MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2010
JAN SVATOŇ
MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Hodnocení pasivní bezpečnosti osobních automobilů
Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Vypracoval:
Ing. Jiří Čupera, Ph.D.
Jan Svatoň
Brno 2010
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Hodnocení pasivní bezpečnosti osobních automobilů vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.
dne………….……………………………
Podpis diplomanta……………………………..
Poděkování
Rád bych tímto poděkoval vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Jiří Čuperovi, Ph.D. za vedení, technické a věcné připomínky vedoucí ke zkvalitnění této práce.
Abstrakt Práce obsahuje průběh testováním a hodnocením pasivní bezpečnosti osobních automobilů. Pasivní bezpečnost jsou části automobilu, které nám pomáhají chránit sebe sama při samotném nárazu. Řadí se mezi ně skelet vozidla, rámy, airbagy a další. Popisují se zde některé testy, pomocí nichž se pasivní bezpečnost automobilu hodnotí. Mezi důležité patří určitě i vyhodnocovací kritérium poranění hlavy nazývané „HIC“. Toto kritérium nám udává míru pravděpodobnosti zranění hlavy.
Klíčová slova: Pasivní bezpečnost, automobil, dummies, náraz, laboratoř.
Abstract My work contains the process of testing and passive review of car´s safety. The passive safety is a part of it, which helped us to protect ourselves against the impact. The parts are the skeleton car, frames, airbags etc. It can be described by some tests as the assistance of the passive safety´s review. Among interesting ones definitely belong to evaulation criterion of the head´s injure called "HIC". This criterion offers the likelihood of head injuries.
Key words: Passive safety, car, dummies, crash, laboratory.
OBSAH
1
Úvod .................................................................................................................................... 9
2
Pasivní bezpečnost............................................................................................................. 10
3
Historie .............................................................................................................................. 12
4
Příprava vozidla k testu ..................................................................................................... 12
5
Vybavení zkušebny ........................................................................................................... 13 5.1
Dummies .......................................................................................................... 13
5.1.1
6
Použité materiály: ..................................................................................... 14
5.2
Osvětlovací soustava ........................................................................................ 16
5.3
Systém pro sběr dat .......................................................................................... 16
5.4
Vysokorychlostní kamery ................................................................................ 16
5.5
Polohové snímače............................................................................................. 16
5.6
Snímače zatížení............................................................................................... 16
5.7
Bariéra a tažný systém ..................................................................................... 16
5.8
Nárazové vozíky............................................................................................... 17
5.9
Testovací zařízení pro ochranu chodců ............................................................ 17
5.10
Překážky pro simulaci nárazu na tyč ................................................................ 18
5.11
Průběh nárazu ................................................................................................... 19
Testy .................................................................................................................................. 21 6.1
Euro NCAP ...................................................................................................... 21
6.1.1
Ochrana dospělé osoby ............................................................................. 21
6.1.2
Ochrana dětí .............................................................................................. 21
6.1.3
Ochrana chodců ........................................................................................ 22
6.1.4
Čelní náraz vozu ....................................................................................... 23
6.1.5
Boční náraz do vozu ................................................................................. 24
6.1.6
Náraz na tyč .............................................................................................. 25
6.1.7
Náraz zezadu ............................................................................................. 26
6.2
NHTSA ............................................................................................................ 27
6.2.1
Čelní náraz vozu ....................................................................................... 27
6.2.2
Boční náraz do vozu ................................................................................. 28
6.2.3
Test převrácení .......................................................................................... 29
6.3
ANCAP ............................................................................................................ 32
6.3.1
Čelní náraz vozu ....................................................................................... 32
6.3.2
Boční náraz vozu ...................................................................................... 32
6.3.3
Náraz na tyč .............................................................................................. 33
6.4
Další testy ......................................................................................................... 34
6.4.1 6.5
Náraz v rychlosti 80 kmh-1........................................................................ 34
Srovnávací kritérium HIC ................................................................................ 36
7
Závěr .................................................................................................................................. 37
8
Literatura: .......................................................................................................................... 38 8.1
Seznam tabulek ................................................................................................ 39
8.2
Seznam obrázků ............................................................................................... 40
1
ÚVOD
Pasivní bezpečnost, jakožto jedna z hlavních důležitých vlastností osobních automobilů, je stále na vzestupu. Kritéria, podle kterých se pasivní bezpečnost hodnotí, jsou stále přísnější. Tato práce se zabývá vlastním hodnocením některých testů, které se provádějí po celém světě. Jako podporu těchto testů se podílí několik států, které mají velice husté sítě silnic a dálnic. Pomocí těchto testů, lze požadovat po výrobcích automobilů větší bezpečnost, pomocí níž, lze snížit následky na životech a zdraví a také na finančních ztrátách. Každá zkušebna testuje vozidlo z hlediska pasivní bezpečnosti odlišným způsobem, který si popíšeme. Pro Evropu nejznámějším je asi testování zkušebnou EuroNCAP. Tato zkušebna sídlí v Belgii. Mezi její testy patří čelní náraz do pevné překážky se 40 % překrytím, boční náraz, náraz na sloup a náraz zezadu. Jako další testovací zkušebnou, která sídlí ve Washingtonu DC je NHTSA. Při této zkušebně se testují čelní nárazy, boční a test převrácení vozidla. V Austrálii najdeme testovací zkušebnu ANCAP při které se testuje čelní náraz, boční náraz a náraz na tyč.
