Bezpieczeństwo osób jadących w pojeździe uderzonym w bok w kontekście zapięcia/niezapięcia pasów bezpieczeństwa

Transkrypt

1 SOBOLEWSKI Tomasz 1 TRZASKA Paweł 2 SKONIECKI Paweł 3 Bezpieczeństwo osób jadących w pojeździe uderzonym w bok w kontekście zapięcia/niezapięcia pasów bezpieczeństwa WSTĘP Wypadki samochodowe towarzyszą transportowi samochodowemu niemal od początku jego istnienia. Pomimo wyposażania pojazdów w zaawansowane systemy bezpieczeństwa czynnego, wypadków drogowych nie da się uniknąć. Z tego właśnie względu producenci wyposażają pojazdy w systemy bezpieczeństwa biernego, zadaniem których jest minimalizowanie obrażeń pasażerów jeżeli wypadek zaistnieje. Wymienić tutaj należy przede wszystkim strefy zgniotu, poduszki gazowe i pasy bezpieczeństwa. Systemy te stosunkowo dobrze chronią pasażerów podczas zderzeń czołowych, minimalizując przeciążenia działające na ciała i ograniczając przemieszczenia pasażerów w czasie wypadku oraz chronią przed kontaktem ze sztywnymi elementami wyposażenia wnętrza pojazdów. Jednym z najczęściej występujących rodzajów wypadków są zderzenia boczne. Wg statystyk [7], ponad 57% wypadków w 2013 roku, biorąc pod uwagę zderzenia dwóch samochodów w ruchu, stanowiły zderzenia boczne, w których zginęło 598 osób. Bardzo często, pasażerowie jadący po stronie uderzenia podczas zderzenia bocznego, praktycznie nie są w żaden sposób chronieni. Boczna strefa zgniotu pojazdów w porównaniu z przednią strefą jest dużo mniejsza, nie ma zatem wystarczającego miejsca do pochłonięcia części energii uderzenia. Dodatkowo, deformujące się nadwozie podczas zderzenia bocznego stanowi kolejne zagrożenie dla pasażerów siedzących po stronie uderzenia. Większość obecnie eksploatowanych pojazdów nie jest wyposażona w boczne kurtyny, mogące skutecznie chronić głowę i tors. W artykule przedstawione zostały wyniki badań przeprowadzonych w Przemysłowym Instytucie Motoryzacji dotyczące skuteczności pasów bezpieczeństwa podczas zderzenia bocznego pojazdów. Wykonana została analiza wpływu zapięcia/niezapięcia pasów bezpieczeństwa na obrażenia torsu pasażera samochodu. Tab. 1. Statystyki wypadków w Polsce w 2013 roku [7]. 1 Przemysłowy Instytut Motoryzacji, Laboratorium Bezpieczeństwa Pojazdów, t.sobolewski@pimot.org.pl, tel Przemysłowy Instytut Motoryzacji, Laboratorium Bezpieczeństwa Pojazdów, p.trzaska@pimot.org.pl, tel Przemysłowy Instytut Motoryzacji, Laboratorium Bezpieczeństwa Pojazdów, p.skoniecki@pimot.org.pl, tel

2 1 CEL BADAŃ Badania wykonane w Przemysłowym Instytucie Motoryzacji w Laboratorium Bezpieczeństwa Pojazdów miały na celu określenie wpływu niezapięcia pasów bezpieczeństwa przez uczestnika wypadku samochodowego na obrażenia jego torsu podczas wypadku. Analizie poddano obrażenia pasażera siedzącego na siedzeniu samochodowym po stronie uderzenia w pojeździe uderzonym w bok. Ocena obrażeń pasażera przypiętego i nieprzypiętego pasami bezpieczeństwa dokonana została na podstawie zarejestrowanych przyspieszeń podczas badań. 2 ZAKRES I REALIZACJA BADAŃ Wykonano dwa badania w nadwoziu samochodu Honda Accord VII generacji. Nadwozie zostało sztywno przymocowane do stanowiska badawczego, a następnie rozpędzone do prędkości 32 km/h i gwałtownie zahamowane, odwzorowując charakterystykę zderzeniową pojazdu [8]. Podczas pierwszego badania manekin przypięty był 3-punktowymi bezwładnościowymi pasami bezpieczeństwa, podczas drugiego badania pasy bezpieczeństwa nie były zapięte. Na fotografiach 1 3 pokazano nadwozie samochodu Honda Accord VII użyte do badań. Fot. 1. Nadwozie samochodu Honda Accord VII użyte do budowy stanowiska badawczego. Źródło: PIMOT Do przeprowadzenia badań wybrano tapicerkę skórzaną. Kanapa tylna, na której posadowiono manekina badawczego składała się z kilku niezależnych części: A. Wyprofilowany (nierozkładany) bok oparcia siedzenia B. Oparcie prawe siedzenia dzielone, uchylne C. Rozkładany podłokietnik D. Oparcie lewe siedzenia zespolone ze środkową częścią E. Niedzielone siedzisko kanapy Fot. 2. Tylna kanapa pojazdu badawczego. Źródło: PIMOT 9808

