Zastosowanie programu symulacji zdarzeń drogowych dla analizy wypadku z udziałem wielu uczestników

Transkrypt

1 GOLA Marek 1 RÓŻYCKI Andrzej 2 Zastosowanie programu symulacji zdarzeń drogowych dla analizy wypadku z udziałem wielu uczestników WSTĘP Poprawna analiza wypadków drogowych w kontekście ich rekonstrukcji w sposób jak najbardziej odpowiadający rzeczywistemu przebiegowi komplikuje się w przypadku zdarzeń z udziałem wielu uczestników, szczególnie jeśli ci uczestnicy w okresie poprzedzającym kontakt wypadkowy poruszają się w sposób niejednostajny (zmieniają parametry ruchu i kierunek ruchu). W takich przypadkach nieocenionym narzędziem w analizie stają się programy komputerowe symulacji zdarzeń drogowych. Obecnie dostępnych jest wiele takich programów między innymi programy: PC Crash, HVE i V-sim firmy Cyborg Idea [1], [2]. Treścią artykułu jest analiza takiego złożonego przypadku dotyczącego wypadku drogowego ze śmiertelnym potrąceniem przez samochód osobowy pieszego przechodzącego jezdnię do której wykorzystano program komputerowy V-sim [3]. Analizę przeprowadzono dokonując wielokrotnych symulacji bowiem dla ustalenia istotnych okoliczności wypadku trzeba było uwzględnić złożony ruch zarówno pojazdu (przyśpieszanie a potem hamowanie) jak i pieszego (zmiana tempa przechodzenia przez jezdnię ) ale również ruch drugiego pojazdu na sąsiednim pasie ruchu i ruch kolejnych pieszych poruszających się inaczej niż potrącony mężczyzna. 1. OKOLICZNOŚCI ZDARZENIA Na podstawie dowodów osobowych i materialnych ustalono podstawowe okoliczności wypadku. Wypadek zdarzył się w porze nocnej na oświetlonej lampami ulicznymi jednokierunkowej jezdni składającej się z trzech pasów ruchu o szerokości 3,8m każdy. Ustalono, że oświetlenie było wystarczające dla widzialności przeszkód na jezdni z odległości gwarantującej zatrzymanie pojazdu przy dopuszczalnej prędkości poruszania się. Dwie kobiety i mężczyzna przechodzili jezdnię na wyznaczonym przejściu dla pieszych przy czym kobiety po przejściu normalnym krokiem pierwszego pasa ruchu zatrzymały się przepuszczając nadjeżdżające z lewej strony pojazdy a mężczyzna, który idąc przy krawędzi przejścia pierwszy pas przechodził tak jak one, na drugi pas wbiegł usiłując przebiec przed nadjeżdżającymi pojazdami. Zdołał przebiec przed samochodem dostawczym nadjeżdżającym środkowym pasem ale po wbiegnięciu na trzeci pas został potrącony w odległości 9,2 m od krawędzi jezdni przez samochód osobowy Opel Omega, który poruszał się równolegle do samochodu dostawczego, w ten sposób, że przed przejściem przód Opla znajdował się w połowie długości samochodu dostawczego. Potrącenie nastąpiło lewym przednim narożnikiem Opla. W chwili potrącenia samochód na jezdni znaczył ślad blokowania lewego przedniego koła, który przebiegał skośnie w kierunku lewej krawędzi jezdni. Pieszy po potrąceniu został odrzucony do przodu a samochód po przebyciu odcinka drogi o długości s= 20,2m ze znaczeniem śladu blokowania koła przemieścił się jeszcze na odcinku x=7,2m już bez efektów awaryjnego hamownia. Ostatecznie zatrzymał się na jezdni, przy czym ostatni odcinek przemieszczenia bez śladu hamowania odbył się równolegle do osi jezdni. Z wyjaśnień kierującego Oplem wynikało, że przed wypadkiem ruszył z miejsca zatrzymania przy wcześniejszym sygnalizatorze świetlnym a obok niego środkowym pasem ruchu poruszał się 1 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Mechaniczny; Radom; ul. Chrobrego 45. Tel: ,, Fax: , gola_marek@wp.pl 2 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Mechaniczny; Radom; ul. Chrobrego 45. Tel: ,, Fax: , andrzej.rozycki@uthrad.pl 2035

