Logistyka - nauka. Przykład analizy zderzenia samochodu i motocykla w kontekście bezpieczeństwa w ruchu drogowym

Transkrypt

1 dr inż. Piotr Aleksandrowicz Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy Przykład analizy zderzenia samochodu i motocykla w kontekście bezpieczeństwa w ruchu drogowym Wstęp Ruch drogowy, w którym realizowane są również zdania transportowe jest domeną wysokiego ryzyka, który niesie ze sobą nie tylko skutki w postaci strat materialnych, ale również możliwe obrażenia uczestników zdarzenia. W szczególności zdarzenia drogowe z udziałem motocykli skutkują zazwyczaj poważnymi obrażeniami kierujących tymi pojazdami oraz pasażerów. Według danych Krajowej Rady Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego (KRBRD) ze sprawozdania Stanu bezpieczeństwa ruchu drogowego oraz działań realizowanych w tym zakresie w 01 r. [] na terenie kraju zaistniało wypadków, w których osób odniosło obrażenia ciała o różnym nasileniu ich skutków w tym zabitych. Ze wskazanej liczby zabitych 9% ofiar stanowili motocykliści i motorowerzyści. Natomiast wypadków drogowych polegających na zderzeniu bocznym pojazdów będących w ruchu według przywołanego wyżej raportu odnotowano Niezgodne z przepisami zachowanie kierujących przyczyniło się do śmierci.598 osób, z czego 31% osób zginęło w związku z niedostosowaniem kierującego prędkości do warunków ruchu, 1% w związku z nieprawidłowym wykonaniem min. manewru zmiany pasa ruchu i 11% dotyczy zdarzeń polegających na nieustąpieniu pierwszeństwa przejazdu []. Wobec coraz większej dostępności możliwości zakupu motocykli istotnym jest prowadzenie analiz zdarzeń drogowych, których efekty mogłyby być wykorzystywane kształtowaniu świadomości kierujących realizujących zadania transportowe i pozostałych uczestników ruchu. 1. Dane do analizy studium przypadku oraz okoliczności zaistniałego zdarzenia drogowego Zakres informacji studium przypadku obejmował min. następujące dane: - jezdnia w rejonie zdarzenia o nawierzchni asfaltowej i szerokości 4,9 m. Dwa pasy ruchu bez wyznaczonej osi jezdni. Po obu stronach jezdni gruntowe pobocza. Lewe porośnięte trawą, szerokość 3 m, natomiast prawe pobocze wyłożone grysem i ma szerokość 5 m; Logistyka 6/

2 - szerokość wjazdu do posesji znajdującej się po prawej stronie drogi wynosi 8,8 m, którego początek rozpoczyna się 10, m za przyjętym Stałym Punktem Odniesienia (SPO) [5] natomiast koniec 17,8 m za SPO. Ogrodzenie posesji znajduje 3, m lewej krawędzi jezdni. Dalej po prawej stronie jezdni znajduje się wjazd do drugiej posesji, którego początek znajduje się 5,5 m za SPO, a koniec 33 m za SPO; - wypadek miał miejsce w warunkach jazdy dziennej, zachmurzeniu niewielkim, pogodzie bezwietrznej, na prostym, płaskim odcinku drogi (w miejscu zdarzenia prosta 50 m, przed 350 m i za tym miejscem 50 m), jezdni suchej, gładkiej, temperaturze 1ºC, obszarze zabudowanym, ograniczenie prędkości do 50 km/h; - od 13,1 m za SPO i 0,7 m od prawej krawędzi jezdni rozpoczynał się ślad hamowania motocykla, jego koniec znajdował się w odległości 19,5 m za SPO. Koniec tego śladu znajdował się 0,8m od prawej krawędzi jezdni. Natomiast w odległości 1, m i 0,5 m od prawej krawędzi jezdni znajdowały się ślady tarcia motocykla o asfalt. Nieco dalej, m za SPO na krawędzi jezdni znajdował się ślad tarcia o nawierzchnię skierowany do samochodu na odcinku do 6 m za SPO; - samochód stał na kołach częściowo we wjeździe do posesji do, której skręcał, przodem zwrócony do bramy wjazdowej. Prawy tylny narożnik samochodu znajdował się 5,8 m za SPO i 1,6 m od prawej krawędzi jezdni. Tylny lewy narożnik tego pojazdu znajdował się 7,5 m za SPO i, m od prawej krawędzi jezdni. Przedni lewy narożnik samochodu znajdował się 9,3 m za SPO i,3 m od prawej krawędzi jezdni we wjeździe do posesji. Przy przednich kołach samochodu znajdowały się ślady tarcia o asfalt, które miały długość 0,4 m; - położenie powypadkowe motocykla i kierującego zostało zmienione. Okoliczności i skutki zdarzenia w analizowanym studium przypadku: - kierujący samochodem włączył się do ruchu z posesji nr. 1 i skręcając do posesji nr po przeciwnej stronie jezdni zderzył się z kierującym motocyklem jadącym w kierunku na wprost. Wskutek zderzenia kierujący motocyklem doznał obrażeń ciała, a pojazdy zostały uszkodzone; - według danych z osobowego materiału dowodowego motocyklista miał jechać z prędkością znacznie większą od dopuszczalnej i nie był w ogóle widoczny na jezdni w czasie realizacji w/w manewrów przez kierującego samochodem. Wstępne oszacowanie prędkości pojazdów w analizowanym studium przypadku: Na podstawie długości śladów blokowania kół samochodu oszacowano prędkość jego jazdy, co zaprezentowano poniżej [4]: Logistyka 6/