9
2
PASIVNÍ BEZPEČNOST
Pasivní bezpečností rozumíme souhrn všech výrobních a konstrukčních opatření, jejichž posláním je omezení možnosti poranění a ztrát na lidských životech, popř. i snížení hmotných ztrát, dojde-li k nehodě, ať již zaviněné lidským činitelem, vozovkou, či technickým stavem vozidla. Z hlediska zákonodárství jsou požadavky na pasavní bezpečnost stanoveny v ČR Zákonem č.38/1995 SB. a vyhláškou č. 102/1995 Sb. a homologačními předpisy Evropské hospodářské komise OSN. Pasivní bezpečnost se dle ochrany cestujících dělí na vnitřní a vnější kompatibilitu. Mezi vnější kompatibilitu patří například sladění deformačních sil a drah, které se rozdělují mezi nárazové energie všech účastníků nehody. Je důležité, aby se dodržely biomechanické mezní hodnoty a prostor pro možnost přežití pasažérů. Vnitřní kompatibilita by měla např. zajistit neporušený prostor pro cestující a sladit zádržné systémy k dodržení biomechanických mezních hodnot. Je velmi důležité z hlediska pasivní bezpečnosti, aby se neustále analyzovaly dopravní nehody a jejich průběh současně s analyzováním biomechanického výzkumu. [1]
Legenda obr. 1: OA- osobní vozidla NA- nákladní vozidla C- cyklisté a motocyklisté CH- chodci OÚD- ostatní účastníci dopravy
10
Pasivní bezpečnost
Při nárazu
Po nárazu
Ochrana OÚD OA, NA, C OA, NA, C, CH Vlastní ochrana Ochrana vlastní posádky
překážka Ochrana jiných cestujících
Ochrana cestujících
Vnitřní kompatibilita
Ochrana chodců a cyklistů
Vnější kompatibilita
Zádržný systém Kabina Biomechanika
Struktura karoserie
Biomechanika
Vnější bezpečnost
Vnitřní bezpečnost
Možnost přežití pro všechny účastníky dopravy Obr. 11Pasivní Pasivníbezpečnost bezpečnost
11
3
HISTORIE První počátky zkoušení vozidel se datují do konce čtyřicátých let, kdy automobilky
začali testovat bezpečnost cestujících. Roku 1967 probíhá první kampaň v USA, kvůli bezpečnosti vozidel. V roce 1978 začala Americká národní správa bezpečnosti na dálnicích a v dopravě realizovat bariérové zkoušky. To byly počátky, kdy se tyto informace dostaly i mezi zákazníky. Testování vozidel pod označením NCAP je založeno v USA v roce 1979. Austrálie začala testovat automobily dle vlastního testování NCAP od roku 1993. Jako první uvedla oficiálně výsledky čelních cash testů Japonská národní organizace pro bezpečnost. V roce 1997 vzniká i Euro NCAP. [2]
4
PŘÍPRAVA VOZIDLA K TESTU
Vozidla pro test jsou zakoupena anonymně, aby výrobce nemohl ovlivňovat bezpečnost vozu určeného pro test. K testu jsou vybírána pouze vozidla s takovými prvky bezpečnostních výbav, které jsou dostupné ve všech zemích EU pro test EuroNCAP. Vyšší výbavy vozidel mohou obsahovat navíc boční airbagy či jiné zádržné systémy, které zde právě chybí. Vlastní testování probíhá v nezávislé autorizované zkušebně. Výrobce je požádán o asistenci při přípravě vozu a jeho zástupci se zúčastňují pouze jako pozorovatelé. Všechny zkoušky se provádí pouze jednou. Příprava jednotlivých vozů se může lišit v závislosti na použité normě testování, zda se jedná o čelní, boční nebo jiný druh nárazu a také dle přání zákazníka. [3] Automobil se nastříká matnou barvou a polepí se žlutými polepy. To je z důvodu toho, aby jej kamery mohly lépe zaznamenávat. Místo paliva se použije obarvený roztok, kvůli bezpečnosti při testování a zjištění poškození palivové soustavy během testování. Pokud je, ale vozidlo poháněné vlastní silou ponechá se palivo.
