Доброго дня всем добрым людям. Сегодня в статье мы подробно осветим современные системы безопасности автомобиля. Вопрос актуальный для всех без исключения водителей и пассажиров.
Высокие скорости, маневрирование, обгоны помноженные на невнимательность и лихачество представляют серьёзную угрозу для других участников движения. Согласно данным Pulitzer Center за 2015 год аварии с участием автомобилей унесли жизни 1 миллиона 240 тысяч человек.
За сухими цифрами стоят человеческие судьбы и трагедии множества семей, которые не дождались домой отцов, матерей, братьев, сестёр, жён и мужей.
Например, в Российской Федерации приходиться на 100 тысяч населения 18,9 смертельных случаев. На долю автомобилей выпадает 57,3% смертельных аварий.
На дорогах Украины зарегистрировано 13,5 смертельных случаев на 100 тысяч населения. На долю автомобилей приходится 40,3% от общего количества смертельных ДТП.
В Беларуси зарегистрировано 13,7 смертельных случаев на 100 тысяч населения и 49,2% приходиться на автомобили.
Специалисты в сфере дорожной безопасности делают неутешительные прогнозы свидетельствующие, что количество погибших на дорогах мира возрастёт до 3,6 миллионов человек к 2030 году. Фактически через 14 лет будет погибать в 3 раза больше людей, чем в настоящее время.
Современные системы безопасности автомобиля созданы и нацелены на сохранения жизни и здоровья водителю и пассажирам транспортного средства даже при серьёзном дорожно-транспортном происшествии.
В статье мы подробно осветим современные системы активной и пассивной безопасности автомобилей. Постараемся дать ответы на интересующие читателей вопросы.
Главная задача систем пассивной безопасности автомобиля заключается в уменьшении тяжести последствий аварии (столкновение или опрокидывание) для здоровья человека если ДТП произошло.
Работа пассивных систем начинается в момент наступления ДТП и продолжается до полной неподвижности транспортного средства. Водитель уже не может повлиять на скорость, характер движения или выполнить манёвр во избежание аварии.
1.Ремень безопасности
Один из главных элементов современной системы безопасности машины. Считается простым и эффективным. В момент ДТП прочно удерживают и фиксируют в неподвижном состоянии тело водителя и пассажиров.
Для современных автомобилей обязательно наличие ремней безопасности. Выполнены из прочного на разрыв материала. Многие машины оснащены системой раздражающего звукового сигнала, напоминающего о необходимости использования ремней безопасности.
2.Подушка безопасности
Один из основных элементов пассивной системы безопасности. Представляет собой прочный матерчатый мешок, похожий по форме подушку, который в момент столкновения автомобиля наполняется газом.
Предотвращают повреждение головы и лица человека о твёрдые части салона. В современных автомобилях может находиться от 4 до 8 подушек безопасности.
3.Подголовник
Установлен в верхней части автомобильного сиденья. Его можно регулировать по высоте и углу наклона. Служит для фиксации шейного отдела позвоночника. Защищает его от повреждения при отдельных видах ДТП.
4.Бампер
Задний и передний бамперы выполнены из прочного пластика, обладающего пружинящим эффектом. Доказали свою эффективность при мелких дорожно-транспортных происшествиях.
Принимают на себя удар и предотвращают повреждения металлических элементов кузова. При ДТП на высокой скорости в некоторой степени поглощают энергию удара.
5.Стёкла триплекс
Автомобильные стёкла специальной конструкции защищающие открытые участки кожи и глаз человека от повреждения в результате их механического разрушения.
Нарушение целостности стекла не приводит к появлению острых и режущих осколков, способных нанести серьёзные повреждения.
На поверхности стекла появляется множество мелких трещин, представленных огромным количеством мелких осколков не способных причинить вреда.
6.Салазки для мотора
Мотор современной машины монтируется на специальной рычажной подвеске. В момент столкновения и особенно лобового, двигатель не уходит в ноги водителя, а по направляющим салазкам смещается вниз под днище.
7.Детские автокресла
Защищают ребёнка в случае столкновения или опрокидывания автомобиля от получения серьёзных увечий или повреждений. Надёжно фиксируют его в кресле, которое в свою очередь удерживают ремни безопасности.
Современные системы активной безопасности автомобиля
Активные системы безопасности автомобиля нацелены на предотвращение аварийных ситуаций и недопущения ДТП. Электронный блок управления автомобилем отвечает за контроль систем активной безопасности в режиме реального времени.
Нужно помнить, что не стоит всецело полагаться на активные системы безопасности, ведь они не могут заменить собой водителя. Внимательность и собранность за рулём являются гарантией безопасного вождения.
1.Антиблокировочная система или ABS
Колёса автомобиля при резком торможении и высокой скорости движения могут заблокироваться. Управляемость стремиться к нулю и резко возрастает вероятность аварии.
Антиблокировочная система принудительно разблокирует колёса и возвращает управляемость машиной. Характерным признаком работы ABS является биение педали тормоза. Для повышения эффективности работы антиблокировочной системы при торможении следует с максимальным усилием выжимать педаль тормоза.
2.Антипробуксовочная система или ASC
Система позволяет избежать пробуксовки и облегчает подъём в гору на скользком дорожном покрытии.
3.Система курсовой устойчивости или ESP
Система нацелена на обеспечение устойчивости автомобиля при движении по дороге. Эффективна и надёжна в работе.
4.Система распределения тормозных усилий или EBD
Позволяет предотвратить занос машины при торможении за счёт равномерного распределения тормозного усилия между передними и задними колёсами.
5.Блокировка дифференциала
Дифференциал передаёт крутящийся момент от коробки передач на ведущие колёса. Блокировка позволяет обеспечить равномерную передачу усилия, даже если одно из ведущих колёс обладает недостаточным сцеплением с дорожным покрытием.
В таком сложном агрегате как автомобиль, очень легко позабыть об одной из самых основных систем - системе защиты и безопасности. И если активная безопасность всегда подробно освещается как СМИ, так и самими дилерами или продавцами, то пассивная безопасность – не что иное как серая мышка внутри сложной конструкции транспортного средства.
Что такое пассивная безопасность автомобиля
Пассивная безопасность – это набор свойств и приспособлений транспортного средства, которые имеют свои уникальные конструктивные и эксплуатационные отличия, однако функционально направлены на обеспечение максимально безопасных условий при попадании в аварию. В отличии от активной системы безопасности, действие которой направлены на сохранение автомобиля от аварий, система пассивной безопасности автомобиля активизируется уже после того как авария имело место быть.
Для того, чтобы снизить последствия аварии применяется целая совокупность из устройств, цель которых снизить тяжесть возникшего ДТП. Для более точной классификации используют разделение на две основные группы:
Внутренняя система – в её состав входят:
- Подушки безопасности
- Ремни безопасности
- Конструкция сидений (подголовники, подлокотники, и т.д.)
- Энергопоглотители кузова
- Другие мягкие элементы интерьера
Внешняя система –еще одна, не менее важная группа, представляется в виде:
- Бамперов
- Выступов на кузове
- Стекол
- Усилителей стоек
С недавнего времени, на страницах известных информационных агентств начали подробно освещать пункты, которые сообщают о всех элементах пассивной безопасности в авто. Кроме того, не стоит забывать и деятельности независимой организации Euro NCAP (European New Car Assessment Programme). Этот комитет уже довольно долгое время проводит краш-тесты всех выходящих на рынок моделей, присуждая ведомости о результатах проверки как активной системы безопасности так и пассивной. С данными по результатам краш-тестов может ознакомится любой желающий, удостоверившись в каждой из составляющих системы защиты.
Изображение демонстрирует как гармонично работают все системы пассивной безопасности во время аварийной ситуации (ремни безопасности, подушки безопасности, сиденье с подголовником).
Внутренняя пассивная безопасность
Все элементы пассивной безопасности входящие в этот список призваны обезопасить всех находящихся в салоне автомобиля, который попал в аварию. Именно поэтому, очень важно помимо оснащения автомобиля специальным оборудованием (исправного вида), его необходимо использовать всеми участниками езды по назначению. Только соблюдение всех правил позволит получить наивысшую защиту. Далее мы рассмотрим самые основные пункты, которые входят в перечень внутренней пассивной безопасности.
- Кузов – основа всей системы безопасности. Прочность автомобиля и возможные деформации его частей напрямую зависят от материала, состояния, а также конструктивных особенностей кузова автомобиля. Чтобы обезопасить пассажиров от попадания подкапотного содержимого в салон, конструкторы специально используют «решетку безопасности» - прочный пласт, который не позволяет нарушить салонную основу.
- Безопасность салона от элементов конструкции – это целый перечень устройств и технологий, которые призваны обезопасить здоровье водителя и пассажиров. Например, многие салоны предусматривают наличие складывающегося руля, который не позволяет нанести дополнительный урон водителю. Кроме того, современные автомобили оснащены травмобезопасным педальным узлом, действие которого предусматривает отсоединение педалей от креплений, снижая нагрузку на нижние конечности.
Чтобы рассчитывать на максимальную безопасность во время использование подголовника, необходимо очень четко установить его положение на определенную высоту, подходящую именно вам.