3 V µ g tn µ g Sh + = 3,81m / s = 13,73km / h 14km h (1) S = / Do obliczeń przyjęto [4]: - µ ~ 0,78 współczynnik przyczepności kół samochodu na betonie; - g = 9,81 m/s przyspieszenie ziemskie; - S h = 0,4 m długość śladu blokowania kół samochodu; - t h = 0,35 s opóźnienie zadziałania układu hamulcowego samochodu. Przy zderzeniach polegających na czołowym uderzeniu motocykla w przeszkodę dochodzi do zmiany jego długości całkowitej i rozstawu osi, a wielkość tych deformacji zależy przede wszystkim od prędkości kolizyjnej motocykla przy, której doszło do zderzenia. Jednak w związku z warunkami badań na podstawie, których ustalono liniowe zależności wskazanych wyżej deformacji motocykla od prędkości kolizyjnej istnieją pewne ograniczenia do stosowania tych metod obliczeniowych. Zależności te stosuje się do przypadków, w których [4]: - w chwili uderzenia przednie koło motocykla nie było skręcone; - zderzenie nastąpiło ze sztywną (znikome odkształcenia) i nieruchomą przeszkodą; - po zderzeniu nie nastąpiło odrzucenie motocykla od przeszkody. Uszkodzenia motocykla w analizowanym studium przypadku wskazują, że zderzenie pojazdów nie spełniało żadnego ze wskazanych przykładowo kryteriów i formuły związane ze zmianą odległości miedzy osiowej motocykla nie powinny być stosowane do obliczenia jego prędkości kolizyjnej. Stąd do oszacowania prędkości kolizyjnej motocykla zaproponowano skorzystanie na przykład z bazy danych EES Catalog [1] w, której prezentowane są uszkodzone motocykle dla, których ustalono ekwiwalentną prędkość zderzenia EES [5]. Na tej podstawie oszacowano prędkość zderzenia motocykla rzędu około 40 km/h. Motocykl wytracał jednak energię kinetyczną jeszcze przed zderzeniem na ujawnionym śladzie blokowania koła i tarcia na asfalcie. Kształt tego śladu wskazywał, że motocyklista wykonał manewr gwałtownego hamownia prowadzący do zablokowania koła tylnego pojazdu [4]. Na podstawie długości śladów blokowania koła i tarcia motocykla o nawierzchnię oszacowano prędkość jazdy pojazdu jednośladowego, co zaprezentowano poniżej [4]: V M = V k + µ g tn g( µ 1 Sh 1 fn + µ Sh ) + = 16,35m / s = 58,8km / h 59km/ h () Logistyka 6/

