RECENZJA. na przykładzie uderzenia czołowego w bok samochodu.

Transkrypt

1 Prof. dr hab. inż. Tomasz Lech Stańczyk Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu Politechnika Świętokrzyska, Kielce Kielce r. RECENZJA rozprawy doktorskiej mgr inż. Tomasza Pustego pt. Analiza i rekonstrukcja wypadków drogowych z udziałem motocyklistów na przykładzie uderzenia czołowego w bok samochodu. Podstawa sporządzenia opinii: pismo Dziekana Wydziału Mechanicznego Wojskowej Akademii Technicznej z dnia r. Ogólna charakterystyka pracy Przedstawiona do recenzji rozprawa o wyżej wymienionym tytule jest pracą o objętości 152 stron i składa się z 10 rozdziałów. Wykaz literatury obejmuje 155 pozycji, z czego 98 pozycji obcojęzycznych głównie w języku angielskim. Praca ujmuje w usystematyzowany sposób zasadnicze problemy analizy zderzenia prostopadłego motocykla z samochodem osobowym, będące podstawą dla przeprowadzania rekonstrukcji wypadków drogowych. Upowszechnienie techniki komputerowej umożliwiło znaczną jakościową poprawę analiz przebiegu wypadków drogowych, przeprowadzanych przez rzeczoznawców. Pojawiły się gotowe programy komputerowe dla wspomagania tego typu analiz. Oczywistą zaletą upowszechnienia tych programów jest możliwość stosowania coraz bardziej złożonych modeli i algorytmów obliczeniowych oraz możliwość wielokrotnego powtarzania obliczeń w krótkim czasie, w celu wybrania najwłaściwszego ich wariantu. Bardzo duży wpływ na poprawność końcowych wyników analizy wypadku z wykorzystaniem tego typu programów mają wprowadzane do nich dane wejściowe. W przypadkach analizy zderzeń dwóch samochodów można stwierdzić, że dysponujemy relatywnie dużą bazą danych (choć ciągle niezadawalającą). Nie można tego powiedzieć o danych dotyczących analizy zderzeń z udziałem motocykli. Tu liczba różnorodnych badań i eksperymentów jest wielokrotnie mniejsza niż w przypadku zderzeń samochodów. Częściowo wynika to z faktu, że po okresie lat pięćdziesiątych, sześćdziesiątych i początku siedemdziesiątych, w których liczba użytkowanych motocykli w stosunku do innych pojazdów drogowych była relatywnie duża, w latach osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych dwudziestego wieku popularność, a więc i liczba użytkowanych motocykli w Polsce (ale również w wielu innych krajach europejskich) dosyć znacznie 1

2 zmalała. Zatem ośrodki badawcze poświęcały wypadkom z udziałem motocykli mało uwagi. Od około kilkunastu lat popularność motocykli rośnie. Obecnie produkowane motocykle, oprócz różnorodności typów i konstrukcji cechują bardzo wysokie osiągi, szczególnie w zakresie zdolności przyspieszania oraz uzyskiwanych prędkości jazdy. Jednocześnie towarzyszy temu znacznie słabszy poziom ochrony osobistej przed obrażeniami kierowców i pasażerów motocykli w stosunku do kierowców i pasażerów samochodów. Te dwie cechy (wysokie osiągi i słabe zabezpieczenia) powodują wzrastającą liczbą wypadków z udziałem motocykli, których skutki dla ich użytkowników są znacznie groźniejsze (bardziej rozległe obrażenia i więcej skutków śmiertelnych) niż dla użytkowników samochodów. Powyższe krótkie uzasadnienie wskazuje, że wybór tematu rozprawy należ uznać za trafny. Autor podejmuje w pracy temat bardzo ważny z praktycznego punktu widzenia, ale zarazem bardzo interesujący i wartościowy pod względem naukowym. Pozytywnie należy również ocenić wybór zastosowanych w pracy metod badawczych. Dominującą częścią pracy jest trudny do przeprowadzenia i kosztowny eksperyment próba uderzenia czołowego motocykla w bok samochodu. Doktorant wykorzystał unikalne możliwości badawcze Przemysłowego Instytutu Motoryzacji, a więc stanowisko do testów zderzeniowych, dwa manekiny antropomorficzne, odpowiednie zestawy czujników i systemy akwizycji i analizy danych, w tym wysokiej jakości szybkie kamery rejestrujące przebieg zjawiska. Wyniki eksperymentu poddane zostały wnikliwej analizie, której wynikiem jest zarówno opis przebiegu zjawiska, jak i oszacowanie wartości parametrów zbudowanego modelu matematycznego. Model ten wykorzystany został do opracowania programu obliczeniowego, który z kolei posłużył do przeprowadzenia badań symulacyjnych obrazujących wpływ wybranych parametrów na skutki uderzenia motocykla w bok samochodu. Analiza treści rozprawy Po krótkim wprowadzeniu zawartym w rozdziale pierwszym, w którym Autor podał wybrane dane statystyczne i scharakteryzował problem wypadków z udziałem motocyklistów w Polsce, w rozdziale drugim przeprowadził studium literaturowe badań i analizy tego typu wypadków. Wskazał specyficzne cechy wypadków motocyklowych i przedstawił metody rekonstrukcji tych wypadków. Studium kończy się wskazaniem zasadniczych rudności występujących obecnie podczas analizy i rekonstrukcji wypadków z udziałem motocykli. Solidnie przeprowadzone studium literatury pozwoliło w rozdziale trzecim sformułować cel i określić zakres pracy. Rozdział czwarty, najobszerniejszy w pracy, poświecony jest eksperymentowi próbie uderzenia czołowego motocykla w bok samochodu. Sformułowane zostały założenia, podane obiekty badań, opisane stanowisko badawcze typu katapulta. Opisana została aparatura pomiarowa. Następnie, na podstawie analizy poklatkowej, przedstawiony został przebieg eksperymentu. Autor określił i opisał poszczególne etapy zderzenia, 2

