ถุงลมกลางระหว่างเบาะหน้าช่วยป้องกันผู้ขับจากอะไร?

ถุงลมกลางที่ติดตั้งไว้ระหว่างเบาะหน้าทั้งสอง เป็นถุงลมที่พองออกจากด้านในของพนักเบาะคนขับหรือจากคอนโซลกลาง โดยมีภารกิจหลักคือป้องกันไม่ให้คนขับกับผู้โดยสารด้านหน้ากระแทกกันเองในช่วงเกิดการชน โดยเฉพาะในการชนด้านข้างจากฝั่งตรงข้ามและการพลิกคว่ำ มันช่วยป้องกันโดยหยุดไม่ให้ผู้โดยสารถูกเหวี่ยงไปรอบๆ ในห้องโดยสาร

ขอสารภาพตรงๆ ว่า: ครั้งแรกที่เห็นถุงลมพองออกมาจากกลางพนักเบาะ ผมนึกในใจเป็นเวลาหลายวินาทีว่า "นี่มันสิ่งประดิษฐ์แบบไหนกันเนี่ย?" แต่หลังจากนั้นตรรกะของมันก็เข้าที่เข้าทาง และตอนนี้ในความเห็นของผมมันคือหนึ่งในชิ้นส่วนที่ฉลาดที่สุดของระบบความปลอดภัยในรถยนต์ยุคใหม่ เพราะถุงลมส่วนใหญ่ปกป้องคุณจากสิ่งที่มาจากภายนอก แต่ถุงลมกลางกลับเข้ามาอยู่ระหว่างคุณกับคนที่นั่งอยู่ข้างๆ เปรียบเทียบกับชีวิตจริง: ลองนึกถึงแขนจินตนาการในรถเมล์ที่เบรกกะทันหันซึ่งช่วยไม่ให้คุณเอาหัวโขกคนข้างๆ วิศวกรยานยนต์กำลังสร้างแขนนั้นขึ้นมาจริงๆ

ถุงลมกลางปกป้องคุณจากอะไรกันแน่?

คำตอบของคำถามนี้น่าประหลาดใจตอนแรกดู: สิ่งที่มันปกป้องจริงๆ ก็คือสถานการณ์ที่ผู้โดยสารเบาะหน้าทั้งสองกระแทกกันเอง ในการชนด้านข้าง ตัวถังรถจะเร่งเข้าข้างหนึ่งอย่างกะทันหัน เข็มขัดนิรภัยรั้งตัวคุณไว้ แต่ศีรษะของคุณยังคงอิสระ คนที่นั่งข้างๆ คุณจะถูกเหวี่ยงศีรษะไปฝั่งตรงข้ามของถนนเหมือนลูกกระสุน และถุงลมกลางก็เข้ามาอยู่ตรงกลางระหว่างทั้งสองในช่วงเวลานั้นพอดี ทำให้การสัมผัสนั้นไม่เกิดขึ้นเลย งานวิจัยยืนยันว่าการสัมผัสนี้เป็นความเสี่ยงที่มองข้ามไม่ได้: การชนถูกบันทึกไว้แล้วว่าการสัมผัสกันของผู้โดยสารที่นั่งเคียงกันในแถวเดียวกันเพิ่มความเสี่ยงบาดเจ็บอย่างชัดเจน

