Если верить исследованиям, от 80 до 85% транспортных аварий и катастроф приходится на автомобили. Производители авто понимают, что безопасность транспортного средства – важное преимущество над соперниками на рынке, а так же то, что от безопасности одного автомобиля зависит безопасность движения на дороге в целом. Причины аварий могут различными – это и человеческий фактор, и состояние дороги, и метеорологические условия, и конструкторам приходится учитывать весь спектр угроз. Поэтому современные системы безопасности обеспечивают и активную, и пассивную защиту автомобиля, и состоят из сложного комплекса различных устройств и приспособлений, от антиблокировочной системы колёс (далее – АБС) и противозаносных систем до подушек безопасности.

Активная безопасность и предотвращение ДТП

Надёжное транспортное средство позволяет водителю сохранить свою жизнь и здоровье, а вместе с тем – жизнь и здоровье пассажиров на современных, битком забитых трассах. Безопасность автомобиля принято делить на пассивную и активную. Активная означает те конструкторские решения или системы, которые уменьшают вероятность дорожно-транспортного происшествия.

Активная безопасность позволяет менять характер движения, не опасаясь выхода автомобиля из-под контроля.

Активная безопасность зависит от конструкции машины, большое значение имеет эргономичность сидений и салона в целом, системы, предотвращающие обмерзанием стёкол, козырьки. Системы, сигнализирующие о поломках, предотвращающие блокировку тормозов или следящие за превышением скорости так же относят к активной безопасности.

Заметность автомобиля на дороге, которая определяется его цветом, тоже может сыграть свою роль в предотвращении аварии. Так, яркие жёлтые, красные и оранжевые автомобильные кузова считаются более безопасными, а при отсутствии снега к их числу добавляется и белый цвет.

Ночью за активную безопасность отвечают различные отражающие свет поверхности, которые машину заметной в свете фар. Например, поверхности номерных знаков, покрытые специальной краской.

Удобное, эргономичное размещение приборов на приборной доске и зрительный доступ к ним вносят свою лепту в предотвращение ДТП.

Если авария всё же случилась, водитель и пассажиры оказываются под защитой средств и систем пассивной безопасности. Большая часть специальных устройств и систем пассивной безопасности находится в передней части салона, поскольку при авариях страдает в первую очередь ветровое стекло, рулевая колонка, передние двери автомобиля и приборная панель.

Ремни безопасности – простое и дешёвое средство, отличающееся необычайно высокой эффективностью.

В настоящее время во многих государствах, в том числе, в России, их наличие и использование обязательно.

Более сложная система пассивной защиты – подушка безопасности.

Созданные изначально как альтернатива ремню и средство, позволяющее избежать травм грудной клетки водителя (травмы о рулевое колесо – одни из самых распространённых при авариях), в современных авто подушки могут быть установлены не только впереди водителя и пассажира, но и вмонтированы в двери для того, чтобы уберечь от бокового удара. Недостатком этих систем являет чрезвычайно громкий звук при наполнении их газом. Шум настолько силён, что превышает болевой порог и может даже повредить барабанную перепонку. Так же подушки не спасут при опрокидывании машины. По этим причинам проводят эксперименты по внедрению сеток безопасности, которые в дальнейшем заменят подушки.

У водителя при лобовом ударе есть возможность травмировать ноги, потому в современных автомобилях педальные узлы тоже должны быть травмобезопасными. При столкновении в таком узле происходит отделение педалей, что позволяет уберечь ноги от травм.

Кликните по картинке для увеличения

Заднее сиденье

Детские автомобильные сиденья и специальные ремни, которые надёжно фиксируют тело ребёнка и предупреждают его перемещение по салону в случае аварии, могут обеспечить безопасность совсем юных пассажиров, для которых не подходят обычные ремни безопасности.

При резком возникновении перегрузки, воздействующей на туловище пассажира, есть возможность повредить шейные позвонки. Поэтому, задние сиденья, как и передние, оснащаются подголовниками.

Надёжное крепление сидений тоже очень важно: перегрузку в 20g должно выдержать пассажирское сиденье, чтобы обеспечить должную безопасность в случае аварии.

Особенности конструкции

Как уже говорилось, автомобиль и сам по себе должен быть сконструирован так, чтобы обеспечивать максимальную безопасность людям. И достигается это не только эргономикой. Не последнее значение имеет прочность различных элементов конструкции. У одних элементов она должна быть повышена, а у других – напротив.

Так, чтобы обеспечить надёжную пассивную безопасность пассажиров и водителя, средняя часть кузова или рамы должна обладать повышенной прочностью, а передняя и задняя части – напротив. Тогда, при сминании передней и задней частей конструкции часть энергии удара тратится на деформацию, а более прочная средняя часть легко выдерживает столкновение, не деформируется и не ломается. Те части, которые должны быть смяты при ударе, делают из хрупких материалов.

Рулевое колесо должно выдержать удар, но не сломать водителю грудину и рёбра.

Поэтому ступицы руля изготавливают большого диаметра и покрывают упругими амортизирующими материалами.

Стёкла в автомобилях тоже служит целям пассивной безопасности: в отличие от обычного оконного стекла, оно не разбивается на большие куски с острыми кромками, а крошится на мелкие кубики , которые не могут нанести порезы ни водителю, ни пассажирам.

Технологии на службе активной безопасности

Современный рынок предлагает множество надёжных и эффективных систем активной безопасности. Самые распространённые и известные – антиблокировочные системы , которые предотвращают скольжение колёс, возникающее при блокировке колёс. Если нет скольжения, то автомобиль не заносит.

АБС позволяет совершать во время торможения манёвры и полностью контролировать движение транспортного средства до его полной остановки.

Электроника АБС получает сигналы с датчиков вращения колёс. Затем она анализирует информацию и посредством гидромодулятора влияет на тормозную систему, на короткие периоды времени «отпуская» тормоза, чтобы те проворачивались. Это и позволяет избежать заноса и скольжения.

На конструктивной основе АБС построены антипробуксовочные системы, которые анализируют данные о частоте вращения колёс и управляют крутящим моментом двигателя.

Системы курсовой устойчивости повышают безопасность автомобиля, удерживая направление его движения. Такие устройства сами могут определить аварийную ситуацию, интерпретируя действия водителя в сравнении с параметрами движения авто. Если система распознаёт ситуацию как аварийную, она начинает корректировать движение машины несколькими способами: подтормаживанием, изменением крутящего момента мотора, регулировкой положения передних колёс . Есть устройства, которые так же сигнализируют водителю об опасности и нагнетают давление в тормозной системе, повышая её эффективность.

Снизить смертность сбитых пешеходов на 20% позволяют системы обнаружения пешеходов. Они распознают человека по курсу движения автомобиля и автоматически снижают его скорость. Использование специальной подушки безопасности для пешеходов в комплексе с этой системой позволяют сделать автомобиль ещё более безопасным для тех, у кого автомобиля нет.

Для того, чтобы предотвратить блокировку задних колёс, применяют систему перераспределения давления. Её задача – выровнять давление тормозной жидкости, основываясь на показаниях датчиков.

Выводы

Использование систем активной и пассивной безопасности снижает риск аварии и травматизм, если авария всё-таки происходит.

Пассивная безопасность строится вокруг поглощения энергии удара частей кузова, двигателя либо тела пассажира и предотвращения опасных деформаций конструкции, которые могут привести к травмам находящихся в салоне людей.

Активная безопасность направлена на предупреждение водителя об угрозе и регулировку систем управления, торможения, изменение крутящего момента.

Технологии в данной отрасли развиваются стремительно, и рынок постоянно наполняется новыми, более современными и эффективными системами, делая движение по дорогам всё безопасней с каждым годом.

Я думаю, что ни у кого не возникнут сомнения в том, что автомобиль представляет большую опасность для окружающих и участников движения. А поскольку полностью избежать дорожно-транспортных проишествий пока не представляется возможным, автомобиль совершенствуется в направлении снижения вероятности аварии и минимизации ее последстий. Этому способствуют ужесточения требований к безопасности автомобиля со стороны организаций, занимающихся анализом и практическими опытами (краш-тесты). И такие меропиятия дают свои положительные "плоды". С каждым годом автомобиль становиться безопасней - как и для тех, кто находиться внутри его, так и для пешеходов. Чтобы понять составляющие понятия "безопасность автомобиля", сначала разделим его на две части - АКТИВНУЮ и ПАССИВНУЮ безопасность.

АКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Что же такое АКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ?
Говоря научным языком - это совокупность конструктивных и эксплуатационных свойств автомобиля, направленных на предотвращение дорожно-транспортных происшествий и исключение предпосылок их возникновения, связанных с конструктивными особенностями автомобиля.
А если говорить проще, то это те системы автомобиля, которые помогают в предотвращении аварии.
Ниже - подробнее о параметрах и системах автомобиля, влияющие на его активную безопасность.

1. БЕЗОТКАЗНОСТЬ

Безотказность узлов, агрегатов и систем автомобиля является определяющим фактором активной беззопасности. Особенно высокие требования предъявляются к надежности элементов, связанных с осуществлением маневра - тормозной системе, рулевому управлению, подвеске, двигателю, трансмиссии и так далее. Повышение безотказности достигается совершенствованием конструкции, применением новых технологий и материалов.

