Przyspieszenie współczesnych motocykli i jego wpływ na bezpieczeństwo ruchu drogowego

Transkrypt

1 Sławomir Tarkowski Politechnika Lubelska Przyspieszenie współczesnych motocykli i jego wpływ na bezpieczeństwo ruchu drogowego Wprowadzenie Przez ostatnie lata obserwuje się stały wzrost liczby motocykli na polskich drogach. Zgodnie z najnowszymi danymi [] w Polsce jest zarejestrowanych obecnie około,5 mln pojazdów tego typu, podczas gdy w roku liczba ta była równa około mln, a w roku 5 około,75 mln. O popularności tego środka transportu decyduje wiele czynników, np. małe wymiary, które wpływają na łatwość poruszania się w terenie zurbanizowanym. Głównych przyczyn popularności motocykli należy upatrywać jednak w obszarach, które nie są związane bezpośrednio z realizowaniem podstawowych potrzeb transportowych. Motocykle są bardzo często kupowane z myślą o rekreacji i tzw. czynnym wypoczynku, obserwując zachowanie niektórych motocyklistów można sformułować twierdzenie, że dla niektórych właścicieli stanowią także źródło mocnych wrażeń umożliwiając np. bardzo dynamiczną jazdę lub poruszanie się z dużymi prędkościami. Rosnąca liczba motocykli poruszających się po drogach wymusza szczególnego podejścia do zagadnień bezpieczeństwa ruchu drogowego, uwzględniającego specyfikę tej grupy pojazdów. Zapewnienie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa motocyklistów na drodze jest tematem złożonym i można go rozpatrywać w wielu aspektach. Systemy bezpieczeństwa biernego w przypadku motocykli są praktycznie ograniczone do elementów ubioru stosowanego przez osoby poruszające się na tych pojazdach. Jazda motocyklem wymaga opanowania techniki jazdy, właściwego wyczucia pojazdu, a także odpowiedniego poziomu sprawności fizycznej. Równie istotnym jest tzw zdrowy rozsądek oraz wzajemne zrozumienie przez kierujących (zarówno samochodami jak i motocyklami) pewnych ograniczeń wynikających ze specyficznych warunków właściwych dla pojazdów jedno i wielośladowych (np. w zakresie widoczności, oceny odległości i prędkości). Współczesne motocykle są pojazdami umożliwiającymi bardzo dynamiczne poruszanie się. Nawet pojazdy wyposażone w silniki o stosunkowo małych pojemnościach charakteryzują się znacznie większą dynamiką w porównaniu do typowych samochodów osobowych. Okoliczność ta ma niewątpliwy związek z występującymi sytuacjami zagrożenia ruchu drogowego, w których biorą udział motocykliści. Z uwagi na swoje wymiary motocykle trudno jest odpowiednio wcześnie zauważyć, wyposażenie w źródło światła umieszczone centralnie ogranicza możliwość oceny zmiany parametrów czasowo odległościowych. Nie wszyscy motocykliści zdają sobie sprawę z tego, że dynamiczna jazda motocyklem (która nie jest zabroniona w świetle wymagań Kodeksu Ruchu Drogowego) w niektórych sytuacjach utrudnia kierowcom samochodów bezpieczne wykonywanie złożonych manewrów, wymagających skupienia uwagi w kilku obszarach drogi jednocześnie (za takie manewry można uznać wyprzedzanie czy zmiana kierunku ruchu). Kierujący samochodami powinni zdawać sobie sprawę, że technika jazdy motocyklem jest o wiele bardziej skomplikowana w porównaniu do współczesnego samochodu, a mało doświadczeni motocykliści mogą mieć problem z wykonaniem skutecznych manewrów obronnych w sytuacji zagrożenia. O skali problemu związanego z poziomem bezpieczeństwa motocyklistów na drogach świadczą m. in. statystyki wypadków []. Analizując trend liczby wypadków w latach - można zaobserwować spadek ogólnej liczby zdarzeń, osób rannych i zabitych. Tendencja ta jest stała. W przypadku wypadków w których brali udział motocykliści ich liczba oscyluje w granicach określonego poziomu, jednak nie obserwuje się wyraźnej tendencji spadkowej. W roku motocykliści uczestniczyli w 378 wypadkach drogowych, w których zginęło osób, a 95 zostało rannych. Wśród ofiar większość sta- Dr inż. S. Tarkowski, adiunkt, Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Instytut Transportu, Silników Spalinowych i Ekologii. 339