2 równolegle samochód dostawczy. Gdy zbliżali się do przejścia dla pieszych odległego o 88,2m od miejsca, z którego ruszyli i prędkość jego samochodu wynosiła około 40km/h samochód dostawczy był w jego ocenie wysunięty połową swej długości przed samochód osobowy i przesłaniał widoczność przejścia. Kierowca Opla zauważył obecność pieszego dopiero, gdy ten wbiegł na jego pas ruchu. Opel znajdował się wówczas zbyt blisko aby kierujący nim był w stanie wykonać skuteczny manewr hamowania i dlatego doszło do potrącenia pieszego. Głównym zadaniem analizy było ustalenie na podstawie zrekonstruowanego zdarzenia dwóch okoliczności: jaka była prędkość samochodu Opel przed rozpoczęciem awaryjnego hamowania warunków widoczności przejścia dla pieszych i przemieszczającego się po tym przejściu pieszego dla kierującego Oplem 2. ZAŁOŻENIA DLA PRZEPROWADZONEJ SYMULACJI I JEJ PRZEBIEG Odpowiedzi na postawione powyżej pytania mogły być sformułowane w oparciu o przeprowadzoną wynikową komputerową symulację wypadku uwzględniającą następujące podstawowe założenia: ruch poszczególnych niezależnych obiektów (Opla, samochodu dostawczego, kobiet i mężczyzny) uwzględniający wszystkie zmienne fazy wynikające ze znanych okoliczności zdarzenia znaczony tylko przez lewe przednie koło Opla ślad blokowania ukośny względem osi jezdni, rozpoczynający się przed miejscem potrącenia i kończący przed miejscem zatrzymania Opla przewidywaną charakterystykę procesu zatrzymywania pojazdu w trybie awaryjnego hamowania (uwzględnienie czasu reakcji kierowcy i czasu narastania opóźnienia hamowania przewidywaną charakterystykę rozpędzania Opla przez biegi z miejsca ruszenia do miejsca podjęcia przez kierującego decyzji o awaryjnym hamowaniu znane miejsce potrącenia pieszego i jego usytuowanie w chwili kontaktu względem przodu pojazdu położenie głowy kierowcy w kabinie samochodu Opel w aspekcie widoczności obiektów przed jego przodem W symulacji wykorzystano dodatkową opcję programu V-Sim [3] pozwalającą na wizualizację widoczności z miejsca kierowcy na drogę uwzględniającą widoczność wszystkich obiektów uczestniczących w symulowanym zdarzeniu W celu przejrzystego pokazania przebiegu wypadku zdarzenie podzielono na 9 faz czasowych dla których punktami granicznymi były okoliczności istotne z punktu widzenia analizy. Symulację rozpoczęto dla chwili ruszenia Opla i samochodu dostawczego z miejsca zatrzymania przed sygnalizatorami świetlnymi, zakończono dla chwili zatrzymania Opla po potrąceniu pieszego. Dochodząc do ostatecznej wersji symulacji drogą wielokrotnych prób polegających na dobieraniu niejednakowego stopnia skuteczności działania układu hamulcowego w odniesieniu do kół prawej i kół lewej strony pojazdu doprowadzono do praktycznie pełnej zgodności wyznaczonego w symulacji przebiegu śladu blokowania przedniego lewego koła z rzeczywistym śladem jaki pozostał na miejscu wypadku. W ten sposób uwzględniono niesymetryczny rozkład siły hamowania objawiający się powstaniem tylnego jednego śladu blokowania koła przebiegającego ukośnie względem osi jezdni mimo pierwotnego ruchu pojazdu równolegle do osi jezdni. Należy podkreślić, że nie dysponując programem symulacyjnym byłoby w rekonstrukcji wypadku bardzo trudne wręcz niemożliwe uwzględnienie tego czynnika, co niewątpliwie ograniczyłoby w takim przypadku wiarygodność ostatecznych wyników analizy. W tabeli 1 zebrano najbardziej istotne dla analizy parametry wyliczone przez program symulacyjny dla początku każdej fazy. 2036