12
5
VYBAVENÍ ZKUŠEBNY
Na obrázku je vyobrazeno zařízení vozidlové zkušebny. Jsou zde čtyři laboratoře, ve kterých jsou testovací technici. V každé laboratoři se shromažďují a zpracovávají jiná data. Nezbytnou součástí potřebnou k testování je testovací bariéra a tažné zařízení, pomocí něhož, je vozidlo poháněno směrem k bariéře po dráze vyznačené černo-žlutými pruhy. Zkušebna je vybavena vysokorychlostními kamerami a výkonným osvětlením, aby bylo možné detailněji zkoumat samotný náraz.
Obr. 2 Vozidlová zkušebna
Facility, data acqusition a camera control: V této laboratoři se řídí celý průběh testu. Ovládají se zde kamery a získávají se data. Data a video analysis: Zde se zpracovávají data a video získané během testu. Dummy laboratory: Samostatná laboratoř pro biomechanické modely lidského těla.
5.1 Dummies Pro testování se využívá biomechanického modelu lidského těla. Tento model má v sobě zakomponován několik snímačů, pomocí kterých je možné zjistit hodnoty poranění dané části těla. Model je umístěn na sedadlo řidiče, případně i spolujezdce. Pro řidiče i spolujezdce se 13
využívají rozdílné modely. Využívají se i modely velikostí odpovídající 1,5 a 3 ročního dítěte, které se umisťují do dětských sedaček v zadní části vozu. Dnes jsou používané dva typy figurín „Hybrid III“ a „EuroSID-II“. Jejich hlavním úkolem je co nejpřesněji simulovat zranění při nehodě. „Hybrid III“ se využívá k získávání dat při čelním nárazu. „EuroSID-II“ je figurínou pro testování bočního nárazu. Každá figurína je jinak přístrojově vybavena, proto je každá určena pro jiný typ nárazu. Dále jsou využívány figuríny dětí P1⅟ 2 a P3. Figurína P1⅟ 2 simuluje dítě odpovídající stáří 1,5 roku a P3 3 roky.
Obr. 3 Dummies Hybrid III a ES-2 [4]
5.1.1 Použité materiály:
Hlava: základním materiálem je hliník, který je pokrytý vrstvou pryže připomínající lidskou kůži. Uvnitř je trojosý akcelerometr uložený do pravého úhlu. Každý akcelerometr funguje samostatně a zaznamenává síly a zrychlení působící na mozek.
Krk: jeho hlavní funkcí je měřit ohýbání, zlomení a napětí, které vzniká v krku při nárazu, když hlava je vymrštěna dopředu a následně zpět.
Ruce: při testech se nekontrolovatelně pohybují. Vážné zranění není tak časté.
14
Obr. 4 Dummies detail hrudi a krku [4]
Hrudník (Hybrid III): Hybrid III má žebra vyrobená z oceli vybavené zařízením, které snímá deformaci hrudníku během čelního nárazu.
Hrudník (EuroSID II): EuroSID II má snímače z boku, pomocí kterých se zjišťuje deformace a její rychlost.
Břicho: pro záznam síly působící na břicho je vybaven EuroSID II.
Pánev: pomocí figuríny EuroSID II jsou měřeny síly působící zboku, které by mohly poranit kyčelní kloub.
Stehno: Figurína Hybrid III má stehno spojené ze tří částí. Z pánve, stehenní kosti a kolena. Pomocí kolena se měří síla, která na něj působí a může způsobit zranění všech tří částí.
Dolní končetiny: v této části jsou umístěny snímače na ohyb, tlak, zlomení a napětí, tímto je možné posoudit možnost poškození dolní končetiny v úseku od kolene po kotník.
Chodidla a kotník: toto měření jako jediné se provádí až po samotném nárazovém testu, kdy se pozoruje deformace a posun pedálů řidiče.
15
5.2 Osvětlovací soustava Kamery, které snímají průběh testu, jsou vysoko rychlostní a snímají 1000 a více snímků za sekundu. Proto je nutné mít velmi kvalitní osvětlení, které má téměř barvu denního světla. Jsou to speciálně navrhnutá světla pro testování crash testů.
5.3 Systém pro sběr dat Figuríny používané při crash testech, jsou vybaveny snímači, pro zjištění sil probíhajících při nárazu. Pomocí vysokorychlostního sběru dat, jsou data ze snímačů, zaznamenávány do tohoto systému, který je velmi spolehlivý.
5.4 Vysokorychlostní kamery Vlastní náraz během testu probíhá přibližně 0,4 sekundy od prvního kontaktu vozidla s bariérou. Proto je nutné využívat vysokorychlostní kamery, aby se mohla provést podrobná analýza nárazu ze záznamu. Tyto kamery snímají 1000 a více snímků za sekundu, přitom běžné kamery snímají přibližně 25 snímku za sekundu. Tyto kamery musí být spolehlivé jako systém pro sběr dat.
5.5 Polohové snímače Využívají se pro zjištění polohy a pohybu částí figuríny, jako je hruď a nohy. Je možné je využít i pro snímání pohybu nárazníků, dveří, sedadel, střech a řízení.