- Ремни безопасности – от принятого стандарта поясных 2-х точечных ремней, которые удерживали пассажира обычной стяжкой через живот или грудь, отказались еще в середине прошлого века. Подобные пассивные средства безопасности требовали улучшений, которые пришли в виде многоточёчных ремней. Повышенная функциональность такого типа устройств позволяла равномерно распределить кинетику по всему телу, не подвергая травматизации отдельных областей тела.
- Подушки безопасности – вторая по важности (первую строчку здесь уверенно удерживают пояса безопасности), пассивная система безопасности. Получив признание в конце 70-ых гг. они плотно вошли в состав всех транспортных средств. Современный автопром начали оснащать целым набором из систем подушек безопасности, которые окружают водителя и пассажиров со всех сторон, перекрывая потенциальные зоны повреждений. Резкое раскрывание камеры с хранением подушки активирует стремительное наполнение последней воздушной смесью, которая амортизирует приближающегося по инерции человека.
- Сиденья и подголовники – само по себе сиденье не представляет дополнительных функций во время аварии, кроме как выполнение фиксации пассажира на месте. Однако подголовники, напротив, свой функционал раскрывают как раз в момент столкновения, предотвращая запрокидывание головы с последующей травматизацией шейных позвонков.
- Другие средства внутренней пассивной безопасности – во многих автомобилях предусмотрено наличие высоконапряженных листов из металла. Такой апгрейд позволяет сделать автомобиль более жестким к ударам, одновременно снижая его массу. Во многих автомобилях также используется активная система областей разрушения, которые при столкновении гасят возникающую кинетику, а сами при этом разрушаются (повышенные деструкции автомобиля ничто в сравнении с жизнью и здоровьем человека).
На примере каркаса небольшого кузова Smart автомобиля, можно убедиться, как пассивная безопасность играет основополагающую роль еще на стадии проектирования будущего автомобиля.
Внешняя пассивная безопасность
Если в предыдущем пункте мы рассматривали средства и устройства автомобиля, защищающие пассажиров и водителей в момент совершения аварии, то в этот раз поговорим о комплексе, который позволяет максимально обезопасить здоровье пешехода, попавшего под колеса рассматриваемого автомобиля.
- Бамперы – в конструкции современных бамперов входит несколько энерго- и кинетически-поглощающих элементов, которые присутствуют как на передней части автомобиля так и сзади. Их предназначением является абсорбация возникающей от удара энергии за счёт подверженных к сминанию блоков. Это не только позволяет понизить риск нанесения урона пешеходу, но и здорово уменьшает повреждения внутри салона авто.
- Наружные выступы автомобилей – как правило, к полезным свойствам таких элементов приписать тяжело. Однако, как это может показаться на первый взгляд, большинство из этих элементов имеют схожий принцип самодеструкции, описанный ранее в пункте 6. раздела «Внутренняя пассивная безопасность».
- Приспособления для защиты пешеходов – отдельные компании-производители в лице Bosch, Siemens, TRW и других, на протяжении нескольких десятилетий активно разрабатывают системы обеспечивающие дополнительную безопасность пешеходам, попавшим в ДТП. Например, система Electronic Pedestrian Protection позволят поднимать крышу капота, увеличивая область столкновения того с телом пешехода, выступая при этом в роли «щита» от более твердых и не ровных частей моторного отсека.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КОКШЕТАУСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АБАЯ МЫРЗАХМЕТОВА
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
специальность 5В090100 - «ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕВОЗОК, ДВИЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСПОРТА»
ПОВЫШЕНИЕ ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЯ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЕГО КОНСТРУКЦИИ
Алпысбаев Темирлан Мухамедрашидович
Кокшетау, 2016
Введение
2.3.1 Ремень безопасности
2.3.2 Кузов
2.3.3 Безопасные клеммы
2.3.4 Подушки безопасности
2.3.5 Подголовники
2.3.6 Ограничители усилия натяжения ремней безопасности
2.3.7 Реечный преднатяжитель ремня безопасности
2.3.8 Травмобезопасный рулевой механизм
2.3.9 Запасные выходы
2.4 Место водителя
3. Экологическая безопасность автотранспортного средства
4. Экономическая эффективность средств пассивной безопасности
4.1 Эффективность эргономики
4.2 Экономическая эффективность модернизации автотранспортного средства
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Актуальность темы исследования. Безопасность транспортного средства включает в себя комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность дорожно-транспортных происшествий, тяжесть их последствий и отрицательное влияние на окружающую среду.
Безопасность дорожного движения существенно зависит от конструкции автотранспортного средства, от эргономичности рабочего места водителя, что может влиять на уровень его утомляемости и, в целом, на состояние здоровья. Как показывают исследования, этому фактору при проведении экспертиз дорожно-транспортных происшествий (ДТП) практически не уделяется внимание. При создании новых транспортных средств эту проблему считают одной из самых важных, но пока страны СНГ и Казахстан в том числе, отстает в этом вопросе от ведущих зарубежных фирм. Но и за рубежом не применяется оценка влияния эргономических факторов на работоспособность и состояние здоровья водителя.
Современный автомобиль по своей природе представляет собой устройство повышенной опасности. Учитывая социальную значимость автомобиля и его потенциальную опасность при эксплуатации, производители оснащают свои автомобили средствами, способствующими его безопасной эксплуатации. Из комплекса средств, которыми оборудован современный автомобиль, большой интерес представляют средства пассивной безопасности. Пассивная безопасность автомобиля должна обеспечивать выживание и сведение к минимуму количества травм у пассажиров автомобиля, попавшего в дорожно-транспортное происшествие.
Целью дипломной работы является решение вопроса о повышении пассивной безопасности автомобиля путем совершенствования элементов его конструкции.
Для достижения этой цели решаются следующие задачи:
Анализ параметров, обеспечивающих пассивную безопасность автотранспортного средства;
Нахождение путей совершенствования элементов конструкции автомобиля;
Рассмотрение экологической безопасности автотранспортного средства;
Определение экономической эффективности средств пассивной безопасности. пассивный безопасность автотранспортный конструкция
Объектом исследования в дипломной работе является пассивная безопасность автотранспортного средства.
Предметом исследования явились конструктивные элементы автомобиля, которые влияют на безопасность пассажиров и автомобиля при его движении и резкой остановке.
Степень изученности проблемы: основные принципы обеспечения безопасности дорожного движения и пассивной безопасности автотранспортного средства давно и широко известны, что отражено в работах Г.В. Спичкина, А.М. Третьякова, Б.Л. Либина Б.Л , И.А. Венгерова , А.М. Харазова и др.
Методы исследования: аналитическая обработка результатов публикаций и опросов, анализ статистических данных по отчетам департаментов внутренних дел и Министерства транспорта и коммуникаций, метод автоматизированного поиска в сети Интернет.
Научная новизна работы заключается в том, что предложено оснащение автотранспортного средства такими конструктивными элементами, которые повышают безопасность автомобиля, водителя и пассажиров во время движения и в момент резкой остановки.
Практическая ценность дипломной работы состоит в разработке компонентов системы пассивной безопасности транспортного средства, что крайне актуально для условий столкновения и опрокидывания автотранспортного средства в момент повышения общего уровня ДТП на улично-дорожной сети городов и на международных скоростных трассах.
Практической базой написания дипломной работы явилось РЭО УДП ДВД, Акмолинской области, г. Кокшетау.
Структура и объем дипломной работы: Работа состоит из более, чем шестидесяти страниц текста пояснительной записки. Введения, четырех частей, заключения, списка использованной литературы и электронной презентации.
Во введении определенна актуальность работы, сформулирована цель и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость.
В первой главе выполнен анализ параметров, обеспечивающих пассивную безопасность автотранспортного средства;
Во второй главе предложены пути совершенствования элементов конструкции автомобиля;
В третьей главе рассмотрена экологическая безопасность автотранспортного средства;
В четвертой главе определена экономическая эффективность средств пассивной безопасности.
В заключении сделаны краткие выводы по результатам работы, определена оценка полноты решений поставленных задач, даны рекомендации и исходные данные по конкретному использованию результатов работы.
1. Анализ параметров, обеспечивающих пассивную безопасность автотранспортного средства
1.1 Безопасность транспортных средств
Безопасность транспортного средства включает в себя комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность дорожно-транспортных происшествий, тяжесть их последствий и отрицательное влияние на окружающую среду.
Различают активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность транспортного средства. Под активной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства, снижающие вероятность возникновения дорожно-транспортного происшествия. Активная безопасность обеспечивается несколькими эксплуатационными свойствами, позволяющими водителю уверенно управлять автомобилем, разгоняться и тормозить с необходимой интенсивностью, совершать маневрирование на проезжей части, которого требует дорожная обстановка, без значительных затрат физических сил. Основные из этих свойств: тяговые, тормозные, устойчивость, управляемость, проходимость, информативность, обитаемость.