4 Do obliczeń przyjęto [4]: - µ 1 ~ 0,75 współczynnik przyczepności kół na asfalcie; - µ ~ 0,5 współczynnik tarcia motocykla na asfalcie; - g = 9,81 m/s przyspieszenie ziemskie; - S h1 = 6,4 m długość śladu blokowania koła tylnego; - S h = 6,5 m wynikowa długość śladu tarcia motocykla na nawierzchni jezdni; - f h = 0,4 m współczynnik wykorzystania hamulców (koło tylne); - t h = 0,35 s opóźnienie zadziałania układu hamulcowego.. Weryfikacja mechanizmu zdarzenia analizowanego studium przypadku Kierujący samochodem włączając się do ruchu z posesji numer 1, a następnie zmieniając kierunek jazdy skręcając w prawo do znajdującej się nieco dalej posesji numer po prawej stronnie jezdni winien zachować szczególną ostrożność. Realizacja tej zasady polega na pełnej koncentracji uwagi oraz uaktywnieniu zdolności przewidywania. Przywoływane są tu badania prof. Hartmanna [3] dla sytuacji, kiedy kierujący powinien być przygotowany na odpowiednio szybkie działanie w zależności od sytuacji zmieniającej się na drodze średnia wartość tego czasu w porze dziennej to około 0,9 s. Wyniki badań czasów reakcji przeprowadzonych w Stanach Zjednoczonych [4] w podziale reakcji na sygnał prosty, oczekiwaną sytuację i niespodziewaną sytuację na drodze wskazują, że średni czas reakcji na oczekiwaną sytuację na drodze wynosi 1,1 s. Czas reakcji kierującego samochodem nie powinien przekraczać średnio 1s, co należy wziąć pod uwagę w prowadzonych analizach. Natomiast motocyklista w rejonie wypadku nie był zobowiązany do zachowania szczególnej ostrożności oraz oczekiwania, że kierowca samochodu stworzy stan zagrożenia. Czas reakcji kierującego na niespodziewaną sytuację drogową według przywołanych wyżej badań amerykańskich [4] wynosi średnio 1,4 s. W analizowanym studium przypadku nie jest weryfikowalne technicznie sygnalizowanie kierunkowskazem podejmowanych manewrów przez kierowcę samochodu. Jeśli przyjąć, że owe sygnalizowanie nastąpiło odpowiednio wcześnie to również motocyklista powinien reagować jak na oczekiwaną sytuację na drodze, czyli w czasie nieprzekraczającym średnio około 1 s. Na podstawie dostępnych danych analizowanego studium przypadku w postaci uszkodzeń pojazdów i śladów na drodze oraz oszacowanych prędkości obiektów przeprowadzono symulację umożliwiającą jego analizę czasowo-przestrzenną i weryfikację deklarowanych okoliczności zdarzenia oraz prędkości pojazdów z wykorzystaniem narzędzia informatycznego V-SIM [6]. Uwzględniono przy tym wynikającą z danych pozycję Logistyka 6/

5 startową samochodu z wyjazdu posesji nr 1 i dalej skręt w prawo we wjazd do posesji nr w rejonie, której doszło do zderzenia oraz pozycję powypadkową samochodu przodem w jej wjeździe, co zaprezentowano poniżej (rys.1). Rys.1. Opracowanie własne planu sytuacyjnego miejsca zdarzenia wykonane w programie V-SIM [6] W rezultacie przeprowadzonej symulacji ustalono min.: - w czasie rozpoczęcia włączania się do ruchu samochodu z wyjazdu posesji nr 1, 0,0 s symulacji pojazdy dzieliłaby odległość około 114,5 m. Kierujący samochodem mógł zapewnić sobie skuteczne rozpoznanie drogi za pojazdem, ponieważ motocyklista był widoczny na kilkuset metrowej prostej, jaka znajdowała się przed miejscem zderzenia; - w czasie około 4,3 s symulacji samochód wjechał całą szerokością przodu na lewy pas jezdni. Kierujący motocyklem znajdowałby się wówczas 55, m od przyszłego miejsca zderzenia, miał on możliwość obserwowania zachowania kierowcy samochodu, który znajdował się na przeciwległym pasie ruchu jadąc z niewielką prędkością rzędu około 8km/h przy lewej krawędzi jezdni i obowiązany był ustąpić pierwszeństwa motocykliście jadącemu prawym pasem ruchu; - w czasie około 5,8 s symulacji (obiekty koloru pomarańczowego na rys.) kierujący motocyklem zareagowałby decyzją o hamowaniu w opisanym wcześniej czasie statystycznym. Reakcja ta mogła być wywołana zauważalną zmianą toru jazdy samochodu do osi jezdni lub też włączeniem kierunkowskazu przez tego kierującego. W tym czasie motocykl znajdował się około 30,4 m przed miejscem przyszłego zderzenia. Natomiast kierowca samochodu nie zapewnił sobie skutecznego rozpoznania tej części drogi i kontynuował dalej jazdę w odległości około 3,5 m od motocykla z prędkością około 11 km/h; Logistyka 6/