2. КОМПОНОВКА АВТОМОБИЛЯ

Компоновка автомобилей бывает трех видов:
а) Переднемоторная - компоновка автомобиля, при которой двигатель расположен перед пассажирским салоном. Является самым распространенной и имеет два варианта: заднеприводную (класическую) и переднеприводную . Последний вид компановки - переднемоторная переднеприводная - получил в настоящее время широкое распространение благодаря ряду преимуществ перед приводом на задние колеса:
- лучшая устойчивость и управляемость при движении на большой скорости, особенно по мокрой и скользкой дороге;
- обеспечение неоходимой весовой нагрузки на ведущие колеса;
- меньшему уровню шума, чему способствует отсутствие карданного вала.
В тоже время переднеприводные автомобили обладают и рядом недостатков:
- при полной нагрузке уходшается разгон на подъеме и мокрой дороге;
- в момент торможения слишком неравномерное распределение веса между осями (на колеса передней оси приходится 70%-75% веса автомобиля) и соответственно тормозных сил (см. Тормозные свойства);
- шины передних ведущих управляемых колес нагружены больше соответственно больше подвержены износу;
- привод на предние колеса требует применение сложных узков - шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов)
- объединение силового агрегата (двигатель и КПП) с главной передачей усложняет доступ к отдельным элементам.

б) Компоновка с центральным расположением двигателя - двигатель находится между передней и задней осями, для легковых автомобилей является достаточно редкой. Она позволяет получить наиболее вместительный салон при заданных габаритах и хорошее распределение по осям.

в) Заднемоторная - двигатель расположен за пассажирским салоном. Такая компоновка была распространена на малолитражных автомобилях. При передаче крутящего момента на задние колеса она позволяла получить недорогой силовой агрегат и распределение такой нагрузки по осям, при которой на задние колеса приходилось около 60% веса. Это положительно сказывалось на проходимости автомобиля, но отрицательно на его устойчивости и управляемости, особенно на больших скоростях. Автомобили с этой компоновкой, в настоящее время, практически не выпускаются.

3. ТОРМОЗНЫЕ СВОЙСТВА

Возможность предотвращения ДТП чаще всего связана с интенсивным торможением, поэтому необходимо, чтобы тормозные свойства автомобиля обеспечивали его эффективное замедление в любых дорожных ситуациях.
Для выполненния этого условия сила, развиваемая тормозным механизмом, не должна превышать силы сцепления с дорогой, зависящей от весовой нагрузки на колесо и состояния дорожного покрытия. Иначе колесо заблокируется (перестанет вращаться) и начнет скользить, что может привести (особенно при блокировке нескольких колес) к заносу автомобиля и значительном увеличении тормозного пути. Чтобы предотвратить блокировку, силы, развиваемые тормозными механизмами, должны быть пропорциональны весовой нагрузки на колесо. Реализуется это с помощью применения более эффективных дисковых тормозов.
На современных автомобилях используется антиблокировочная система (АБС), корректирующая силу торможения каждого колеса и предотвращающая их скольжение.
Зимой и летом состояние дорожного покрытия разное, поэтому для наилучшей реализации тормозных свойств необходимо применять шины, соответствующие сезону.

4. ТЯГОВЫЕ СВОЙСТВА

Тяговые свойства (тяговая динамика) автомобиля определяют его способность интенсивно увеличевать скорость движения. От этих свойств во многом зависит увереность водитель при обгоне, проезде пререкрестов. Особенно важное значение тяговая динамика имеет для выхода из аварийных ситуаций, когда тормозить уже поздно, маневрировать не позволяют сложные условия, а избежать ДТП можно, только опередив события.
Так же как и в случае с тормозными силами, сила тяги на колесе не должна быть больше силы сцепления с дорогой, в противном случае оно начнет пробуксовывать. Предотвращает это противобуксовочная система (ПБС). При разгоне автомобиля она притормаживает колесо, скорость вращения которого больше, чем у остальных, а при необходимости уменьшает мощность, развиваемую двигателем.

5. УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Устойчивость - способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывоющих его занос и опрокидывание в различных дорожных условиях при высоких скоростях.
Различают следующие виды устойчивости:
- поперечная при прямолинейном движении (курсовая устойчивость).
Ее нарушение проявляется в рыскании (изменении направления движения) автомобиля по дороге и может быть вызвано действием боковой силы ветра, разными величинами тяговых или тормозных сил на колесах левого или правого борта, их буксованием или скольжением. большим люфтом в рулевом управлении, неправильными углами установки колес и т.д.;
- поперечная при криволинейном движении.
Ее нарушение приводит к заносу или опрокидовании под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше);
- продольная .
Ее нарушение проявляется в буксовании ведущих колес при преодолении затяжных обледенелых или заснеженных подъемов и сползании автомобиля назад. Особенно это характерно для автопоездов.

6. УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Управляемость - способность автомобиля двигаться в направлении, заданном водителем.
Одной из характеристик управляемости является поворачиваемость - свойство автомобиля изменять направление движения при неподвижном рулевом колесе. В зависимости от изменения радиуса поворота под воздействием боковых сил (центробежной силы на повороте, силы ветра и т.д.) поворачиваемость может быть:
- недостаточной - автомобиль увеличивает радиус поворота;
- нейтральной - радиус поворота не изменяется;
- избыточной - радиус поворота уменьшается.

Различают шинную и креновую поворачиваемость.

Шинная поворачиваемость

Шинная поворачиваемость связана со свойством шин двигаться под углом к заданному направлению при боковом уводе (смещение пятна контакта с дорогой относительно плоскости вращения колеса). При установке шин другой модели поворачиваемость может измениться и автомобиль на поворотах при движении с большой скоростью поведет себя иначе. Кроме того, величина бокового увода зависит от давления в шинах, которое должно соответствовать указанному в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Креновая поворачиваемость

Креновая поворачиваемость связана с тем, что при наклоне кузова (крене) колеса изменяют свое положение относительно дороги и автомобиля (в зависимости от типа подвески). Например, если подвеска двухрычажная, колеса наклоняются в стороны крена, увеличивая увод.

7. ИНФОРМАТИВНОСТЬ

Информативность - свойство автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и остальных участников движения. Недостаточная информация от других транспортных средст, находящихся на дороге, о состояния дорожного покрытия и т.д. часто становится причиной аварии. Информативность автомобиля подразделяют на внутреннюю, внешнюю и дополнительную.

Внутренняя обеспечивает возможность водителю воспренимать информацию, необходимую для управления автомобилем.
Она зависит от следующих факторов:
- Обзорность должна позволять водителю своевременно и без помех получать всю необходимую информацию о дорожной обстановке. Неисправные или неэффективно работающие омыватели, система обдува и обогрева стекол, стеклоочистители, отсутствие штатных зеркал заднего вида резко ухудшают обзорность при определенных дорожных условиях.
- Раположение панели приборов , кнопок и клавиш управления, рычага переключения скоростей и т.д. должно обеспечивать водителю минимальное время для контроляпоказаний, воздействий на переключатели и т.д.

Внешняя информативность - обеспечение других участников движения информацией от автомобиля, которая необходима для правильного взаимодействия с ними. В нее входят система внешней световой сигнализации, звуковой сигнал, размеры, форма и окраска кузова. Информативность легковых автомобилей зависит от контрастности их цвета относительно дорожного покрытия. По статистике автомобили, окрашенные в черный, зеленый, серый и синий цвета, в два раза чаще попадают в аварии из-за трудности их различения в условиях недостаточной видимости и ночью. Неисправные указатели поворотов, стоп-сигналы, габаритные огни не позволят другим участникам дорожного движения вовремя распознать намерения водителя и принять правильное решение.

Дополнительная информативность - свойство автомобиля, позволяющие эксплуатировать его в условиях ограниченной видимости: ночью, в тумане и т.д. Она зависит от характеристик приборов системы освещения и других устройств (например, противотуманных фар), улучшающих восприятие водителем информации о дорожно-транспортной ситуации.

8. КОМФОРТАБЕЛЬНОСТЬ

Комфортабельность автомобиля определяет время, в течение которого водитель способен управлять автомобилем без утомления. Увеличению комфорта способствует использование АККП, регуляторов скорости (круиз-контроль) и т.д. В настоящее время выпускаются автомобили, оборудованные адаптивным круиз-контролем. Он не только автоматически поддерживает скорость на заданном уровне, но и при необходимости снижает ее вплоть до полной остановки автомобиля.

ПАССИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Пассивная безопасность автомобиля должна обеспечивать выживание и сведение к минимуму количества травм у пассажиров автомобиля, попавшего в дорожно-транспортное происшествие.
В последние годы пассивная безопасность автомобилей превратилась в один из наиважнейших элементов с точки зрения производителей. В изучение данной темы и её развитие инвестируются огромные средства, и не только по причине того, что фирмы заботятся о здоровье клиентов, а потому, что безопасность является рычагом продажи. А фирмы любят продавать.
Попробую объяснить несколько определений, скрывающихся под широким определением «пассивной безопасности».
Она подразделяется на внешнюю и внутренюю.

Внешняя достигается исключением на внешней поверхности кузова острых углов, выступающих ручек и т.д. С этим все понятно и достаточно просто.
Для повышения уровня внутренней безопасности используют очень много разных конструктивные решения:

1. КОНСТРУКЦИЯ КУЗОВА или «РЕШЁТКА БЕЗОПАСНОСТИ»

Она 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 агрегаты могут проникнуть в кабину водителя. Поэтому, кабина окружена особой «решёткой безопасности», представляющей собой абсолютную защиту в подобных случаях. Такие же рёбра и брусья жесткости можно найти и в дверях автомобиля (на случай боковых столкновений).
Сюда же относятся и области погашения энергии .
При тяжёлой аварии происходит резкое и неожиданное замедление до полной остановки автомобиля. Этот процесс вызывает огромные перегрузки на тела пассажиров, могущие оказаться фатальными. Из этого следует, что необходимо найти способ «замедлить» замедление для того, чтобы уменьшить нагрузки на тело человека. Одним из способов решения данной задачи является проектирование областей разрушения, гасящих энергию столкновения, в передней и задней части кузова. Разрушения автомобиля будут более тяжёлыми, зато пассажиры останутся целыми (и это по сравнению со старыми «толстокожими» машинами, когда машина отделывалась «лёгким испугом», зато пассажиры получали тяжёлые травмы).

