Пассивная безопасность автомобиля

Пассивная безопасность - это свойство снижать вероятность и тяжесть травмирования участников ДТП.

Пассивная безопасность (ПБ) исследует объективные закономерности процессов взаимодействия при ДТП человека и технических средств для использования этих закономерностей в практике создания, оптимизации и эксплуатации транспортных систем. Теория пассивной безопасности рассматривает причины и механизмы травмирования человека в различных условиях ДТП, конструктивные особенности и свойства транспортных средств и инженерного обустройства дорог как элементов системы обеспечения пассивной безопасности.

Анализ данных по ДТП позволяет прямо или косвенно оценить уровень безопасности дорожного движения, в том числе эффективность функционирования системы обеспечения пассивной безопасности, и тем самым определить значимость и направленность наиболее актуальных работ по повышению безопасности вообще и пассивной безопасности в частности.

Внедрение мероприятий по повышению безопасности конструкций автотранспортных средств должно проводиться с целью снижения вероятности получения водителями и пассажирами травм при наиболее частых видах ДТП. Результаты исследований биомеханики и механизмов травмирования человека при ДТП должны рассматриваться как исходные (базовые) при разработке расчетных и экспериментальных методов исследований и при оптимизации характеристик элементов системы обеспечения пассивной безопасности.

Система включает в себя пассивную безопасность человека (Ч) -водителя, пассажира, пешехода, транспортного средства/автомобиля (А), дороги (Д). Структурная схема системы обеспечения пассивной безопасности (СПБ) комплекса «человек - автомобиль - дорога - среда» приведена на рис. 10.4.

Внешняя ПБ - это свойство автомобиля снижать или исключать вероятность и тяжесть травмирования пешеходов, а также водителей и пассажиров других автомобилей - участников ДТП.

Внутренняя ПБ - это свойство автомобиля снижать или исключать вероятность и тяжесть травмирования водителей и пассажиров при ДТП.

Подсистемы «автомобиль - пешеход (А-П)» и «автомобиль - объект удара (А-ОУ)» определяют внешнюю ПБ и их функционирование направлено на повышение ПБ автомобиля как объекта возможного соударения с пешеходом и другими автомобилями - участниками движения. Остальные подсистемы определяют внутреннюю ПБ.

Работа подсистемы «автомобиль - человек - удерживающее средство человека (А-Ч-УСЧ)» направлена на обеспечение удерживающей связи между автомобилем и человеком при безопасном уровне перегрузок его тела.

Задачей подсистемы «автомобиль - груз - удерживающее средство груза - человек (А-Г-УСГ-Ч)» является снижение вероятности и тяжести травмирования человека вследствие нарушения жизненного пространства в кабине автомобиля грузом, переместившимся в результате столкновения. Характеристики подсистем функционально влияют друг на друга.

Внешняя ПБ Внутренняя ПБ

Рис. 10.4. Структурная схема системы обеспечения пассивной безопасности: СПБ - система пассивной безопасности; ПБА - пассивная безопасность автомобиля;

ПБД - пассивная безопасность дороги; ПБЧ - пассивная безопасность человека

Удерживающее средство (УС) - это устройство (система устройств), обеспечивающее связь между автомобилем и человеком (или грузом) для исключения вероятности или снижения тяжести травмирования человека (или повреждения груза) при ДТП. УС по конструктивным особенностям подразделяют на квазизащитные и специальные УС. Квазизащитные УС - это устройства, основное функциональное назначение которых не связано с обеспечением пассивной безопасности человека. Специальные УС - это средства, специально устанавливаемые в автомобилях для повышения эффективности связи человека или груза с автомобилем.

Основной целью функционирования системы обеспечения ПБ является исключение или снижение тяжести травмирования человека при ДТП, поэтому характеристики взаимодействия человека (участника ДТП) с объектом соударения (автомобилем) и особенности механизмов травмирования человека в условиях ДТП являются основополагающими в работах по повышению ПБ автотранспортных средств, а также при разработке теории ПБ.

Внутренняя пассивная безопасность рассматривается как совокупность свойств автомобиля, обеспечивающих сохранность жизни и здоровья водителей и пассажиров при дорожно-транспортном происшествии.

К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования:

  • -создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать значительные перегрузки, возникающие под действием отрицательного ускорения;
  • -исключение травмоопасных элементов внутри кузова (кабины).

Задача жизнеобеспечения водителя и пассажиров в салоне автомобиля состоит в создании условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать быстрое изменение кинетической энергии. Это достигается деформацией кузова автомобиля при столкновении. Перегрузки (замедление), возникающие в момент столкновения определяются по формуле

ца2

' = 2ДГ (1°-36)

где va - скорость автомобиля в момент удара, м/с; S - деформация кузова.

Автомобиль при наезде на неподвижное препятствие обладает высокой кинетической энергией удара. Вся эта энергия должна рассеяться в доли секунды. Как правило, эта энергия превращается в работу деформации кузова автомобиля и его узлов.

