Нормативы, регламентирующие пассивную безопасность автомобилей при фронтальном столкновении. Методы испытаний
Из основных типов ДОРОЖНО - ТРАСНПОРТНОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ (фронтальное столкновение, боковое столкновение, удар сзади, опрокидывание) наиболее частыми и опасными являются фронтальные столкновения (более 60 % от всех ДОРОЖНО - ТРАСНПОРТНОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ). Поэтому неудивительно, что что в первое время работы по повышению пассивной безопасности автомобилей отмечались широким внедрением мероприятий по обеспечению безопасности водителей и пассажиров именно при фронтальных столкновениях (оптимизация ударно–прочностных характеристик передней части автомобиля, внедрение ремней безопасности, травмобезопасных рулевых управлений и т.д.). В результате, фронтальные столкновения, несмотря на то, что их относительное число не уменьшилось, постепенно становятся менее травмоопасными. Однако к сожалению, на дорогах России эта проблема по-прежнему актуальна, т.к. число водителей и пассажиров, постоянно использующих ремни безопасности незначительно, а число водителей нарушающих скоростной режим и выезжающих на встречную полосу для обгона постоянно возрастает. Очевидно, что в России фронтальные столкновения по-прежнему приносят наибольшее число погибших и травмированных при ДОРОЖНО - ТРАСНПОРТНОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ.
Фронтальные столкновения транспортных средств с другими автомобилями и неподвижными препятствиями по глобальности деформации конструкции и тяжести травмирования участников движения являются самым тяжелым видом ДОРОЖНО - ТРАСНПОРТНОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ. В начальный период развития работ по повышению пассивной безопасности за базовые нормативы принимались условия обеспечения безопасности при наиболее легко воспроизводимых, хотя и не самых частых, разновидностях ДОРОЖНО - ТРАСНПОРТНОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ.
Для имитации фронтальных столкновений был принят прямой наезд со скоростью около 50 км/ч на плоское недеформируемое препятствие, расположенное перпендикулярно траектории движения. Хотя такие условия встречаются не чаще чем в 3–5 % от реальных столкновений, они были сравнительно легко и стабильно воспроизводимы. И такой подход, в то время когда автомобильная промышленность и наука не обладали большими техническими возможностями, был вполне оправданным.
Логично, что стендовые испытания отдельных элементов автомобиля, влияющих на травмобезопасность водителей и пассажиров при фронтальных столкновениях (предписания Правил № 11, 12, 14, 16, 17, 21, 26, 22, 34, 44 ЕЭК ООН), базировались на имитации условий выбранного базового способа воспроизведения полномасштабного фронтального столкновения. Основные функциональные требования указанных Правил ЕЭК ООН, которые входят в число обязательных предписаний, заключаются в следующем. Отдельные узлы (элементы) легковых автомобилей, от ударно–прочностных и геометрических характеристик которых зависит уровень безопасности водителей и пассажиров при фронтальных столкновениях (это передняя часть кузова, дверные замки, элементы рулевого управления, ремни безопасности и места их крепления, сиденья и детали интерьера передней части салона), должны:
· выдерживать статическую или динамическую нагрузку, эквивалентную той нагрузке, с которой воздействует на эти узлы (элементы) тело человека 50 % - ной репрезентативности (или масса самого узла (элемента) при перегрузке 20 -30 g в направлении вдоль продольной оси автомобиля);
· не образовывать травмоопасные перегрузки при имитации соударения головой и грудью с перечисленными ранее узлами (элементами) на скорости около 25 км/ч в зоне контакта (Правила № 12, 21);
· обеспечивать необходимое жизненное пространство в деформированном при ДОРОЖНО - ТРАСНПОРТНОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ автомобиле (Правила № 12, 33);
· геометрические параметры наружных поверхностей деталей, образующих интерьер автомобиля, должны иметь максимально возможную площадь в зонах вероятного контакта с телом человека, чтобы при соударениях по возможности снизить уровень локальных перегрузок (Правила № 26).
В отличие от перечисленных ранее Правил Правила № 16 (Ремни безопасности и их установка) и № 44 (Детские удерживающие устройства и их установка) ЕЭК ООН предписывают также испытание, где в качестве испытательного оборудования используются некоторые подобия человека (упрощенные антропометрические манекены).
Как видно из приведенного краткого обзора, на начальном этапе развития работ по пассивной безопасности имитирующие тело человека манекены использовались преимущественно как испытательное приспособление, создающее специфические нагрузки на исследуемый объект – узел (элемент) автомобиля. Критерии оценки степени безопасности конструкции еще напрямую не связывались с допускаемыми травмобезопасными воздействиями на человеческий организм. Благодаря использованию такого подхода в экономически развитых странах была сбита первая волна роста потерь от ДОРОЖНО - ТРАСНПОРТНОЕ ПРОИСШЕСТВИЕ и обеспечен приемлемый общий уровень безопасности эксплуатируемого парка легковых автомобилей.