5.6 Snímače zatížení Jedná se o akcelerometry a tenzometry, které snímají průběh silového účinku v průběhu času na různých částech těla figuríny.
5.7 Bariéra a tažný systém Bariéra je vybavena nárazovou konstrukcí, která je podle typu testu různě uzpůsobena. Pro Euro ECAP je bariéra přesazena na 40% šířky vozidla ze strany řidiče. Test NHTSA využívá celou šířku vozidla, tudíž i bariéry. Tažný systém zajišťuje pohon pro testované vozidlo.
16
5.8 Nárazové vozíky Nárazové vozíky mají výškově nastavitelný přední štít, který se nastavuje vždy podle testovaného vozu. Vozíky jsou různé podle typu testu.
Obr. 5 Zkušební vozík pro náraz z boku [5]
Obr. 6 Zkušební vozík pro náraz zezadu [5]
5.9 Testovací zařízení pro ochranu chodců Tyto přístroje jsou vybaveny hydraulickými válci, pomocí kterých jsou jednotlivé díly figuríny vymršťovány k nárazu.
17
Obr. 7 Testovací zařízení pro ochranu chodců [6]
5.10 Překážky pro simulaci nárazu na tyč Mohou být pevné a mobilní. Mobilní překážky je možné demontovat pro přepravu či skladování. Ocelová tyč je připevněna na podstavec. Automobil je umístěný na pojízdné plošině, pomocí níž narazí na testovací tyč.
Obr. 8 Zařízení pro testování nárazu na tyč [6]
18
5.11 Průběh nárazu Test nárazu na pevnou překážku v rychlosti 80 kmh-1, bez použití bezpečnostních pásů. 26 ms po nárazu se začíná deformovat nárazník. Na vůz působí síla rovnající se třicetinásobku váhy automobilu. Osoby v prostoru kabiny se pohybují rychlostí právě těch 80 kmh-1 39 ms po nárazu se řidič i se sedadlem posune o 150 mm dopředu 44 ms po nárazu dochází prudkým nárazem hrudníku k destrukci volantu 50 ms po nárazu rychlost klesá a na cestující působí síly převyšující několikanásobně jejich tíhu 68 ms po nárazu řidič narazí na přístrojovou desku. 92 ms po nárazu řidič a spolujezdec v jednom okamžiku prorazí hlavou čelní sklo a smrtelně si poraní hlavu. 100 ms po nárazu je již tělo řidiče, opřené o volant, vrženo zpět. [7]
19
Obr. 9 Časový průběh funkce airbagu při nárazu [1]
20
6
TESTY
6.1 Euro NCAP
6.1.1 Ochrana dospělé osoby Při ochraně dospělé osoby se sledují aspekty při čtyřech různých zkušebních nárazech: čelní náraz, při bočním nárazu, nárazu na sloup a zadní náraz. Při každém testu je zpočátku zaznamenána hodnota z dané části figuríny. Tyto hodnoty mohou být dodatečně upravené v závislosti na kinematice cestujících, které by mohly mít vliv na ochranu různě velikých cestujících na různých místech sezení.
6.1.2 Ochrana dětí U ochrany dětí je nejdůležitějším aspektem hodnocení ochrany hlavy figuríny. Využívá se čelního a bočního nárazu. Simulace se provádí na figurínách P1⅟ 2 a P3 umístěných v sedačkách v zadní části vozu doporučené výrobcem vozidla. Vozidla jsou hodnocena i z hlediska označení pro vypnutí airbagu a úchyty ISOFIX. Výsledky v hlavních kategoriích jsou zkombinovány a je z nich vypočtena celková ochrana dítěte.
21
6.1.3 Ochrana chodců Hodnocení ochrany chodců je prováděno vystřelením impaktorů ve třech testech: náraz hlavy dospělého na kapotu, příp. dítěte, stehen na náběžnou hranu kapoty a noh do nárazníku v rychlosti 40 kmh-1. Celkem je testováno 18 míst nárazu. Z těchto hodnot je vypočtena výsledná ochrana chodců. Pro daný vůz je ochrana chodců vyjádřena jako procento z maximálního dosaženého počtu bodů, který je 18. Skóre pro různé zkušební zóny je graficky
vyobrazené
v zónách
obrysu
automobilu.
Obr. 10 Testování ochrany chodců [4]
Riziko usmrcení chodců, je závislé na rychlosti vozidla. Dle obrázku č. 11 je zřejmé, že pokud vozidlo jede do rychlosti 30 kmh-1 je pravděpodobnost přežití 90%. Jestliže však vozidlo jede rychlostí 30-50 kmh-1 procento smrtelného zranění se mnohonásobně zvyšuje. Při rychlosti nad 50 kmh-1 je pravděpodobnost smrtelného zranění více jak 85%. [8]
22
Obr. 11 Pravděpodobnost smrtelného zranění chodců při kolizi s vozidlem [9]
6.1.4 Čelní náraz vozu Čelní náraz vozu probíhá v rychlosti 64 kmh-1 do deformovatelné bariéry, která je široká jeden metr, s přesazením 40%. Deformace může dosáhnout maximálně 540 mm.
