Пассивная безопасность автомобиля в современных условиях дорожного движения
Современный автомобиль по своей природе представляет собой устройство повышенной опасности. Учитывая социальную значимость автомобиля и его потенциальную опасность при эксплуатации, производители оснащают свои автомобили средствами, способствующими его безопасной эксплуатации. Из комплекса средств, которыми оборудован современный автомобиль, большой интерес представляют средства пассивной безопасности. Пассивная безопасность автомобиля должна обеспечивать выживание и сведение к минимуму количества травм у пассажиров автомобиля, попавшего в дорожно-транспортное происшествие.
Автотранспортный процесс из-за своей сложности можно отождествить с нормальным функционированием комплекса А—В—Д. Остальные подсистемы автомобилизации, хотя и определяют качественное состояние автотранспортного процесса, самостоятельного значения не имеют и являются как бы фоном, воздействующим на комплекс А—В—Д. Эти подсистемы будут существовать лишь до тех пор, пока существует весь комплекс А—В—Д как средство перемещения народнохозяйственных грузов и пассажиров.[7]
В этой подсистеме сложно поставить какой либо элемент автотранспортного процесса на первое место и будет правильно отметить, что все они дополняют друг друга и влияют на безопасность в целом.
Современный автомобиль становится всё мощнее и скоростнее. И это обуславливает тяжесть аварий, которые происходят. Поэтому всё больше уделяется внимания разработки систем безопасности автомобиля.
К безопасности автомобиля предъявляют следующие основные требования когда автомобиль должен обладать такими техническими качествами, которые помогут водителю:
¾ уверенно и надежно управлять им с минимальной затратой силы,
¾ хорошо ориентироваться в разных дорожных и транспортных ситуациях;
¾ обеспечить сохранность жизни водителю и пассажирам в результате возможных ДТП.
То есть автомобиль должен быть спроектирован так, чтобы снизить вероятность дорожно-транспортного происшествия и в критическом положении водитель мог бы найти правильное решение по выходу из этой ситуации. Все эти качества составляют активную безопасность автомобиля.
В свою очередь все другие конструкционные элементы, решения и качества автомобиля, которые служат для снижения минимизации возможного вреда участникам дорожного движения при возможном ДТП, являются пассивной безопасностью автомобиля.
В общем виде пассивная безопасность автомобиля — совокупность узлов и устройств, позволяющих сохранить жизнь пассажиров автомобиля при аварии.
Пассивная безопасность (ПБ) — система мероприятий, направленных на сохранение жизни участникам движения (водителю и пассажирам), а также на снижение количества и тяжести травм в результате свершившегося ДТП.[8] Основные задачи пассивной безопасности:
· сохранение жизни водителю и пассажирам (главная задача);
· снижение количества и тяжести травм;
· сохранение перевозимых грузов (в основном для грузовых автомобилей);
· ремонтопригодность автомобиля после ДТП.
Структурно функции пассивной безопасности можно разделить на две (рис. 1):
· предупредительную безопасность;
· и безопасность конструкции автомобиля.
          | |||
          |
Рис. 1. Пассивная безопасность автомобиля.
В арсенале любого современного автомобиля есть целый ряд средств для снижения тяжести последствий дорожно-транспортных происшествий, таких как:
· подушки безопасности;
· сминаемые или мягкие элементы передней панели;
· складывающаяся рулевая колонка;
· травмобезопасный педальный узел — при столкновении педали отделяются от мест крепления и уменьшают риск повреждения ног водителя;
· инерционные ремни безопасности с преднатяжителями;
· энергопоглощающие элементы передней и задней частей автомобиля, сминающиеся при ударе — бамперы;
· подголовники сидений — защищают от серьезных травм шею пассажира при ударе автомобиля сзади;
· безопасные стекла: закаленные, которые при разрушении рассыпаются на множество неострых осколков и триплекс;
· дуги безопасности, усиленные передние стойки крыши и верхняя рамка ветрового стекла в родстерах и кабриолетах, поперечные брусья в дверях.
Для того чтобы лучше разобраться в пассивной безопасности автомобиля, необходимо понять, что происходит с автомобилем и его пассажирами при лобовом ударе.
В процессе наиболее тяжелых ДТП (столкновения, наезды на неподвижные препятствия, опрокидывания) вначале деформируется кузов автомобиля, происходит первичный удар.
Кинетическая энергия автомобиля при этом тратится на поломку и деформацию деталей. Человек внутри автомобиля продолжает движение по инерции с прежней скоростью. Силы, удерживающие тело человека (мышечные усилия конечностей, трение о поверхность сиденья), невелики по сравнению с инерционными нагрузками и не могут воспрепятствовать перемещению.
Когда человек контактирует с деталями автомобиля – рулевым колесом, панелью приборов, ветровым стеклом и т.п., происходит вторичный удар. Параметры вторичного удара зависят от скорости и замедления автомобиля, перемещения тела человека, формы и механических свойств деталей, о которые он ударяется.
При высоких скоростях автомобиля возможен также третичный удар, т.е. удар внутренних органов человека (например, мозговой массы, печени, сердца) о твердые части скелета. В 1994 г. в Имоле разбился великий пилот Формулы 1 Айртон Сенна. Находясь в прочном монококе, он не получил опасных для жизни “внешних” травм, а скончался от многочисленных повреждений внутренних органов и головного мозга, вызванных перегрузкой. Монокок остался практически цел, пилота убило почти мгновенное замедление со скорости 300 км/ч до нуля. При распространенных на наших дорогах скоростях большую часть травм водители и пассажиры получают во время вторичного удара.
Наибольшее значение для внутренней пассивной безопасности имеют столкновения транспортных средств и их наезды на неподвижное препятствие, а для внешней – наезды на пешеходов.