3 Tab. 1. Wyliczone w symulacji parametry ruchu dla Opla i pieszego w poszczególnych fazach zdarzenia Faza ruchu Opla Odległość Prędkość Stan ruchu pieszego Odległość Widoczność Czas od Opla od Opla pieszego od pieszego dla początku punktu [km/h] wejścia na kierowcy symulacji[s] startu [m] przejście [m] Opla Start (faza 1) 0,0 0,0 0,0 Przed wejściem na nieokreślona nieokreślona przejście 33,5 Wejście na przejście 0 + Rozpędzanie przez biegi (faza 2) 6,5 33,2 (powstanie stanu zagrożenia) Rozpędzanie przez biegi (faza 3) 9,3 62,1 42,6 Pieszy wbiega na drugi 3,6 + pas Zaprzestanie rozpędzania - 46,3 Pieszy biegnie przez 6,2 + 10,3 74,5 decyzja o hamowaniu (faza 4) drugi pas Rozpoczęcie hamowania po 46,1 Pieszy wbiega na trzeci 7,8 + 10,9 82,2 upływie czasu reakcji (faza 5) pas Zablokowanie lewego 43,2 Pieszy biegnie przez 8,7 + 11,2 85,9 przedniego koła (faza 6) trzeci pas Jazda z zablokowanym przednim 11,4 88,2 40,8 Potrącenie pieszego 9,2 + kołem (faza 7) Zaprzestanie awaryjnego hamowania (faza 8) Zatrzymanie Opla (faza 9) 17,0 14,0 106,1 9,6 Pieszy odrzucony po potrąceniu 0,0 Pieszy odrzucony po potrąceniu Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Na rysunku 1 przedstawiono przykładowo położenia poszczególnych obiektów wynikające z końcowej symulacji dla chwili zaprzestania przez kierującego Oplem przyśpieszania (czas od początku symulacji t=10,3 - podjęcie decyzji o konieczności awaryjnego hamowania) a na rysunku 2 odpowiadającą tej chwili widoczność z miejsca kierowcy na drogę przed pojazdem. Z kolei na rysunku 3 przedstawiono położenia poszczególnych obiektów wynikające z końcowej symulacji dla chwili rozpoczęcia blokowania przedniego lewego koła (czas od początku symulacji t=11,2 s) a na rysunku 4 widoczność z miejsca kierowcy na drogę przed pojazdem dla tej chwili symulacji. 3,6 m 5,6 m 25,8 m SPO 5,4 m 0,8 m rzeczywisty ślad hamowania Opla mężczyzna kobiety czas symulacji 10,3s - Opel Omega - samochód dostawczy tor ruchu mężczyzny Rys.1 Wynikające z symulacji położenia uczestników zdarzenia w chwili zaprzestania przyśpieszania Opla (czas symulacji 10,3s) 2037

4 Rys.2. Widoczność jezdni i przejścia dla pieszych z miejsca kierowcy Opla dla czasu symulacji 10,3s zaprzestanie rozpędzania Opla (wszyscy piesi w polu widzenia kierowcy Opla); mężczyzna biegnie przez drugi pas jezdni 3,6 m 5,6 m 25,8 m SPO 5,4 m 0,8 m mężczyzna rzeczywisty ślad hamowania Opla kobiety - Opel Omega - samochód dostawczy tor ruchu mężczyzny czas symulacji - 11,2s Rys.3 Wynikające z symulacji położenia uczestników zdarzenia w chwili zablokowania przedniego lewego koła Opla (czas symulacji 11,2s) 2038