6 - symulacja wskazuje, że kierowca samochodu musiałby zareagować decyzją o hamowaniu w czasie około 6,6 s symulacji jadąc z prędkością około 1,4 km/h (obiekty koloru niebieskiego na rys.), aby pojazd ten uzyskał pozycję powypadkową. Ale wówczas samochód wjechałby już prawym przednim kołem poza oś jezdni. Natomiast Motocykl w tym czasie zacząłby zmniejszać prędkość w czasie narastania sił hamujących (pozycja oznaczona cyfrą 1 na rys.); - w pozycji oznaczonej cyfrą motocykla w czasie około 6,9 s symulacji motocykl znajdowałby się na początku ujawnionych śladów hamowania jadąc z prędkością około 54km/h, a samochód w czasie reakcji kierującego i pojazdu osiągnąłby prędkość około 13km/h, co zaprezentowano na rys.; - w kolejnej pozycji motocykla oznaczonej cyfrą 3 na rys. (około 7,5 s symulacji) znajdowałby się on na końcu ujawnionych śladów hamowania jadąc z prędkością około 45 km/h, a początkiem śladów tarcia na asfalcie. Natomiast Samochód w czasie reakcji kierującego i pojazdu osiągnąłby prędkość około 13,7 km/h i zajmowały całą szerokość prawego pasa ruchu, którym nadjeżdżał motocyklista; - zderzenie pojazdów nastąpiłoby w czasie około 7,9 s symulacji (czerwone obiekty na rys.). Prędkość zderzenia motocykla wynosiła około 40 km/h natomiast samochodu w chwili zderzenia, gdy był już hamowany około 10 km/h, co znajduje potwierdzenie w oszacowanych wcześniej prędkościach obiektów. W symulacji uzyskano przy przyjętych parametrach zderzenia obrót samochodu tyłem w lewo o około 1 m do pozycji powypadkowej, to jest od sylwetki czerwonej w chwili zderzenia do powypadkowej oznaczonej na czarno (odpowiada to nałożeniu sylwetki animowanej samochodu barwy granatowej na sylwetkę barwy czarnej odpowiadającej jego położeniu powypadkowemu), co przedstawiono na rys.. Rys.. Opracowanie własne wizualizacji symulacji zderzenia wykonanej w programie V-SIM [6] Logistyka 6/