3 Fot. 3. Drzwi tylne prawe pojazdu badawczego, w które uderzał manekin badawczy. Źródło: PIMOT W nadwoziu, na prawym tylnym miejscu posadowiono antropomorficznego manekina badawczego, umożliwiającego pomiary przyspieszeń w torsie i głowie w trzech kierunkach zgodnie z rysunkiem 1. Rys. 1. Przyjęte zwroty podczas badań dynamicznych Układ pomiarowy, spełniał wymagania normy PN-ISO 6487 Pojazdy drogowe. Techniki pomiarowe w testach zderzeniowych. Oprzyrządowanie w zakresie mocowania przetworników, filtrowania oraz częstotliwości próbkowania [9] 3 WYNIKI BADAŃ Rejestracja badań kamerą z częstotliwością 1000 klatek na sekundę pozwoliła na analizę przemieszczeń manekina oraz wyznaczenie miejsc kontaktu torsu czy głowy z elementami wnętrza pojazdu. Zestawienie takich wyników z wynikami rejestrowanych przyspieszeń pozwoliło na analizę obrażeń pasażerów znajdujących się w pojeździe. W tabeli 2 zamieszczone zostały przemieszenia manekina w kolejnych chwilach czasu podczas zderzenia bocznego pojazdu. 9809

4 Tab. 2. Przebieg testów dynamicznych klatki z filmów z kamery typu high speed co 20 ms Czas W pasach bezpieczeństwa Bez pasów bezpieczeństwa 20ms 40ms 60ms 80ms 100ms 120ms 9810

5 140ms 160ms Widoczna na fotografiach po stronie prawej w powyższej tabeli taśma, przytrzymywała manekina badawczego podczas rozpędzania stanowiska badawczego. Taśma ta przytrzymywała manekina tylko w jednym kierunku (w kierunku środka pojazdu) i nie miała wpływu na ruch manekina w kierunku drzwi prawych. Ruch manekina w kierunku zderzenia był więc swobodny. Podczas obu testów dynamicznych zaobserwowano podobny sposób poruszania się manekina badawczego względem nadwozia pojazdu. Nie zauważono wpływu zapięcia pasów bezpieczeństwa na sposób poruszania się torsu i głowy manekina badawczego. Pierwszy kontakt prawego ramienia manekina, zarówno przypiętego, jak i nieprzypiętego pasami bezpieczeństwa z drzwiami samochodu nastąpił po czasie t = 78 ms od przyjętego czasu 0 (początek analizy ruchu manekina). Wartości zarejestrowanych opóźnień w torsach manekinów badawczych były zbliżone. Na wykresie 1 przedstawiono przebieg opóźnienia w torsie manekina nieprzypiętego pasami bezpieczeństwa w kierunku poruszania się nadwozia y oraz przebieg opóźnienia hamowania nadwozia. Wykres 1. Przebieg opóźnienia w torsie manekina nieprzypiętego pasami bezpieczeństwa oraz przebieg opóźnienia nadwozia badawczego 9811