Биомеханика ДТП - качественный и количественный анализ и синтез движений (перемещений) человека при ДТП и переносимости (толерантности) его телом перегрузок. Биомеханика изучает: условия ДТП (основные типы ДТП); особенности кинематики человека с учетом применения специальных удерживающих систем (ремень безопасности и др.); особенности характерных процессов травмирования человека (динамика человека); переносимость отдельными частями тела перегрузок (толерантность человека); причины травмирования.

Переносимость перегрузок - это способность организма переносить определенную перегрузку в течение заданного промежутка времени без получения тяжелых и необратимых травм. Переносимость может быть глобальной и локальной.

Основные функциональные требования возникают к автотранспортным, удерживающим средствам и объектам соударения.

  • 1. Требования к автотранспортным средствам:
    • -ударно-прочностные свойства автомобиля должны обеспечивать сохранение жизненного пространства в процессе ДТП;
    • -компоновка кузова (кабины) должна обеспечивать минимальные свободные перемещения человека относительно квазизащитных удерживающих средств;
    • -в автотранспортных средствах должны использоваться специальные защитные удерживающие средства, эффективные при всех видах ДТП;
    • -конструкция элементов фиксации дверей, аварийных выходов, ветровых стекол и мест их установки должна по возможности исключать их самооткрывание в процессе ДТП;
    • -конструкция бензобака и бензопроводов, а также ударно-прочностные свойства автомобиля в зоне расположения бензобаков должны исключать вероятность возникновения деформаций и течи топлива при столкновениях.
  • 2. Требования к удерживающим средствам:
    • -ударно-прочностные свойства специальных защитных и квазизащитных удерживающих средств должны быть такими, чтобы перегрузки не превышали допустимых пределов выносливости контактируемых частей тела человека при максимально возможной скорости движения автомобиля в момент столкновения;
    • -конструкции специальных защитных и квазизащитных удерживающих средств должны обеспечивать минимальные свободные перемещения человека при столкновениях;
    • -конструкции элементов интерьера кузова (кабины) и органов управления автотранспортного средства, расположенных в зоне возможного удара при ДТП, должны исключать возможность образования острых выступающих частей, при контакте с которыми могут возникнуть травмоопасные локальные перегрузки отдельных частей тела человека;
    • -сиденья должны быть оборудованы подголовниками и выполнять роль квазизащитных удерживающих средств для сидящих и находящихся сзади пассажиров с учетом действия перегрузок по направлению «грудь - спина», предохранять человека от вероятности соударения с элементами интерьера и не перемещаться при ударе в зону размещения и перемещения сзади сидящего пассажира.

Обязательным требованием к рулевому управлению является исключение возможности проникновения внутрь салона вверх и в направлении водителя с одновременным наличием энергопоглощающих свойств рулевого колеса и верхней части рулевого вала.

Наличие ремней безопасности и мест их крепления в легковых, грузовых автомобилях и автобусах регламентировано Правилами № 16 ЕЭКООН.

Мероприятия по повышению внешней пассивной безопасности направлены на снижение тяжести травмирования пешеходов, водителей и пассажиров транспортных средств, участвующих в ДТП, путем оптимизации ударно-прочностных свойств объектов соударения (транспортных средств, ограждений и других элементов обустройства дорог и т. д.).

Большое развитие получили работы по повышению внешней пассивной безопасности элементов дороги (дорожных ограждений, опор светильников, дорожных знаков и т. д.) и конструкции грузовых автомобилей (защитных устройств, предохраняющих от подъезда сзади легковых автомобилей).

  • 3. Требования к объектам соударения:
    • -ударно-прочностные свойства стационарных и подвижных объектов возможного соударения с автотранспортными средствами должны быть такими, чтобы перегрузки, возникающие при соударении с ними, были по возможности минимальными;
    • -геометрические параметры и форма объектов возможного соударения не должны способствовать нарушению жизненного пространства в автотранспортных средствах при столкновении;
    • -при наличии откосов большой крутизны и протяженности на придорожной полосе в зонах возможного опрокидывания автомобилей необходимо применять специальные ограждения дорог, предотвращающие опрокидывание автотранспортных средств;
    • -в зонах возможного опрокидывания на дорожном полотне и в придорожной полосе не должно быть недеформируемых неровностей и 440

объектов инженерного обустройства дорог, способствующих возникновению локальных перегрузок кабины при опрокидывании автотранспортных средств.

Статистика дорожно-транспортных происшествий свидетельствует о том, что наиболее многочисленной и самой уязвимой группой участников дорожного движения являются пешеходы.

Основные травмы пешеходы получают в результате удара, наносимого передней частью транспортного средства. Следовательно, существует возможность для снижения степени тяжести травм, наносимых пешеходам, путем совершенствования конструкции передней части механических транспортных средств. В момент удара энергия автомобиля передается телу пострадавшего. Характер перемещения пешехода при наезде зависит от того, какого типа автомобилем и какой его частью был нанесен удар.