7 Symulację przebiegu analizowanego studium przypadku przeprowadzono przy pomocy programu Cybid V-SIM wersja licencja edukacyjna numer 8464BD5C wystawiona dla Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy. Podsumowanie Dynamiczne przemiany gospodarcze w Polsce od blisko 10 lat niezależnie od przyczynienia się do wzrostu ilości eksploatowanych pojazdów doprowadziły do stosunkowo łatwej dostępności zakupu pojazdów jednośladowych z krajów Unii Europejskiej. Rozwojowi motoryzacji oraz transportu, także w naszym regionie towarzyszą jednak i negatywne tego konsekwencje. Jednym z najważniejszych negatywnych skutków tego rozwoju są wypadki drogowe. Zdarzenia z udziałem motocykli oprócz strat materialnych związane są zazwyczaj z obrażeniami ciała jadących pojazdem jednośladowym. Przeprowadzona analiza studium przypadku z wykorzystaniem narzędzia informatycznego Cybid VSIM wykazała możliwość sprawnej weryfikacji okoliczności zdarzeń drogowych przy wykorzystaniu możliwości realizacji zderzenia obiektu kinematycznego z obiektem mechanicznym i śledzenie animacji tego drugiego do pozycji powypadkowej. Uzyskanie przez obiekt mechaniczny symulacji pozycji powypadkowej pozwala na szacowanie prędkości obu pojazdów w chwili zderzenia z precyzją nie mniejszą od wyliczeń stosowanych w metodach energetycznych przy jednoczesnej możliwości szybkiej analizy dla wielu wariantów pozycjonowania pojazdów w chwili zderzenia, czego obliczenia bez narzędzi informatycznych wspierających proces obliczeniowy nie zapewniają. Z przeprowadzonej symulacji wynika również, że należy z dużą ostrożnością podchodzić do deklarowanych wartości prędkości uczestników zdarzenia, a w szczególności kierujących motocyklami, którym zwykle przypisuje się szybką jazdę. W analizowanym przypadku motocyklista mógł jechać z prędkością o około 10km/h większą od dopuszczalnej, a nie jak wynikało to z danych osobowych z prędkością kilkudziesięciu kilometrów szybciej. W sytuacji zderzenia motocykla z samochodem nawet przy prędkościach zderzenia w granicach prędkości dopuszczalnej w terenie zabudowanym i mniejszych może dojść do bardzo poważnych skutków w zakresie obrażeń ciała jadących pojazdem jednośladowym. Przeprowadzona analiza studium przypadku potwierdza również, że wbrew obiegowym teoriom wśród motocyklistów hamowanie dwoma kołami motocykla przed przeszkodą, a w szczególności wykorzystywanie sił hamujących koła przedniego jest efektywniejsze aniżeli wywrócenie motocykla przed przeszkodą dla uniknięcia zderzenia. Zaprezentowana metodyka analizy w studium przypadku może być przydatna nie tylko w weryfikacji przebiegu zdarzeń drogowych, ale również wyniki tego typu symulacji Logistyka 6/013 78

8 mogą być wykorzystywane w procesie szkolenia, edukacji oraz kształtowaniu świadomości kierujących pojazdami w transporcie, pozytywnie wpływając na jego rozwój, jak również dla podniesienia poziomu bezpieczeństwa ruchu drogowego w naszym regionie. Example of analysis of inducing collision of the car and the motorbike in the security context in the road traffic Summary In the article an example of estimating the speed of vehicles and taken verifications was presented of manoeuvres by drivers in the security context in the road traffic. The analysed problem was presented based on the case study of the road event consisting it in being struck by a motorbike into the side of passenger cars. That kind of events are carrying the higher probability of serious effects in particular concerning the driver two-wheeled. Presented analysis is using the possibility of the simulation of inducing collision of objects among others at applying the computer V-SIM tool. thanks to the proposed procedure analysing the event in spite of for example contrary data given by witnesses or their lack is possible what can be useful in reconstruction of road traffic accidents and the assessment of drivers in the context of violating safety rules in the road traffic. Get results of analyses of this type can be used also for improving the safety road traffic. Literatura 1. EES-catalog. Dostępne ( r).. Krajowa Rada Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego.: Stan bezpieczeństwa ruchu drogowego oraz działania realizowane w tym zakresie w 01 r. Dostępne ( r). 3. Praca zbiorowa.: Problematyka prawna i techniczna wypadków drogowych. IES, Kraków Praca zbiorowa.: Wypadki drogowe Vademecum biegłego sądowego. IES, Kraków Prochowski L., Unarski J., Wach W., Wicher J.: Pojazdy Samochodowe. Podstawy rekonstrukcji wypadków drogowych. WKŁ, Warszawa Program V-SIM3 do analizy wypadków drogowych firmy Cybid. Instrukcja użytkownika. Kraków 011. Logistyka 6/