虛擬假人上崗，行業碰撞測試將迎大變局？

編譯|吳 靜

編輯| 黃大路

設計|甄尤美

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

過去，車企做一次整車碰撞測試，不僅要毀掉一臺實體樣車，花費更是高達數十萬美元。而且，被用作整車碰撞測試的傳統物理假人很難還原不同年齡、不同性別、不同身材的駕駛者或行人的真實遇險狀態。

實體樣車損耗、高昂測試成本，再加上傳統物理假人模擬場景單一，都是傳統碰撞測試模式的痛點。

但是，從2026年開始，這一現狀發生改變。

汽車制造商對安全性的期望越來越高，而預測性虛擬測試正成為滿足這些期望的重要途徑。

Euro NCAP全面更新了碰撞安全評測體系，首次將虛擬仿真與實體測試并軌運用于行人保護評分，借助數字人體模型模擬不同體型、性別、年齡段的行人碰撞響應，覆蓋的場景和人群范圍遠超物理假人所能企及。

在2026年歐洲新車安全評鑒協會（Euro NCAP 2026）的評測中，虛擬測試成為主動安全評估不可或缺的一部分。通過正式認可ADAS和主動安全系統的虛擬測試，能夠讓汽車制造商將安全驗證提升到一個新的水平。

物理試驗場地仍然至關重要，但現在的仿真技術使制造商能夠以經濟高效且標準化的方式涵蓋更多場景，驗證系統穩健性，并為復雜的實際工況做好準備。

當虛擬假人上崗，行業碰撞測試或將迎來大變局。

虛擬測試熱潮背后

由于SUV或皮卡車的引擎蓋較高，一旦發生碰撞，行人發生嚴重受傷或死亡的風險會大幅增加。

豐田汽車旗下的協同安全研究中心（CSRC）聯合弗吉尼亞大學開展專項研究，旨在為后續車輛設計提供參考依據，以此降低這類安全風險。

上周，兩家機構在密歇根州薩林市的豐田研發總部召開媒體溝通會并表示，本次研究的核心手段，是將虛擬人體模型與物理碰撞測試假人結合使用。

“行業內正在掀起虛擬測試、虛擬數據分析的熱潮，以此助力車輛安全性能評估。”CSRC高級經理杰森·霍爾曼（Jason Hallman）表示。

具體來說，此次研究采用的虛擬人體模型軟件名為“全尺寸安全人體模型”（Total Human Model for Safety），或簡稱THUMS。霍爾曼介紹，該軟件由豐田于2000年研發，目前已更新至第七個版本，自2022年起正式向全行業推廣。

簡單來說，這套模型可進行參數設置，模擬不同體型、身材的人員，還原各類坐姿、駕乘姿態，適配無窮多樣的測試場景。

“這套人體模型的價值不僅在于預判傷害結果，更能還原導致傷害發生的人體運動過程。”協同安全研究中心首席科學家孫兆農表示，“車輛前部結構不同，行人的運動姿態也會存在差異。現行標準測試主要聚焦頭部、下肢等關鍵易受傷部位，而這套模型能夠分析軀干、脊柱的受力狀態，完成全身損傷評估，也為后續研究開辟了新方向。”

孫兆農介紹，研究團隊分析了400款皮卡與SUV車型，提取了美國公路安全保險協會實拍車輛圖片中的車頭結構數據。團隊隨后運用主成分分析法，梳理出影響碰撞結果的核心外形參數，形成數據化的車身結構特征指標，以此區分不同車企、不同款式車型的結構差異。

研究人員最終歸納出七種車頭結構類型（詳見下方圖示）。

基于其中一款市面常見皮卡車型，團隊結合七種結構設計出約100款衍生車型，并設置不同碰撞車速等變量開展仿真測試，最終得到差異化的測試結果。

孫兆農解釋道：“車頭結構不同，行人下肢接觸順序、上身運動軌跡、頸部受力情況以及頭部撞擊位置都會隨之改變。這也說明，單一簡化的碰撞分析模式并不適用。虛擬人體模型既能預測損傷，也能清晰還原整個受力與運動過程，這正是其核心價值所在。”

昂貴的數字化虛擬假人

事實上，自2011年起，CSRC與弗吉尼亞大學就已借助虛擬人體模型開展多項碰撞研究，其中就包括自動駕駛場景下，駕乘人員放松坐姿帶來的安全隱患。

弗吉尼亞大學機械與航空航天工程學教授、應用生物力學研究中心主任杰森·R·克里根（Jason R. Kerrigan）對此解讀：團隊在模擬躺臥坐姿時發現，必須針對腰帶與骨盆、軀干及腰椎的相互作用開展深入研究。

“我們最初的研究方向是正面碰撞中安全帶對駕乘人員的影響，過程中發現，骨盆周邊的皮下脂肪組織會極大影響腰帶的受力效果，且敏感度極高。”克里根說。

基于這一發現，研究團隊完成了900余項實驗，相關成果也為這套模型的后續迭代優化提供了支撐。

依托該模型開展的其他研究還包括碰撞中的腰椎受壓問題，同時研究證實：在部分碰撞場景里，女性腳踝受傷概率遠高于男性。該差異并非由男女鞋子不同導致，而是人體耐受度本身存在區別。克里根解釋：“測試發現，女性脛骨所能承受的斷裂沖擊力普遍低于男性。”

盡管全尺寸安全人體模型等仿真工具優勢突出，但功能愈發精密、可靈活定制的實體碰撞假人，依舊是不可或缺的測試設備，且這套測試設備還并不便宜。

CSRC與密歇根大學交通研究所也展開了深入合作。雙方合作的最佳范例之一就是開發用于研究碰撞損傷的數字人體模型。

數字化虛擬假人看似只是模型，實則科技含量極高，周身搭載數十個傳感器，可檢測碰撞沖擊力對頭、頸、脊柱等人體部位造成的影響。一套全新實體假人的造價接近100萬美元，且每款假人都對應特定身形尺寸，設計與制造工序繁復。

就在去年，美國國家公路交通安全管理局推出全新女性碰撞假人THOR-5F，旨在完善碰撞測試體系，這在行業內已是一項重大突破。

如今，密歇根大學交通研究所走在數字人體模型研究前沿，這項技術有望大幅提速、簡化碰撞安全技術的研發流程。早在2011年CSRC成立之初，雙方就聯合開展研究，采集海量駕乘人員的身形、姿態數據。

研究所科研團隊還上線了人體形態數據庫網站HumanShape.org，平臺提供可自定義的成人與兒童三維人體模型，為汽車內飾優化提供數據支撐。

假人進化如何助益安全技術

2015年，研究團隊依托上述成果，結合豐田自研的全尺寸安全人體模型——也就是數字化虛擬假人，開創了碰撞安全研究的全新數字化路徑。

彼時的THUMS雖已是強大的碰撞仿真工具，但模型尺寸僅對應傳統實體假人規格。通過與CSRC聯合攻關，密歇根大學交通研究所成功實現技術突破，可快速、精準地將THUMS模型調整為任意成年人體型。

密歇根大學交通研究所生物力學研究教授馬特·里德（Matt Reed）介紹，盡管研究所已積累了豐富的人體內外解剖數據，但業內不少研究人員起初并不認為人體模型形態自適應技術能夠落地，而豐田的技術投入最終打消了諸多質疑。

里德表示：“借助人體數字模型，我們能夠針對不同人群，優化預緊器、限力裝置、安全氣囊等各類碰撞防護裝置。過去十五年間，相關安全技術取得了跨越式發展。”

數字人體模型只是雙方眾多合作項目中的一例。雙方開展的自然駕駛研究，還揭示了超速、跟車過近、開車玩手機等危險駕駛行為背后出人意料的誘因：相比駕駛員本身的特質，行車場景（如時段、車流量）的影響更為顯著。

基于該研究，團隊還為政策制定者梳理出26項指導準則，用以規范危險駕駛行為、改善道路安全。研究同時發現，豐田智行安全系統等可實時顯示限速的車載裝置，能夠有效引導車輛降速，對于常與父母保持溝通的年輕駕駛員，效果尤為突出。

在車輛防碰撞領域，雙方聯合分析了行人致死事故的類型分布，發現兒童行人遇難案例中，步行狀態占比遠高于騎行狀態。

這一結論也推動行業精準調配資源，針對性研發新型行人碰撞測試假人。目前，這類假人已被美國公路安全保險協會（IIHS）與國家公路交通安全管理局納入測試體系，用以倒逼車企普及自動緊急制動等先進安全配置。

豐田技術研究與資源部門副總裁杰夫·馬卡雷維奇（Jeff Markarewicz）介紹，CSRC成立至今，已投入近1.15億美元，落地120余個安全相關項目，合作對象覆蓋北美多家頂尖高校、機構與安全組織，且幾乎所有研究成果均對外公開。他說：“開放共享是我們的核心宗旨，因為道路安全無法依靠單一企業獨自實現。”

霍爾曼表示：“我們的研究成果不只是學術論文——論文固然能推動社會認知，但我們真正的目標，是助力完善車輛設計標準、制定政策指引，建立統一的車輛安全評估體系。”