5 Rys.4. Widoczność jezdni i przejścia dla pieszych z miejsca kierowcy Opla dla czasu symulacji 11,2s początek zablokowania przedniego lewego koła Opla (mężczyzna w polu widzenia kierowcy Opla) Z ostatecznej symulacji wynika, że w chwili zaprzestania przyśpieszania Opla, co nastąpiło po czasie 10,3 s od chwili startu, pojazd ten znalazł się w odległości 74,5m od punktu startowego i osiągnął prędkość 46,3 km/h. 3. EKSPERYMENTALNA WERYFIKACJA PRZEBIEGU SYMULACJI O ile faza awaryjnego hamowania Opla nie wymaga weryfikacji w przypadku uzyskania zgodności wyników symulacji ze znanymi z dokumentacji wypadkowej: rzeczywistym powypadkowym położeniem pojazdu i śladu blokowania lewego przedniego koła (bo proces ten ze względu na uwarunkowania jest w każdym przypadku podobny i należy tylko prawidłowo dobrać współczynnik przyczepności kół do nawierzchni ze względu na jej rodzaj i stan) o tyle wstępna faza symulacji zdarzenia (przyśpieszania Opla i samochodu dostawczego) mogła odbiegać od rzeczywistości, bowiem parametry kinematyczne pojazdu w tej fazie ruchu mocno zależą nie tylko od właściwości pojazdu ale również od zachowania kierowcy. Chodzi tu o takie okoliczności jak: stopień wykorzystania zdolności napędowej silnika, prędkość obrotowa silnika przy zmianie biegów, czas zmiany biegów, co ogólnie można określić jako sposób rozpędzania (normalny lub dynamiczny). W celu weryfikacji tej fazy symulacji z rzeczywistością dokonano eksperymentu polegającego na wykonaniu próby rozpędzania z pozycji zatrzymanej samochodu o podobnych właściwościach jezdnych jak ten uwzględniony w symulacji dla dwóch sposób rozpędzania (rozpędzanie normalne ; rozpędzanie dynamiczne ) z zapisem parametrów kinematycznych w czasie próby przy użyciu urządzenia optycznego f-my Correwit. Wyniki tych pomiarów, które przedstawiono na rysunkach 5 i 6 wskazują, że w przeprowadzonym eksperymencie przy normalnym rozpędzaniu osiągnięto po przejechaniu odcinka drogi 74,5m w czasie t=11,3s prędkość v=40,2 km/h natomiast w przypadku dynamicznego rozpędzania ten sam odcinek drogi został przebyty w czasie 9,5s i uzyskano prędkość 48,5 km/h 2039

6 Rys.5 Zmiana parametrów kinematycznych w czasie normalnego rozpędzania samochodu wybranego do eksperymentu weryfikującego symulację komputerową Rys.6 Zmiana parametrów kinematycznych w czasie dynamicznego rozpędzania samochodu wybranego do eksperymentu weryfikującego symulację komputerową Wyniki obu eksperymentów potwierdzają prawidłowość przyjętych założeń projektujących przebieg rozpędzania w symulacji rzeczywistego zdarzenia, bowiem z wyników symulacji wynika że uzyskane w niej wartości czasu i prędkości są pośrednie w stosunku do wyników uzyskanych w próbie dla rozpędzania normalnego i dynamicznego (bliższe wynikom rozpędzania dynamicznego ). Oznacza to dalej, że wyliczona prędkość dla Opla w chwili zakończenia przyśpieszania wynosząca 46,3 km/h była realna. Warto bowiem zauważyć, że prędkości większej samochód nie byłby w stanie na odcinku 74,5 m uzyskać a z kolei przy mniej dynamicznym rozpędzaniu uzyskałby prędkość mniejszą dla której długość śladu blokowania koła w czasie hamowania byłaby mniejsza niż odnotowana w rzeczywistości. 2040