2 nowili kierujący motocyklami 3 zabitych i 9 osoby ranne oraz ich pasażerowie: 7 zabitych i 9 rannych. Motocykliści byli sprawcami 3 wypadków, w których zginęło 5 osób, a zostało rannych. W porównaniu do roku 3 jest to więcej o 5 wypadków (+5,8%), więcej osób zabitych o 5 (+3,%) i więcej osób rannych o 3 (+,8%). Analiza literatury wykazała, że badania motocykli i dynamiki ich ruchu są rzadko podejmowane przez ośrodki naukowe. Z praktyki można stwierdzić, że w znacznej liczbie przypadków dane niezbędne do odtworzenia sytuacji awaryjnych na drodze (na potrzeby organów Wymiaru Sprawiedliwości) często nie są dostępne, a jeżeli są, to nie są aktualne nie dotyczą bowiem motocykli współczesnych. Można spotkać się z badaniami w wyniku których określone zostały parametry dotyczące hamowania motocykli [], jednak dotyczą jednego typu motocykla. Sytuacja ta wskazuje na konieczność uzupełnienia wiedzy i rozszerzenia jej na różnorodne typy i klasy pojazdów tego typu. Program badań W niniejszym opracowaniu przedstawione zostały wyniki badania przyspieszenia dwu różnych typów motocykli o pojemności skokowej silnika większej od 9 cm 3. Motocykle były rozpędzane na biegu I, II i III w wybranych zakresach prędkości pojazdu: -8km/h na biegach I i II oraz 3-9km/h na biegu III. Badania przeprowadzono w jednakowych dla obu motocykli warunkach, na suchej nawierzchni asfaltowej, na prostym i poziomym odcinku drogi. W przypadku obu badanych motocykli kierowcą była ta sama osoba mężczyzna o masie 85 kg. Zadaniem kierowcy było rozpędzenie motocykla od określonej prędkości początkowej w sposób polegający na maksymalnym przekręcaniu manetki gazu tak by motocykl nie utracił stateczności i by nie doszło do utraty kontaktu przedniego koła z nawierzchnią. W badaniach wykorzystano motocykle marki KTM i Honda. Badane motocykle nie były poddawane wcześniejszym modyfikacjom wpływającym na zwiększenie mocy i momentu obrotowemu. Motocykl KTM, model 95 to motocykl klasy supermoto. Badany egzemplarz został wyprodukowany w roku. Pojazd wyposażony był w dwucylindrowy silnik o pojemności 95 cm 3, cylindry umieszczono w układzie V przy kącie rozwarcia 75. Silnik tego modelu (katalogowo) generuje moc 98 KM przy 8 obr/min i moment obrotowy 9 Nm przy 5 obr/min. Jednostka zasilana jest przez dwa gaźniki, a napęd przekazywany jest za pomocą łańcucha. Masa motocykla gotowego do jazdy była równa 3 kg, a stosunek mocy do masy (uwzględniający masę kierowcy) był równy,3 KM/kg. Motocykl Honda, model VR F to motocykl klasy sportowo turystycznej. Badany egzemplarz został wyprodukowany w roku. Pojazd wyposażony był w czterocylindrowy silnik o pojemności 37 cm 3, cylindry umieszczono w układzie V przy kącie rozwarcia 7. Silnik tego modelu (katalogowo) generuje moc 73 KM przy obr/min i moment obrotowy 9 Nm przy 875 obr/min. Jednostka zasilana jest przez wtrysk paliwa, a napęd przekazywany jest wałem kardana. Masa motocykla gotowego do jazdy była równa 7 kg, a stosunek mocy