Recenzja rozprawy doktorskiej mgra inż. Tomasza PUSTEGO. Recenzja

Transkrypt

1 dr hab. inż. Jerzy Jackowski, prof. WAT Warszawa, r. Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu Wydział Mechaniczny Wojskowa Akademia Techniczna Recenzja rozprawy doktorskiej mgra inż. Tomasza PUSTEGO pt. ANALIZA I REKONSTRUKCJA WYPADKÓW DROGOWYCH Z UDZIAŁEM MOTOCYKLISTÓW NA PRZYKŁADZIE UDERZENIA CZOŁOWEGO W BOK SAMOCHODU Promotor rozprawy: prof. dr hab. inż. Leon PROCHOWSKI 1. Podstawa opracowania Podstawę opracowania stanowi pismo Dziekana Wydziału Mechanicznego Wojskowej Akademii Technicznej, dra hab. inż. Jerzego MAŁACHOWSKIEGO, prof. nadzw. WAT z dnia r. Recenzent otrzymał pracę doktorską mgr inż. Tomasza Pustego oraz wykaz publikacji Kandydata dnia r. 2. Ogólna charakterystyka rozprawy Problematyka zderzeń drogowych z udziałem motocykla, mimo że przedstawiana i analizowana była już w wielu publikacjach i ośrodkach badawczych, to nadal pozostaje bardzo aktualna. Wypadki drogowe z udziałem motocykli skutkują bowiem poważnymi obrażeniami kierujących i pasażerów a motocykliści stanowią grupą uczestników ruchu drogowego, która obarczona jest najwyższym ryzykiem śmierci w wypadku. Zatem zwiększenie poziomu ochrony motocyklisty oraz wiarygodności odtworzenia przebiegu zdarzenia z udziałem motocykli jest ważnym obszarem a podjęty temat rozprawy doktorskiej posiada istotne walory poznawcze i utylitarne. Przedstawiona do recenzji rozprawa wydana została w zwartej formie na 152 stronach i obejmuje 10 logicznie usystematyzowanych rozdziałów, spis literatury, wykaz oznaczeń oraz streszczenie w języku polskim i angielskim. Bibliografia zawiera 155 pozycji, w tym 10 pozycji z odwołaniem do stron 1

2 internetowych i 3 pozycje dotyczące dokumentów normatywnych (normy i regulamin). Tytuł pracy odpowiada jej treści. Dokonany w rozdziałach 1 i 2 (str. 9-29) przegląd literatury dobrze przybliża aktualny stan wiedzy i jest adekwatny do podjętych problemów badawczych. Przegląd oparto o dokonania dziesięciu znanych naukowych ośrodków krajowych i zagranicznych. W kolejnych podrozdziałach, postępując od zagadnień ogólnych (analiza wypadków drogowych, metody modelowania i badań symulacyjnych) do specjalistycznych (cechy wypadku motocyklowego) Autor dokonał syntetycznego opisu specyficznych zdarzeń drogowych z udziałem motocykla ze wskazaniem czynników współdecydujących o trajektorii powypadkowego ruchu i obrażeniach motocyklisty. Wskazał też na istotne trudności rekonstrukcji zdarzenia i przedstawił obszary, które wymagają dalszych badań. Ta część opracowania potwierdza umiejętność Doktoranta w logicznym systematyzowaniu zgromadzonych materiałów, prowadzącej do określenia celu pracy. Recenzowana praca nie zawiera klasycznie sformułowanej tezy. Zamiast tego autor stawia szereg celów szczegółowych (etapów cząstkowych), które doprowadzają do osiągnięcia celu pracy: wsparcie procesu analizy i rekonstrukcji wypadków drogowych motocyklistów oraz rozpoznanie możliwości zmniejszenia obciążeń dynamicznych działających na motocyklistę podczas uderzenia w przeszkodę (rozdział 3). Sformułowane etapy cząstkowe stanowią jednocześnie zadania badawcze. W rozdziale 4 (46 stron) Autor przedstawił wyniki badań eksperymentalnych uderzenia motocykla w bok samochodu osobowego. Szczegółowa poklatkowa (bardzo pracochłonna) analiza trajektorii ruchu poszczególnych fragmentów motocykla, samochodu i manekina motocyklisty pozwoliła na określenie deformacji pojazdów oraz obciążeń głowy i torsu manekina. Otrzymane wyniki wykorzystano do opracowania składników bilansu energii i obliczeń rekonstrukcji wypadku (rozdziały 5 i 6- razem 27 stron). Dały także podstawę do zbudowania własnego (autorskiego) modelu obliczeniowego (rozdział 7-19 stron). Dla oceny poprawności opracowanego modelu wyniki zarejestrowane podczas badań eksperymentalnych porównano z wynikami badań numerycznych. Analiza porównawcza wskazała, że wyniki symulacji komputerowych z wystarczającą dokładnością odwzorowują wyniki testu eksperymentalnego. Dalej (rozdział 8-7 stron), zweryfikowany model obliczeniowy wykorzystano do zbadania wpływu warunków ruchu motocykla (prędkość początkowa, masa motocykla) i położenia motocyklisty (kąta pochylenia tułowia) na stan jego obciążeń i obrażeń. Mgr inż. Tomasz Pusty dowiódł także, że poprzez zmianę sztywności (o 20%) w miejscu kontaktu głowy motocyklisty z krawędzią dachu nadwozia samochodu można istotnie zmniejszyć wartości obciążeń dynamicznych głowy (ok. 30%) i obrażeń motocyklisty podczas wypadku (zmniejszenie wartości wskaźnika HIC o 50%). Ważnym uzupełnieniem tego wnioskowania są wyniki badań stanowiskowych i wskazanie najkorzystniejszego energochłonnego materiału wykładziny kasku (rozdział 9-6 stron). Jest to bardzo istotny fragment 2