Obr. 12 Čelní náraz vozu na pevnou překážku, 40% přesazení EuroNCAP [4]
Pro měření bezpečnosti, jsou na přední sedadla umístěny figuríny „Hybrid III“ a dvou dětských figurín P1⅟ 2 a P3 na zadní sedačce. Hodnocení poranění figurín je graficky vyjádřeno do zón obrysu postavy.
23
Obr. 13 Vyhodnocení ochrany pasažérů [4]
Hodnoticí kritéria poranění: hlava, krk, hrudník, pánev, stehno, koleno a dolní končetina Tento způsob testování má simulovat nejčastější typ havárie vozu, které vede k vážnému zranění nebo smrti. Většinou při čelní srážce dochází k poškození pouze části vozidla, proto je testován náraz jen na 40% z šířky automobilu. Testování simuluje náraz testovaného vozidla v rychlosti 64 kmh-1 do vozidla jedoucí rychlostí přibližně 55 kmh-1. Tento rozdíl 8 kmh-1 je zadržován v deformačních zónách v přední části vozidla. Volant s airbagem tvoří důležitou součást zádržného systému. Ve většině automobilů, není zádržný systém schopen ochránit kolena. Vysoké síly působící na kolena se mohou předávat do stehna, kyčelního kloubu a pánve. [4] 6.1.5
Boční náraz do vozu
Druhý nejvýznamnější náraz je boční náraz zkušebním vozíkem, který je 1,5 metru široký v rychlosti 50 kmh-1 o hmotnosti 950 kg a pod úhlem 90%, do stojícího vozu. Ochrana před úrazem se posuzuje podle testu bočního nárazu figuríny „EuroSID-II“ na sedadlo řidiče a figurín P1⅟ 2 a P3 na zadním sedadle.
24
Obr. 14 Boční náraz do vozu EuroNCAP [4]
Hodnoticí kritéria poranění: hlava, hrudník, břicho, pánev Podle testů je těžké posoudit úroveň ochrany poskytované z rozsahu narušení automobilu, ale Euro NCAP zaznamenal zlepšení výkonu v bočním nárazu. Boční airbagy jsou dnes povinné pro testování bočního nárazu v testech Euro NCAP. [4] 6.1.6
Náraz na tyč
Při bočním nárazu pomáhají bezpečnosti boční airbagy tím, že vyplní prostor mezi hlavou pasažéra a oknem automobilu. Pomáhají chránit hlavu a horní část trupu. Testování probíhá při rychlosti 29 kmh-1 na tyč, která má průměr 254 mm pod úhlem 90%. Měření se provádí na figuríně Euro-SID-II.
25
Obr. 15 Náraz na tyč EuroNCAP [4]
Pokud testovaný automobil není vybaven bočním airbagem, tak se hlava řidiče může vymrštit a silou vrazit do testovací tyče. To může být příčina smrtelného úrazu. Od roku 2009 je testování na tyč povinné při každém testování.
6.1.7
Náraz zezadu
Provádí se z důvodu tzv. „Whiplash“ což je náhlá deformace páteře, které může vést k dlouhodobé bolestivosti.
„Whiplash není neobvyklé při
čelním a bočním nárazu, ale nejčastěji se právě vyskytuje u nárazu zezadu. „Whiplash“ je těžké diagnostikovat a léčba takového to zranění je velmi nákladná. Ovlivnit poranění páteře může
Obr. 16 Aktivní opěrky hlavy
konstrukce a tvar sedadla a hlavové opěrky. Hodnocení „Whiplash“ je zařazeno mezi ochranu dospělé osoby od roku 2009.
26
Obr. 17 Hyperflexe krku [10]
6.2 NHTSA 6.2.1 Čelní náraz vozu Při hodnocení čelního nárazu vozidlo využívá celou svoji šíři, kterou narazí do zdi rychlostí 56 kmh-1 (35 mph). Jako vyhodnocení, využívá pěti-hvězdičkového hodnocení, naznačují možnost zranění hlavy a hrudníku řidiče a sedadlo spolujezdce. [11] 10%
nebo
menší
pravděpodobnost
vážného
zranění
11%
-
20%
pravděpodobnost
vážného
zranění
21%
-
35%
pravděpodobnost
vážného
zranění
36%
-
45%
pravděpodobnost
vážného
zranění
46% a větší pravděpodobnost vážného zranění
27
Obr. 18 Záběr z vysokorychlostní kamery NHTSA [12]
6.2.2 Boční náraz do vozu Boční náraz je testován za rychlosti 62 kmh-1 (39mph), pod úhlem 27° na vozidlo. Bezpečnost je vyobrazena pěti-hvězdičkovým hodnocením.
