨运用于行人保护评分，借助数字人体模型模拟不同体型、性别、年龄段的行人碰撞响应，覆盖的场景和人群范围远超物理假人所能企及。

在2026年欧洲新车安全评鉴协会（Euro NCAP 2026）的评测中，虚拟测试成为主动安全评估不可或缺的一部分。通过正式认可ADAS和主动安全系统的虚拟测试，能够让汽车制造商将安全验证提升到一个新的水平。

物理试验场地仍然至关重要，但现在的仿真技术使制造商能够以经济高效且标准化的方式涵盖更多场景，验证系统稳健性，并为复杂的实际工况做好准备。

当虚拟假人上岗，行业碰撞测试或将迎来大变局。

虚拟测试热潮背后

由于SUV或皮卡车的引擎盖较高，一旦发生碰撞，行人发生严重受伤或死亡的风险会大幅增加。

丰田汽车旗下的协同安全研究中心（CSRC）联合弗吉尼亚大学开展专项研究，旨在为后续车辆设计提供参考依据，以此降低这类安全风险。

上周，两家机构在密歇根州萨林市的丰田研发总部召开媒体沟通会并表示，本次研究的核心手段，是将虚拟人体模型与物理碰撞测试假人结合使用。

“行业内正在掀起虚拟测试、虚拟数据分析的热潮，以此助力车辆安全性能评估。”CSRC高级经理杰森·霍尔曼（Jason Hallman）表示。

具体来说，此次研究采用的虚拟人体模型软件名为“全尺寸安全人体模型”（Total Human Model for Safety），或简称THUMS。霍尔曼介绍，该软件由丰田于2000年研发，目前已更新至第七个版本，自2022年起正式向全行业推广。

简单来说，这套模型可进行参数设置，模拟不同体型、身材的人员，还原各类坐姿、驾乘姿态，适配无穷多样的测试场景。

“这套人体模型的价值不仅在于预判伤害结果，更能还原导致伤害发生的人体运动过程。”协同安全研究中心首席科学家孙兆农表示，“车辆前部结构不同，行人的运动姿态也会存在差异。现行标准测试主要聚焦头部、下肢等关键易受伤部位，而这套模型能够分析躯干、脊柱的受力状态，完成全身损伤评估，也为后续研究开辟了新方向。”

孙兆农介绍，研究团队分析了400款皮卡与SUV车型，提取了美国公路安全保险协会实拍车辆图片中的车头结构数据。团队随后运用主成分分析法，梳理出影响碰撞结果的核心外形参数，形成数据化的车身结构特征指标，以此区分不同车企、不同款式车型的结构差异。

研究人员最终归纳出七种车头结构类型（详见下方图示）。

基于其中一款市面常见皮卡车型，团队结合七种结构设计出约100款衍生车型，并设置不同碰撞车速等变量开展仿真测试，最终得到差异化的测试结果。

孙兆农解释道：“车头结构不同，行人下肢接触顺序、上身运动轨迹、颈部受力情况以及头部撞击位置都会随之改变。这也说明，单一简化的碰撞分析模式并不适用。虚拟人体模型既能预测损伤，也能清晰还原整个受力与运动过程，这正是其核心价值所在。”

昂贵的数字化虚拟假人

事实上，自2011年起，CSRC与弗吉尼亚大学就已借助虚拟人体模型开展多项碰撞研究，其中就包括自动驾驶场景下，驾乘人员放松坐姿带来的安全隐患。

弗吉尼亚大学机械与航空航天工程学教授、应用生物力学研究中心主任杰森·R·克里根（Jason R. Kerrigan）对此解读：团队在模拟躺卧坐姿时发现，必须针对腰带与骨盆、躯干及腰椎的相互作用开展深入研究。

“我们最初的研究方向是正面碰撞中安全带对驾乘人员的影响，过程中发现，骨盆周边的皮下脂肪组织会极大影响腰带的受力效果，且敏感度极高。”克里根说。

基于这一发现，研究团队完成了900余项实验，相关成果也为这套模型的后续迭代优化提供了支撑。

依托该模型开展的其他研究还包括碰撞中的腰椎受压问题，同时研究证实：在部分碰撞场景里，女性脚踝受伤概率远高于男性。该差异并非由男女鞋子不同导致，而是人体耐受度本身存在区别。克里根解释：“测试发现，女性胫骨所能承受的断裂冲击力普遍低于男性。”