6 Zgodnie z wykresem 1, szczytowa wartość opóźnienia torsu manekina w kierunku y, osiągnęła wartość a y = 50,8g. Na wykresie 2 przedstawiono przebieg opóźnienia w torsie manekina przypiętego pasami bezpieczeństwa w kierunku poruszania się nadwozia y oraz przebieg opóźnienia hamowania nadwozia: Wykres 2. Przebieg opóźnienia w torsie manekina przypiętego pasami bezpieczeństwa oraz przebieg opóźnienia nadwozia badawczego W przypadku manekina przypiętego pasami bezpieczeństwa, maksymalna wartość opóźnienia torsu wyniosła a y = 52,1g. Całkowanie przebiegu opóźnienia nadwozia oraz torsu manekina umożliwiło wyznaczenie przebiegu prędkości nadwozia i torsu manekina. Na poniższym wykresie przedstawiono przebiegi prędkości nadwozia i torsu manekina nieprzypiętego pasami bezpieczeństwa: Wykres 3. Przebieg prędkości nadwozia i torsu manekina badawczego nieprzypiętego pasami bezpieczeństwa 9812

7 Przebiegi prędkości nadwozia i torsu manekina przypiętego pasami bezpieczeństwa przedstawiono na poniższym wykresie 4. Wykres 4. Przebieg prędkości nadwozia i torsu manekina badawczego przypiętego pasami bezpieczeństwa Różnica prędkości nadwozia i manekina pozwoliła wyznaczyć prędkość względną pomiędzy manekinem i nadwoziem w każdej chwili czasu. Na wykresie 5 przedstawiono przebieg prędkości względnej pomiędzy manekinem nieprzypiętym pasami bezpieczeństwa i nadwoziem w czasie testu dynamicznego: Wykres 5. Przebieg prędkości względnej pomiędzy manekinem nieprzypiętym pasami bezpieczeństwa i nadwoziem w czasie testu dynamicznego Zgodnie z wykresem 5, szczytowa wartość prędkości względnej pomiędzy nadwoziem i manekinem wyniosła: v wzgl = 28,6 km/h i wystąpiła w chwili kontaktu barku manekina z drzwiami pojazdu. 9813

8 Dla manekina przypiętego pasami bezpieczeństwa przebieg prędkości względnej pomiędzy manekinem i nadwoziem samochodu przedstawiono na wykresie 6: Wykres 6. Przebieg prędkości względnej pomiędzy manekinem przypiętym pasami bezpieczeństwa i nadwoziem w czasie testu dynamicznego Szczytowa wartość prędkości względnej pomiędzy nadwoziem i manekinem w przypadku niezapięcia pasów bezpieczeństwa wyniosła: v wzgl = 27,9 km/h; z taką prędkością manekin uderzył w drzwi pojazdu. WNIOSKI Pasy bezpieczeństwa, będące systemem bezpieczeństwa biernego, dobrze chronią pasażerów pojazdów podczas zderzeń czołowych. Ograniczają przemieszczenia ciał pasażerów i zapobiegają uderzeniom w sztywne elementy wyposażenia wnętrza pojazdów. Analiza wpływu oraz skuteczność pasów bezpieczeństwa w konkretnych sytuacjach wypadkowych jest bardzo często przedmiotem analizy biegłych czy rzeczoznawców podczas opiniowania wypadków drogowych, zwłaszcza podczas zderzeń bocznych. Trudne w takich sytuacjach jest wyrokowanie bez odpowiednich materiałów pomocniczych, np. w postaci wyników eksperymentów, które są jedynym źródłem rzetelnej informacji. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują, że w przypadku zderzeń bocznych, prostopadłych, pasy bezpieczeństwa nie chronią pasażerów pojazdów siedzących po stronie zderzenia. Przebiegi opóźnień działających na pasażera nieprzypiętego pasami bezpieczeństwa, będące miarą jego obrażeń, są niemal identyczne jak pasażera przypiętego pasami bezpieczeństwa. Niezapięcie pasów bezpieczeństwa podczas zderzeń bocznych nie ma więc wpływu na obrażenia pasażerów siedzących po stronie zderzenia w przypadku zderzeń pod kątem zbliżonym do 90º. Niniejsza analiza dotyczy tylko pasażera siedzącego po stronie zderzenia w pojeździe uderzonym w bok. Zdecydowanie większą ochronę pasy bezpieczeństwa zapewniają pasażerowi siedzącemu po przeciwnej stronie niż strona uderzenia, w samochodzie uderzonym w bok. Analiza ochrony przez pasy bezpieczeństwa, pasażera siedzącego po przeciwnej stronie w stosunku do strony zderzenia będzie przedmiotem kolejnej publikacji. Zauważyć należy, że nadwozie badawcze poruszało się w kierunku poprzecznym -y i było hamowane w tym kierunku. Wyników badań nie należy więc wykorzystywać w odniesieniu do pasażerów pojazdu uderzonego w bok, jeżeli prędkość tego pojazdy była wyższa lub porównywalna z prędkością pojazdu uderzającego. Wyniki badań mogą być wykorzystane w odniesieniu do zderzeń, 9814