Obr. 19 Boční náraz do vozu NHTSA
5% 6%
nebo
menší 10%
-
šance
na
vážné
zranění
šance
na
vážné
zranění
11%
-
20%
šance
na
vážné
zranění
21%
-
25%
šance
na
vážné
zranění
26% a větší šance na vážné zranění 28
Obr. 20 Funkce bočních airbagů [10]
6.2.3
Test převrácení
Jedná se o riziko převrácení jednoho automobilu bez zúčastnění dalších. Téměř 33% řidičů zemřelo při převrácení osobního automobilu. Na převrácení vozidla působí několik faktorů:
Typ vozidla – vozidla typu SUV, dodávky, pick-up, vyšší a užší vozidla jsou náchylnější na převrácení.
Rychlost – přibližně 40% smrtelných nehod při převrácení je způsobeno vysokou rychlostí
Alkohol – téměř polovina nehod při převrácení byla zaviněna alkoholem
Lokalita – téměř ¾ smrtelných nehod převrácení jsou na venkovských silnicích
Řízení – NHTSA data naznačují, že více než 90% nehod převrácením, se staly na rovných úsecích nebo při mírných zatáčkách. Záleží tedy na chování řidiče jako věnování
se
řízení,
nepozornost,
nepřiměřená
rychlost.
Téměř 85% úmrtí souvisejících s překlopením se stalo pouze s jedním vozidlem, tedy při havárii nebylo přítomno více vozidel. Hodnocení převrácení je od roku 2004 závislé na „Static stability factor“ (SSF) a dynamické zkoušce manévrování (Tip-up/No Tip-up) z nichž se vypočítá riziko převrácení vozidla (Risk of rollover). [12] 29
Obr. 21 Schéma výpočtu hodnocení převrácení vozidla NHTSA [12]
Je riziko převrácení méně, než 10% Je riziko převrácení mezi 10 a 20% Je riziko převrácení mezi 20 a 30% Je riziko převrácení mezi 30 a 40% Je riziko převrácení více než 40%
Obr. 22 Grafické vyjádření možnosti převrácení
30
Static stability factor (SSF) – se vypočítá na základě rozchodu (T) a výšky těžiště (H) vozidla ze vzorce:
SSF T / 2H
Obr. 23 Static stability factor [16]
Čím vyšší číslo stability SSF, tím je vozidlo stabilnější. Hodnoty se pohybují přibližně u osobních automobilů od 1,30 – 1,50 a u SUV, pick-up, dodávek od 1,00 – 1,30 rozsahu.
Dynamická zkouška manévrování se provádí, když je vozidlo plně
Obr. 24 Hodnocení možnosti převrácení
obsazeno pasažéry, naplněna palivová nádrž a je opatřeno přídavnými koly. Vozidlo simuluje vyhýbající manévr, kdy je řízení v jednom směru a prudce přejde do druhého směru.
Obr. 25 Dynamická zkouška manévrování
31
6.3 ANCAP 6.3.1
Čelní náraz vozu
Náraz se testuje v rychlosti vozidla 64 kmh-1 do deformovatelné hliníkové bariéry. Ve voze sedí dvě figuríny „Hybrid III“ na předních sedačkách. V zadní části vozu sedí figuríny dětí ve stáří 18 měsíců a 3 roky upoutané v dětských sedačkách. Vozidlo naráží 40% šířky ze strany řidiče do bariéry. [13]
Obr. 26 Čelní náraz vozu ANCAP [13]
6.3.2 Boční náraz vozu Vozidlo stojí na místě a z boku do něj narazí testovací vozík, který váží 950 kg za rychlosti 50 kmh-1. Opět je zde náraz na stranu řidiče. Vozík má deformační hliníkové zóny, aby lépe simuloval náraz jiného vozidla. Na sedadle řidiče je figurína „EuroSID II“. Na zadních sedačkách jsou opět figuríny dětí ve stáří 18 měsíců a 3 roky.
Obr. 27 Boční náraz vozu ANCAP [13]
32
6.3.3 Náraz na tyč Při testu na náraz vozidla na tyč je vozidlo umístěno na vozík, který se rozjede rychlostí 29 kmh-1 proti pevně umístěné ocelové tyči. Zde je figurína umístěna pouze na sedadle řidiče.
Obr. 28 Náraz na tyč ANCAP [13]
33
6.4 Další testy 6.4.1 Náraz v rychlosti 80 kmh-1 Testování provádí automobilový klub ADAC. Porovnává stejné vozidlo v rychlosti 64 kmh-1 testované v testu EuroNCAP. Z toho důvodu je možné testy porovnat. Rychlost 80 kmh-1 je předpokládaná pro náraz na dálnici. Řidič vidící 50m před sebou překážku, začne brzdit z rychlosti 110 kmh-1 a zpomalí na rychlost přibližně 80 kmh-1.