Дальнейшее развитие техники и технологий и коренное изменение процесса проектирования, основанное на применении вычислительной техники и специализированного программного обеспечения, позволили поднять работы по обеспечению безопасности водителя и пассажиров в процессе ДТП на качественно новый уровень. В середине 90–х гг. ХХ в. представилась возможность перейти к системному подходу, когда безопасность автомобиля как комплекса технических решений стала оцениваться по достаточно прямым травматическим воздействиям, получаемым водителем и пассажирами в условиях ДТП. Этому в большой мере способствовало появление антропометрических манекенов взрослого человека, конструкция которых постоянно совершенствуется. Соответственно техническому прогрессу и степени готовности ведущих производителей автомобилей развивалась и нормативная база. Кроме того, появилась техническая возможность для существенного повышения безопасности при фронтальных ударах благодаря применению при проведении исследований:
· биомеханических критериев травмирования человека;
· антропометрических манекенов третьего поколения для биомеханической оценки последствий фронтального удара;
· полномасштабных моделей, имитирующих ударно – прочностные свойства передней части автомобиля;
· автоматических надувных систем.
В июле 1995 г. были приняты Правила № 94 ЕЭК ООН, касающиеся защиты водителей и пассажиров при фронтальных столкновениях. Принципиальным отличием оценки пассивной безопасности при фронтальных столкновениях в соответствии с Правилами № 94 являются:
· размещение на передних сиденьях антропометрических манекенов «Hybrid 3», оснащенных датчиками;
· использование недеформируемого препятствия, расположенного под углом 30°к траектории движения;
· нормирование биомеханических параметров воздействия на манекены.
Данные правила в дальнейшем дополнялись в 1996 и 1998 годах. [ ]
EuroNCAP – это европейский комитет по проведению независимых краш-тестов авто с оценкой активной безопасности и пассивной безопасности [ ]. Оценка активной безопасности ведётся с 2009 года. Основан в 1997 году и в настоящее время имеет поддержку семи правительств в Европейском союзе, а также автомобильных и потребительских организаций во всех странах ЕС [ ]. Первые испытания по установленным стандартам прошли в 1997 году, тогда обязательным был только фронтальный удар. Сейчас рейтинг EuroNCAP составляется на основе сразу нескольких испытаний, в которые входят: фронтальный удар о деформируемый барьер на скорости 64 км/ч, боковой удар о жесткий барьер на скорости 50 км/ч, имитация наезда на пешехода на скорости 40 км/ч и удар о переднюю стойку кузова, имитирующий переворот, на скорости 28 км/ч. Также с 2003 г. в обязательную программу вошли испытания с использованием рекомендованных производителями детских сидений. Манекен усаживают на заднее сиденье в кресла, рекомендуемые автопроизводителями для данной модели и возраста ребенка. Помимо последствий удара учитывается правильность расположения детских кресел. Краш–тесты на фронтальный удар моделируют столкновение с автомобилями аналогичной массы. Препятствие – это деформируемый барьер, размерами 540х1000х650 мм, сделанный из гофрированного алюминия. Толщина металла и размер сот подобраны таким образом, чтобы при деформации барьер сминался как передняя часть среднестатистического автомобиля. Скорость столкновения – 64 км/ч, степень перекрытия – 40 %. В первом квартале 2012 г. был проведен тест автомобиля Honda Civic, который получил максимально высокую оценку (5 звезд). Результаты этого испытания для фронтального столкновения приведены на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 – Оценка пассивной безопасности автомобиля Honda Civic по методике EuroNCAP
Оценка за краш – тесты складывается из:
· фронтальный краш–тест от 0 до 16 баллов (0 – 100 % безопасности);
· боковой краш–тест от 0 до 16 баллов (0 – 100 % безопасности);
Также 2 балла добавляется за боковой краш – тест, если автомобиль прошел испытание «удар в столб». За наличие системы сигнализации о непристегнутых ремнях безопасности начисляется до 3 дополнительных баллов-по одному за сигнализацию на каждом из передних кресел, и 1 балл за такую систему хотя бы на одном из задних мест. В итоге автомобиль может получить до 37 баллов (до 5 звезд).
Защита пассажиров – детей оценивается от 0 до 50 баллов. Защита пешеходов - от 0 до 35 баллов. Для наглядности полученные баллы затем переводят в «звезды». В итоге автомобиль получает две пятизвездочные оценки за пассивную безопасность и защиту пассажиров –детей и одну оценку в 4 звезды за защиту пешеходов. [ ]