3 pokazując wybrane 18 klatek filmu ze wskazaniem czasu zarejestrowania. Przedstawiony na stronach materiał wykorzystany został do przeprowadzenia analizy przebiegu zjawiska, a jednocześnie stanowi on świetny materiał poglądowy dla biegłych sądowych i rzeczoznawców samochodowych. Następnie przeprowadzone zostały: analiza ruchu motocykla, analiza wyników pomiarów przyspieszenia motocykla, analiza ruchu motocyklisty oraz analiza ruchu samochodu. Rozdział kończy opis eksperymentów pomocniczych i prezentacja ich wyników oraz podsumowanie analizy eksperymentu i przedstawienie koncepcji dalszego wykorzystania uzyskanych wyników. Rozdział piąty zawiera bardzo ważną część analizy zderzenia czyli bilans energii. Podane zostało równanie bilansu energii. Określona została energia kinetyczna motocykla i motocyklisty bezpośredni przed wypadkiem oraz sposób dysypowania tych energii oraz transformowania ich na energie ruchu po uderzeniu. W rozdziale szóstym Doktorant przeprowadził weryfikację niektórych metod obliczeniowych stosowanych w rekonstrukcji wypadków motocyklowych. Wykorzystano do tego celu wyniki analizowanego eksperymentu zderzeniowego oraz dostępne dane literaturowe. W rozdziale siódmym Autor opracował model matematyczny uderzenia motocykla w bok samochodu. Podstawowymi elementami składowymi są trzy bryły sztywne reprezentujące motocyklistę, motocykl i samochód z wyodrębnionymi obszarami deformacji. Zbudowany model jest modelem płaskim o 10 stopniach swobody i stał się on podstawą opracowania autorskiego programu obliczeniowego. Program napisany został w środowisku Matlab-Simulink. Model został walidowany na podstawie wyników eksperymentu. Rozdział ósmy zawiera wyniki badań symulacyjnych przeprowadzonych z wykorzystaniem opracowanego programu komputerowego. Przeprowadzono badania wpływu prędkości jazdy motocykla oraz kąta pochylenia tułowia motocyklisty na obciążenia dynamiczne motocyklisty. Drugim cyklem były badania wpływu prędkości motocykla na głębokość deformacji samochodu, deformację motocykla oraz przesunięcie samochodu w wyniku uderzenia. W rozdziale dziewiątym Doktorant przedstawia dodatkowe badania materiałowe zmierzające do zmniejszenia obciążeń dynamicznych działających na motocyklistę w czasie wypadku drogowego. Ostatni, dziesiąty rozdział przedstawia podsumowanie pracy i wnioski. Autor formułuje w nim wnioski poznawcze, ale jest też dużo wniosków o charakterze utylitarnym, prezentujących wyniki możliwe do wykorzystania w rekonstrukcji podobnych wypadków. Autor wskazuje również potrzebę dalszych prac badawczych, które pozwoliłyby utworzyć bazę danych, którą będzie można wykorzystać do analizy i rekonstrukcji wypadków. 3