7 4. OCENA PRZEBIEGU WYPADKU Wyniki symulacji posłużyły do oceny przebiegu wypadku w kontekście techniki i taktyki jazdy kierowcy Opla oraz zachowania pieszego. Pozwoliły na jednoznaczne stwierdzenie, że kierujący Oplem: przed potrąceniem pieszego nie przekroczył prędkości dopuszczalnej obowiązującej w miejscu wypadku w chwili jego zaistnienia (obszar zabudowany- 50 km/h) w żadnej chwili od ruszenia z miejsca do chwili potrącenia pieszego nie miał przesłoniętej widoczności pieszego na przejściu przez jadący na środkowym pasie samochód dostawczy i powinien był w związku z tym odpowiednio wcześnie rozpocząć hamowanie aby uniknąć uderzenia w pieszego WNIOSKI W złożonym zdarzeniu drogowym, w którym należy uwzględnić wielu uczestników ruchu poruszających się ze zmiennymi parametrami kinematycznymi nieocenioną pomoc w rekonstrukcji stanowi możliwość wykorzystania programu symulacji zdarzeń drogowych. Symulacja komputerowa pozwala bowiem drogą kolejnych prób na bardzo precyzyjny dobór tych czynników wpływających na przebieg ruchu, które przy tradycyjnych metodach obliczeniowych są trudne do uwzględnienia jak na przykład niesymetryczny układ sił hamowania na poszczególne koła. Bardzo istotne jest jednak aby w przeprowadzonej symulacji prawidłowo dobrać parametry będące założeniami do symulowanego przebiegu zdarzenia tak, aby miały one pełne pokrycie w dowodach osobowych i materialnych dokumentujących analizowane zdarzenie. Streszczenie Artykuł zawiera umówienie wykonanej przy użyciu programu symulacji zdarzeń drogowych V-sim rekonstrukcji konkretnego wypadku drogowego polegającego na potrąceniu pieszego. Złożony charakter wypadku wynikający z udziału w zdarzeniu wielu uczestników (dwóch pojazdów i dwóch grup pieszych), z których każdy poruszał się z innymi zmiennymi w czasie parametrami ruchu przy zastosowaniu tradycyjnych metod obliczeniowych praktycznie uniemożliwiłoby uzyskanie zgodności wyników rekonstrukcji z rzeczywistym przebiegiem wypadku. Dopiero zastosowanie programu symulacji zdarzeń, dzięki któremu możliwe było wielokrotne powtarzanie symulacji tak, aby uzyskać pełną zgodność wyników wygenerowanych w programie z udokumentowanymi śladami na miejscu zdarzenia pozwoliło na prawidłową analizę zdarzenia. W artykule przedstawiono wyniki ostatecznej symulacji, wyniki weryfikacji wybranej części symulowanych zadań ruchu pojazdów na drodze eksperymentu polegającego na rejestracji parametrów ruchu w próbie rozpędzania a także wnioski jakie wynikają z dokonanej analizy w kontekście oceny zachowania kierowcy, który potrącił pieszego. An application of a simulation softwere to the analysis of traffic accidents involiving many occupants Abstract The article contains the reconstruction of particular road accident involving a pedestrian hitting, made by the program of simulation traffic incidents V-sim The complex nature of accident, involving participation in the event many of the subjects (two vehicles and two groups of pedestrians), each of which moved with different (alterations in timeline) motion parameters, using traditional calculation methods, practically make it impossible to achieve the compliance of the results of reconstruction with the real course of accident. Only the use of mentioned program, giving the possibility of repeating the simulation to gain the full compliance of the results generated by the program with documented traces at the scene led, made it possible to correctly analyze the accident. The article presents the results of final simulation. It also includes the results of the selected part of simulated traffic tasks obtained through an experiment involving the registration of the move parameters while accelerating the vehicle as well as the opinion about the behavior of the driver who hit the pedestrian. 2041

8 BIBLIOGRAFIA 1. Praca zbiorowa; Wypadki drogowe. Vademecum biegłego sądowego Wyd. II. Wydawnictwo Instytutu Ekspertyz Sądowych. Kraków L.Prochowski L., Unarski J., Wach W., Wicher J., Podstawy rekonstrukcji wypadków drogowych. WKiŁWarszawa 2008, 3. Cyborg Idea V-SIM 3.0, Symulacja ruchu i zderzeń pojazdów samochodowych, Instrukcja użytkownika, Wersja dokumentu 1.2 (obejmuje wersję programu ), Kraków