3 pracy dla osiągnięcia założonego celu rozpoznania możliwości zmniejszenia obciążeń dynamicznych działających na motocyklistę, tym bardziej, że we wcześniejszych badaniach wskazano na nieuchronność uderzenia głową w nadwozie samochodu pomimo zmiany sylwetki motocyklisty. Sprawdzono 6 różnych materiałów i wytypowano dwa, które w porównaniu z materiałem standardowym umożliwiają znaczące (o prawie 30%) zmniejszenie przyspieszeń modelu głowy. W rozdziale dziesiątym przedstawiono podsumowanie i wskazano kierunki dalszych badań. Wykonane w ramach rozprawy badania, doprowadziły do przedstawienia wielu wniosków szczegółowych o znaczeniu utylitarnym. Doktorant wskazał na możliwość obniżenia obciążeń i obrażeń motocyklisty podczas uderzenia motocykla w bok samochodu a opracowany przez Niego stosunkowo prosty model obliczeniowy z powodzeniem może być wykorzystywany przez biegłych podczas rekonstrukcji wypadków drogowych. 3. Ocena merytoryczna pracy Pod względem metodycznym i merytorycznym pracę oceniam bardzo wysoko. Układ logiczny pracy jest przejrzysty a prezentowane treści są ze sobą dobrze powiązane i prowadzą do osiągnięcia założonego celu pracy. Autor dokonał szczegółowej analizy wyników swych badań a poprzez opracowany model i przeprowadzone badania eksperymentalne, nadał ich wynikom charakter utylitarny. Najważniejsze osiągnięcia pracy: 1. Uzasadnienie wyboru tematyki pracy, poparte jest przeprowadzoną analizą literaturową i dużym własnym doświadczeniem Doktoranta przy realizowanych pracach badawczych. Podjęta problematyka zderzenia z udziałem motocyklisty pomimo, że jest rozpoznawana przez wielu badaczy (o czym świadczy dokonany przegląd literatury), to jednocześnie znakomicie uzupełnia dotychczasowy dorobek naukowców w tym zakresie. 2. Przyjęty zakres badań uważam za bardzo logiczny, potwierdzający szczegółową analizę stanu zagadnienia. Osiągnięcie założonego celu pracy wymagało rozwiązania szeregu problemów naukowo- technicznych, czemu Doktorant podołał. Posługując się wynikami przeprowadzonych badań eksperymentalnych, jak również opracowanym dyskretnym modelem obliczeniowym Doktorant wyjątkowo szczegółowo przeanalizował poszczególne fazy zderzenia motocyklisty. Dokonana analiza procesów deformacji dała dobrą podstawę do obliczeń energii rozpraszanej podczas wypadku oraz identyfikacji czasu trwania poszczególnych faz transformacji energii i będzie przydatne podczas analizy zdarzeń drogowych. 3. Doktorant podjął i rozwiązał zadanie naukowe polegające na opracowaniu oryginalnego modelu obliczeniowego procesu uderzenia motocykla 3