Под пассивной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства, снижающие тяжесть последствий дорожно- транспортного происшествия. Различают внешнюю и внутреннюю пассивную безопасность автомобиля. Основным требованием внешней пассивной безопасности является обеспечение такого конструктивного выполнения наружных поверхностей и элементов автомобиля, при котором вероятность повреждений человека этими элементами в случае дорожно - транспортного происшествия была бы минимальной.
Как известно, значительное количество происшествий связано со столкновениями и наездами на неподвижное препятствие. В связи с этим одним из требований к внешней пассивной безопасности автомобилей является предохранение водителей и пассажиров от ранений, а также самого автомобиля от повреждений с помощью внешних элементов конструкции.
Примером элемента пассивной безопасности может быть травмобезопасный бампер, назначение которого - смягчать удары автомобиля о препятствия при малых скоростях движения (например, при маневрировании в зоне стоянки). Пределом выносливости перегрузок для человека является 50-60g (g- ускорение свободного падения). Пределом выносливости для незащищённого тела является величина энергии, воспринимаемая непосредственно телом, соответствующая скорости движения около 15 км/ч. При 50 км/ч энергия превышает допустимую примерно в 10 раз. Следовательно задача состоит в снижении ускорений тела человека при столкновении за счёт продолжительных деформаций передней части кузова автомобиля, при которых поглощалось бы как можно больше энергии.
Примечание - 3
Рисунок 1. - Структура безопасности транспортных средств
То есть, чем больше деформация автомобиля и чем дольше она происходит, тем меньшие перегрузки испытывает водитель при столкновении с препятствием. К внешней пассивной безопасности имеют отношение декоративные элементы кузова, ручки, зеркала и другие детали, закреплённые на кузове автомобиля. На современных автомобилях всё шире применяются утопленные ручки дверей, не наносящие травм пешеходам в случае дорожно-транспортного происшествия. Не применяются выступающие эмблемы заводов-изготовителей на передней части автомобиля. К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования:
Создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать любые перегрузки;
Исключение травмоопасных элементов внутри кузова (кабины).
Водитель и пассажиры при столкновении после мгновенной остановки автомобиля еще продолжают двигаться, сохраняя скорость движения, которую автомобиль имел перед столкновением. Именно в это время происходит большая часть травм в результате удара головой о ветровое стекло, грудью о рулевое колесо и рулевую колонку, коленями о нижнюю кромку щитка приборов.
Анализ дорожно - транспортных происшествий показывает, что подавляющее большинство погибших находилось на переднем сиденье. По- этому при разработке мероприятий по пассивной безопасности в первую очередь уделяется внимание обеспечению безопасности водителя и пасса- жира, находящихся на переднем сиденье. Конструкция и жесткость кузова автомобиля выполняются такими, чтобы при столкновениях деформировались передняя и задняя части кузова, а деформация салона (кабины) была по возможности минимальной для сохранения зоны жизнеобеспечения, то есть минимально необходимого пространства, в пределах которого исключено сдавливание тела человека, находящегося внутри кузова.
Кроме того, должны быть предусмотрены следующие меры, снижающие тяжесть последствии при столкновении: - необходимость перемещения руля и рулевой колонки и поглощения ими энергии удара, а также равномерного распределения удара по поверхности груди водителя; - исключение возможности выброса или выпадения пассажиров и водителя (надежность дверных замков); - наличие индивидуальных защитных и удерживающих средств для всех пассажиров и водителя (ремни безопасности, подголовники, пневмо- подушки); - отсутствие травмоопасных элементов перед пассажирами и водителем; - оборудование кузова травмобезопасными стеклами. Эффективность применения ремней безопасности в сочетании с другими мероприятиями подтверждена статистическими данными. Так, использование ремней уменьшает количество травм на 60 - 75% и снижает их тяжесть.
Одним из эффективных способов решения проблемы ограничения перемещения водителя и пассажиров при столкновении является применение пневматических подушек, которые при столкновении автомобиля с препятствием наполняются сжатым газом за 0,03 - 0,04с, воспринимают на себя удар водителя и пассажиров и тем самым снижают тяжесть травмы.
1.2 Биомеханика основных видов ДТП
В процессе наиболее тяжелых ДТП (столкновения, наезды на неподвижные препятствия, опрокидывания) вначале деформируется кузов автомобиля, происходит первичный удар. Кинетическая энергия автомобиля при этом тратится на поломку и деформацию деталей. Человек внутри автомобиля продолжает движение по инерции с прежней скоростью. Силы, удерживающие тело человека (мышечные усилия конечностей, трение о поверхность сиденья), невелики по сравнению с инерционными нагрузками и не могут воспрепятствовать перемещению. 8
Когда человек контактирует с деталями автомобиля - рулевым колесом, панелью приборов, ветровым стеклом и т.п., происходит вторичный удар. Параметры вторичного удара зависят от скорости и замедления автомобиля, перемещения тела человека, формы и механических свойств деталей, о которые он ударяется. При высоких скоростях автомобиля возможен также третичный удар, т.е. удар внутренних органов человека (например, мозговой массы, печени, сердца) о твердые части скелета.
В 1994 г. в Имоле разбился великий пилот Формулы 1, Айртон Сенна. Находясь в прочном монококе, он не получил опасных для жизни “внешних” травм, а скончался от многочисленных повреждений внутренних органов и головного мозга, вызванных перегрузкой. Монокок остался практически цел, пилота убило почти мгновенное замедление со скорости 300 км/ч до нуля. При распространенных на наших дорогах скоростях большую часть травм водители и пассажиры получают во время вторичного удара.
Наибольшее значение для внутренней пассивной безопасности имеют столкновения транспортных средств и их наезды на неподвижное препятствие, а для внешней - наезды на пешеходов.
По статистике, самое опасное сиденье в машине - правое переднее, потому что инстинктивно, в самый последний момент, водитель все же отводит удар от себя, причем самые серьезные телесные повреждения получает пассажир, не пользовавшийся ремнем безопасности. На втором месте - водительское. На третьем - заднее правое. А самое безопасное место - сзади, за водителем. 3
На рис. 2 показан механизм образования травм при встречных столкновениях у водителя легкового автомобиля. В начале удара водитель скользит по сиденью вперед, и его колени ударяются о панель приборов (рис. 2, а и б). Затем сгибаются тазобедренные суставы, и верхняя часть туловища наклоняется вперед до удара о рулевое колесо (в и г). При больших скоростях автомобиля возможен удар о ветровое стекло (д и е), а при боковых столкновениях - повреждение головы об угловую сторону кузова. Передний пассажир, перемещаясь вперед, также ударяется сначала коленями о панель приборов, затем головой о ветровое стекло (рис. 3, а-г). В случае движения автомобиля с большой скоростью возможно травмирование подбородка и груди пассажира о верхний край панели приборов (рис. 3, д и е). При боковых ударах повреждаются плечи, руки и колени. Таким образом, источниками травм водителя наиболее часто являются рулевая колонка, рулевое колесо, панель приборов. Для передних пассажиров опасность представляют панель приборов и ветровое стекло, а для задних - спинки передних сидений. Кнопки и рычаги управления, пепельницы, детали радиоприемника обычно не наносят серьезных ранений. Однако при ударе о них головой у водителя и пассажиров может быть повреждено лицо. Также источниками повреждений являются детали дверей. Большое число травм получают люди при выбрасывании через двери, открывшиеся вследствие удара.
Примечание 3
Рисунок 2. - Механизм образования травм у водителя при столкновении автомобилей
Примечание - 3
Рисунок 3. - Механизм образования травм у переднего пассажира
Кроме того, необходимо учитывать, следующие моменты:
Двигатель, который у большинства современных автомобилей находится впереди, в результате удара вполне может оказаться внутри салона и упасть на ноги;
Если автомобиль “догоняют” сзади, то резкое запрокидывание головы - верный перелом позвоночника;
Отдельные детали интерьера могут при ударе срываться со своих мест и отправляться в путешествие по салону.
Когда автомобиль ударяется о препятствие, то человек по инерции продолжает движение внутри остановившегося автомобиля. Но недолго - до ближайшего твердого предмета, которых в салоне вполне достаточно.
Представьте себе автомобиль, врезающийся в бетонную стенку на скорости 72 км/ч (20 м/с). При этом перегрузка, действующая на пассажиров, составит 25,5g, то есть человека, весящего 75 кг, “приложит” о приборную доску с силой в 1912 кг! Упираться руками и ногами бесполезно. Кстати, аналогичный расчет показывает, почему прочные джипы более опасны для пассажиров. В подобных условиях мощная рамная конструкция сомнется всего на 0,3-0,4 м. Соответственно, перегрузки и силы, действующие на пассажиров, вырастут в два раза со всеми вытекающими последствиями.
1.3 Компоненты системы пассивной безопасности автомобиля
Современный автомобиль является источником повышенной опасности. Неуклонный рост мощности и скорости автомобиля, плотности движения автомобильных потоков значительно увеличивают вероятность аварийной ситуации.
Для защиты пассажиров при аварии активно разрабатываются и внедряются технические устройства безопасности. В конце 50-х годов прошлого века появились ремни безопасности, предназначенные для удержания пассажиров на своих местах при столкновении. В начале 80-х годов были применены подушки безопасности.