do masy (uwzględniający masę kierowcy) był równy,9 KM/kg. Badane motocykle przedstawiono na rysunku. Rys.. Badane motocykle KTM (A) i Honda (B) Podczas badań rejestrowano wartość chwilowego przyspieszenia i czas rozpędzania motocykla do zadanej prędkości. Rejestrację badanych parametrów prowadzono przy wykorzystaniu urządzenia wyposażonego w trzyosiowy akcelerator zbudowany w technologii MEMS. Urządzenie zaprogramowane zostało do rejestracji przyspieszenia z dokładnością do, m/s, parametry próbkowane były z częstotli- 3

3 wością Hz. Urządzenie zamontowane zostało na kierownicy motocykla w pobliżu główki ramy. Prędkość motocykla monitorowana była przez kierowcę obydwa motocykle wyposażone były w cyfrowe prędkościomierze. Urządzenie wykorzystane do rejestrowania przyspieszenia nie było wyposażone w układ kompensujący chwilowe zmiany położenia związane z odkształceniem elementów zawieszenia pojazdu w trakcie wykonywanych manewrów. W związku z tym, przed rozpoczęciem prób przeprowadzono badanie mające na celu określenie wielkości ewentualnego błędu związanego ze zmianą ugięcia elementów resorujących podczas rozpędzania motocykli. Badanie wykonano statycznie w następujący sposób: tylna część motocykla została dociążona w sposób powodujący możliwie największe ugięcie wahacza tylnego przy jednoczesnym uniesieniu przedniej części motocykla przy zachowaniu kontaktu przedniego koła z podłożem. Największą różnicę wskazań akcelerometru zaobserwowano w motocyklu KTM. W stosunku do pozycji motocykla bez obciążenia różnica wskazań urządzenia była równa około, m/s. W przypadku motocykla Yamaha różnica ta była równa około,5 m/s. Celem prowadzonych badań trakcyjnych było określenie wartości maksymalnej przyspieszenia (odczytanego z rejestratora) a także wartości średniej przyspieszenia (obliczonego na podstawie czasu rozpędzania w zadanym zakresie prędkości). Określony błąd związany z odkształceniem elementów resorujących dotyczy (z uwagi na sposób pozyskania danych) maksymalnej wartości przyspieszenia. Wyniki badań Wyniki badań przedstawione zostały graficznie na rysunkach -7 a także liczbowo w tabelach i. Na rysunkach - przedstawiono przebieg przyspieszenia w funkcji czasu motocykla KTM, natomiast na rysunkach motocykla Honda. Maksymalne wartości przyspieszenia dla poszczególnych prób, a także czas rozpędzania przedstawiono w tabeli. Rys.. Przyspieszenie motocykla KTM na biegu I. Rys.3. Przyspieszenie motocykla KTM na biegu II

4 Rys.. Przyspieszenie motocykla KTM na biegu III Rys.5. Przyspieszenie motocykla Honda na biegu I Rys.. Przyspieszenie motocykla Honda na biegu II. Źródło: opracowanie własne 3

5 Rys.7. Przyspieszenie motocykla Honda na biegu III. Źródło: opracowanie własne Maksymalna zarejestrowana wartość przyspieszenia a max motocykla KTM rozpędzanego w przedziale prędkości -8 km/h była równa 8, m/s na biegu I i 8 m/s na biegu II. Na biegu III, podczas rozpędzania motocykla w zakresie prędkości 3-9 km/h maksymalna zarejestrowana wartość przyspieszenia a max była równa, m/s. Czas rozpędzania motocykla t r był równy odpowiednio, s,,5 s i,7 s. W przypadku motocykla Honda, w zakresie prędkości -8 km/h zarejestrowano przyspieszenie o maksymalnej wartości 8 m/s na biegu I i, m/s na biegu II. W zakresie prędkości 3-9 km/h na biegu III zarejestrowano przyspieszenie o wartości maksymalnej,5 m/s. Czas rozpędzania t r motocykla Honda wynosił odpowiednio,3 s, 3,9 s i 3,9 s. Mając na uwadze odkształcenie elementów zawieszenia