9 podczas których kąt zderzenia był zbliżony do 90º oraz prędkość pojazdu uderzonego w bok była stosunkowo niewielka w porównaniu z prędkością pojazdu uderzającego. Streszczenie W artykule omówiono kwestię wpływu niezapięcia pasów bezpieczeństwa na obrażenia pasażerów pojazdu uczestniczącego w zderzeniu bocznym. Z praktyki opiniowania wypadków drogowych przez Przemysłowy Instytut Motoryzacji wynika, że częstym problemem jest ustalenie procentowego przyczynienia się poszkodowanych do obrażeń ich ciał, wynikające z faktu niezapięcia pasów bezpieczeństwa. W Przemysłowym Instytucie Motoryzacji wykonano badania wpływu niezapięcia pasów bezpieczeństwa na opóźnienia torsu manekina badawczego, siedzącego po stronie zderzenia, podczas zderzenia bocznego. Wykonano dwa testy zderzeniowe z manekinem zapiętym i niezapiętym pasami bezpieczeństwa. Porównanie zarejestrowanych opóźnień w torsie manekinów, będące miarą obrażeń, pozwoliły na określenie wpływu niezapięcia pasów bezpieczeństwa na obrażenia pasażera pojazdu. Safety of the passengers in the side impacted vehicle in the context of fastening / not fastening of safety belt Abstract The article discusses the impact of not wearing a seatbelt safety injury to the vehicle involved in the collision side. The practice of issuing opinions of road accidents by Automotive Industry Institutes hows that a common problem is to determine the percentage of contributing to their injury victims bodies, arising from the fasten-seat belt. The Automotive Industry Institute study on the impact made not wearing a seatbelt safety accelerate test dummy torso, sitting on the side of the collision, during a side impact. Taken two crash tests with a dummy and fastened safety belt unbuckled. Comparison of the accelerate registered in the torso dummies, a measure of injury, made it possible to determine the effect of not wearing a seat belt safety of the vehicle occupant injury. BIBLIOGRAFIA 1. Wicher J.: Bezpieczeństwo samochodów i ruchu drogowego. WKiŁ Mackay M.: A Review of the Biomechanics of Impact in Road Accidents. Proceedings of the Conference: Crashworthiness of Transportation Systems: Structural Impact and Occupant Protection", Portugal Patrick L.M., Kroell C.K., Mertz H.J.: Forces on the Human Body in Simulated Crashes. Proceedings of the 9th Stapp Car Crash Conference, SAE, Surcel M.D, Gou M.: Intrusion influence on child occupant behavior in the case of a side impact madymosymulatiom. ÉcolePolytechnique de Montreal Canada 5. Johannsen H.: Review of the development of the iso side impact test procedure for child restraint system. Technische Universität Berlin Germany 6. Elżbieta SYMON.: Wypadki drogowe w Polsce w 2013 roku, Zespół Profilaktyki i Analiz Biura Ruchu Drogowego Komendy Głównej Policji. 7. Gidlewski M., Jemioł L., Zielonka K., Wyznaczanie charakterystyk sztywności przodu samochodu Honda Accord na podstawie wyników testów zderzeniowych. XVII Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna - "Komputerowe systemy wspomagania nauki, przemysłu i transportu" - TransComp 2013, Zakopane Prochowski L., Zielonka K., Metody badań i wyniki pomiarów obciążeń dynamicznych pasażerów podczas uderzenia autobusu w przeszkodę, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów PW, nr 1/2010, str