Совокупность конструктивных элементов, применяемых для защиты пассажиров от травм при аварии, составляет систему пассивной безопасности автомобиля. Система должна обеспечивать защиту не только пассажиров и конкретного автомобиля, но и других участников дорожного движения. 8
Важнейшими компонентами системы пассивной безопасности автомобиля являются:
ремни безопасности;
активные подголовники;
подушки безопасности;
безопасная конструкция кузова;
аварийный размыкатель аккумуляторной батареи;
ряд других устройств (система защиты при опрокидывании на кабриолете;
детские системы безопасности - крепления, кресла, ремни безопасности).
Современной разработкой является система защиты пешеходов. Особое место в пассивной безопасности автомобиля занимает система экстренного вызова.
Современная система пассивной безопасности автомобиля имеет электронное управление, обеспечивающее эффективное взаимодействие большинства компонентов. Конструктивно система управления включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства.
Входные датчики фиксируют параметры, при которых возникает аварийная ситуация, и преобразуют их в электрические сигналы. К ним относятся датчики удара, выключатели замка ремня безопасности, датчик занятости сидения переднего пассажира, а также датчик положения сидения водителя и переднего пассажира.
На каждую из сторон автомобиля устанавливается, как правило, по два датчика удара. Они обеспечивают работу соответствующих подушек безопасности. В задней части датчики удара применяются при оборудовании автомобиля активными подголовниками с электрическим приводом.
Выключатель замка ремня безопасности фиксирует использование ремня безопасности. Датчик занятости сидения переднего пассажира позволяет в случае аварийной ситуации и отсутствии на переднем сидении пассажира сохранить соответствующую подушку безопасности.
В зависимости от положения сидения водителя и переднего пассажира, которое фиксируется соответствующими датчиками, изменяется порядок и интенсивность применения компонентов системы. 8
На основании сравнения сигналов датчиков с контрольными параметрами блок управления распознает наступление аварийной ситуации и активизирует необходимые исполнительные устройства элементов системы.
Исполнительным устройствами элементов системы пассивной безопасности являются пиропатроны подушек безопасности, натяжителей ремней безопасности, аварийного размыкателя аккумуляторной батареи, механизма привода активных подголовников (при использовании подголовников с электрическим приводом), а также контрольная лампа, сигнализирующая о непристегнутых ремнях безопасности.
Активизация исполнительных устройств производится в определенном сочетании в соответствии с заложенным программным обеспечением. 15
При фронтальном ударе в зависимости от его силы могут сработать натяжители ремней безопасности или фронтальные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности.
При фронтально-диагональном ударе в зависимости от его силы и угла столкновения могут сработать:
натяжители ремней безопасности;
фронтальные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;
соответствующие (правые или левые) боковые подушки безопасности и натяжители ремней безопасности:
соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;
фронтальные подушки безопасности, соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности.
При боковом ударе в зависимости от силы удара могут сработать:
соответствующие боковые подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;
соответствующие головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;
соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности.
При ударе сзади в зависимости от силы удара могут сработать натяжители ремней безопасности, размыкатель аккумуляторной батареи и активные подголовники.
2. Пути совершенствования элементов конструкции автомобиля
2.1 Эргонометрическая оценка транспортных средств
Безопасность дорожного движения существенно зависит от эргономичности рабочего места водителя, что может влиять на уровень его утомляемости и, вообще, на состояние здоровья. К сожалению, этому фактору при проведении экспертиз дорожно-транспортных происшествий практически почти не уделяют внимания, хотя иногда говорят об этом. При создании новых транспортных средств этой проблеме уделяют все большее внимание. Но за рубежом не применяется оценка влияния эргономических факторов на работоспособность и состояние здоровья водителя. Также никакого внимания в автошколах не уделяется психологическим аспектам, тогда как непосредственно или косвенно они часто бывают причинами дорожно-транспортных происшествий. Психологическая культура преподавателей автошкол облегчает освоение знаний и повышает эффективность их использования в практике вождения. 28
Современные транспортные средства, наряду с многочисленными характеристиками, часто подробно внесенными фирмами - изготовителями в паспорта и другие технические документы, имеют также многочисленные эргономические характеристики, характеризующие комфорт и безопасность водителя и пассажиров. К ним относятся шум, вибрация, загазованность, пыль, форма кресел, конструкция приборного щитка и т.д.
Однако эти параметры, как правило, не отражаются в технической документации. В соответствии с действующими нормативными документами каждый из эргономических параметров транспортных средств в основном оцениваются индивидуально, независимо от других, несмотря на то, что на организм человека эргономические параметры всегда влияют совокупно. Общая же оценка рабочего места определяется в баллах, методика расчета которых весьма субъективна и не обоснована метрологически.
Для комплексной эргономической количественной оценки транспортных средств, фирмой «Локус» совместно с Санкт-Петербургской медицинской академией им. И. И. Мечникова были проведены предварительные исследования, направленные на определение возможности использования для этой цели эргономического параметра «Эргоемкость», измеряемого в новых единицах D, количественно характеризующего биологические затраты организма человека при комплексных воздействиях различных нагрузок .
Эргономическая оценка транспортных средств по параметру эргоемкость должна быть выполнена в стандартных условиях на соответствующих транспортных средствах, и включать в себя комплекс медицинских исследований организма водителей и математического анализа результатов по специальной компьютерной программе.
Однако такие исследования требуют выполнения достаточно большого объема работ и значительного финансирования.
Поэтому в данной стадии мы выполнили только предварительные исследования, в основном использующих результаты выполненных ранее работ.
Определение величины эргоемкости основано на критерии времени восстановления функциональных сдвигов, возникающих в организме в результате трудовой деятельности - в данном случае управлении транспортным средством.
Имеющиеся в нашем распоряжении материалы позволили произвести расчеты эргоемкости различных видов городского общественного транспорта: автобусов, троллейбусов, трамваев и легковых такси.
Как показали исследования, закономерность развития функциональных сдвигов у водителей и их восстановления в целом соответствует подобным процессам в других видах трудовой деятельности человека.
Как оказалось, функциональные сдвиги, возникающие у водителей, за время отдыха в течение суток полностью не восстанавливаются, и происходит их накопление. Полное же восстановление происходит только в выходные дни. 3
Таким образом, напряженный график работы водителей приводит к накоплению их усталости в течение рабочей недели, что увеличивает вероятность аварийных ситуаций.
После анализа результатов многочисленных гигиенических исследований различных авторов с помощью специализированной компьютерной программы установлено, что для обеспечения оптимальных условий труда значение эргоемкости не должно превышать 8 D для 95% людей, так как при этом за время отдыха в течение суток будет происходить полное восстановление функциональных сдвигов.
Как показали предварительные исследования, оценка эргономических качеств автодорожного транспорта по показателю эргоемкость позволит значительно повысить потребительские качества и безопасность автомобилей без вложения каких-либо существенных денежных средств.
Это подтверждается результатами исследований рабочих мест авиадиспетчеров, в результате которых путем их незначительной модернизации степень утомления авиадиспетчеров уменьшилась до 3-х раз; компьютерных рабочих мест, в результате чего были разработаны новые компьютерные столы, полностью учитывающие специфику работы и индивидуальные требования операторов, ряда других рабочих мест и промышленного оборудования .
Применительно к автодорожному транспорту у нас уже сейчас есть некоторые предложения по улучшению эргономических параметров приборных щитков, конструкции кресел, радиооборудования и других узлов .
Таким образом, введение в перечень технических параметров автодорожного транспорта эргономических показателей, в частности эргоемкости, позволит значительно улучшить потребительские качества транспортных средств и повысить их безопасность.
При подготовке водителей в автошколах было бы полезно ввести некоторые вопросы психологии и эргономики. Последнее решается конструкторами и дизайнерами, но и водитель может и должен подгонять свое место с учетом своих антропометрических данных и психологических особенностей, чтобы была максимальная комфортность места водителя и его меньшая утомляемость.
Познать себя - это один из важнейших аспектов постановки любого образования, но к сожалению в традиционном образовании любого уровня этот вопрос утерян, даже там, где психология является ведущей учебной дисциплиной. Психологические учебные дисциплины сильно формализованы. В автошколе слишком мало времени для изучения психологических дисциплин, но, преподавая другие разделы и даже ПДД, их можно ставить так, чтобы ученик мог эти знания прочувствовать и пропустить через себя и осознать их, а не просто формально запомнить для сдачи экзамена. Но, наверное, необходимо выделить важнейшие вопросы психологии и эргономики применительно к особенностям дорожного движения.
Профессиональная пригодность водителя определяется базовыми свойствами, такими как темперамент и характер. Водители сангвиники и флегматики адекватно реагируют на дорожную ситуацию, тогда как холерики и меланхолики неправильной реакцией могут вызвать ДТП или попасть в него. Но водить хотят люди всех темпераментов. Холерики и меланхолики должны знать о своих особенностях, но при этом они должны также знать, что они могут включить черты сангвиника или флегматика, т.к. каждый человек имеет свойства темпераментов всех видов. Кроме этого необходимо понимать суть дорожного поведения, а также влияние стрессов на характер поведения за рулем и на состояние здоровья .