2. РЕМНИ БЕЗОПАСНОСТИ

Система ремней, так хорошо нам знакомая, несомненно является наиболее действенным способом защиты человека во время аварии. После долгих лет, в течение которых система оставалась неизменной, в последние годы произошли существенные изменения, повысившие степень безопaсности пассажиров. Так, система предварительного натяжения ремней (belt pretensioner) в случае аварии притягивает корпус человека к спинке сидения, тем самым предотвращая продвижение корпуса вперёд, либо проскальзывание под ремнём. Действенность системы обуславливается тем, что ремень находится в натянутом положении, а не ослаблен применением различных клипсов и прищепок, которые практически аннулируют действие преднатяжителя. Дополнительным элементом ремней безопасности с преднатяжителем является система ограничения максимальной нагрузки на тело. При его срабатывании ремень слегка ослабнет, тем самым уменьшив нагрузку на тело.

3. НАДУВНЫЕ ПОДУШКИ БЕЗОПАСНОСТИ (airbag)

Одной из распространённых и действенных систем безопасности в современных автомобилях (после ремней безопасности) являются воздушные подушки. Они начали широко использоваться уже в конце 70-х годов, но лишь десятилетие спустя они действительно заняли достойное место в системах безопасности автомобилей большинства изготовителей.
Они размещаются не только перед водителем, но и перед передним пассажиром, а также с боков (в дверях, стойках кузова и т.д.). Некоторые модели автомобилей имеют их принудительное отключение из-за того, что люди с больным сердцем и дети могут не выдержать их ложного срабатывания.

4. СИДЕНИЯ С ПОДГОЛОВНИКАМИ

Я думаю, что ни у кого не возникнут сомнения Роль подголовника – предотвратить резкое движение головы во время аварии. Поэтому следует отрегулировать высоту подголовника и его позицию в провильное положение. Современные подголовники имеют две степени регулировки, позволяющие предотвратить травмы шейных позвонков при движении «взахлест», столь характерных при наездах сзади.

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ДЕТЕЙ

Сегодня уже нет необходимости ломать голову над подгонкой детского сиденья под оригинальные ремни безопасности. Всё более распространённое приспособление Isofix позволяет присоединить сиденье безопасности для ребёнка прямо к точкам соединения, заранее подготовленными в машине, не используя ремни безопасности. Необходимо лишь проверить, что автомобиль и детское сиденье приспособлены к креплениям Isofix .

7.1. Повышение безопасности

Проблема безопасности на автомобильном транспорте включает в себя четыре основных аспекта - безопасность дорожного движения, самого автомобиля, участников движения и перевозимых грузов.

К безопасности автомобиля предъявляют следующие основные требования: он должен обладать такими техническими качествами, которые помогут водителю уверенно и надежно управлять им с минимальной затратой сил, хорошо ориентироваться в различных ситуациях, обеспечат сохранность жизни водителю и пассажирам при аварии. Автомобиль должен быть спроектирован так, чтобы снизить вероятность дорожно-транспортного происшествия и обеспечить водителю возможность в критическом положении найти правильное решение. Это составляет активную безопасность автомобиля.

Несмотря на стремление к повышению активной безопасности, практически невозможно полностью исключить дорожное происшествие: Следовательно, автомобиль должен быть таким, чтобы при наступлении дорожного происшествия, когда водитель и пассажиры становятся только пассивными участниками событий и уже не имеют ни времени, ни возможности вмешаться в них, сделать тяжесть последствий минимальной. Все мероприятия, служащие этой цели, являются пассивной безопасностью автомобиля.

Как только элементы пассивной безопасности реализовали возможности по сохранению жизни участников движения, комплекс автомобиль - водитель - дорога должен обспечить необходимый уровень послеаварийной безопасности. Дело в том, что последствием многих аварий является возгорание автомобиля, к основным источникам которого относятся топливный бак и другие элементы системы питания.

Сущность активной безопасности автомобиля сводится прежде всего к обеспечению надежной работы всех элементов и систем автомобиля, возможности уверенно и с комфортом управлять машиной, обеспечению соответствия тяговой и тормозной динамики автомобиля дорожным условиям и транспортным ситуациям, а также психофизиологическим особенностям водителя.

Возможность осуществления маневра в основном зависит от тяговой и тормозной динамики автомобиля, влияющей на уверенность водителя при торможении или обгоне и в других ситуациях.

Активная безопасность зависит от конструктивных особенностей компоновки автомобиля: устойчивости (способности противостоять заносу и опрокидыванию в различных дорожных условиях и при высоких скоростях движения); управляемости при наименьших затратах энергии; маневренности, характеризующейся радиусом поворота и габаритными размерами автомобиля; стабилизации (способности противостоять неустойчивому движению или сохранять принятое направление движения); применения тормозной системы с раздельными приводами на колеса или оси, с автоматическим регулированием зазора между колодкой и барабаном (диском), с устройством для предотвращения блокировки колес; использования рулевого управления и подвески, обеспечивающих постоянную надежную связь колеса с дорогой; возможности обеспечения правильной установки управляемых колес; повышенной надежности шин; качества сигнализации и освещения.

Правильность и своевременность оценки дорожной обстановки водителем во многом определяется такими характеристиками, как обзорность, эффективность систем освещения, очистки и обмыва стекол, их обогрева.

Надежность работы водителя при длительном управлении машиной зависит от комфортабельности ее - микроклимата в салоне, шумовиброобстанов-ки, удобства сидений и пользования органами управления, плавности хода.

Функции пассивной безопасности делятся на предупредительные и конструктивные. Первая направлена на сохранение жизни и снижения тяжести травм путем применения средств индивидуальной и коллективной защиты оптимизацией процессов воздействия с учетом толерантности человеческого организма (способность переносить неблагоприятные воздействия), ограничения перемещения грузов и сохранения их количества и качества. Конструктивная функция пассивной безопасности должна обеспечиваться надлежащей деформируемостью и энергоемкостью передней и задней частей машины для сохранения жизненного пространства; наличием травмобезопас-ных элементов интерьера и внешних частей (средств защиты пешеходов), колористическими (цветовыми) решениями кузова.

Для того чтобы создать безопасный автомобиль, надо знать уровень терпимости человеческого организма к ударам. Одним из важнейших факторов, вызывающих повреждения человеческого организма, являются перегрузки (при ускорениях и замедлениях). Уменьшают их различными способами: подбором необходимой динамической емкости ремней безопасности, уменьшением жесткости и прочности передней и задней частей кузова, размещением внутри салона упругих и мягких элементов и т. д.

При лобовом ударе автомобиля о неподвижное препятствие при начальной скорости движения 80 км/ч замедления могут достигать 65 g. Если использовать ряд мероприятий, можно уменьшить их величину вдвое. Для этого передние и задние части кузова делают деформируемыми с постепенным увеличением жесткости при приближении к салону с помощью постепенного увеличения сечения элементов конструкции, толщины стенок и их количества. Весьма перспективны так называемые трехслойные элементы (например, стальная панель - пенопласт - стальная панель). Наружные элементы передней и задней частей машины желательно выполнять из мягких материалов (например, из эластичного пенополиуретана).

Салон автомобиля делают жестким и прочным, что весьма сложно, так как эта часть кузова ослаблена дверными и оконными проемами. Поэтому важно, чтобы двери при ударах не раскрывались, а стекла не вылетали. Стенки салона делают такими, чтобы внутрь не проникали другие элементы конструкции машины и внешние предметы. Запирающие механизмы дверей и сами двери в проемах не должны заклиниваться, чтобы люди после аварии могли быстро покинуть машину.

Энергопоглощающий бампер (буфер) -один из наиболее эффективных элементов пассивной безопасности легкового автомобиля, увеличивающий продолжительность периода замедления его движения при столкновении. Бамперы делятся на превращающие кинетическую энергию удара в работу упругой или пластической деформации (сотовые конструкции; с пружинящими элементами) и на превращающие энергию в работу трения (с элементами из материалов с большим внутренним трением, например из пенополиуретана; с гидравлическими элементами). Возможны и различные комбинации.

При лобовом столкновении, имея полную свободу перемещения в кузове, человек под действием сил инерции продолжает движение вперед со скоростью, которую имела машина в момент столкновения, и в результате ударяется о детали интерьера. Сила этого удара зависит от пути, на котором происходит замедление тела. Так, при движении со скоростью 60 км/ч человек массой 75 кг накапливает такую потенциальную энергию, которая при перемещении тела до полной остановки (удар о детали интерьера) на пути 0,01 м создает тормозную силу, действующую на тело, величиной 750 кН, на пути 0,1 м - 75 кН, на пути 1 м - 7,5 кН. Поэтому для предотвращения ударов автомобили снабжают ремнями безопасности. Ремни безопасности, удерживающие человека, должны быть не очень жесткими и вытягиваться с учетом наличия свободного пространства перед человеком в кузове, чтобы перемещение тела было возможно большим.