Источниками травм водителя наиболее часто являются рулевая колонка, рулевое колесо, панель приборов. Для передних пассажиров опасность представляют панель приборов и ветровое стекло, а для задних – спинки передних сидений. Кнопки и рычаги управления, пепельницы, детали радиоприемника обычно не наносят серьезных ранений. Однако при ударе о них головой у водителя и пассажиров может быть повреждено лицо. Также источниками повреждений являются детали дверей. Большое число травм получают люди при выбрасывании через двери, открывшиеся вследствие удара.
Кроме того, необходимо учитывать следующие моменты:
– двигатель, который у большинства современных автомобилей находится впереди, в результате удара вполне может оказаться внутри салона и причинить травмы ногам водителя и пассажиру;
– если в автомобиль происходит удар сзади, то резкое запрокидывание головы – верный перелом позвоночника (при отсутствии подголовников или не правильной их регулировке);
– отдельные детали интерьера могут при ударе срываться со своих мест и перемещаться по салону, причиняя травмы водителю и пассажирам.
Когда автомобиль ударяется о препятствие, то человек по инерции продолжает движение внутри остановившегося автомобиля. Но недолго – до ближайшего твердого предмета, которых в салоне вполне достаточно.
Поэтому важно отметить, что основной причиной разрушения автомобилей и травмирования людей при ДТП являются ударные нагрузки. Эти нагрузки имеют импульсный характер, и хотя действие их кратковременно, они достигают больших величин вследствие резкого изменения скорости автомобиля.
Для снижения инерционных нагрузок увеличивают продолжительность деформации деталей. С этой целью создают защитную зону вокруг водителя и пассажиров путем устройства жесткого каркаса в сочетании с легко сминающимися при ударах передней и задней частями кузова. У автомобилей рамной конструкции ослабляют лонжероны и поперечины, уменьшая их сечение, предусматривая отверстия в слабонагруженных местах или применяя хрупкие материалы, например, алюминиевые трубы и брусья, разрушающиеся при ударе.
То есть в современном автомобиле есть зоны деформации (энергопоглащающая) и клетка безопасности («решетка безопасности»)[9].
Чтобы водитель и пассажиры остались в живых и не получили тяжелых травм во время серьёзной аварии, их скорость при столкновении нужно снизить как можно медленнее. Причём скорость снижать нужно так, чтобы, внутри автомобиля оставалось достаточно жизненного пространства. И это уже задача, которая предъявляется к силовой структуре кузова автомобиля, а однимиз основных средств пассивной безопасности автомобиля является конструкция кузова.
Конструкция кузова, или как её называют, «решетка безопасности» обеспечивает приемлемые нагрузки на тело человека от резкого замедления при ДТП и сохраняет пространство пассажирского салона после деформации кузова.
При тяжёлой аварии есть опасность, что двигатель и другие механизмы могут проникнуть в салон, поэтому салон окружен особой «решеткой безопасности», представляющей собой абсолютную защиту в подобных случаях. Такие же ребра и брусья жесткости можно найти и в дверях автомобиля (на случай боковых столкновений.
Двери также входят в систему пассивной безопасности. Благодаря жесткости их конструкции обеспечивается максимальная защита при боковых ударах.
Получается, что кузов автомобиля должен быть и жёстким, и податливым одновременно, то есть жёстким делают каркас «жилой» зоны, в которой находятся водитель и пассажиры — при ударе она деформируется в последнюю очередь. Силовая «клетка» салона сделана из сверхпрочной стали, в дверях есть мощные брусья, не дающие им сминаться. А относительно податливыми изготавливают специальные зоны, за счёт деформации которых и будет снижаться скорость. Моторный отсек и багажник как раз являются так называемыми зонами запрограммированной деформации. Так автомобили делают сравнительно недавно. Раньше никто об этом не задумывался, и машины сминались равномерно — страдал и кузов, и салон. А у современных автомобилей, попавших в аварию, как правило, можно увидеть, что перед автомобиля разбит, а салон цел.
Поэтому основной метод уменьшения нагрузок, действующих на водителя и пассажира, - это восприятие кинетической энергии удара при помощи демпфирующей системы. Кинетическая энергия удара может восприниматься как самим автомобилем, так и системой ограничения перемещения пассажира внутри кузова.
Также важно отметить, что при встречных столкновениях картер рулевого механизма, установленный на лонжероне рамы, смещается назад, приближаясь к водителю. В результате водитель получает тяжелые травмы лица, груди, брюшной полости, а иногда и сердца.
Для того, чтобы рулевое колесо при лобовых ударах не представляло серьезную опасность для водителя и не причиняло тяжелых травм, ступицу рулевого колеса глубоко утапливают и обкладывают мягкими материалами. Рулевую колонку часто выполняют из перфорированного металла, так что при ударе она деформируется, поглощая пластическую энергию.
Предусматриваются и другие меры защиты, снижающие тяжесть последствий столкновения: возможность перемещения рулевого колеса и рулевой колонки и поглощения ими энергии удара, а также равномерного распределения удара рулевого колеса по поверхности груди водителя.
Таким образом, травмобезопасное рулевое колесо - это элемент пассивной безопасности автомобиля имеющее возможность деформироваться таким образом, чтобы исключить получение водителем травм при аварийном наезде автомобиля на препятствие.
Пассивная безопасность автомобиля – комплекс его свойств, снижающих возможность возникновения тяжких последствий, когда с помощью активных действий водителя и свойств автомобиля избежать дорожно-транспортное происшествие не удалось или не возможно.
Исходя из всего сказанного, можно сделать вывод, что сущность пассивной безопасности автомобиля заключается в возможности автомобиля сохранить жизнь и здоровье пассажиров, если нештатная аварийная ситуация переросла в ДТП.