Очевидно, что пассивная безопасность автомобиля во время его эксплуатации напрямую зависит от психологического состояния водителя. Наличие в автотранспортном средстве элементов конструкции, способствующих выравниванию психологического фона позволяет уменьшать риск получения тяжелых травм пассажиров.
2.2 Антропометрия и пассивная безопасность автомобиля
Антропометрические данные являются исходным материалом при конструировании и разработке многих технических систем, с которыми человек имеет контакт в своей производственной и непроизводственной деятельности. В области конструирования автомобилей антропометрические данные до последнего времени использовали главным образом с целью удовлетворения требований эргономики. Исследования в области пассивной безопасности показали, что использование антропометрических данных является необходимым условием при создании безопасных конструкций автомобилей. Применение антропометрических данных имеет свои особенности, в силу которых медицинские антропометрические данные часто являются недостаточными или даже неприменимыми.
При посадке в автомобиль человек (водитель или пассажир) занимает специфичное положение, которое обусловлено интерьером автомобиля и возможностями регулировки сиденья или органов управления. Кроме того, существуют специфичные положения частей тела человека, характерные для определенных условий, в которых может оказаться человек, находящийся в автомобиле. Например, при столкновении автомобиля человек, находящийся в нем, принимает положение, характерное только для данных условий. Антропометрические измерения водителей автомобилей, проведенные Стаудтом и Макфарландом, можно считать характерным образцом подобного рода исследований. Особенность их методики - применение специального жесткого сиденья-стенда, на котором проводились измерения, что исключает влияние конструкции и жесткости сиденья на получаемые результаты и позволяет применить результаты измерений к любому мягкому автомобильному сиденью.
Данные, получаемые при антропометрических замерах, характеризуют только размеры тела человека и не учитывают отклонений, которые обусловлены одеждой человека. Антропометрические измерения в целях пассивной безопасности должны проводиться с учетом условий, характерных для положения человека в автомобиле, а также включать одежду и обувь измеряемых субъектов. 28
Антропометрия обозначает измерение человека. Многие исследователи пришли к мнению, что не существует среднего человека, который часто фигурировал раньше как критерий конструктивных ограничений сферы действия человека. Речь может идти лишь о предельных размерах человека, полученных при измерении определенной популяции населения и применимых к системе, с которой эти люди взаимодействуют. Различают статические и динамические (или функциональные) измерения. Статические измерения производятся при неподвижном, фиксированном в определенном положении теле человека и могут быть использованы для обеспечения приспособляемости человека к условиям интерьера автомобиля, т. е. его размещения в определенном пространстве. Динамические измерения устанавливают пределы, которые необходимы для осуществления человеком функции управления .
Применимость антропометрических данных характеризуется так называемой репрезентативностью. Репрезентативность - это степень охвата данным размером определенного контингента людей. Количественно репрезентативность представляет собой часть площади (в процентах) под кривой нормального распределения значений какого-либо антропометрического признака (размера) для определенного контингента людей при сплошном отборе индивидов. Зная закон распределения вероятностей, среднюю величину признака (т) и среднеквадратичное отклонение (б), можно определить число людей, у которых величина антропометрического признака укладывается в тот или иной интервал. Пользуясь этими данными, можно в каждом конкретном случае рассчитать число людей, размерам которых будет удовлетворять данная конструкция. Как правило, в настоящее время при конструировании технических систем «человек-машина» невозможно добиться полного соответствия машины требованиям всех людей, от самых больших до самых малых. Обычно не учитываются размеры 5% самых высоких или самых низких людей, в зависимости от того, на что влияет данный размер. В автомобилестроении при равной вероятности для самых больших и для самых низких людей не учитываются их размеры. Это можно пояснить на следующих примерах. Выбирая высоту салона автомобиля, можно ограничиться размером, соответствующим наименьшему росту 5% самых высоких людей. Напротив, располагая органы управления, можно пренебречь тем, что часть из них окажется вне зоны досягаемости для 5% самых низких людей. Таким образом, в каждом случае для 95% людей будут обеспечены соответствующие условия. Если же рассматривать салон автомобиля в целом, то 90% людей будут иметь достаточный комфорт и лишь 5% самых высоких и 5% самых низких людей будут испытывать некоторые неудобства. Как показывает опыт, такой компромисс вполне оправдан и экономически целесообразен. 29
В исследовании пассивной безопасности человек является одним из главных объектов изучения. Однако условия испытаний должны имитировать аварийные условия при ДТП, представляющие опасность для человека. Поэтому неизбежно встает вопрос о применении моделей тела человека - антропометрических манекенов. Создание манекенов, наиболее близко имитирующих тело человека по его физико-механическим свойствам, невозможно без знания антропометрических характеристик человека. Представительность манекенов также характеризуется репрезентативностью. Различными зарубежными фирмами выпускаются антропометрические манекены мужчин и женщин 5%, 50%, 90% и 95% репрезентативности, а также манекены детей определенного возраста. Кроме того, разработана стандартная конструкция трехмерного или посадочного манекена, основные размеры которого могут регулироваться в пределах от 5 до 95% репрезентативности. Создание антропометрических манекенов не означает, однако, что имеется универсальная модель, способная полностью заменить человека. Во-первых, при создании манекена приходится принимать компромиссные решения, поскольку при настоящем уровне науки и техники еще не удается достигнуть полной идентичности конструкции манекена строению тела человека. Поэтому создаваемые манекены необходимо специально исследовать для определения их характеристик и соответствия этих характеристик характеристикам тела человека. Во-вторых, антропометрические характеристики населения меняются с течением времени.
Антропометрические размеры - важнейшая составная часть так называемого жизненного пространства в салоне автомобиля. Жизненное пространство - это минимальный объем пассажирского салона, который необходимо обеспечить при ДТП, для того чтобы предотвратить травмирование людей, находящихся в автомобиле. При столкновении человек небольших габаритов может оказаться в более тяжелых условиях. Дело в том, что благодаря возможности продольной регулировки сиденья человек малого роста может переместиться (для удобства управления) вперед настолько, что его грудь, например, окажется ближе к элементам интерьера, чем грудь человека большого роста. В процессе столкновения в силу упругих или пластических деформаций элементы интерьера могут достигнуть груди и нанести человеку травму. Это может также отрицательно повлиять на эффективность ремней безопасности или других удерживающих систем. Удерживающие системы должны конструироваться таким образом, чтобы обеспечивать соответствующую защиту для водителей и пассажиров.
Математическое моделирование, широко применяемое в исследованиях пассивной безопасности, также основывается на антропометрических данных. Кроме размерных характеристик, для создания математических моделей тела человека необходимо иметь также данные об инерционных свойствах, положениях центров тяжести и артикуляции (подвижности) частей тела человека. С помощью математических моделей, путем изменения вводных характеристик (размеров, веса и т. д.) можно наиболее подробно исследовать такой сложный процесс, как перемещение человека внутри автомобиля при ДТП. Краткий обзор использования антропометрических данных для целей пассивной безопасности позволяет судить о важности и необходимости специальных антропометрических исследований в решении проблемы повышения безопасности автомобильного транспорта. .
С первых дней своего существования автомобили представляли определенную опасность как для окружающих, так и для находящихся в них людей. Несовершенство конструкции двигателя приводило к взрывам, а нерасторопность окружающих - к гибели людей. В настоящее время в мире насчитывается почти 1 млрд. автомобилей самых различных типов, марок и модификаций. Автомобиль нашел самое широкое распространение как транспортное средство, используемое для перевозки грузов и людей. Резко возросла скорость движения, изменился внешний вид автомобиля, широко используются различные безопасные элементы. В то же время интенсивное развитие автомобилизации сопровождается рядом регрессивных воздействий на общество: тонны выхлопных газов загрязняют атмосферу, а дорожно-транспортные происшествия приносят огромный моральный и материальный ущерб обществу. Одним словом, глобальная автомобилизация имеет позитивные и негативные последствия.
При разработке новых элементов конструкции автомобиля необходимо учитывать, насколько тот или иной элемент опасен для человека. Исследования, проведенные Корнельской лабораторией аэронавтики в соответствии с Американской программой изучения травматизма в ДТП, показали, что основная причина получения тяжелых и смертельных травм - удары о передний щиток и рулевую колонку. На втором месте - удары о ветровые стекла, на долю которых приходится 11,3% тяжелых травм и смертельных случаев. Кроме того, ветровое стекло - причина 21% травм (пробивание черепа, сотрясение мозга и т. д.).
При ДТП водитель чаще всего ударяется об автомобиль головой (13%), а передний пассажир - ногами (11,3%). Те, кто пристегивался ремнями безопасности, получили серьезные травмы только в 7% случаев и легкие в 34% случаев. При использовании более эффективных ремней безопасности с инерционным устройством в результате ДТП лишь 5% пострадавших получили тяжелые травмы и 29% легкие, в то время как при использовании обычных ремней с трехточечным креплением соответственно 8 и 37%, а при использовании диагональных ремней - 7 и 41%.