Положение пешехода в момент удара существенно влияет на ход дальнейших событий. Пешеход может находиться в стоячем, сидячем или же лежачем положении. В последнем случае практически нет отдачи после удара, а автомобиль просто переезжает пешехода, как лежачее препятствие.

При наезде транспортных средств на взрослого пешехода первый удар обычно наносится передней частью бампера транспортного средства в области колена пешехода. Второй контакт обычно происходит между верхней частью решетки радиатора или передним краем капота и областью таза пешехода. Конечный этап столкновения - это удар головой и грудной клеткой о транспортное средство с линейной скоростью, близкой к начальной скорости удара. Исследования показали, что линейная скорость удара головой составляет около 80 % от начальной скорости в момент контакта.

Зная зоны контакта пешехода с автомобилем при наезде, снижения тяжести травмирования можно добиться за счет введения требования относительно более эффективного поглощения энергии капотами и бамперами транспортных средств в возможных зонах контакта при наезде на пешеходов.

Выводы

  • 1. Средства пассивной безопасности помогают водителю и пассажирам выжить в аварии и остаться без серьезных травм. Размер автомобиля - это тоже средство пассивной безопасности: больше - значит безопаснее.
  • 2. Удерживающие системы тоже являются важным средством пассивной безопасности. Ремни безопасности стали лучшим из когда-либо придуманных устройств защиты водителя и пассажиров. Разработанные в 50-е годы XX в., они стали в обязательном порядке применяться с 1967 года. В 1970 г. их использовали только 20 %, но опыт и законодательные меры расширили их применение до 70 % в 1987 году.
  • 3. Современные системы ремней безопасности имеют автоматические преднатяжители, которые при аварии выбирают провисания ремней, повышая защиту человека, и сохраняют место для раскрытия подушек безопасности. Важно знать, что хотя подушки безопасности и защищают от серьезных травм, ремни безопасности абсолютно необходимы для обеспечения полной безопасности водителя и пассажиров.
  • 4. Исследования говорят, что более 50 % водителей в возрасте до 25 лет не используют ремни безопасности на регулярной основе. В России эти цифры могут быть еще хуже, и не только в отношении молодых водителей. А между тем американская организация безопасности движения NHTSA на основании своих исследований сообщает, что использование ремней безопасности снижает риск смертельного исхода на 45-60 % в зависимости от типа автомобиля.
  • 5. Подушки безопасности мгновенно наполняются газом в случае сильного лобового столкновения. Они разработаны специально, чтобы работать вместе ремнями безопасности и ни в коем случае не исключают необходимость использования ремней.
  • 6. Раскрытая подушка безопасности останавливает непроизвольное движение головы и предотвращает удар о панель приборов, рулевое колесо или лобовое стекло. По сведениям американской организации NHTSA, использование подушек безопасности снижает риск смертельного исхода при аварии на 30-35 % в зависимости от типа автомобиля.
  • 7. Во время столкновения ремни и подушки безопасности работают совместно. Комбинация их работы на 75 % более эффективна в предотвращении серьезных травм головы и на 66 % грудной клетки.
  • 8. Боковые подушки безопасности тоже значительно улучшаю защиту водителя и пассажиров.
  • 9. Производители автомобилей используют также двухступенчатые подушки безопасности, которые раскрываются поэтапно одна за другой, чтобы избежать возможных травм, наносимых детям и невысоким взрослым от применения одноступенчатых, более дешевых подушек безопасности. В связи с этим правильней сажать детей только на задние места в автомобилях любых типов.
  • 10. Подголовники призваны предотвращать травмы от внезапного резкого движения головы и шеи при столкновении задней частью автомобиля. В действительности часто подголовники практически не защищают от травм. Эффективная защита при использовании подголовника может быть достигнута, если он находится точно на линии центра головы на уровне ее центра тяжести и не далее 7 см от задней ее части.
  • 11. Структурная целостность (целостность каркаса автомобиля) - это еще один важный компонент пассивной безопасности автомобиля. Для каждого автомобиля он тестируется, перед тем как пойти в производство. Детали каркаса не должны изменять свою форму при столкновении, в то время как другие детали должны поглощать энергию удара.
  • 12. Все типы автомобилей разрабатываются с учетом всех требований пассивной безопасности. А их уровень проверяется краш-тестами, проводящимися по разным системам с разными исходными условиями.

Контрольные вопросы

  • 1. Почему совершенствование конструкции ТС в направлении обеспечения активной безопасности не уменьшает актуальность работ по повышению пассивной безопасности?
  • 2. Дайте определение понятия защитное и квазизащитное удерживающее средство.
  • 3. Назовите факторы, влияющие на тяжесть травмирования при ДТП водителей и пассажиров при (без) использовании ими ремней безопасности.
  • 4. Какому обязательному требованию безопасности должно соответствовать рулевое управление? Как это обеспечивается конструктивно?
  • 5. Назовите назначение ремней безопасности и их типы.
  • 6. Какие требования предъявляются к травмобезопасности элементов салона автомобиля?
  • 7. Какие элементы кузова автомобиля обеспечивают внешнюю пассивную безопасность?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >