WSKAŹNIK OCENY SAMOCHODU OSOBOWEGO W ASPEKCIE BEZPIECZEŃSTWA RUCHU DROGOWEGO Dagmara KARBOWNICZEK 1, Kazmerz LEJDA, Ruch cała człoweka w samochodze podczas wypadku drogowego zależy od sztywnośc nadwoza zasęgu strefy odkształcena jego konstrukcj oraz skutecznośc dzałana systemów ochronnych [7,8]. Celem opracowana jest porównane wartośc wskaźnka obrażeń głowy (Head Injury Crteron) w starszych nowszych samochodach osobowych. Uwagę zwrócono na powązane wpływu roku produkcj samochodu na wartość wskaźnka. Użyto odpowednch narzędz statystycznych dla potwerdzena postawonej tezy. Uzyskano nformację, jak zmena sę wartość w kolejnych nowszych wersjach samochodów osobowych. 1. WSTĘP Dzałana mające na celu poprawę bezpeczeństwa pasażera podczas wypadku drogowego są realzowane w kolejnych etapach doskonalena samochodów, czyl wraz z wprowadzanem na rynek nowych model. Podczas oceny skutecznośc wpływu wprowadzanych zman na bezpeczeństwo pasażerów podczas wypadku drogowego, wyróżna sę następujące mary wskaźnk [9]: - wartośc ekstremalne przyspeszena głowy a max, - wskaźnk obrażeń głowy, - deformacja nadwoza jako źródło zagrożeń dla osób jadących. Obrażena głowy należą do najczęstszych urazów występujących podczas zderzena. Kryterum oceny obrażeń głowy znane pod nazwą ( Head Injury Crteron) lub HPC (Head Performance Crteron) zostało ustalone w postac [1,]: 1,5 max[ a t dt] t t1 t t (1) gdze: t 1 -t - przedzał czasu, w którym dochodz do obrażeń głowy, a(t)- wypadkowe przyspeszene głowy merzone w trzech wzajemne prostopadłych kerunkach (sumowane geometryczne) W dyrektywe FMVSS 08 (Federal Motor Vehcle Safety Standars) amerykańskej organzacj NHTSA (Natonal Hghway Traffc Safety Admnstraton), zajmującej sę problematyką bezpeczeństwa ruchu drogowego, ustalono wartość granczną 36 =1000 w czase t = 36 ms (dla maneknów reprezentujących dorosłego człoweka 6-letne dzecko). Zatem, jeżel wartość przekroczy 1000, stneje nebezpeczeństwo utraty życa [1,].Obnżane sę wartośc wskaźnka jest rezultatem doskonalena konstrukcj pojazdów. Interesującym zagadnenem jest doskonalene urządzeń ochrony osób jadących poprzez wprowadzane nowych materałów rozwązań konstrukcyjnych. Przeprowadzona analza w artykule dotyczy problemu, w jakm stopnu doskonalene konstrukcj samochodów osobowych wpływa na wartość wskaźnka obrażeń głowy. 1 t t 1 1 mgr nż. Dagmara Karbownczek; doktorantka prof. dr hab. nż. Kazmerz Lejda; Poltechnka Rzeszowska, Katedra Slnków Spalnowych Transportu 40
. KRYTERIA WYBORU SAMOCHODÓW DO OCENY WARTOŚCI WSKAŹNIKA OBRAŻEŃ GŁOWY Porównano wartośc wskaźnka obrażeń głowy w starszych nowszych samochodach osobowych. Samochody podzelono na trzy przedzały wekowe: 1995-1999, 000-004, 005-010 oraz trzy przedzały masowe: 1000-1300 kg, 1300-1600 kg, 1600-1900 kg. Brano pod uwagę masę całkowtą samochodów oraz ten sam segment handlowy. Punktem wyjśca w prowadzonej analze była dentyfkacja wynków testów zderzenowych przeprowadzonych przez Amerykańską Admnstrację Bezpeczeństwa Ruchu Drogowego (NHTSA), której baza z dokładnym wynkam przeprowadzanych testów zderzenowych jest ogólne dostępna [9]. Spośród klku tysęcy wynków testów zderzenowych wyszukano testy zderzena czołowego offsetowego 3 dla samochodów z wybranych przedzałów masowych (znalezono 734 testów zderzenowych), następne spośród tych testów wybrano te, które były przeprowadzone przy tych samych warunkach, tzn.: zderzene czołowe offsetowe, prędkość uderzena 56 km/h, zderzene ze sztywną barerą, take samo wyposażene w elementy bezpeczeństwa bernego (trzypunktowe pasy bezpeczeństwa, poduszka gazowa kerowcy), tak sam manekn (Hybryd III 50-centylowy 4 ). Lczba testów jaką udało sę wyszukać, to dla samochodów z przedzału: 1000-1300 kg 91 testów; 1300-1600 kg 118 testów; 1600-1900 kg 149 testów. Mark samochodów, które pojawły sę w wyszukanych testach, to: Toyota, Ford, Volkswagen, Honda, Nssan, Mercedes, Ka, Lexus, Volvo, Subaru, Suzuk, Renault. 