EuroNCAP 64 kmh-1
ADAC 80 kmh-1
Vozidlo Renault Laguna
Vozidlu
po
nárazu
zůstává Zde je již kabinový prostor
neporušený kabinový prostor, zdeformován, volant s palubní dveře jdou normálně otevřít. deskou je posunut a není možno Deformační zóna je dostatečná.
normálně otevřít dveře. Tady již deformační zóna nevyhovuje.
Řidič
Riziko zranění je velmi nízké. Vlivem Noha naráží na palubní desku.
zmenšuje
pohybu
volantu
vzdálenost
se
mezi
řidičem a volantem. Proto není možné, aby airbag, dostatečně chránil řidiče. Dle schématu je vidět, že výražně vzrostl tlak na prsa, nohy, kyčle a stehna.
34
Spolujezdec
Spolujezdec je plně chráněn a Airbagu nedochází
ke
s přístrojovou deskou.
nebrání
žádné
ale
přesto
kontaktu komponenty,
spolujezdec naráží hlavou a koleny na palubní desku.
Dítě 3 roky
Dětská sedačka Isofix chrání Dítě zůstává v sedačce, ale dítě velice dobře.
zpomalení je tak vysoké, že je zde velký tlak na hrudník.
Dítě 1,5 roku
Všechny hodnoty jsou nízké Opět dítě zůstává v sedačce, ale mimo
napětí,
v krku dítěte.
které
vzniká vliv tu hraje vysoké zpomalení, tudíž je tu velký tlak na hrudník. Samozřejmě zůstává i napětí v krku.
35
6.5 Srovnávací kritérium HIC HIC= Head Injury Criteria (kritérium poranění hlavy) Jedná se o kritérium poukazující na poranění hlavy při nehodě. Je odvozen od proměnných zrychlení a času. K jeho změření se využívají akcelerometry umístěné v hlavě figuríny. [17] 2.5 t2 1 HIC adt t t 2 1 t 2 t1 t1 max
Výpočet:
t1 a t2 – počáteční a konečné časy intervalu v sekundách, během kterého HIC dosahuje maximální hodnoty. Maximální doba trvání HIC je omezena na určitou dobu, obvykle 15 ms. Pokud je HIC 1000, utrpí taková zranění, na které může zemřít.
Body
4
3
2
1
0
Barva
Zelená
Žlutá
Oranžová
Hnědá
Červená
HIC
< 650
767
884
999
a(3ms) (g)
< 72
77
82
87
Tabulka 1 Hodnocení HIC
36
> 1000 > 88
7
ZÁVĚR Každý z výše zmíněných testů, které provádí jednotlivé zkušebny, jsou velice důležité
pro bezpečnost. Jedním z nejdůležitějších je určitě čelní náraz vozu, při kterém dochází ke středu dvou protijedoucích vozidel, který bývá nejhorší. Mezi čelní náraz patří i náraz do stromu případně do vozidla jedoucího ve stejném směru, které nebývají tak tragické. Velmi zajímavým testem je test možnosti převrácení vozidla. Nynější trend je kupovat vozidla třídy SUV, u kterých je bezpochyby větší riziko převrácení. Určitě by bylo zajímavé testovat vozidla testem, při kterém by se hodnotila jak pevná a odolná je střecha vozidla, pokud by vozidlo začalo při nehodě rotovat kolem své podélné osy. Samozřejmě tu hraje roli, jak se vozidlo otáčí, jestli třeba narazí jen malou částí střechy o překážku nebo celou plochou. Pokud by se ale vzalo v úvahu pouze samotné rotování ze svahu bez překážek, bylo by díky tomu možné porovnávat i vozidla jiného typu. Dala by se porovnávat bezpečnost cestujících jedoucích v osobním vozidle, SUV nebo třeba v dodávce. Zajímavé by mohlo být, porovnávat vozidla ve všech zkušebnách na stejné testy za stejných podmínek. Tzn. Vozidlo, které by se testovalo, tak by prošlo stejnými testy ve kterékoliv zkušebně.
37
8
LITERATURA:
1. Ing. František Vlk, DrSc. Karosérie motorových vozidel. Brno : Nakladatelství a vykladatelství VLK, 2000. 2.
Fišer,
Miloslav.
www.autorevue.cz.
Autorevue.cz.
[Online]
29.
4
2002.
6.
5
2002.
http://www.autorevue.cz/euro-ncap-bezpecnost-automobilu-cast-druha_1. 3.
Fišer,
Miloslav.
www.autorevue.cz.
Autorevue.cz.
[Online]
http://www.autorevue.cz/euro-ncap-bezpecnost-automobilu-cast-treti_1. 4.
Our
tests.
Euro
NCAP
-
For
safer
cars.
[Online]
[cit.
15.3.2010]
http://www.euroncap.com/home.aspx. 5. Vozíky pro crash testy.
ERNST. [Online] [cit. 29.3.2010] http://www.ernst-
gruppe.de/Navigation_Oben-p-65/Pr%C3%BCftechnik/Crashsysteme_und_Komponenten-p7/Sto%C3%9Fwagen.html. 6.
Testovací
systémy.