pojazdów podczas rozpędzania odczytane wartości przyspieszenia mogą być obarczone błędem, który z racji przyjętej metody badawczej jest trudny do precyzyjnego oszacowania dla poszczególnych prób. Wartości rzeczywiste maksymalnego przyspieszenia nie są jednak mniejsze niż o, m/s w przypadku motocykla KTM i,5 m/s w przypadku motocykla Honda. Określony powyżej błąd metody związany z odkształceniem elementów zawieszenia należy traktować jako maksymalny (określono go statycznie, uwzględniając maksymalne odkształcenie elementów tłumiących). Podczas prób rzeczywisty błąd mógł być mniejszy, na co wskazywać może wartość przyspieszenia średniego a śr obliczonego na podstawie elementarnej zależności, uwzględniając różnicę prędkości pojazdu i czas rozpędzania. Wartość przyspieszenia średniego a śr dla poszczególnych motocykli w kolejnych próbach przedstawiono w tabeli. Tab.. Maksymalne przyspieszenie i czas rozpędzania motocykli Pozycja skrzyni biegó I (-8 km/h) II (-8 km/h) III (3-9 km/h) Przyspieszenie a max [m/s ] Czas rozpędzania t r [s] KTM Honda KTM Honda 8, 8,,,3 8,,,5 3,9,,5,7 3,8 33

6 Tab.. Przyspieszenie średnie motocykli Pozycja skrzyni biegó I (-8 km/h) II (-8 km/h) III (3-9 km/h) Przyspieszenie a śr [m/s ] KTM Honda 7, 7,,7,3,, Obliczone wartości przyspieszenia średniego można określić jako zbliżone do wartości maksymalnych przyspieszenia otrzymanych bezpośrednio z pomiarów. Największą różnicę zaobserwowano w przypadku rozpędzania motocykla KTM podczas przyspieszenia na drugim biegu. Wyniosła ona,3 m/s. W innych przypadkach różnice nie były większe niż,8 m/s. Wnioski Przeprowadzone badania dają obiektywny obraz jak dynamicznymi pojazdami są współczesne motocykle. Zarejestrowane wartości można odnieść do przyspieszenia samochodów osobowych, które poddawane były podobnym badaniom []. Badane motocykle osiągały przyspieszenie maksymalne na najniższych biegach o wartości powyżej 7 m/s. Samochód osobowy wyposażony w silnik o mocy maksymalnej KM i maksymalnym momencie obrotowym 3 Nm uzyskiwał przyspieszenie maksymalne o wartości mniejszej niż m/s (na pierwszym biegu) i około 3 m/s (na drugim biegu). Wartość przyspieszenia w przypadku motocykli narasta praktycznie skokowo, czego dowodem jest niewielka rożnica pomiędzy zmierzoną wartością maksymalną przyspieszenia a obliczoną w oparciu o czas rozpędzania wartością średnią (która mieściła się w zakresie,5-7,5 m/s ). W przypadku samochodów osobowych przyspieszenie nie narasta w sposób tak dynamiczny jak w przypadku motocykli. Średnie przyspieszenie obliczane dla przykładowego samochodu w podobny sposób nie przekracza wartości,5 m/s. Z porównania tego, że o ile wartości przyspieszenia maksymalnego motocykli względem samochodów osobowych są większe około dwukrotnie, to w przypadku przyspieszenia średniego aż około trzykrotnie. Tak duża dysproporcja stanowi potencjalne zagrożenie bezpieczeństwa ruchu drogowego, szczególnie w sytuacjach gdzie pojazdy o tak dużej dysproporcji dynamiki poruszają się razem w jednej kolumnie. W takich sytuacjach dla kierującymi samochodami obiektywną trudnością jest właściwa obserwacja obszaru za kierowanym przez nich samochodem - szczególnie przy rozpoczynaniu manewru zmiany kierunku ruchu czy wyprzedzania. W takich sytuacjach, gdy kierowca zmuszony jest do zwrócenia swojej uwagi na kilka obszarów jednocześnie, czas reakcji na zagrożenie może wydłużyć się około dwukrotnie i wynosić nawet około s [3]. W tym czasie sytuacja na drodze (za samochodem) może