3. ANALIZA ZMIAN WARTOŚCI WSKAŹNIKA OBRAŻEŃ GŁOWY W STARSZYCH I NOWSZYCH SAMOCHODACH OSOBOWYCH Dla samochodów osobowych z przedzałów masowych: 1000-1300 kg, 1300-1600 kg, 1600-1900 kg, wyznaczono hstogram rozkładu wartośc wskaźnka obrażeń głowy (rys. 1 3). Wdoczne na rysunkach słupk pokazują, jaka wartość wskaźnka występuje z najwększym prawdopodobeństwem w samochodach odnośne wybranych przedzałów wekowych. Prawdopodobeństwo oblczono zgone ze wzorem () [3,4]: L ow P () L gdze: L ow - lczba wystąpena określonej wartośc w testach zderzenowych samochodów z określonego przedzału wekowego. 0,7 0,6 ow prwdopodobeństwo 0,5 0,4 0,3 0, 0,1 0,0 100-199 00-99 300-399 400-499 500-599 600-699 700-799 800-899 900-1000 samochody 1995-1999 samochody 000-004 samochody 005-010 Rys 1. Hstogram rozkładu wartośc ; przedzał masowy 1000-1300 kg 3 zderzene offsetowe uderzene w przedmot stały odkształcalny, przyjmujący energę uderzena (w wynku następuje przesunęce poprzeczne wzdłużnej os pojazdu 4 centyl wskaźnk rozwoju fzycznego człoweka 41
0,5 prawdopodobeń stw o 0,4 0,3 0, 0,1 0,0 100-199 00-99 300-399 400-499 500-599 600-699 700-799 800-899 900-1000 samochody1995-1999 samochody 000-004 samochody 005-010 Rys. Hstogram rozkładu wartośc ; przedzał masowy 1300-1600 kg 0,5 prawdopodobeń stwo 0,4 0,3 0, 0,1 0,0 100-199 00-99 300-399 400-499 500-599 600-699 700-799 800-899 900-1000 samochody1995-1999 samochody 000-004 samochody 005-010 Rys 3. Hstogram rozkładu wartośc ; przedzał masowy 1600-1900 kg Analza przedstawonych hstogramów wskazuje, że nższe wartośc wskaźnka obrażeń głowy występują z najwększym prawdopodobeństwem w nowszych samochodach osobowych. Rozkład prawdopodobeństwa wystąpena danej wartośc dla samochodów z lat 1995-010 wykazuje cechy rozkładu normalnego (wykonano test zgodnośc Kołmogorowa), co pozwolło na wyznaczene [3,4,5,6] : ln trendu, współczynnka determnacj, współczynnka zbeżnośc. 1000 800 R = 0,43 φ =0,57 600 400 00 0 1995 1996 1997 1998 1999 000 001 00 003 004 005 006 007 008 009 010 lata Rys 4. Lna trendu wskaźnka dla samochodów o mase 1000-1300 kg 4
1000 800 φ =0,63 R = 0,37 600 400 00 0 1995 1996 1997 1998 1999 000 001 00 003 004 005 006 007 008 009 010 lata Rys 5. Lna trendu wskaźnka dla samochodów o mase 1300-1600 kg 1000 800 φ =0,63 R = 0,37 600 400 00 0 1995 1996 1997 1998 1999 000 001 00 003 004 005 006 007 008 009 010 lata Rys 6. Lna trendu wskaźnka dla samochodów o mase 1600-1900 kg Lna trendu wskaźnka dla samochodów osobowych wyprodukowanych w latach 1995-010 ma tendencję spadkową dla wszystkch analzowanych przedzałów masowych. Oblczony współczynnk determnacj R =0,37 R =0,43 wskazuje, że wartość wskaźnka wynka z roku produkcj samochodu: w 37 % dla samochodów o mase 1300-1600 kg 1600-1900 kg oraz 43% dla samochodów o mase 1000-1300 kg. Współczynnk determnacj R wyrażony jest wzorem o postac: R n ( Y y ) 1 1 (3) n ( y y) 1 ^ Y Y y e (4) bx a (5) b n x x y y 1 (6) n x x 1 y a b x (7) gdze: x średna arytmetyczna wartośc x (wartość ) z n obserwacj, y średna arytmetyczna wartośc y ( rok produkcj samochodu) z n obserwacj, 43