Представляют интерес данные, полученные американскими учеными Д. Ф. Хьюэлком и П. У. Джикасом из Мичиганского университета. Они расследовали 104 автомобильные аварии, в которых погибло 136 человек. В результате были сделаны выводы: основных причин смерти пассажиров четыре (выброс с сиденья, удары о рулевое управление, о дверь и о щиток приборов); около 50% жертв могло бы спастись, если бы пассажиры и водители были закреплены ремнями безопасности; дальнейшее уменьшение количества несчастных случаев может быть получено благодаря изменению конструкции автомобиля - путем установки устройств, уменьшающих силу удара при столкновении. 3
Из 136 пострадавших 38 человек были выброшены из автомобиля. Если бы они были пристегнуты ремнями, то 18 из 28 выброшенных водителей и 6 из 10 пассажиров, располагавшихся на переднем сиденье, были бы спасены. Из 24 водителей, получивших смертельные травмы от рулевого управления, 18 были убиты от удара о рулевое колесо и спицы. Причем 16 водителей не сумели бы спастись даже при наличии ремней безопасности. Рулевая колонка и рулевое колесо настолько выдвигались в зону водителя, что шансы спастись сводились к минимуму. В 19 случаях смертельным для водителей и пассажиров явился удар о дверь кузова. И в данном случае предохранительный ремень безопасности мог дать только минимальную защиту, так как только два пассажира, размещавшихся на переднем сиденье, могли быть спасены при применении соответствующей привязной системы. Панель приборов явилась причиной смертельного исхода в 15 случаях (5 водителей и 10 пассажиров переднего сиденья). Большинство из них могли бы спастись, используя ремни безопасности. Такие элементы конструкции, как потолок, рама автомобиля и некоторые другие, послужили причиной смертельных травм в 20 случаях.
Свыше половины смертельных случаев пришлось на водителей автомобилей и четверть - на пассажиров переднего сиденья. Исследованиями установлено, что подавляющее большинство погибших - 120 из 136 человек - во время аварии находились на переднем сиденье. Поэтому, основное внимание должно быть уделено обеспечению безопасности водителя и пассажира переднего сиденья. Кроме того, анализ показал, что около 50% жертв погибли бы даже при использовании предохранительных ремней безопасности. Поэтому большое внимание следует обратить на изменение обустройства салона и конструкции некоторых деталей, чтобы устранить острые режущие кромки, а также жесткие элементы, которые служат причиной травмирования водителей и пассажиров.
Очень важно установить, какие именно элементы внутреннего оборудования автомобиля вызывают травмирование. Изучение статистических данных итальянских, американских и немецких исследователей позволяет выявить элементы конструкции салона автомобиля, которыми наиболее часто травмируется человек. Первые три места по опасности заняли: рулевая колонка, щиток приборов, ветровое стекло. За ними следуют: двери, зеркало заднего вида. Физиологически люди настолько разнообразны, что при установлении уровня выносливости по слабейшему субъекту требования к конструкции будут практически невыполнимы. В настоящее время конструирование защитных приспособлений в автомобиле должно в первую очередь исключать получение человеком тяжелых и серьезных ранений, пренебрегая при этом увеличением (относительным) количества легких травм.
О том, что жесткая рулевая колонка представляет собой опасность для водителя, стало ясно уже при первых анализах аварий. С 1960-х годов делаются попытки снизить этот риск различными конструктивными мерами. Сегодня, например, рулевые колонки снабжаются шарниром, который подается при столкновении. Самые современные рулевые колонки способны поглощать энергию удара. Особый интерес представляла собой система procon-ten, которая при лобовом столкновении сдвигала рулевую колонку с рулем вперед от водителя.
Примечание - 41
Рисунок 4. - Распределение травмированных при ДТП
С внедрением подушек безопасности задача рулевой колонки усложнилась: теперь она должна дополнять защитный потенциал ремней и подушек безопасности. Телескопические штанги и дополнительные шарниры служат для кинематического разъединения рулевого колеса и деформирующейся перегородки моторного отсека. Поэтому при ударе до определенной силы рулевое колесо и подушка безопасности поддерживают определенное жизненное пространство перед сидящим. Интегрированный сдвижной механизм с функцией демпфирования снижает в меру технических возможностей нагрузки, которым подвергаются при ударе грудь и голова человека. Эти элементы служат хорошим дополнением к ограничителям усилия натяжения ремней безопасности.
2.3 Компоненты системы пассивной безопасности автомобиля
Для обеспечения безопасности, как пассажиров, так и остальных участников дорожного движения, автомобиль должен быть оборудован целым рядом систем. Важнейшими компонентами системы пассивной безопасности современных автомобилей являются:
система ремней безопасности с натяжителями, включая систему безопасности детей
активные подголовники
система подушек безопасности (передние, боковые, коленные и головные (занавески)
устойчивый к деформации кузов с крышей соответствующей прочности и зонами деформации в передней, задней и боковой частях автомобиля (они защищают пассажиров путём целенаправленного поглощения энергии столкновения)
система защиты при опрокидывании на кабриолете
аварийный выключатель АКБ.
Компоненты система пассивной безопасности:
1 - аварийный выключатель АКБ; 2 - безопасный самооткрывающийся при столкновении капот; 3 - подушка безопасности переднего пассажира; 4 - боковая подушка безопасности переднего пассажира; 5 - боковая подушка безопасности переднего пассажира; 6 - активные подголовники; 7 - задняя правая подушка безопасности; 8 - левая головная подушка безопасности; 9 - левая задняя подушка безопасности; 10 - датчик удара задней подушки безопасности со стороны водителя; 11 - натяжитель ремня безопасности; 12 - боковая подушка безопасности водителя; 13 - датчик удара боковой подушки безопасности водителя; 14 - подушка безопасности водителя; 15 - коленная подушка безопасности; 16 - блок управления подушек безопасности; 17 - датчик удара фронтальной подушки безопасности водителя; 18 - датчик срабатывания пиропатрона капота; 19 - датчик удара фронтальной подушки безопасности переднего пассажира
Примечание - 5
Рисунок 5. - Компоненты система пассивной безопасности
2.3.1 Ремень безопасности
Ремень безопасности -- это приспособление, состоящее из лямок, запирающего устройства и деталей крепления, которое может быть прикреплено к внутренней части кузова автомобиля или каркасу сиденья и которое сконструировано таким образом, чтобы в случае столкновения или резкого торможения уменьшить опасность ранения пользователя путем ограничения возможности перемещения его тела.
Примечание - 5
Рисунок 6. - Ремень безопасности
В настоящее время наибольшее распространение имеет ремень с креплением в трех точках, представляющий собой сочетание поясного и диагонального ремней. При этом поясным считается ремень, охватывающий тело пользователя на высоте таза, а диагональным -- охватывающий грудную клетку по диагонали от бедра до противоположного плеча.
На некоторых типах автомобилей используются ремни привязного типа, состоящие из поясного ремня и плечевых лямок.
Основные элементы ремня безопасности -- пряжка, лямка, регулирующее устройство длины лямки, регулирующее устройство ремня по высоте, втягивающее устройство и запирающий механизм.
Пряжка -- устройство, позволяющее быстро расстегивать ремень и дающее возможность удерживать ремнем тело пользователя.
Лямка -- гибкая часть ремня, предназначенная для удержания тела пользователя и передачи нагрузки на стационарные элементы крепления.
Регулирующее устройство длины лямки может быть частью пряжки или его функции может выполнять втягивающее устройство. 3
Регулирующее устройство ремня по высоте позволяет регулировать по высоте положение верхнего обхвата ремня по желанию пользователя и в зависимости от положения сиденья может рассматриваться как часть ремня или часть устройства для крепления ремня.
Ремень безопасности может иметь втягивающее устройство. Втягивающим называют устройство для частичного или полного втягивания лямки ремня безопасности. Втягивающие устройства могут быть нескольких типов:
втягивающее устройство, из которого лямка полностью вытягивается при приложении небольшой силы и которое не имеет регулятора длины вытянутой лямки
автоматическое втягивающее устройство, которое позволяет получать желаемую длину лямки и при закрытой пряжке автоматически регулирует длину ремня для пользователя. Это устройство имеет запирающий механизм, срабатывающий в случае аварии. Запирающий механизм может иметь единичную или множественную чувствительность, т.е. срабатывать под воздействием торможения или резкого движения ремня
автоматическое втягивающее устройство с механизмом предварительного натяжения. Ремень может иметь механизм предварительного натяжения, который служит для прижатия лямки ремня к сиденью в целях натяжения ремня в момент удара.
2.3.2 Кузов
Первоначальной целью конструкторов является проектирование такого автомобиля, чтобы его внешняя форма способствовала минимизации последствий основных видов ДТП (столкновения, наезды, и повреждение самого транспортного средства).