4 Uwagi krytyczne dotyczące rozprawy Jakkolwiek jako całość praca po względem merytorycznym zasługuje na bardzo wysoką ocenę, to jednak Autor nie ustrzegł się pewnych błędów. Chciałbym jednak podkreślić, że nie są to znaczące uchybienia, a większość z nich ma charakter błędów redakcyjnych. Przedstawiam je w kolejności pojawiania się w tekście. 1. Str. 6 dwa błędy w numeracji rozdziałów: i Powinno być odpowiednio: i Str. 65, linia 2 d jest: na rys. 4.21a ; powinno być: na rys. 4.23a. 3. Str. 72, linia nad rysunkiem 4.29 jest: rysunku 4.2. ; powinno być: rysunku Str. 96, rys i opis nad nim opis ten jest bardzo trudny do czytania i analizy. Ostatnia linia drugiego akapitu na tej stronie zawiera 11 symboli, których znaczenie czytelnik musi pamiętać, jeśli chce zrozumieć informację podaną na rys i komentarz nad nim (symboli tych nie ma w Spisie ważniejszych oznaczeń podanym na stronie 8). 5. Str. 96, rys trudno rozróżnić niektóre linie na tym rysunku, na przykład pary: EK1 i EK2 oraz WD2 i WO3+EK3 oznaczone są niemal identycznymi kolorami, praktycznie nie dającymi się odróżnić. 6. Str. 113, linia 11 g nieścisły komentarz, że Przebieg narastania deformacji samochodu nie wykazuje widocznej fazy restytucji. W komentarzach zarówno poprzedzających rys. 4.35, jak i następujących po nim nic nie wspomniano na temat braku fazy restytucji. Brak takiej fazy na rysunku nie jest dowodem, że ona nie istnieje. Na tym samym rysunku jest również faza narastania deformacji motocykla, a w tym przypadku faza restytucji występuje, co pokazano na rys. 7.4 (str. 112). 7. Str. 113, linia 12 g błędne odwołanie do rysunku. Jest do rys. 4.34, powinno być do rys Str. 120, tab. 7.2 w tabeli tej porównano wybrane wyniki uzyskane w eksperymencie i symulacji. Spośród 5 porównywanych tam wielkości fizycznych, 3 przyjmują bardzo podobne wartości, ale 2 wyniki kąt φ T oraz a SXMAX wykazują bardzo duże różnice (blisko 50%). Tu powinien się znaleźć jakiś komentarz Autora z próbą wyjaśnienia przyczyn tych różnic, nawet jeśli wskazanie takiej przyczyny (takich przyczyn) jest bardzo trudne. Nie można przechodzić nad takimi wynikami niejako nie zauważając ich. 9. Str. 129 w kontekście opisu zawartego na początku rozdz. 8.2 (str. 124 i następne), tytuł tabeli 8.3 nie jest właściwy. 10. Str. 137, linia 6 d błędna informacja w nawiasie: (rozdział 8.1). ; powinno być: (rozdział 8.2). 11. Str. 139, linie 17 d 14 d sformułowanie przedostatniego wniosku oraz stwierdzenie zapisane na str. 137, linie 9 d 10 d przeczą wynikom podanym w tabeli 8.2 (str. 127) oraz na rysunku 8.2 (str. 126). 4

5 Ponadto w pracy występują błędy językowe: stylistyczne i gramatyczne. Informację o tych błędach przekazałem doktorantowi. Poza wymienionymi uchybieniami praca napisana jest starannie, sformułowania są precyzyjne, stosowana jest poprawna terminologia naukowa i techniczna. W wykazie uwag krytycznych nie wskazano znaczących błędów merytorycznych. Ocena końcowa rozprawy Recenzowaną rozprawę doktorską pod względem merytorycznym oceniam bardzo wysoko. Przedstawione uwagi krytyczne dotyczą raczej drobnych uchybień i nie podważają wysokiej oceny pracy. Uważam, że zadanie jakie podjął Autor w rozprawie zostało w sposób poprawny i obszerny rozwiązane z wykorzystaniem wiedzy teoretycznej i praktycznej z różnych dziedzin mechaniki, techniki samochodowej, wiedzy z zakresu analizy i rekonstrukcji wypadków drogowych oraz techniki komputerowej. Autor wykazał, że dobrze opanował tę wiedzę i potrafi się nią skutecznie posługiwać do rozwiązywania problemów naukowych i technicznych. Praca mgr inż. Tomasza Pustego posiada wszelkie cechy poprawnie przeprowadzonej pracy naukowej. Układ pracy jest prawidłowy. Autor logicznie rozwija podstawowy wątek rozważań: przedstawił założenia i prace przygotowawcze do przeprowadzenia trudnego eksperymentu próby uderzenia czołowego motocykla w bok samochodu. Na podstawie zarejestrowanych wyników scharakteryzował poszczególne etapy zderzenia, a następnie przeprowadził analizę ruchu motocyklisty, motocykla i samochodu. Przeprowadził bilans energii przed i po zderzeniu, wskazując gdzie podczas takiego wypadku dysypowana jest główna część energii. Zbudował model matematyczny zderzenia motocykla z samochodem, który następnie wykorzystał do opracowania autorskiego programu komputerowego, napisanego z wykorzystaniem nowoczesnego narzędzia programistycznego, jakim jest Matlab-Simulink. Stworzony program wykorzystał do przeprowadzenia badań symulacyjnych pozwalających uzyskać dodatkową wiedzę na temat przebiegu tego typu wypadków. Pracę można potraktować, jako swoisty przewodnik pokazujący jak należy prowadzić analizę wyników prób zderzeniowych, aby z niepowtarzalnego eksperymentu wydobyć jak najwięcej wiedzy teoretycznej dotyczącej przebiegu zjawiska oraz jak najwięcej użytecznego materiału potrzebnego ekspertom do analizy i rekonstrukcji wypadków. Uważam, że rozprawa doktorska mgr inż. Tomasza Pustego spełnia wymagania stawiane rozprawom doktorskim przez obowiązującą Ustawę o stopniach naukowych i tytule naukowym, dlatego wnioskuję o dopuszczenie jej do publicznej obrony. 5