4 i motocyklisty w bok samochodu osobowego. Zaproponowany model numeryczny pozwala odzwierciedlić wyniki otrzymywane w badaniach doświadczalnych i z powodzeniem może stanowić wsparcie rzeczoznawców w procesie rekonstrukcji analizowanego typu wypadku drogowego. 4. Otrzymane wyniki badań laboratoryjnych i modelowych wskazały na materiały wykładziny kasku motocyklisty korzystniejsze, w porównaniu do standardowych, z punktu widzenia łagodzenia dynamicznego oddziaływania na głowę człowieka uderzającego w nadwozie samochodu. Uwagi szczegółowe (do dyskusji): Przedstawiona praca potwierdza duży wysiłek Doktoranta związany z wyznaczeniem trajektorii, opracowaniem modelu i programu obliczeniowego oraz analizą otrzymanych wyników badań i obliczeń. W recenzowanej pracy pojawiły się pewne niedociągnięcia i pytania, które nie obniżają naukowej wartości rozprawy jako całości. Zasługują jednak na zwrócenie uwagi w ramach naukowej dyskusji: 1. Podczas analizy kinematyki motocykla i motocyklisty przyjęto ruch płaski (w płaszczyźnie pionowej prostopadłej do uderzanego samochodu). Czy podczas badań eksperymentalnych oceniono (mierzono) boczne wychylenie motocykla i motocyklisty w ich ruchu pozderzeniowym? 2. Eksperyment prowadzono przy zderzeniu motocykla z nieruchomym samochodem osobowym. W ruchu drogowym najczęściej dochodzi do zderzenia, gdy oba pojazdy są ruchu. Czy i jak wpłynąć to może na uzyskane wyniki obliczeń np. pracy sił deformacji motocykla i samochodu? 3. W rozdziale 4 Autor przedstawia trajektorie punktów, które nazywa odpowiednio środek głowy/ szyi/ tułowia/ bioder. Brakuje informacji jak zdefiniowano te wielkości (s.62, rys. 4.19). 4. W pracy przyjęto, że w początkowej fazie pozderzeniowego ruchu samochodu bryła jego nadwozia obraca się wokół poziomej osi podłużnej przechodzącej przez środek masy samochodu (s.70) a nie wokół tzw. osi przechyłu poprzecznego, której położenie zależy od konstrukcji przedniego i tylnego zawieszenia. Oczekuję komentarza Autora w tym względzie. 5. W przedstawionym na rys. 7.1 modelu fizycznym rozpatrywanego układu: motocykl- samochód- motocyklista nie uwzględniono elementów podatnych zawieszeń i kół motocykla i samochodu? Czy i dlaczego świadomie pominięto takie oddziaływanie? 6. W badaniach modelowych przyjęto wartość współczynnika tarcia ogumienia kół o podłoże asfaltowe na podstawie literatury (str.101). Dlaczego nie zmierzono tej wartości na podłożu stanowiska zderzeniowego? 7. W rozdziale 9 przedstawiono wyniki badania właściwości energochłonnych materiału wykładziny kasku. Jak uzyskane wyniki wykorzystano w badaniach modelowych przy ustaleniu danych 4