się zmienić w znaczący sposób czego dowodzą wyniki badań przedstawionych w niniejszym opracowaniu. Przygotowujący się do manewru kierowca samochodu może zostać zaskoczony przez motocyklistę poruszającego się w kolumnie za samochodem, rozpoczynającego manewr wyprzedzania w sposób agresywny. Praktyka pokazuje, że wypadki drogowe zaistniałe w podobnych okolicznościach zdarzają się nader często. Podsumowanie Przeprowadzone badania drogowe wykazały jaki potencjał dynamiki zmagazynowany jest we współczesnych motocyklach. Znaczna grupa uczestników ruchu drogowego (kierujących zarówno motocyklami jak i samochodami) nie zdaje sobie z tego sprawy. Większość kierujących samochodami, nawet tych doświadczonych, przyzwyczajona jest do możliwości wystąpienia nagłej zmiany sytuacji drogowej jednak o dynamice właściwej dla poruszania się samochodów osobowych. Coraz większa liczba motocykli poruszających się po drogach wymusza jednak zmianę zachowania i przyzwyczajeń nabytych w ruchu drogo- 3

7 wym. Osoby kierujące motocyklami także powinny dostosować swoje zachowanie do innych uczestników ruchu, a w szczególności do możliwości zaobserwowania przez nich zmiany sytuacji drogowej. Dynamiczna jazda pojazdem przy zachowaniu ograniczeń związanych z obowiązującą administracyjnie prędkością - nie jest zabroniona. Trzeba mieć świadomość, że w niektórych sytuacjach może zagrozić bezpieczeństwu ruchu. Bardzo częstą przyczyną wypadków z udziałem jednośladów jest wymuszenie pierwszeństwa lub zajechanie drogi motocykliście. Kierowcy samochodów powodujący wypadki z udziałem motocykli bardzo często tłumaczą się tym, iż nie widzieli nadjeżdżającego jednośladu. W toku rekonstrukcji wypadków i w procesie orzekania o ich przyczynach problemem jest odkreślenie w jakim czasie kierowca np. samochodu osobowego sygnalizuje zamiar zmiany kierunku ruchu czy wyprzedania, a w jakim czasie manewr sygnalizuje i wykonuje motocyklista poruszający się w kolumnie za tym samochodem. Motocykliści powinni mieć świadomość tego, że gdy wyprzedzają ciąg samochodów z dużą prędkością, lub dynamicznie przyspieszają, to kierowca samochodu może odpowiednio wcześnie nie zauważyć motocykla, co prowadzi w konsekwencji do wypadku. Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki badań procesu na rozpędzania dwóch motocykli w określonym zakresie prędkości, na określonych biegach. Rejestrowano wartości przyspieszenia i czas rozpędzania. Na podstawie elementarnej zależności określono średnią wartość przyspieszenia. Wyniki badań porównano do przyspieszenia samochodu osobowego. Słowa kluczowe: bezpieczeństwo ruchu drogowego, motocykl, przyspieszenie. Abstract Motorcycles acceleration tests The article presents the result of tests relies on the measurement of motorcycles acceleration in speed range for certain gear. Recorded parameter was longitude acceleration and time of dispersing. On the basis of elemental equation it was calculated average value of the acceleration. The results were compared to accelerate the car. Key words: road safety, motorcycle, acceleration LITERATURA / BIBLIOGRAPHY []. Czub K., Świder P., Badania poligonowe i obliczenia intensywności hamowania motocykla z użyciem hamulca przedniego, tylnego i obu jednocześnie, Paragraf na drodze nr /. []. Tarkowski S., Wpływ jakości eksploatacji na dynamikę pojazdu Logistyka nr 3/5. [3]. Unarski J., Rozpoznanie prędkości nadjeżdżającego pojazdu, w tym motocykla, Paragraf na drodze, nr /. []. Strona internetowa: 35