Наиболее тяжелым ранениям подвергаются пешеходы, которые наталкиваются на переднюю часть автомобиля. Последствия столкновения с участием легкового автомобиля могут быть уменьшены лишь конструктивными мерами, включают, например, следующие:
убираемые фары
спрятанные заподлицо стеклоочистители
заделанные заподлицо с панелями сточные желоба
утопленные дверные ручки
Определяющими факторами обеспечения безопасности пассажиров являются:
деформационные характеристики кузова автомобиля
длина пассажирского отсека, объем пространства для выживания во время и после возникновения столкновения
удерживающие системы
зоны возможного столкновения
система рулевого управления
извлечение пользователей
противопожарная защита
Для защиты от ударов на легковых автомобилях имеются три различные области, которые в случае аварии должны принимать удар на себя. Верхней, средней и нижней поверхностями, принимающими удар на себя, являются, соответственно, крыша, боковая часть и днище автомобиля.
Примечание - 5
Рисунок 5. - Распределение сил при ударе:
а - боковой удар; б - лобовой удар
Целью всех мер по защите от удара является минимизация деформации кузова, и следовательно, минимизация риска травматизма пассажиров при ударе. Это достигается за счет того, что возникающие при ударе силы целенаправленно действуют на конкретный компонент структуры кузова. Таким образом, снижается коэффициент деформации деталей, на которые приходится удар, т.к. возникающие при этом силы распределяются по большей площади.
Конструкция многих других элементов силовой структуры в наше время определяется именно таким образом, чтобы обеспечить предельную жесткость и рассеяние энергии удара по возможно большему числу направлений (рис. 6). Большое внимание уделяется дверным проемам: здесь важно избежать заклинивания дверей.
Наибольшие проблемы разработчикам систем пассивной безопасности доставляет боковой удар. Запас зоны деформации при боковом столкновении, в отличие от передней или задней части автомобиля, составляет незначительную величину всего 100…200 мм. Разработчики фирмы «Фореция» разработали механизм предотвращения последствий бокового удара. Механизм начинает работать за 0,2 с до столкновения по коде специальных сенсоров. По команде контроллера уже через 60 мс удлиняется изготовленный из сплава с памятью (Shape Memory Alloy) стержень 2, установленный под сиденьями поперек кузова автомобиля, выдвигая стальной штырь почти до самой двери. Одновременно срабатывает механизм внутри двери, поворачивая в рабочее положение упор 3. Теперь при боковом ударе дверь не сможет вмяться внутрь кузова. Указанный механизм позволяет уменьшить деформацию двери внутрь кузова на 70 мм.
Примечание - 5
Рисунок 6. - Рассеяние энергии удара
Работа механизма обратима, ведь в нем нет одноразовых пиропатронов. Если аварии не случилось, штанга укоротится до исходной длины, а пружина подтянет штырь обратно.
...Подобные документы
Шины современного автомобиля как один из наиболее важных компонентов его активной безопасности. Знакомство со способами повышения эксплуатационной эффективности зимних ошипованных шин. Анализ устройства пневмопистолета модели Ш-305 для ошиповки шин.
дипломная работа , добавлен 09.11.2016
Общая характеристика производства этилена из этан-этиленовой фракции. Анализ опасных и вредных производственных факторов проектируемого объекта. Защита зданий и сооружений от разрядов атмосферного электричества. Обеспечение экологической безопасности.
реферат , добавлен 25.12.2010
Назначение проектируемого оборудования и его техническая характеристика. Описание конструкции и принципа действия, расчеты основных параметров и элементов. Технические условия на изготовление и эксплуатацию. Мероприятия по технике безопасности работ.
курсовая работа , добавлен 13.06.2016
Измерение конструктивных элементов и основных углов метчика. Изучение и исследование элементов резьбы комплекта машинно-ручных метчиков со шлифованным профилем, их точности и распределение нагрузки. Особенности изучения конструкции и геометрии метчиков.
лабораторная работа , добавлен 12.10.2013
Способы совершенствования сварочного производства применительно к сварной конструкции штуцера 20-150. Анализ конструкции изделия на технологичность. Обоснование выбора материала. Анализ характера конструкции изделия и выбор неразъемных соединений.
дипломная работа , добавлен 15.07.2015
Технологии производств и применение СВЧ технологии в промышленности. Преимущества и проблемы микроволнового нагрева. Правила безопасности при работе с СВЧ установками. Получение зависимостей коэффициента ослабления от параметров запредельных волноводов.
курсовая работа , добавлен 09.09.2016
Динамический расчет автомобиля. Определение полной массы автомобиля. Радиус качения ведущих колес. Передаточные числа и скорости движения. Время и путь разгона автомобиля. Экономическая характеристика автомобиля. Движение автомобиля на прямой передаче.
курсовая работа , добавлен 16.05.2010
Тяговый диапазон трактора, его масса и расчет двигателя. Выбор параметров ведущих колес. Расчет передаточных чисел трансмиссий и теоретических скоростей движения. Тяговый расчет автомобиля. Расчет и построение экономической характеристики автомобиля.
курсовая работа , добавлен 12.11.2010
Расчет жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), используемого на второй ступени баллистической ракеты. Технологический процесс сборки фермы полезной нагрузки. Оценка предполагаемых затрат на проект. Основные моменты безопасности и экологичности проекта.
дипломная работа , добавлен 23.11.2009
Меры безопасности к основным элементам конструкции станка. Построение структурной схемы автоматизации с помощью лазерной системы видения. Анализ технологичности конструкции детали. Разработка гидравлической схемы с помощью программы Automation Studio.
Безопасность движения автомобиля представляет собой комплекс проблем, решение которых в первую очередь касается улучшений, направленных на повышение активной безопасности системы «водитель – автомобиль – дорога» (рис. 1).
Рис. 1. Схема управления.
Географические условия (Спуски; подъемы; извилистость дорог; повороты, перекрестки и т.п.)
Дорожные условия (Тип покрытия (асфальт, гравий); состояние (мокрый, сухой); освещение дороги; трафик (плотность трансп. потока))
Климатические условия (Атмосферные (температура, влажность, давление); температура дорожного покрытия)
Техногенные условия (Сцепление колес с дорогой по состоянию протектора; скорость вращения колес; скорость рыскания; боковое ускорение; боковой увод колес.)
A – Блок датчиков (Угла поворота руля; угла поворота автомобиля вокруг вертикальной оси; бокового ускорения.
B (УВР) – Управляющие реакции водителя (Являются откликом субъективного мышления на дорожные условия движения (физическое и психическое состояние))
C – Блок датчиков (Температуры, влажности, давления; температуры дорожного покрытия)
D – Блок колесных датчиков ABS
E – Центральный бортовой компьютер (микропроцессор) с интегрированными логическими и вычислительными функциями систем активной безопасности. Содержит (ОЗУ; ПЗУ; АЦП).
F – Блок оконечных преобразователей электрических сигналов в неэлектрические воздействия
ДИС/ВП – Драйверы информационной системы водителя и визуальный преобразователь электрического сигнала в оптическое изображение
ЭДД/КД – Электродвигатель и клапан демпфирования активной подвески (ADS)
ЭДН/НД – Электродвигатель и нагнетатель высокого давления (VDC)
ЭДТ/ГК – Электродвигатель и гидроклапаны (ABS)
ШЭД/ДР – Шаговый электродвигатель и дроссельная заслонка (ASR)
G – Блок водительских органов управления (ВИ – визуальные индикаторы; РК – рулевое колесо; ПТ – педаль тормоза; ПГ – педаль газа)
Активная безопасность включает умение водителя оценить дорожную ситуацию и выбрать наиболее безопасный режим движения, а также, возможность транспортного средства (ТС) реализовать желаемый безопасный режим движения. Второе зависит от эксплуатационных характеристик ТС, таких, как управляемость , устойчивость , тормозная эффективность и наличия специализированных устройств, обеспечивающих дополнительные свойства системы активной безопасности автомобиля. Улучшение выше обозначенных эксплуатационных характеристик автомобилей для повышения уровня их активной безопасности реализуется путем применения дополнительных электроуправляемых систем в гидравлическом контуре (а также пневматическом) рабочей тормозной системы (рис. 2).
Рис. 2. ABS – Anti-Lock Brake System
1 – Блок управления ABS, гидравлический блок, откачивающий насос; 2 – Датчики скоростей колес.
Известно, что часто в ДТП виноваты не беспечность и невнимательность водителя, а его инертность восприятия, приводящая к запаздыванию реакции на быстро изменяющиеся условия движения. Среднестатистический водитель не обладает способностью мгновенно воспринимать неожиданно появляющееся скольжение между колесами и дорогой и быстро принимать меры для обеспечения управляемости автомобиля и реализации безопасной траектории движения (рис. 3).
Рис. 3. Параметры торможения автомобиля
V - скорость автомобиля, м/с; Jз - ускорение замедления, м/с^2;
tp - время реакции водителя (принятие решения о торможении, перенос ноги с педали акселератора на педаль тормоза) tp=0,4...1 c (в расчетах принимают 0,8 с).
tпр - время срабатывания тормозного привода (от начала нажатия на педаль тормоза до возникновения замедления), зависит от типа привода и его состояния tпр=0,2...0,4 с для гидравлического и 0,6...0,8 с для пневматического.
ty - время увеличения замедления с начала действия тормозов до максимального его значения (зависит от эффективности торможения, нагрузки автомобиля, типа и состояния дорожного полотна; ty=0,05...0,2 с для легковых автомобилей и 0,05...0,4 с для грузовиков и автобусов с гидроприводом.