แต่เรื่องไม่ได้จบแค่การสัมผัสระหว่างผู้โดยสารกับผู้โดยสาร ระบบ Front Center Airbag ของ Autoliv และการออกแบบที่คล้ายคลึงกัน ยังครอบคลุมสถานการณ์ที่สองอีกด้วย: การชน far-side หรือการชนจากฝั่งตรงข้าม ลองนึกภาพว่ารถของคุณถูกชนจากฝั่งตรงข้ามกับที่คุณนั่ง ไม่มีอะไรจะพุ่งไปที่ประตูฝั่งของคุณ แต่คุณจะถูกเหวี่ยงไปกระแทกคอลัมน์พวงมาลัยฝั่งผู้โดยสารหรือแผงด้านใน แม้เบาะผู้โดยสารจะว่าง ถุงลมกลางก็จะทำงาน ณ จุดนี้ พยุงคุณไม่ให้กระแทกผิวภายในแข็งๆ เหล่านั้น นั่นคือถุงลมนี้คำนึงถึงทั้งสองคน: ป้องกันไม่ให้ทั้งสองคนกระแทกกันเมื่อนั่งกันทั้งคู่ และป้องกันไม่ให้ถูกเหวี่ยงไปฝั่งตรงข้ามเมื่อมีคนเดียว

ถุงลมพองออกมาจากไหน และทำงานในการชนแบบไหน?

ตำแหน่งการติดตั้งแบ่งออกเป็นสองแบบตามผู้ผลิต ทางเลือกแรกคือ พนักเบาะด้านในของเบาะคนขับ: ถุงลมพองออกมาจากจุดนั้นและเติมเต็มช่องว่างระหว่างผู้โดยสารด้านหน้าทั้งสอง ทางเลือกที่สองคือ บริเวณคอนโซลกลาง: ผู้ผลิตรายแรกคือ General Motors ซึ่งระบบในปี 2013 ของพวกเขาพองตัวจากจุดใกล้กับคอนโซล การออกแบบของ Autoliv ถุงลมมีโครงสร้างรูปท่อหรือหลอด ซึ่งรูปทรงนี้เป็นวิธีเติมช่องว่างแคบระหว่างเบาะนั่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เงื่อนไขการทำงาน: เซ็นเซอร์ตัดสินใจเมื่อไหร่?

เช่นเดียวกับถุงลมทุกชนิด ถุงลมกลางไม่ได้ตัดสินใจเพียงลำพัง หัวใจสำคัญคืออัลกอริทึมการชนของ ECU ถุงลม อัลกอริทึมนี้ประเมินประเภท มุม และความรุนแรงของการชนอย่างต่อเนื่อง และเมื่อตรวจจับแรงกระแทกที่รุนแรงเพียงพอจะสั่งวงจรจุดชนวนที่เกี่ยวข้องทำงาน คู่มือผู้ใช้ของ Hyundai อธิบายเรื่องนี้ไว้ชัดเจน: ถุงลมกลุ่มด้านข้างรวมถึงถุงลมนี้ที่อยู่ระหว่างเบาะหน้า ได้รับการออกแบบให้พองตัวตามความรุนแรงของแรงกระแทกที่เซ็นเซอร์การชนด้านข้างตรวจจับได้ กล่าวคือจะไม่เปิดเมื่อชนประตูเบา ๆ แต่จะเปิดเมื่อเป็นการกระแทกด้านข้างอย่างรุนแรง

สถานการณ์ที่สองคือการพลิกคว่ำ ถุงลมด้านข้างและถุงลมม่านสามารถพองตัวได้เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับการพลิกคว่ำทำงาน ขณะที่รถเอียงข้างและเริ่มพลิกคว่ำ เซ็นเซอร์ที่วัดการเคลื่อนที่ด้านข้างและการเอียงของรถสามารถตรวจจับได้ล่วงหน้า ถุงลมม่านพองตัวภายใน 10-20 มิลลิวินาทีแรกของการพลิกคว่ำ และสามารถคงสภาพพองตัวได้นานกว่าปกติมากคือ 10 วินาทีขึ้นไป เหตุผลของการยืดเวลานี้ง่ายมาก: รถกลิ้งไปเป็นเวลาหลายวินาที ถุงลมต้องลอยอยู่ในอากาศในช่วงเวลานั้น ส่วนถุงลมมาตรฐานด้านหน้ามักไม่เปิดในกรณีพลิกคว่ำ เพราะในสถานการณ์นั้นพวกมันไม่ได้ให้การปกป้องเพิ่มเติม

ทำไมเกณฑ์การพองตัวต้องเร็วขนาดนั้น?

ในการชนด้านข้าง วิศวกรมีเวลาน้อยอย่างเหลือเชื่อ ในการชนด้านหน้า รถจะได้ระยะห่างจากการยุบตัวของส่วนหน้า แต่ในการชนด้านข้าง ระหว่างประตูกับคุณมีเพียงไม่กี่สิบเซนติเมตรเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ การพองตัวของถุงลมด้านข้างจึงต้องเสร็จสิ้นภายใน 10-20 มิลลิวินาทีแรก เกณฑ์การทำงานก็เปลี่ยนแปลงตามสถานการณ์: ในการชนวัตถุแคบอย่างต้นไม้หรือเสา เกณฑ์อาจลดลงเหลือ 8 mph (ประมาณ 13 กม./ชม.) ส่วนการชนด้านข้างระหว่างรถโดยทั่วไปอยู่ราว 18 mph (ประมาณ 29 กม./ชม.) นั่นคือเหตุผลที่คู่มือเขียนเตือนว่า "ถุงลมกลางอาจไม่เปิดเสมอไป": ระบบจะทำงานไม่ใช่ทุกการกระแทก แต่เฉพาะการกระแทกที่อัลกอริทึมถือว่ารุนแรง อย่าลืมว่ากระบวนการทั้งหมดนี้เป็นกระบวนการพลุใช้ครั้งเดียว ถุงลมที่พองตัวแล้วจะยุบลง และจำเป็นต้องเปลี่ยนโมดูลใหม่

ความต่างจากถุงลมม่านคืออะไร? ทั้งสองไม่ได้ทำหน้าที่เหมือนกันหรือ?

ไม่แน่นอน และความต่างนี้อาจเป็นประโยคที่สำคัญที่สุดของบทความนี้: ถุงลมม่านทำงานเพื่อรับมือภัยคุกคามจากภายนอก ส่วนถุงลมกลางทำงานเพื่อป้องกันการชนภายใน ถุงลมม่านยืดตลอดแนวกระจกของรถ และปกป้องศีรษะและหน้าอกจากรถที่ชนเข้ามาหรือวัตถุอย่างต้นไม้และเสา ส่วนถุงลมกลางไม่ได้ปิดกั้นภัยคุกคามจากภายนอกใด ๆ เพียงแค่ป้องกันไม่ให้ผู้โดยสารสองคนหรือผู้โดยสารคนเดียวสัมผัสกับพื้นผิวด้านในที่แข็งด้านตรงข้าม ภัยคุกคามต่างกัน ตำแหน่งต่างกัน ตรรกะเซนเซอร์ต่างกัน

ผลรวมของชุดความปลอดภัยด้านข้างก็สะท้อนอยู่ในตัวเลขเช่นกัน: การใช้แอร์แบ็กม่านและแอร์แบ็กลำตัวร่วมกันช่วยลดความเสี่ยงเสียชีวิตในการชนด้านข้างฝั่งใกล้ (nearside) ลงราว 31% ส่วนชุดแอร์แบ็กศีรษะและลำตัวช่วยลดลงราว 25% ขอเพิ่มอีกข้อสังเกตหนึ่ง: รถยนต์ที่ได้คะแนนดีที่สุดในการทดสอบชนด้านข้างล้วนมาพร้อมแอร์แบ็กด้านข้างที่ปกป้องศีรษะ แต่แอร์แบ็กเพียงอย่างเดียวยังไม่พอ; ยังจำเป็นต้องมีโครงสร้างด้านข้างที่แข็งแรงพอที่จะป้องกันไม่ให้วัตถุทะลุเข้ามาในห้องโดยสารด้วย หลักการเดียวกันนี้ใช้กับแอร์แบ็กกลางด้วย แอร์แบ็กไม่สามารถทดแทนความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้

การทดสอบ far-side ของ Euro NCAP เปลี่ยนการให้คะแนนอย่างไร?

หากเทคโนโลยีความปลอดภัยใดจะแพร่หลาย โดยทั่วไปโปรโตคอลการทดสอบมักเปิดประตูให้ก่อน และก็เป็นเช่นนั้นจริง Euro NCAP ประกาศการประเมินผู้โดยสารฝั่งตรงข้าม (far-side) ในปี 2020 และเพิ่มการประเมินนี้เข้าไปในส่วนการชนด้านข้างของคะแนนการปกป้องผู้ใหญ่ สมดุลการให้คะแนนน่าสนใจ: ในขณะที่คะแนนรวมของการทดสอบแบริเออร์ด้านข้างและการชนเสาถูกจำกัดไว้ที่ 12 ส่วนคะแนนของการปกป้องผู้โดยสารฝั่งตรงข้ามมีสูงสุดเพียง 4 คะแนน นั่นคือรถของคุณดีแค่ไหนในด้านการปกป้อง far-side ก็จะได้คะแนนเท่านั้น; แอร์แบ็กกลางที่มีประสิทธิภาพคือไพ่ที่แข็งแกร่งที่สุดในการแย่งชิงส่วนคะแนน 4 คะแนนนี้ ฝั่งออสเตรเลีย ANCAP ก็เดินทางเดียวกัน โดยให้รางวัลกับการมีอยู่และประสิทธิภาพของแอร์แบ็กกลางในรถที่ประเมินตั้งแต่ปี 2020 เป็นต้นมา; ทำให้การไปถึงระดับ 5 ดาวโดยไม่มีผลงานที่ดีกลายเป็นเรื่องยาก

แล้วแอร์แบ็กนี้ได้ผลจริงหรือ? งานวิจัยชีวกลศาสตร์เกี่ยวกับการชนฝั่งตรงข้ามพบว่า แอร์แบ็กที่ออกแบบมาช่วยลดมุมการเอียงของศีรษะและความเสี่ยงกระดูกซี่โครงหักได้อย่างมาก Toyota Yaris ก็เป็นหนึ่งในยานพาหนะแรกๆ ที่ติดตั้งแอร์แบ็กกลาง และเป็นสัญลักษณ์ของการเปลี่ยนผ่านนี้ โดยสรุปคือหน่วยทดสอบและผู้ผลิตกำลังผลักดันไปในทิศทางเดียวกัน: ศีรษะของคนที่นั่งอยู่ข้างๆ บนเบาะหน้า ไม่ใช่ภัยคุกคามต่อศีรษะของคุณอีกต่อไป

ส่วนที่ยากของการออกแบบ: พื้นที่แคบ เส้นทางของแขน และจังหวะเวลา

สิ่งที่ท้าทายแอร์แบ็กกลางไม่ใช่กลไก แต่คือพื้นที่ พื้นที่ที่จัดสรรได้ระหว่างเบาะหน้าทั้งสอง คือช่องว่างแคบๆ ที่เหลืออยู่หลังจากกำหนดความกว้างของเบาะและคอนโซลกลางแล้ว แอร์แบ็กจำเป็นต้องพับให้พอดีกับช่องว่างนี้ เปิดออกในทิศทางที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสม และไม่ขวางทางแขนที่คนขับหมุนพวงมาลัย ด้วยเหตุนี้ ในโซลูชันของ Autoliv โครงสร้างแอร์แบ็กแบบท่อจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง: พองตัวเหมือนท่อ อุดช่องแคบนั้นจนทั่วถึง ไม่ใช่แค่การอุดเฉยๆ