ERNST.
[Online]
[cit.
29.3.2010]
http://www.ernst-
gruppe.de/Navigation_Oben-p-65/Pr%C3%BCftechnik/Crashsysteme_und_Komponenten-p7/Crashsysteme.html. 7. Náraz na pevnou překážku. Besip. [Online] 25. 02 2009. http://ibesip.cz/Bezpecnostnipasy/Naraz-na-pevnou-prekazku. 8. Vliv rychlosti na bezpečnost silničního provozu. Besip. [Online] 16. 04 2009. http://ibesip.cz/Rychlost/Vliv-rychlosti-na-bezpecnost-silnicniho-provozu. 9. Vliv rychlosti na bezpečnost silničního provozu. Besip.cz. [Online] 16. 04 2009. http://ibesip.cz/Rychlost/Vliv-rychlosti-na-bezpecnost-silnicniho-provozu. 10.
Jiné
typy
bolestí
hlavy.
Migrenik.cz.
[Online]
[cit.
26.3.2010]
http://www.migrenik.cz/cps/rde/xchg/migrenik/xsl/m_jine-typy-bolesti-hlavy.html. 11. NHTSA. National Highway Traffic Safety Administration. [Online] [cit. 16.3.2010] http://www.nhtsa.dot.gov/. 12. Mello, Tara Baukus. Safety tips. Edmunds.com. [Online] [cit. 29.3.2010] http://www.edmunds.com/media/ownership/safety/side.airbags/ford.side.500.jpg.
38
13.
Rollover
Rating
System.
safercar.gov.
[Online]
[cit.
17.3.2010]
http://www.safercar.gov/portal/site/safercar/menuitem.13dd5c887c7e1358fefe0a2f35a67789/? vgnextoid=e1e8e66aeee35110VgnVCM1000002fd17898RCRD. 14.
Crash
Testing
Explained.
ANCAP.
[Online]
[cit.
5.3.2010]
Wikipedia.
[Online]
[cit.
9.3.2010]
http://www.ancap.com.au/testing/. 15.
Head
injury
criterion.
http://en.wikipedia.org/wiki/Head_injury_criterion. 16.
Rollover
FAQs.
safercar.gov.
[Online]
[cit.
27.3.2010]
http://www.safercar.gov/portal/site/safercar/menuitem.13dd5c887c7e1358fefe0a2f35a67789/? vgnextoid=5278e66aeee35110VgnVCM1000002fd17898RCRD#howisa.
8.1 Seznam tabulek Tabulka 1 Hodnocení HIC ....................................................................................................... 36
39
8.2 Seznam obrázků Obr. 1 Pasivní bezpečnost ....................................................................................................... 11 Obr. 2 Vozidlová zkušebna ..................................................................................................... 13 Obr. 3 Dummies Hybrid III a ES-2 ......................................................................................... 14 Obr. 4 Dummies detail hrudi a krku ........................................................................................ 15 Obr. 5 Zkušební vozík pro náraz z boku ................................................................................. 17 Obr. 6 Zkušební vozík pro náraz zezadu ................................................................................. 17 Obr. 7 Testovací zařízení pro ochranu chodců ........................................................................ 18 Obr. 8 Zařízení pro testování nárazu na tyč ............................................................................ 18 Obr. 9 Časový průběh funkce airbagu při nárazu .................................................................... 20 Obr. 10 Testování ochrany chodců ......................................................................................... 22 Obr. 11 Pravděpodobnost smrtelného zranění chodců při kolizi s vozidlem .......................... 23 Obr. 12 Čelní náraz vozu na pevnou překážku, 40% přesazení EuroNCAP........................... 23 Obr. 13 Vyhodnocení ochrany pasažérů ................................................................................. 24 Obr. 14 Boční náraz do vozu EuroNCAP ............................................................................... 25 Obr. 15 Náraz na tyč EuroNCAP ............................................................................................ 26 Obr. 16 Aktivní opěrky hlavy ................................................................................................. 26 Obr. 17 Hyperflexe krku ......................................................................................................... 27 Obr. 18 Záběr z vysokorychlostní kamery NHTSA ................................................................ 28 Obr. 19 Boční náraz do vozu NHTSA .................................................................................... 28 Obr. 20 Funkce bočních airbagů ............................................................................................. 29 Obr. 21 Schéma výpočtu hodnocení převrácení vozidla NHTSA .......................................... 30 Obr. 22 Grafické vyjádření možnosti převrácení .................................................................... 30 Obr. 23 Static stability factor .................................................................................................. 31 Obr. 25 Dynamická zkouška manévrování ............................................................................. 31 Obr. 24 Hodnocení možnosti převrácení................................................................................. 31 Obr. 26 Čelní náraz vozu ANCAP .......................................................................................... 32 Obr. 27 Boční náraz vozu ANCAP ......................................................................................... 32 Obr. 28 Náraz na tyč ANCAP ................................................................................................. 33
40