При торможении автомобиля возможны такие дорожные условия, когда затормаживаемые колеса блокируются из-за низкого сцепления с дорожным полотном, вследствие этого водитель теряет контроль над траекторией движения автомобиля.
Также существует проблема во взаимодействии водителя с автомобилем – отсутствие достоверной информации о степени заторможенности и о степени реализации предельного сцепления каждого колеса в отдельности. Отсутствие этой информации часто является основной причиной срыва управления автомобиля в виде заноса или сноса.
В системе «водитель – автомобиль – дорога» выполнение мгновенных действий (быстрее 0,1с) должна выполнять бортовая электронная автоматика, а не водитель, исходя из реальной ситуации движения.
Для решения выше обозначенных проблем были разработаны специальные антиблокировочные устройства тормозов, называемые антиблокировочными системами (АБС, ABS, нем. Antiblockiersystem, англ. Anti-lock braking system).
Антиблокировочные устройства разрабатывались с 20-х годов прошлого столетия и в 80-х ими уже серийно оснащались некоторые модели автомобилей, сначала в виде механических, а потом и электромеханических конструкций.
Современные электронные АБС представляют собой сложные по конструкции и логике работы системы автоматического управления процессом торможения, не только предотвращающие блокирование колес, но и выполняющих функцию оптимального управления автомобилем, реализующуюся обеспечением сцепления колес с поверхностью дороги во время торможения автомобиля. Оснащение автомобилей такими системами позволяет уменьшить вероятность дорожно-транспортных происшествий. Цель такого управления автомобилем состоит в реализации вектора его скорости, задаваемого водителем путем воздействия на органы управления, с учетом технических возможностей автомобиля и дорожной обстановки. При этом к колесу прикладывается движущий или тормозной момент, изменяющий его скорость, а из-за связи колеса с дорогой, и скорость автомобиля.
Внедрение таких электронных систем автоматического управления (ЭСАУ) в рабочую тормозную систему позволяет на базе полученной информации о параметрах движения автомобиля (скорости вращения каждого колеса) препятствовать блокировке колес при торможении, тем самым обеспечивая некоторую степень управляемости и безопасность дорожного движения.
Опыт эксплуатации АБС и ее совершенствование позволило расширить возможности управления системы «водитель – автомобиль – дорога», выполняя дополнительные функции управления автомобилем. Например, на конструктивной базе АБС реализуются также и другие системы автоматического управления гидравлическими тормозами, например, противобуксовочная система (ПБС, Anti-Slip Regulation – ASR ), называемая также системой регулирования крутящего момента двигателя. Эта система не только воздействует на тормоза автомобиля, но и в определенной мере на управление двигателем. Наращиванию возможностей АБС, позволило реализовать и функцию электронной блокировки дифференциала (ЭБД, Elektronische Differential Spree – EDS ) ведущего моста автомобиля. Совместно с системами ASR и EDS применяется система распределения тормозных усилий между осями автомобиля EBV (Elektronishe Bremskraftverteilung ).
Помимо систем ABS и ASR в систему управления динамикой движения автомобиля немецкие инженеры включили систему управления активной подвеской (ACR) и систему контроля рулевого управления (APS). Таким образом, на базе этих систем (ABS, ASR, ACR, APS), был образован единый комплекс автоматического управления курсовой устойчивостью движения автомобиля (VDC – Vehicle Dynamics Control). В настоящее время происходит дальнейшее развитие систем активной безопасности автомобиля, обеспечивающих курсовую устойчивость автомобиля. Известны различные названия такого рода систем: ESP (Electronic Stability Programm), ASMS (Automatisches Stabilitats Management System), DSC (Dynamic Stability Control), FDR (Fahrdynamik-Regelung), VSC (Vehicle Stability Control), VSA (Vehicle Stability Assist).
Статья не закончена, продолжение следует...
Факт остается фактом, что совершенно неожиданные факторы влияют на процесс вождения и шанс попадания в ДТП. Так, например, учеными было доказано, что запах гамбургеров вызывает стремление увеличить скорость, а те кто родился под знаком Весов — самые плохие водители. Об этих и иных незаурядных вещах мы хотим поведать вам в очередной статье о дорожного движения.
Помочь повысить уровень безопасности в вашем автомобиле поможет простое соблюдение Правил Дорожного Движния и следующих простых истин, которые мы привели в статье.
Подушка безопасности и АБС
Несомненно, что с одной стороны подушки безопасности способствуют спасению жизни при возникновении экстренных ситуаций на дороге, но с другой стороны водители, зная о дополнительных средствах защиты, начинают лихачить. Примечательно:
- В Штатах, водители автомобилей без подушек безопасности попадают в гораздо менее страшные катастрофы, чем автомобилисты, имеющие их.
Можно сказать наверняка, что защищают эти подушки, только в том случае, если водитель и его пассажиры пристегнуты ремнями безопасности , в противном же — при возникновении аварийной ситуации и по законам физики: голова, следуя инерции удара при ДТП, устремляется вперед, а навстречу ей раскрывается с бешеной скоростью и мощностью подушка безопасности. Как результат такого контакта — травмы головы, сотрясение мозга и еще куда более ужасные ранения.
К слову сказать, ремни безопасности увеличивают шансы на выживание в 8 раз.
Не пристегнутые водитель и пассажиры намного чаще получают всевозможные травмы высокой степени при ударе о руль и лобовое стекло.
Размер машины
Вероятность погибнуть в мини-автомобиле намного выше, чем во внедорожнике, примерно в 50 раз. Так показывают выводы британских специалистов министерства транспорта. Вероятность погибнуть в «мини» авто или машине среднего размера составляет 1 к 200, а вот у водителя джипа или паркетника вероятность плачевного результата аварии 1 к 10000. Кроме того, немаловажен не только размер, но и форма автомобиля . Так, например, автомобиль с обтекаемой формой и низкой крышей нанесет меньше травм пешеходу.
Сотовый телефон и hands-free
По статистике, дорожно-транспортные происшествия случаются в 4 раза чаще, если водитель во время движения разговаривает по сотовому телефону.
Такие данные были приведены администрацией безопасности дорожного движения в США, к сожалению в нашей стране такую статистику не ведут. Также данные показывают, что чем моложе водитель, тем больше он разговаривает по телефону во время своего передвижения в автомобиле.
Прием антидепрессантов
Учеными Университета Северной Дакоты в Гранд Форксе были проведены опыты, в которых приняли участие 600 человек, половина из которых принимали антидепрессанты, а остальная половина — нет. Итоги показали, что при тяжелой депрессии и принятии антидепрессантов у участников опыта внимание, концентрация и реакция снижается в разы. А те, кто принимали легкие антидепрессанты или совсем их не принимали, почти никак не проявили плохие навыки вождения .
Лишние 5 км/час
Австралийскими ученые из университета Аделаиды были проведены другие исследования, показавшие, что на скорости в 60 км/ч прибавление газа еще на 5 км/ч увеличивает шансы попасть в аварию в 2 раза, а на скорости в 70 км/ч — в 4 раза! Дело в том, как объясняют ученые, что при таких скоростях у водителя остается лишь секунда, чтобы среагировать на непредвиденную опасную ситуацию. Кроме того, происходит увеличение тормозного пути, так на скорости 60 км/ч он составляет 13,9 метров, а при 65 км/ч — 16,3 метра. Об этих неожиданных подсчетах свидетельствует видео, которое доказывает всю опасность лишних 5 км/ч:
Так что...я думаю у вас не осталось больше вопроса: «С какой скоростью ехать, когда ограничение (допустим) 60 км/ч». Ответ прост: ехать нужно именно 60, не 63 и не 67, а точно 60.
Возраст водителя
Канадская группа исследователей провела другой опыт, который показал, что лучшие водители, это женщины , которые преодолели 33-летний возрастной рубеж.
Самая опасная группа — это участники дорожного движения в возрасте 20 лет, независимо от пола.
Для мужчин оптимальный возраст вождения — 33-54 года. А вот пожилым людям лучше избегать вождения автомобиля, так как в их случае с возрастом сильно сказывается потеря быстроты реакции, ухудшение слуха, зрения и ухудшение концентрации внимания.
Неправильные запахи
Ученые из британского фонда RAC говорят, что запахи также могут влиять на аварийность на дорогах. Так, например, запах гамбургеров и свежего хлеба, может привести к раздражительности, в результате чего водители стремятся увеличивать скорость. Жасмин, ромашка и лаванда расслабляют водителей, что притупляет их реакцию. Также способствует снижению внимания запах свежескошенной травы, которая вызывает ностальгические воспоминания, а некоторые запахи духов и одеколонов способны будоражить фантазию у водителей, и как результат — они забывают о дороге.
Вот так вот. Даже и не подумаешь, что подобные мелочи могут сказываться на уровне аварийности на дороге. Удачи вам и соблюдайте