x, y wartośc odpowedno cech X Y dla obserwacj ( = 1,, n), ^ Y funkcja regresj (matematyczna funkcja będąca przyblżenem faktycznej zależnośc mędzy zmennym), e reszta ( odchylene od prawdłowośc opsywanej przez funkcję regresj), n lczba obserwacj. Powązany z współczynnkem determnacj jest współczynnk zbeżnośc. Współczynnk zbeżnośc określa, jaka część zmennośc zmennej objaśnanej ne została wyjaśnona przez model, a węc opsuje tę część zmennośc zmennej objaśnanej, która wynka z nnych czynnków nż uwzględnone w modelu. Współczynnk zbeżnośc przyjmuje wartośc z przedzału [0;1]. Dopasowane modelu jest tym lepsze, m wartość jest blższa zeru. 1 R (8) Zmenność wartośc wskaźnka obrażeń głowy ne została wyjaśnona przez model (czyl ne wynka z roku produkcj samochodu) w 57 % dla samochodów o mase 1000-1300 kg w 63% dla samochodów o mase 1300-1600 kg oraz 1600-1900 kg. PODSUMOWANIE Wdoczne jest zmnejszene wartośc wskaźnka obrażeń głowy w nowszych samochodach osobowych wraz z pojawanem sę coraz wększej lośc elementów konstrukcj, których zadanem jest rozproszene energ uderzena. Elementy take, poprzez swoją zaprogramowaną deformację, zamenają energę knetyczną zderzena na pracę sł deformacj. Skutecznejsze rozpraszane energ powoduje, że na osoby znajdujące sę w przedzale pasażerskm dzałają mnejsze przecążena, czego efektem jest zmnejszene wartośc ekstremalnego przyspeszena głowy oraz wskaźnka. Otrzymane wartośc współczynnka determnacj wskazują, ż rok produkcj samochodu, czyl stopeń jakość wyposażena w energochłonne elementy konstrukcj, wpływa na wartość wskaźnka, aczkolwek w wększym stopnu wdoczny jest ten wpływ w samochodach o mnejszej mase całkowtej. Określene współczynnka zbeżnośc pozwolło równeż na ustalene, że rok produkcj samochodu osobowego wpływa na wartość. Wartość tego wskaźnka zależy w wększym stopnu w samochodach klasy nższej średnej anżel w samochodach klasy średnej. LITERATURA: [1] Dupero T., Eml Wolsk E.: Krytera odpornośc bomechancznej człoweka w badanach zderzenowych pojazdów (część I). ITS, Kwartalnk BRD nr /1999 r. [] Dupero T., Eml Wolsk E.: Krytera odpornośc bomechancznej człoweka w badanach zderzenowych pojazdów (część II). ITS, Kwartalnk BRD nr 3/1999 r. [3] Greń J.: Statystyka matematyczna- modele zadana. PWN, Warszawa 1974r. [4] Sadowsk W.: Statystyka matematyczna. PWE, Warszawa 1969r. [5] Sadowsk W.:Elementy ekonometr programowana matematycznego. PWN, Warszawa 1980 r. [6] Sadowsk W.: Mała encyklopeda statystyk. PWE, Warszawa 1976 r. [7] Wcher J.: Bezpeczeństwo samochodów ruchu drogowego. WKŁ, Warszawa 004. [8] Zelńsk A.: Konstrukcja nadwoz samochodów osobowych pochodnych. WKŁ, Warszawa 008. [9] http://wwwnrd.nhtsa.dot.gov/database/aspx/vehdb/queryvehcle.aspx 44
EVALUATION INDICATOR OF PASSENGER CAR IN THE ASPECTS OF ROAD SAFETY The movement of the human body n the car durng the traffc accdent depends on the rgdty of the body and wthn zone the deformaton the desgn and effectveness of protectve systems [7,8]. The am of ths paper s to compare the ndcator value head njures (Head Injury Crteron) n older and newer passenger cars. Attenton has been pad to the lnk between the mpact of year of manufacture car n the value of the ndcator. Was used approprate statstcal tools to confrm the bet thess. Informaton obtaned as the value of the n the next newer passenger cars. 45