ความท้าทายที่สองคือการทำงานอยู่ภายในเบาะนั่ง ขณะที่ถุงลมอยู่ข้างในพนักพิง เบาะนั้นเองก็ยังต้องเป็นเบาะที่ปรับด้านข้างได้ มีระบบทำความร้อน และมีที่รองรับส่วนเอว ประเด็นการบูรณาการที่คล้ายกันนี้เราเคยเห็นในถุงลมหลังคาแบบพาโนรามิกมาแล้ว: การที่ถุงลมต้องพองออกถูกต้องตามตำแหน่งเพดานหรือตามสถานะเปิด-ปิดของฝาครอบเคยก่อให้เกิดความล่าช้า ปัญหาลักษณะเดียวกันนี้ก็เกิดขึ้นได้กับระบบภายในเบาะเช่นกัน ดังนั้นอุตสาหกรรมจึงกำลังพัฒนาระบบถุงลมแบบดักแด้ที่ติดตั้งบนเบาะ ซึ่งปรับตัวเข้ากับตำแหน่งการนั่งที่หลากหลายได้ ขอเพิ่มเติมว่า Toyota กำลังศึกษาคอนเซปต์ที่คล้ายกันซึ่งเปิดออกจากคอนโซลกลางสำหรับผู้โดยสารแถวหลัง ไอเดียนี้กำลังขยายไปทางด้านหลัง

คำถามสั้นๆ ที่พบบ่อย

• ถุงลมกลางออกมาจากไหน? จากพนักพิงด้านในของเบาะคนขับ หรือจากคอนโซลกลาง
• ถ้าเบาะผู้โดยสารว่าง ถุงลมจะพองออกไหม? ได้ แม้มีเพียงคนขับเพียงคนเดียว ถุงลมก็สามารถพองออกเพื่อป้องกันคนขับจากการชนที่มาจากฝั่งตรงข้ามได้
• พองออกในกรณีชนแบบใด? ในการชนด้านข้างจากฝั่งตรงข้าม (far-side) และในบางกรณีคือการพลิกคว่ำ ความรุนแรงที่วัดได้จากเซ็นเซอร์ตรวจจับการชนด้านข้างคือตัวชี้ขาด
• มีความสับสนเรื่องชื่อเรียกไหม? มี: คำว่า front-center airbag, far-side airbag และ centre airbag ถูกใช้ปะปนกันในวงการ แต่ทั้งหมดอ้างถึงถุงลมกลุ่มเดียวกัน

บทสรุป: ถุงลมเล็กๆ ไอเดียใหญ่

ถุงลมกลางยังคงเป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยที่ไม่ใช่ทุกรถจะมี และคนขับส่วนใหญ่แทบไม่เคยรู้แม้แต่ชื่อของมัน แต่เมื่อมองเข้าไปในกลไกการทำงานของมัน คุณจะเห็นทั้งการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่ยากลำบากของผู้ผลิต และแรงกดดันเรื่องคะแนนจากหน่วยทดสอบ อยู่ในแพ็กเกจเดียว มันทำให้คนที่นั่งอยู่ใกล้คุณที่สุด ไม่กลายเป็นภัยคุกคามในชั่วขณะที่อ่อนแอที่สุดของการชนที่รุนแรงที่สุด ครั้งหน้าเมื่อคุณดูรถ ลองแอบส่องดูขอบด้านในของพนักพิงเบาะนั่งสักหน่อย บางทีในช่องแคบนั้นอาจมีผู้พิทักษ์เงียบๆ ที่รอคอยคุณอยู่ก็ได้

แหล่งอ้างอิง

• Airbags - IIHS
• Front Center Airbag - Autoliv
• Euro NCAP Far Side Occupant Test & Assessment Protocol
• Euro NCAP Assessment Protocol - AOP - v9.1.3
• เงื่อนไขการทำงานของถุงลม - Hyundai
• เงื่อนไขที่ถุงลมไม่พองออก - Kia EV6
• การปกป้องผู้โดยสารจากการชนด้านข้างฝั่งตรงข้าม - IRCOBI
• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้โดยสารและความเสี่ยงบาดเจ็บจากการกระแทก - Newland 2008
• ถุงลม - Wikipedia
• ระบบการทำงานของถุงลม - Clemson University