5 wejściowych opisujących właściwości sprężysto-tłumiących połączenia kasku z krawędzią dachu samochodu (str.114, tabela 7.1)? 8. W tabeli 8.2 zestawiono wyniki badań modelowych wskazujące na istotny wpływ wzrostu wartości kąta pochylenia motocyklisty na obniżenie wartości obciążeń jego głowy. Co, zdaniem doktoranta, jest powodem tych zmian? W komentarzu do zestawionych wyników doktorant pisze o znaczącym wpływie sztywności w obszarze kontaktu kasku z nadwoziem, jak zatem powiązano zmianę wysokości uderzenia głową w bok samochodu ze zmianą sztywności nadwozia (w tabeli 7.1 podano jedną wartość)? 9. Doktorant podaje, że opracowany przez Niego model i program obliczeniowy może być wykorzystywany podczas rekonstrukcji wypadków drogowych. Oczywiście zaprezentowane wyniki potwierdzają taką możliwość. Zasadnym wydaje się jednak wyraźne sprecyzowanie warunków i zakresu badań oraz zestawu danych niezbędnych do uruchomienia obliczeń. 10. Na s.138 w wierszach 1-4, Autor podaje, że praca siły deformującej motocykl WD2 wynosiła 15% siły deformującej samochód wynosiła 46%... siły przesuwającej samochód wynosiła 8%, a w wierszach czytamy deformacja motocykla i samochodu pochłonęła 69%...przesunięcie samochodu pochłonęło 12% początkowej energii. Skąd te rozbieżności? 4. Ocena edycji rozprawy Układ pracy jest logiczny, język rozprawy poprawny a ilustracje wykonane są starannie i przejrzyście. Tym niemniej, Autor nie ustrzegł się pewnych błędów, np. : 1) s. 56, zależności 4.6 i 4.7 podane oznaczenia nie są zgodne z oznaczeniami na rys.4.6 (s.45), 2) s.36 podano niepewności pomiaru masy ±1kg i wymiarów liniowych ±2mm, a na s.99 odpowiednio ±10kg i ±0,02m, 3) na rysunkach 4.19, 4.20, 4.22 przedstawiających sylwetki motocykla i motocyklisty w poszczególnych fazach ich ruchu brakuje opisu osi rzędnych (skali przemieszczeń). Podanie odpowiedniej podziałki wartości podawanych przemieszczeń poprawiłoby ich czytelność i analizę pokazanych zmian w funkcji czasu, 4) w tabeli 6.2 (s.102) podano wyniki obliczeń pracy deformacji bez wskazania zakresu uwzględniającej niepewności pomiarowe. Zatem, czy zostały one uwzględnione w obliczeniach prędkości początkowej uderzenia motocykla w bok samochodu vp, 5) brak konsekwencji w nazewnictwie i oznaczeniach: w spisie oznaczeń (s.8) i na rys. 4.5 T -to kąt obrotu motocyklisty a na stronie 123 to kąt pochylenia tułowia motocyklisty. W tabeli 8.2 kąt pochylenia motocyklisty oznaczono - P, 5

6 6) w podpisie rys.8.3 brak informacji o wartości kąta pochylenia tułowia motocyklisty, 7) przyspieszenie ag w całej pracy wyrażane jest w jednostkach m/s 2, za wyjątkiem rys. 9.2, na którym wprowadzono g, 8) usterki redakcyjno- stylistyczne, np.: - s.3, wiersz przedostatni- jest: prędkość uderzenia motocykla w przeszkodę ze śladami zaobserwowanymi po wypadku, a powinno być: prędkością uderzenia motocykla w przeszkodę a śladami zaobserwowanymi po wypadku, - s.12, piętnasty wiersz zła forma, - s.23, piąty wiersz zła forma lub brak słowa, - s.39, jedenasty wiersz nie dokończono zdania, - s.53, ostatni wiersz i s.54, siódmy wiersz powtórzone zdanie, - s.126, dziewiąty wiersz zbędne słowo. 5. Wniosek końcowy Stwierdzam, że opiniowana rozprawa doktorska Pana mgra inż. Tomasz PUSTEGO pt. Analiza i rekonstrukcja wypadków drogowych z udziałem motocyklistów na przykładzie uderzenia czołowego w bok samochodu spełnia wymagania stawiane pracom doktorskim przez ustawę O stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. Nr 65, poz. 595, z dnia 14 marca 2003 roku) i wnioskuję o dopuszczenie do jej publicznej obrony. Jednocześnie, podkreślam wysokie i utylitarne walory recenzowanej pracy oraz znaczący dorobek i doświadczenie naukowo-badawcze Doktoranta (1 zgłoszenie patentowe, 5 przyznanych wzorów przemysłowych, 7 publikacji z Listy B, kierowanie 5 projektami badawczymi). 6