尽管全尺寸安全人体模型等仿真工具优势突出，但功能愈发精密、可灵活定制的实体碰撞假人，依旧是不可或缺的测试设备，且这套测试设备还并不便宜。

CSRC与密歇根大学交通研究所也展开了深入合作。双方合作的最佳范例之一就是开发用于研究碰撞损伤的数字人体模型。

数字化虚拟假人看似只是模型，实则科技含量极高，周身搭载数十个传感器，可检测碰撞冲击力对头、颈、脊柱等人体部位造成的影响。一套全新实体假人的造价接近100万美元，且每款假人都对应特定身形尺寸，设计与制造工序繁复。

就在去年，美国国家公路交通安全管理局推出全新女性碰撞假人THOR-5F，旨在完善碰撞测试体系，这在行业内已是一项重大突破。

如今，密歇根大学交通研究所走在数字人体模型研究前沿，这项技术有望大幅提速、简化碰撞安全技术的研发流程。早在2011年CSRC成立之初，双方就联合开展研究，采集海量驾乘人员的身形、姿态数据。

研究所科研团队还上线了人体形态数据库网站HumanShape.org，平台提供可自定义的成人与儿童三维人体模型，为汽车内饰优化提供数据支撑。

假人进化如何助益安全技术

2015年，研究团队依托上述成果，结合丰田自研的全尺寸安全人体模型——也就是数字化虚拟假人，开创了碰撞安全研究的全新数字化路径。

彼时的THUMS虽已是强大的碰撞仿真工具，但模型尺寸仅对应传统实体假人规格。通过与CSRC联合攻关，密歇根大学交通研究所成功实现技术突破，可快速、精准地将THUMS模型调整为任意成年人体型。

密歇根大学交通研究所生物力学研究教授马特·里德（Matt Reed）介绍，尽管研究所已积累了丰富的人体内外解剖数据，但业内不少研究人员起初并不认为人体模型形态自适应技术能够落地，而丰田的技术投入最终打消了诸多质疑。

里德表示：“借助人体数字模型，我们能够针对不同人群，优化预紧器、限力装置、安全气囊等各类碰撞防护装置。过去十五年间，相关安全技术取得了跨越式发展。”

数字人体模型只是双方众多合作项目中的一例。双方开展的自然驾驶研究，还揭示了超速、跟车过近、开车玩手机等危险驾驶行为背后出人意料的诱因：相比驾驶员本身的特质，行车场景（如时段、车流量）的影响更为显著。

基于该研究，团队还为政策制定者梳理出26项指导准则，用以规范危险驾驶行为、改善道路安全。研究同时发现，丰田智行安全系统等可实时显示限速的车载装置，能够有效引导车辆降速，对于常与父母保持沟通的年轻驾驶员，效果尤为突出。

在车辆防碰撞领域，双方联合分析了行人致死事故的类型分布，发现儿童行人遇难案例中，步行状态占比远高于骑行状态。

这一结论也推动行业精准调配资源，针对性研发新型行人碰撞测试假人。目前，这类假人已被美国公路安全保险协会（IIHS）与国家公路交通安全管理局纳入测试体系，用以倒逼车企普及自动紧急制动等先进安全配置。

丰田技术研究与资源部门副总裁杰夫·马卡雷维奇（Jeff Markarewicz）介绍，CSRC成立至今，已投入近1.15亿美元，落地120余个安全相关项目，合作对象覆盖北美多家顶尖高校、机构与安全组织，且几乎所有研究成果均对外公开。他说：“开放共享是我们的核心宗旨，因为道路安全无法依靠单一企业独自实现。”

霍尔曼表示：“我们的研究成果不只是学术论文——论文固然能推动社会认知，但我们真正的目标，是助力完善车辆设计标准、制定政策指引，建立统一的车辆安全评估体系。”