Наибольшее распространение получили ремни безопасности, состоящие из набедренного и диагонального ремней; двойные плечевые ремни с инерционными замками механизмов, регулирующих натяжение; ремни с амортизирующим устройством. Ленты ремней изготавливают из льняных и полимерных волокон. Использование ремней безопасности уменьшает количество травм на 60...75%. Снижается резко и тяжесть последствий аварий.

Таким образом, ремни безопасности не исключают перемещения тела человека при столкновениях автомобиля с препятствием, и поэтому при сильных ударах водитель, перемещаясь вперед, может упереться грудью в рулевую колонку.

Исследования показывают, что на величину силы, действующей на грудь водителя при ударе о рулевую колонку, влияют его масса и рост, положение на сиденье, наличие и тип ремней безопасности, тип препятствия, о которое ударяется машина, скорость автомобиля. Для того чтобы колонка стала безопасной, в ней имеются энергоемкие элементы: сетчатого типа (просты в изготовлении), телескопические (более дешевые), с многозвенным рулевым валом, со срезающимися шпильками, с гофрированными частями, с поясами пониженной продольной жесткости и т. д. На цветной вклейке (табл. XI) показана установка такого элемента в рулевой колонке автомобиля ВАЗ-2108. При резкой остановке автомобиля водитель грудью наваливается на рулевое колесо /, которое, перемещаясь вперед, деформирует демпфер (энергоемкий элемент безопасности) 2, что обеспечивает уменьшение воздействия на грудную клетку.

Так как нагрузка на рулевую колонку передается через рулевое колесо, очень важно выполнить его таким образом, чтобы площадь контакта тела с ним была наибольшей при сравнительно небольшой жесткости, как это сделано, например, на автомобиле «Опель-Астра» (рис. 7.1).

При авариях до 34% всех повреждений элементов кузова легкового автомобиля приходится на ветровое стекло, что происходит обычно в результате воздействия на него головой водителя или пассажиров. Получаемые при этом травмы отличаются особой тяжестью. Для повышения безопасности автомобиля ветровым стеклам уделяют все большее внимание. Широко используют стекла двух типов: закаленные и слоистые. Первые при разрушении не дают осколков с острыми углами, которые могут привести к опасным порезам. Закаленные стекла более упруги, чем слоистые, и поэтому они лучше поглощают энергию удара (менее опасны в отношении сотрясения мозга). Недостатками их является потеря прозрачности за счет растрескивания при неполном разрушении.

Слоистые стекла при ударах разрушаются с образованием трещин, направленных радиально от места приложения силы. Их прозрачность практически не меняется, а осколки удерживаются на пластичной прослойке. Недостатком таких стекол является то, что они менее упруги, при ударе о них человек получает сотрясение мозга, а травмы от разбитого стекла могут привести к гибели. Избежать этого можно за счет повышения прочности стекла и уменьшения его толщины (при этом оно становится более упругим) или закрепления в проеме таким образом, чтобы оно вылетало. Однако при этом нет никакой гарантии, что вместе с ним из кузова не ьылетит и человек, а это очень опасно.

Для предотвращения послеаварииного возгорания автомобиля топливный бак размещают в наиболее защищенных от ударов местах (за задним сиденьем), выполняют их из полимерных материалов, металлические баки заполняют пенопластом, предотвращающим выплескивание бензина при разрушении стенок бака и т. д.

Современные достижения в области науки и техники позволяют с полным основанием надеяться, что дорожно-транспортные происшествия могут быть практически устранимы, а в случае их возникновения последствия и материальный ущерб от них значительно снижены. Такой вывод базируется на широком использовании принципа резервирования. Основная тенденция резервирования состоит в облегчении труда водителя путем внедрения автоматических устройств. Идеально безопасная машина может быть создана, когда автоматы сначала возьмут на себя простые операции управления (стабилизация заданного направления движения, удержание безопасной дистанции между машинами и т. д.), а автоматизированные системы управления движением возьмут на себя задачи выбора оптимального маршрута с точки зрения безопасности и экономичности и в дальнейшем полностью освободят водителя от процесса управления

автомобиля, обеспечивающие повышение безопасности при авариях?

Пассивная безопасность - совокупность конструктивных и эксплуатационных свойств автомобиля, направленных на снижение тяжести дорожно-транспортного происшествия . Пассивная безопасность объединяет элементы и системы автомобиля, которые включаются в работу непосредственно в момент аварии. их главная задача - спасти жизни пассажиров и свести вероятность возникновения травм к минимуму.

В шестидесятые годы прошлого века вышла в свет книга вашингтонского адвоката Ральфа Нейдера, где он привел множество фактов ДТП в виде столкновений автомобилей, их опрокидывание и возгорание, приводили к человеческим жертвам и травматизма которых, по его заключению, можно было бы избежать, если бы автомобили проектировались даже с минимальным учетом факторов безопасности. Мощные организации по защите прав автомобилистов, появились вскоре после появления книги, начали борьбу за безопасность транспортных средств, которая была поддержана властями стран Европы и Северной Америки. Многим требованиям широкой общественности была предоставлена сила закона.

Автомобилестроители были вынуждены отреагировать на происходящее и первое, что они сделали, это пересмотрели свои подходы к компоновочных схем и проектирования кузовов автомобилей, где на первое место потребовали защиты водителя и пассажиров в ДТП. Коротко эти подходы можно сформулировать так:

Салон автомобиля - капсула, зона максимальной безопасности, которая должна быть несминаемостью ни спереди, ни сзади, ни из сторон.

Ничто из оборудования в салоне не должно быть травмоопасным для водителя и пассажиров.

Все, что в автомобиле вокруг капсулы безопасности, должно гасить кинетическую энергию столкновения, снижая вероятность повреждения капсулы, а двигатель, агрегаты трансмиссии и узлы подвесок должны "идти" под нее.

Размещение топливного бака, топливных магистралей и других элементов топливной системы, а также элементов электрических и электронных систем должно быть таким, чтобы вероятность возникновения пожара была минимальной.

Устойчивость к опрокидыванию должна быть максимальна.

Различают внешнюю и внутреннюю пассивную безопасность автомобиля.

Внешняя пассивная безопасность уменьшает травматизм других участников движения: пешеходов, водителей и пассажиров других транспортных средств, вовлеченных в ДТП, а также уменьшает механические повреждения самих автомобилей. Это достигается конструктивным исключением из внешней поверхности кузова острых углов, выступающих ручек, других элементов.

К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования: создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать значительные перегрузки и исключения травмоопасных элементов в салоне (кабине).

Основа современного защиты людей - части кузова, деформируются при ударе и поглощают его энергию, прочные дуги безопасности, усиленные передние стойки крыши, травмобезопасные (мягкие, без острых углов, ребер, кромок и т.п.) детали интерьера автомобиля, которые создают определенную "решетку безопасности" для водителя и пассажиров. Действующие нормативные документы устанавливают только критерии тяжести повреждений людей при столкновениях в заданных условиях - по направлению удара, скорости, положению препятствия и тому подобное. Способы выполнения этих требований не регламентированы. При тяжелой аварии происходит резкое уменьшение скорости, которое приводит к значительным перегрузкам на тела людей, которые могут быть фатальными. Поэтому ставится задача найти способ "растяжения" этого перегрузки во времени и по поверхности тела. Разработана система пассивной безопасности SRS2 должна при столкновении автомобиля удерживать человека на месте, чтобы, бесконтрольно перемещаясь по салону, водитель и пассажиры не травмировали друг о друга или о детали кузова и интерьера. Система включает следующие элементы:

Ремни безопасности, в том числе инерционные и с предварительным натягом;

Подушки безопасности;

Гибкие или мягкие элементы передней панели;

Рулевую колонку, состоящий при фронтальном ударе;

Травмобезопасный педальный узел - при столкновении педали отделяются от мест крепления и уменьшают риск повреждения ног водителя;

Энергопоглощающие элементы передней и задней частей автомобиля, мнутся при ударе (бамперы)

Подголовники сидений, шеи пассажира защищают от серьезных травм, 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.

Современная система пассивной безопасности автомобиля имеет электронное управление, что обеспечивает эффективное взаимодействие большинства компонентов. Система управления включает:

Входные датчики (два передних и два боковых для определения направления удара, один контрольный)

Блок управления;

Исполнительные устройства компонентов системы.

Входные датчики фиксируют параметры, при которых возникает аварийная ситуация, и преобразуют их в электрические сигналы. К входной датчиков относятся;

1. Датчик удара. На каждую из сторон автомобиля устанавливается, как правило, по два датчика удара. Они обеспечивают работу соответствующих подушек безопасности. В задней части датчики удара применяются при оборудовании автомобиля активными подголовниками с электрическим приводом.

2. Выключатель замка ремня безопасности. Выключатель замка ремня безопасности фиксирует использования ремня безопасности.

3. Датчик занятости сиденья переднего пассажира, датчик положения сиденья водителя и переднего пассажира. Датчик занятости сиденья переднего пассажира позволяет в случае аварийной ситуации и отсутствия на переднем сиденье пассажира сохранить соответствующую подушку безопасности. В зависимости от положения сиденья водителя и переднего пассажира, которое фиксируется соответствующими датчиками, изменяется порядок и интенсивность применения компонентов системы.

В качестве датчиков системы пассивной безопасности широко используют акселерометры.

Акселерометры, это датчики линейного ускорения для контроля угла наклона тел, сил инерции, ударных нагрузок и вибрации. На транспорте акселерометры используют для управления подушками безопасности, в инерциальных системах навигации (гироскопах). Выпускаются в основном акселерометры трех типов:

Пьезопливкови на основе многослойной пьезоэлектрической полимерной пленки. При деформации пленки под действием инерционной силы возникает разность потенциалов на границах слоев пленки. Параметры датчиков зависят от температуры и давления, поэтому имеют низкую точность, дешевые, используют для управления подушками безопасности и контроля ударных и вибрационных деформаций.

Объемные интегральные акселерометры, например NAC - 201/3 компании Lucas NovaSensor, которые также используются в подушках безопасности. В них измерительная кремниевая балка с имплантированным пьезорезистором прогибается под действием инерционной массы при столкновении авто. Выходной сигнал кристалла 50 - 100 мВ.

Поверхностные интегральные фирмы Analog Devices ADXL105, 150, 190,202, имеющих воротниковую структуру кристалла Hf 40 - 50 ячеек. Эти датчики с высокой чувствительностью используют в охранных системах. Масса грузика 0,1 мг, чувствительность 0,2 ангстрем.

На основании сравнения сигналов датчиков с контрольными параметрами блок управления распознает наступления аварийной ситуации и активизирует необходимые исполнительные устройства элементов системы.

Исполнительными устройствами элементов системы пассивной безопасности являются:

Пиропатрон подушки безопасности;

Пиропатрон натягиваемый ремня безопасности;

Пиропатрон (реле) аварийного размыкателя аккумуляторной батареи;

Пиропатрон механизма привода активных подголовников (при использовании подголовников с электрическим приводом);

Контрольная лампа, сигнализирующая о непристегнутых ремнях безопасности.

Активизация исполнительных устройств делается в определенном сочетании в соответствии с заложенным программного обеспечения.

Ремни безопасности. Они предотвращают перемещение пассажира по инерции, и, соответственно, возможные его столкновения с деталями интерьера транспортного средства или другими пассажирами (так называемые вторичные удары), а также гарантируют, что пассажир будет находиться в позе, обеспечивающей безопасное раскрытие подушек безопасности. Кроме этого, ремни безопасности при аварии немного растягиваются, тем самым поглощая кинетическую энергию пассажира, чем дополнительно тормозя его движение, и распределяют усилие торможения на большую поверхность. Растяжения ремней безопасности осуществляется с помощью устройств удлинение и амортизации, обеспеченных энергопоглощающими технологиями. Возможно также использование в ремнях безопасности устройств предварительного натяжения в момент аварии.

По числу мест крепления различают следующие виды ремней безопасности:

Двухточечные ремни безопасности;

Трехточечные ремни безопасности;

Четырех-, пяти- и шеститочечные ремни безопасности.

Перспективной конструкцией является надувные ремни безопасности, которые наполняются газом при аварии. Они увеличивают площадь контакта с пассажиром и соответственно уменьшают нагрузку на человека. Надувная секция может быть плечевой и поясной. Как показывают испытания, эта конструкция ремня безопасности обеспечивает дополнительную защиту от бокового удара. В качестве меры против неиспользования ремней безопасности с 1981 года предлагаются автоматические ремни безопасности.

Современные автомобили оснащаются ремнями безопасности с преднатяжителями (преднатяжители). Натягиваемый ремня безопасности предназначены для заблаговременного предотвращения перемещения человека вперед (относительно движения автомобиля) при аварии. Это достигается за счет сматывания и уменьшение свободы прилегания ремня безопасности по сигналу датчика. Натягиваемый, как правило, устанавливаются на замке ремня безопасности. Реже натягиваемый устанавливаются на вовлекая обустройстве ремня безопасности. По принципу действия различают следующие конструкции натяжителей ремней безопасности тросовый; шариковый; роторный; рельсовый; ленточный.

Указанные конструкции натяжителей оснащаются механическим или электрическим приводом, который обеспечивает воспламенение пиропатрона. Конструктивно они делятся на механический привод, основанный на занятии пиропатрона механическим способом (накалывание бойком) электрический привод, который обеспечивает воспламенение пиропатрона электрическим сигналом от электронного блока управления (или от отдельного датчика).

Натяжитель обеспечивает сматывания отрезке ремня безопасности длиной до 130 мм за время 13 мс.

Подушки безопасности. Пневмоподушка (airbag) дополняет ремень безопасности, уменьшая шанс удара головы и верхней части тела пассажира о какую-либо часть салона автомобиля. Также они снижают опасность получения тяжелых травм, распределяя силу удара по телу пассажира. Срабатывание подушки безопасности по своему характеру очень быстрым развертыванием большого предмета, поэтому в некоторых ситуациях это может стать причиной ранений или даже гибели пассажира, может убить непристегнутого ребенка, который сидит слишком близко к подушке или была выброшена вперед силой экстренного торможения, поэтому размещение ребенка должно соответствовать определенным требованиям.

Современные легковые автомобили имеют несколько подушек безопасности, которые располагаются в разных местах салона автомобиля. В зависимости от места расположения различают следующие виды подушек безопасности:

Фронтальные подушки безопасности;

Боковые подушки безопасности;

Головные подушки безопасности;

Коленные подушки безопасности;

Центральная подушка безопасности.

Впервые фронтальные подушки безопасности были применены на автомобилях Mercedes - Benz в 1981 году. Различают фронтальную подушку безопасности водителя и переднего пассажира. Для фронтальной подушки безопасности переднего пассажира предусматривается, как правило, возможность отключения. В ряде конструкций фронтальных подушек используется двухступенчатое а также многоступенчатое срабатывания в зависимости от тяжести аварии (т.н. адаптивные подушки безопасности). Фронтальная подушка безопасности водителя располагается в руле, переднего пассажира - в верхней правой части передней.

Боковые подушки безопасности призваны снизить риск травмирования таза, грудной клетки и брюшной полости при аварии Самые качественные боковые подушки безопасности имеют двухкамерное конструкцию.

Головные подушки безопасности (другое название - «шторки» безопасности) служат, как следует из названия, для защиты головы при боковом столкновении.

Коленная подушка безопасности защищает колени и голени водителя от травм. В 2009 году Toyota предложила центральную подушку безопасности, которая призвана снизить тяжесть вторичных повреждений пассажиров при боковом столкновении. Располагается в подлокотнике переднего ряда сидений или центральной части спинки задних сидений.

Устройство подушки безопасности. В состав подушки безопасности входят эластичная оболочка, наполняется газом, газогенератор и система управления.

Газогенератор служит для наполнения оболочки подушки газом. В совокупности оболочка и газогенератор образуют модуль подушки безопасности. Конструкции газогенераторов различают по форме (куполообразные и трубчатые), по характеру работы (с одноступенчатым и двухступенчатым срабатыванием), по способу газообразование (твердотопливные и гибридные).

Твердотопливный газогенератор состоит из корпуса, пиропатрона и заряда твердого топлива. Заряд представляет собой смесь оксида натрия, нитрата калия и диоксида кремния. Воспламенение топлива происходит от пиропатрона и сопровождается образованием газа азота, который раздувает оболочку подушки.

Активация подушек безопасности происходит при ударе через 3 миллисекунды после срабатывания датчика удара. На протяжении 20-40 мс подушка полностью раздувается, а через 100 мс происходит вздутие подушки. В зависимости от направления удара активируются только определенные подушки безопасности. Если сила удара превышает заданный уровень, датчики удара передают сигнал в блок управления. После обработки сигналов всех датчиков блок управления определяет необходимость и время срабатывания определенных подушек безопасности и других компонентов системы пассивной безопасности. Соответственно условия срабатывания различных подушек безопасности различны. Например, фронтальные подушки безопасности срабатывают при следующих условиях: превышение силы лобового удара заданной величины; наезд на твердый прочный предмет (бордюр, край тротуара, стенка ямы) жесткое приземление после прыжка; падение автомобиля; косой удар в переднюю часть автомобиля. Фронтальные подушки безопасности не срабатывают при ударе автомобиля сзади, боковом ударе, опрокидывании автомобиля. Срабатывают все подушки безопасности при возгорании автомобиля.

Алгоритмы срабатывания подушек безопасности постоянно совершенствуются и становятся все более сложными. Современные алгоритмы учитывают скорость движения транспортного средства, скорость его замедление, вес пассажира и место его расположения, использование ремня безопасности, наличие детского кресла.

Подголовник. Подголовник - защитное средство, встроенный в верхнюю часть сиденья, есть мерой упором для затылочной части головы водителя или пассажира автомобиля. Подголовники конструируются или как часть удлиненных спинок сидений, или являются отдельными регулируемыми подушечками над сиденьями. Подголовники устанавливаются с целью ослабить эффект неконтролируемого движения головы, особенно назад, в результате ДТП из-за наезда другого транспортного средства сзади. Очень большую роль при защите шейных позвонков при аварии играет правильность установки и регулировки подголовника. Существенным недостатком неподвижных подголовников е необходимость их регулирования по высоте.

Активные подголовники оборудованы специальным подвижным рычагом, спрятанным в спинке кресла. При заднем ударе автомобиля спина водителя по инерции от толчка вдавливается в кресло и нажимает на нижний конец рычага. Механизм, срабатывает, приближает подголовник к голове водителя еще до ее опрокидывания, за счет чего уменьшает силу удара. Активные подголовники эффективны при столкновениях на малых и средних скоростях движения, когда чаще всего случаются травмы и только при определенном вида наезда сзади. После столкновения подголовники возвращаются в исходное положение. Активные подголовники должны быть всегда правильно отрегулированы . Реализация электрического привода активного подголовника предполагает наличие электронной системы управления. В состав системы управления входят датчики удара, блок управления и собственно механизм привода. Основу механизма составляет пиропатрон с электрическим воспламенением.

При фронтальном ударе в зависимости от его силы могут сработать: натягиваемый ремней безопасности, фронтальные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности.

При фронтально-диагональном ударе в зависимости от его силы и угла столкновения могут сработать: натягиваемый ремней безопасности; фронтальные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие (правые или левые) боковые подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; фронтальные подушки безопасности, соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности.

При боковом ударе в зависимости от силы удара могут сработать: соответствующие боковые подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности.

При ударе сзади в зависимости от силы удара могут сработать: натягиваемый ремней безопасности; размыкатель аккумуляторной батареи; активные подголовники.

Аварийный размыкатель предназначен для предотвращения короткого замыкания в электрической системе и возможного возгорания автомобиля. Аварийным размыкателем аккумуляторной батареи оснащаются автомобили, в которых аккумуляторная батарея установлена в салоне или багажном отделении. Различают следующие конструкции аварийного размыкающим: пиропатрон отключения аккумуляторной батареи; реле отключения аккумуляторной батареи.

Система защиты пешеходов предназначена для уменьшения последствий столкновения пешехода с автомобилем при дорожно-транспортном происшествии. Системы производятся рядом компаний и с 2011 года устанавливается на серийные легковые автомобили европейских производителей. Указанные системы имеют схожую конструкцию (рис. 6.11).

Рисунок 6.11 - Схема системы защиты пешеходов

Как всякая электронная система, система защиты пешеходов включает следующие конструктивные элементы:

Входные датчики;

Блок управления;

Исполнительные устройства.

В качестве входных датчиков используются датчики ускорения (Remote Acceleration Sensor, RAS). 2-3 таких датчика устанавливаются в переднем бампере. Дополнительно может устанавливаться контактный датчик.

Принцип работы системы защиты пешеходов основывается на открытии капота при столкновении автомобиля с пешеходом, чем достигается увеличение пространства между капотом и частями двигателя и соответственно уменьшение травмирования человека. По сути, поднятый капот служит подушкой безопасности.

При столкновении автомобиля с пешеходом датчики ускорения и контактный датчик передают сигналы в электронный блок управления. Блок управления в соответствии с заложенной программой при необходимости инициирует срабатывание пиропатронов подъемников капота.

Кроме представленной системы на автомобилях для защиты пешеходов используются такие конструктивные решения, как "мягкий" капот; бескаркасные щетки; мягкий бампер; наклонный наклон капота и ветрового стекла. Компания Volvo предлагает с 2012 года на своих автомобилях подушку безопасности для пешеходов.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КОКШЕТАУСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АБАЯ МЫРЗАХМЕТОВА

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

специальность 5В090100 - «ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕВОЗОК, ДВИЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСПОРТА»

ПОВЫШЕНИЕ ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЯ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЕГО КОНСТРУКЦИИ

Алпысбаев Темирлан Мухамедрашидович

Кокшетау, 2016

Введение

2.3.1 Ремень безопасности

2.3.2 Кузов

2.3.3 Безопасные клеммы

2.3.4 Подушки безопасности

2.3.5 Подголовники

2.3.6 Ограничители усилия натяжения ремней безопасности

2.3.7 Реечный преднатяжитель ремня безопасности

2.3.8 Травмобезопасный рулевой механизм

2.3.9 Запасные выходы

2.4 Место водителя

3. Экологическая безопасность автотранспортного средства

4. Экономическая эффективность средств пассивной безопасности

4.1 Эффективность эргономики

4.2 Экономическая эффективность модернизации автотранспортного средства

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Актуальность темы исследования. Безопасность транспортного средства включает в себя комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность дорожно-транспортных происшествий, тяжесть их последствий и отрицательное влияние на окружающую среду.

Безопасность дорожного движения существенно зависит от конструкции автотранспортного средства, от эргономичности рабочего места водителя, что может влиять на уровень его утомляемости и, в целом, на состояние здоровья. Как показывают исследования, этому фактору при проведении экспертиз дорожно-транспортных происшествий (ДТП) практически не уделяется внимание. При создании новых транспортных средств эту проблему считают одной из самых важных, но пока страны СНГ и Казахстан в том числе, отстает в этом вопросе от ведущих зарубежных фирм. Но и за рубежом не применяется оценка влияния эргономических факторов на работоспособность и состояние здоровья водителя.

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.

Целью дипломной работы является решение вопроса о повышении пассивной безопасности автомобиля путем совершенствования элементов его конструкции.

Для достижения этой цели решаются следующие задачи:

Анализ параметров, обеспечивающих пассивную безопасность автотранспортного средства;

Нахождение путей совершенствования элементов конструкции автомобиля;

Рассмотрение экологической безопасности автотранспортного средства;

Определение экономической эффективности средств пассивной безопасности. пассивный безопасность автотранспортный конструкция

Объектом исследования в дипломной работе является пассивная безопасность автотранспортного средства.

Предметом исследования явились конструктивные элементы автомобиля, которые влияют на безопасность пассажиров и автомобиля при его движении и резкой остановке.

Степень изученности проблемы: основные принципы обеспечения безопасности дорожного движения и пассивной безопасности автотранспортного средства давно и широко известны, что отражено в работах Г.В. Спичкина, А.М. Третьякова, Б.Л. Либина Б.Л , И.А. Венгерова , А.М. Харазова и др.

Методы исследования: аналитическая обработка результатов публикаций и опросов, анализ статистических данных по отчетам департаментов внутренних дел и Министерства транспорта и коммуникаций, метод автоматизированного поиска в сети Интернет.

Научная новизна работы заключается в том, что предложено оснащение автотранспортного средства такими конструктивными элементами, которые повышают безопасность автомобиля, водителя и пассажиров во время движения и в момент резкой остановки.

Практическая ценность дипломной работы состоит в разработке компонентов системы пассивной безопасности транспортного средства, что крайне актуально для условий столкновения и опрокидывания автотранспортного средства в момент повышения общего уровня ДТП на улично-дорожной сети городов и на международных скоростных трассах.

Практической базой написания дипломной работы явилось РЭО УДП ДВД, Акмолинской области, г. Кокшетау.

Структура и объем дипломной работы: Работа состоит из более, чем шестидесяти страниц текста пояснительной записки. Введения, четырех частей, заключения, списка использованной литературы и электронной презентации.

Во введении определенна актуальность работы, сформулирована цель и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость.

В первой главе выполнен анализ параметров, обеспечивающих пассивную безопасность автотранспортного средства;

Во второй главе предложены пути совершенствования элементов конструкции автомобиля;

В третьей главе рассмотрена экологическая безопасность автотранспортного средства;

В четвертой главе определена экономическая эффективность средств пассивной безопасности.

В заключении сделаны краткие выводы по результатам работы, определена оценка полноты решений поставленных задач, даны рекомендации и исходные данные по конкретному использованию результатов работы.

1. Анализ параметров, обеспечивающих пассивную безопасность автотранспортного средства

1.1 Безопасность транспортных средств

Безопасность транспортного средства включает в себя комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность дорожно-транспортных происшествий, тяжесть их последствий и отрицательное влияние на окружающую среду.

Различают активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность транспортного средства. Под активной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства, снижающие вероятность возникновения дорожно-транспортного происшествия. Активная безопасность обеспечивается несколькими эксплуатационными свойствами, позволяющими водителю уверенно управлять автомобилем, разгоняться и тормозить с необходимой интенсивностью, совершать маневрирование на проезжей части, которого требует дорожная обстановка, без значительных затрат физических сил. Основные из этих свойств: тяговые, тормозные, устойчивость, управляемость, проходимость, информативность, обитаемость.

Под пассивной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства, снижающие тяжесть последствий дорожно- транспортного происшествия. Различают внешнюю и внутреннюю пассивную безопасность автомобиля. Основным требованием внешней пассивной безопасности является обеспечение такого конструктивного выполнения наружных поверхностей и элементов автомобиля, при котором вероятность повреждений человека этими элементами в случае дорожно - транспортного происшествия была бы минимальной.

Как известно, значительное количество происшествий связано со столкновениями и наездами на неподвижное препятствие. В связи с этим одним из требований к внешней пассивной безопасности автомобилей является предохранение водителей и пассажиров от ранений, а также самого автомобиля от повреждений с помощью внешних элементов конструкции.

Примером элемента пассивной безопасности может быть травмобезопасный бампер, назначение которого - смягчать удары автомобиля о препятствия при малых скоростях движения (например, при маневрировании в зоне стоянки). Пределом выносливости перегрузок для человека является 50-60g (g- ускорение свободного падения). Пределом выносливости для незащищённого тела является величина энергии, воспринимаемая непосредственно телом, соответствующая скорости движения около 15 км/ч. При 50 км/ч энергия превышает допустимую примерно в 10 раз. Следовательно задача состоит в снижении ускорений тела человека при столкновении за счёт продолжительных деформаций передней части кузова автомобиля, при которых поглощалось бы как можно больше энергии.

Примечание - 3

Рисунок 1. - Структура безопасности транспортных средств

То есть, чем больше деформация автомобиля и чем дольше она происходит, тем меньшие перегрузки испытывает водитель при столкновении с препятствием. К внешней пассивной безопасности имеют отношение декоративные элементы кузова, ручки, зеркала и другие детали, закреплённые на кузове автомобиля. На современных автомобилях всё шире применяются утопленные ручки дверей, не наносящие травм пешеходам в случае дорожно-транспортного происшествия. Не применяются выступающие эмблемы заводов-изготовителей на передней части автомобиля. К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования:

Создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать любые перегрузки;

Исключение травмоопасных элементов внутри кузова (кабины).

Водитель и пассажиры при столкновении после мгновенной остановки автомобиля еще продолжают двигаться, сохраняя скорость движения, которую автомобиль имел перед столкновением. Именно в это время происходит большая часть травм в результате удара головой о ветровое стекло, грудью о рулевое колесо и рулевую колонку, коленями о нижнюю кромку щитка приборов.

Анализ дорожно - транспортных происшествий показывает, что подавляющее большинство погибших находилось на переднем сиденье. По- этому при разработке мероприятий по пассивной безопасности в первую очередь уделяется внимание обеспечению безопасности водителя и пасса- жира, находящихся на переднем сиденье. Конструкция и жесткость кузова автомобиля выполняются такими, чтобы при столкновениях деформировались передняя и задняя части кузова, а деформация салона (кабины) была по возможности минимальной для сохранения зоны жизнеобеспечения, то есть минимально необходимого пространства, в пределах которого исключено сдавливание тела человека, находящегося внутри кузова.

Кроме того, должны быть предусмотрены следующие меры, снижающие тяжесть последствии при столкновении: - необходимость перемещения руля и рулевой колонки и поглощения ими энергии удара, а также равномерного распределения удара по поверхности груди водителя; - исключение возможности выброса или выпадения пассажиров и водителя (надежность дверных замков); - наличие индивидуальных защитных и удерживающих средств для всех пассажиров и водителя (ремни безопасности, подголовники, пневмо- подушки); - отсутствие травмоопасных элементов перед пассажирами и водителем; - оборудование кузова травмобезопасными стеклами. Эффективность применения ремней безопасности в сочетании с другими мероприятиями подтверждена статистическими данными. Так, использование ремней уменьшает количество травм на 60 - 75% и снижает их тяжесть.

Одним из эффективных способов решения проблемы ограничения перемещения водителя и пассажиров при столкновении является применение пневматических подушек, которые при столкновении автомобиля с препятствием наполняются сжатым газом за 0,03 - 0,04с, воспринимают на себя удар водителя и пассажиров и тем самым снижают тяжесть травмы.

1.2 Биомеханика основных видов ДТП

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. 8

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.

По статистике, самое опасное сиденье в машине - правое переднее, потому что инстинктивно, в самый последний момент, водитель все же отводит удар от себя, причем самые серьезные телесные повреждения получает пассажир, не пользовавшийся ремнем безопасности. На втором месте - водительское. На третьем - заднее правое. А самое безопасное место - сзади, за водителем. 3

На рис. 2 показан механизм образования травм при встречных столкновениях у водителя легкового автомобиля. В начале удара водитель скользит по сиденью вперед, и его колени ударяются о панель приборов (рис. 2, а и б). Затем сгибаются тазобедренные суставы, и верхняя часть туловища наклоняется вперед до удара о рулевое колесо (в и г). При больших скоростях автомобиля возможен удар о ветровое стекло (д и е), а при боковых столкновениях - повреждение головы об угловую сторону кузова. Передний пассажир, перемещаясь вперед, также ударяется сначала коленями о панель приборов, затем головой о ветровое стекло (рис. 3, а-г). В случае движения автомобиля с большой скоростью возможно травмирование подбородка и груди пассажира о верхний край панели приборов (рис. 3, д и е). При боковых ударах повреждаются плечи, руки и колени. Таким образом, 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.

Примечание 3

Рисунок 2. - Механизм образования травм у водителя при столкновении автомобилей

Примечание - 3

Рисунок 3. - Механизм образования травм у переднего пассажира

Кроме того, необходимо учитывать, следующие моменты:

Двигатель, который у большинства современных автомобилей находится впереди, в результате удара вполне может оказаться внутри салона и упасть на ноги;

Если автомобиль “догоняют” сзади, то резкое запрокидывание головы - верный перелом позвоночника;

Отдельные детали интерьера могут при ударе срываться со своих мест и отправляться в путешествие по салону.

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.

Представьте себе автомобиль, врезающийся в бетонную стенку на скорости 72 км/ч (20 м/с). При этом перегрузка, действующая на пассажиров, составит 25,5g, то есть человека, весящего 75 кг, “приложит” о приборную доску с силой в 1912 кг! Упираться руками и ногами бесполезно. Кстати, аналогичный расчет показывает, почему прочные джипы более опасны для пассажиров. В подобных условиях мощная рамная конструкция сомнется всего на 0,3-0,4 м. Соответственно, перегрузки и силы, действующие на пассажиров, вырастут в два раза со всеми вытекающими последствиями.

1.3 Компоненты системы пассивной безопасности автомобиля

Современный автомобиль является источником повышенной опасности. Неуклонный рост мощности и скорости автомобиля, плотности движения автомобильных потоков значительно увеличивают вероятность аварийной ситуации.

Для защиты пассажиров при аварии активно разрабатываются и внедряются технические устройства безопасности. В конце 50-х годов прошлого века появились ремни безопасности, предназначенные для удержания пассажиров на своих местах при столкновении. В начале 80-х годов были применены подушки безопасности.

Совокупность конструктивных элементов, применяемых для защиты пассажиров от травм при аварии, составляет систему пассивной безопасности автомобиля. Система должна обеспечивать защиту не только пассажиров и конкретного автомобиля, но и других участников дорожного движения. 8

Важнейшими компонентами системы пассивной безопасности автомобиля являются:

ремни безопасности;

активные подголовники;

подушки безопасности;

безопасная конструкция кузова;

аварийный размыкатель аккумуляторной батареи;

ряд других устройств (система защиты при опрокидывании на кабриолете;

детские системы безопасности - крепления, кресла, ремни безопасности).

Современной разработкой является система защиты пешеходов. Особое место в пассивной безопасности автомобиля занимает система экстренного вызова.

Современная система пассивной безопасности автомобиля имеет электронное управление, обеспечивающее эффективное взаимодействие большинства компонентов. Конструктивно система управления включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства.

Входные датчики фиксируют параметры, при которых возникает аварийная ситуация, и преобразуют их в электрические сигналы. К ним относятся датчики удара, выключатели замка ремня безопасности, датчик занятости сидения переднего пассажира, а также датчик положения сидения водителя и переднего пассажира.

На каждую из сторон автомобиля устанавливается, как правило, по два датчика удара. Они обеспечивают работу соответствующих подушек безопасности. В задней части датчики удара применяются при оборудовании автомобиля активными подголовниками с электрическим приводом.

Выключатель замка ремня безопасности фиксирует использование ремня безопасности. Датчик занятости сидения переднего пассажира позволяет в случае аварийной ситуации и отсутствии на переднем сидении пассажира сохранить соответствующую подушку безопасности.

В зависимости от положения сидения водителя и переднего пассажира, которое фиксируется соответствующими датчиками, изменяется порядок и интенсивность применения компонентов системы. 8

На основании сравнения сигналов датчиков с контрольными параметрами блок управления распознает наступление аварийной ситуации и активизирует необходимые исполнительные устройства элементов системы.

Исполнительным устройствами элементов системы пассивной безопасности являются пиропатроны подушек безопасности, натяжителей ремней безопасности, аварийного размыкателя аккумуляторной батареи, механизма привода активных подголовников (при использовании подголовников с электрическим приводом), а также контрольная лампа, сигнализирующая о непристегнутых ремнях безопасности.

Активизация исполнительных устройств производится в определенном сочетании в соответствии с заложенным программным обеспечением. 15

При фронтальном ударе в зависимости от его силы могут сработать натяжители ремней безопасности или фронтальные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности.

При фронтально-диагональном ударе в зависимости от его силы и угла столкновения могут сработать:

натяжители ремней безопасности;

фронтальные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;

соответствующие (правые или левые) боковые подушки безопасности и натяжители ремней безопасности:

соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;

фронтальные подушки безопасности, соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности.

При боковом ударе в зависимости от силы удара могут сработать:

соответствующие боковые подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;

соответствующие головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;

соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности.

При ударе сзади в зависимости от силы удара могут сработать натяжители ремней безопасности, размыкатель аккумуляторной батареи и активные подголовники.

2. Пути совершенствования элементов конструкции автомобиля

2.1 Эргонометрическая оценка транспортных средств

Безопасность дорожного движения существенно зависит от эргономичности рабочего места водителя, что может влиять на уровень его утомляемости и, вообще, на состояние здоровья. К сожалению, этому фактору при проведении экспертиз дорожно-транспортных происшествий практически почти не уделяют внимания, хотя иногда говорят об этом. При создании новых транспортных средств этой проблеме уделяют все большее внимание. Но за рубежом не применяется оценка влияния эргономических факторов на работоспособность и состояние здоровья водителя. Также никакого внимания в автошколах не уделяется психологическим аспектам, тогда как непосредственно или косвенно они часто бывают причинами дорожно-транспортных происшествий. Психологическая культура преподавателей автошкол облегчает освоение знаний и повышает эффективность их использования в практике вождения. 28

Современные транспортные средства, наряду с многочисленными характеристиками, часто подробно внесенными фирмами - изготовителями в паспорта и другие технические документы, имеют также многочисленные эргономические характеристики, характеризующие комфорт и безопасность водителя и пассажиров. К ним относятся шум, вибрация, загазованность, пыль, форма кресел, конструкция приборного щитка и т.д.

Однако эти параметры, как правило, не отражаются в технической документации. В соответствии с действующими нормативными документами каждый из эргономических параметров транспортных средств в основном оцениваются индивидуально, независимо от других, несмотря на то, что на организм человека эргономические параметры всегда влияют совокупно. Общая же оценка рабочего места определяется в баллах, методика расчета которых весьма субъективна и не обоснована метрологически.

Для комплексной эргономической количественной оценки транспортных средств, фирмой «Локус» совместно с Санкт-Петербургской медицинской академией им. И. И. Мечникова были проведены предварительные исследования, направленные на определение возможности использования для этой цели эргономического параметра «Эргоемкость», измеряемого в новых единицах D, количественно характеризующего биологические затраты организма человека при комплексных воздействиях различных нагрузок .

Эргономическая оценка транспортных средств по параметру эргоемкость должна быть выполнена в стандартных условиях на соответствующих транспортных средствах, и включать в себя комплекс медицинских исследований организма водителей и математического анализа результатов по специальной компьютерной программе.

Однако такие исследования требуют выполнения достаточно большого объема работ и значительного финансирования.

Поэтому в данной стадии мы выполнили только предварительные исследования, в основном использующих результаты выполненных ранее работ.

Определение величины эргоемкости основано на критерии времени восстановления функциональных сдвигов, возникающих в организме в результате трудовой деятельности - в данном случае управлении транспортным средством.

Имеющиеся в нашем распоряжении материалы позволили произвести расчеты эргоемкости различных видов городского общественного транспорта: автобусов, троллейбусов, трамваев и легковых такси.

Как показали исследования, закономерность развития функциональных сдвигов у водителей и их восстановления в целом соответствует подобным процессам в других видах трудовой деятельности человека.

Как оказалось, функциональные сдвиги, возникающие у водителей, за время отдыха в течение суток полностью не восстанавливаются, и происходит их накопление. Полное же восстановление происходит только в выходные дни. 3

Таким образом, напряженный график работы водителей приводит к накоплению их усталости в течение рабочей недели, что увеличивает вероятность аварийных ситуаций.

После анализа результатов многочисленных гигиенических исследований различных авторов с помощью специализированной компьютерной программы установлено, что для обеспечения оптимальных условий труда значение эргоемкости не должно превышать 8 D для 95% людей, так как при этом за время отдыха в течение суток будет происходить полное восстановление функциональных сдвигов.

Как показали предварительные исследования, оценка эргономических качеств автодорожного транспорта по показателю эргоемкость позволит значительно повысить потребительские качества и безопасность автомобилей без вложения каких-либо существенных денежных средств.

Это подтверждается результатами исследований рабочих мест авиадиспетчеров, в результате которых путем их незначительной модернизации степень утомления авиадиспетчеров уменьшилась до 3-х раз; компьютерных рабочих мест, в результате чего были разработаны новые компьютерные столы, полностью учитывающие специфику работы и индивидуальные требования операторов, ряда других рабочих мест и промышленного оборудования .

Применительно к автодорожному транспорту у нас уже сейчас есть некоторые предложения по улучшению эргономических параметров приборных щитков, конструкции кресел, радиооборудования и других узлов .

Таким образом, введение в перечень технических параметров автодорожного транспорта эргономических показателей, в частности эргоемкости, позволит значительно улучшить потребительские качества транспортных средств и повысить их безопасность.

При подготовке водителей в автошколах было бы полезно ввести некоторые вопросы психологии и эргономики. Последнее решается конструкторами и дизайнерами, но и водитель может и должен подгонять свое место с учетом своих антропометрических данных и психологических особенностей, чтобы была максимальная комфортность места водителя и его меньшая утомляемость.

Познать себя - это один из важнейших аспектов постановки любого образования, но к сожалению в традиционном образовании любого уровня этот вопрос утерян, даже там, где психология является ведущей учебной дисциплиной. Психологические учебные дисциплины сильно формализованы. В автошколе слишком мало времени для изучения психологических дисциплин, но, преподавая другие разделы и даже ПДД, их можно ставить так, чтобы ученик мог эти знания прочувствовать и пропустить через себя и осознать их, а не просто формально запомнить для сдачи экзамена. Но, наверное, необходимо выделить важнейшие вопросы психологии и эргономики применительно к особенностям дорожного движения.

Профессиональная пригодность водителя определяется базовыми свойствами, такими как темперамент и характер. Водители сангвиники и флегматики адекватно реагируют на дорожную ситуацию, тогда как холерики и меланхолики неправильной реакцией могут вызвать ДТП или попасть в него. Но водить хотят люди всех темпераментов. Холерики и меланхолики должны знать о своих особенностях, но при этом они должны также знать, что они могут включить черты сангвиника или флегматика, т.к. каждый человек имеет свойства темпераментов всех видов. Кроме этого необходимо понимать суть дорожного поведения, а также влияние стрессов на характер поведения за рулем и на состояние здоровья .

Очевидно, что пассивная безопасность автомобиля во время его эксплуатации напрямую зависит от психологического состояния водителя. Наличие в автотранспортном средстве элементов конструкции, способствующих выравниванию психологического фона позволяет уменьшать риск получения тяжелых травм пассажиров.

2.2 Антропометрия и пассивная безопасность автомобиля

Антропометрические данные являются исходным материалом при конструировании и разработке многих технических систем, с которыми человек имеет контакт в своей производственной и непроизводственной деятельности. В области конструирования автомобилей антропометрические данные до последнего времени использовали главным образом с целью удовлетворения требований эргономики. Исследования в области пассивной безопасности показали, что использование антропометрических данных является необходимым условием при создании безопасных конструкций автомобилей. Применение антропометрических данных имеет свои особенности, в силу которых медицинские антропометрические данные часто являются недостаточными или даже неприменимыми.

При посадке в автомобиль человек (водитель или пассажир) занимает специфичное положение, которое обусловлено интерьером автомобиля и возможностями регулировки сиденья или органов управления. Кроме того, существуют специфичные положения частей тела человека, характерные для определенных условий, в которых может оказаться человек, находящийся в автомобиле. Например, при столкновении автомобиля человек, находящийся в нем, принимает положение, характерное только для данных условий. Антропометрические измерения водителей автомобилей, проведенные Стаудтом и Макфарландом, можно считать характерным образцом подобного рода исследований. Особенность их методики - применение специального жесткого сиденья-стенда, на котором проводились измерения, что исключает влияние конструкции и жесткости сиденья на получаемые результаты и позволяет применить результаты измерений к любому мягкому автомобильному сиденью.

Данные, получаемые при антропометрических замерах, характеризуют только размеры тела человека и не учитывают отклонений, которые обусловлены одеждой человека. Антропометрические измерения в целях пассивной безопасности должны проводиться с учетом условий, характерных для положения человека в автомобиле, а также включать одежду и обувь измеряемых субъектов. 28

Антропометрия обозначает измерение человека. Многие исследователи пришли к мнению, что не существует среднего человека, который часто фигурировал раньше как критерий конструктивных ограничений сферы действия человека. Речь может идти лишь о предельных размерах человека, полученных при измерении определенной популяции населения и применимых к системе, с которой эти люди взаимодействуют. Различают статические и динамические (или функциональные) измерения. Статические измерения производятся при неподвижном, фиксированном в определенном положении теле человека и могут быть использованы для обеспечения приспособляемости человека к условиям интерьера автомобиля, т. е. его размещения в определенном пространстве. Динамические измерения устанавливают пределы, которые необходимы для осуществления человеком функции управления .

Применимость антропометрических данных характеризуется так называемой репрезентативностью. Репрезентативность - это степень охвата данным размером определенного контингента людей. Количественно репрезентативность представляет собой часть площади (в процентах) под кривой нормального распределения значений какого-либо антропометрического признака (размера) для определенного контингента людей при сплошном отборе индивидов. Зная закон распределения вероятностей, среднюю величину признака (т) и среднеквадратичное отклонение (б), можно определить число людей, у которых величина антропометрического признака укладывается в тот или иной интервал. Пользуясь этими данными, можно в каждом конкретном случае рассчитать число людей, размерам которых будет удовлетворять данная конструкция. Как правило, в настоящее время при конструировании технических систем «человек-машина» невозможно добиться полного соответствия машины требованиям всех людей, от самых больших до самых малых. Обычно не учитываются размеры 5% самых высоких или самых низких людей, в зависимости от того, на что влияет данный размер. В автомобилестроении при равной вероятности для самых больших и для самых низких людей не учитываются их размеры. Это можно пояснить на следующих примерах. Выбирая высоту салона автомобиля, можно ограничиться размером, соответствующим наименьшему росту 5% самых высоких людей. Напротив, располагая органы управления, можно пренебречь тем, что часть из них окажется вне зоны досягаемости для 5% самых низких людей. Таким образом, в каждом случае для 95% людей будут обеспечены соответствующие условия. Если же рассматривать салон автомобиля в целом, то 90% людей будут иметь достаточный комфорт и лишь 5% самых высоких и 5% самых низких людей будут испытывать некоторые неудобства. Как показывает опыт, такой компромисс вполне оправдан и экономически целесообразен. 29

В исследовании пассивной безопасности человек является одним из главных объектов изучения. Однако условия испытаний должны имитировать аварийные условия при ДТП, представляющие опасность для человека. Поэтому неизбежно встает вопрос о применении моделей тела человека - антропометрических манекенов. Создание манекенов, наиболее близко имитирующих тело человека по его физико-механическим свойствам, невозможно без знания антропометрических характеристик человека. Представительность манекенов также характеризуется репрезентативностью. Различными зарубежными фирмами выпускаются антропометрические манекены мужчин и женщин 5%, 50%, 90% и 95% репрезентативности, а также манекены детей определенного возраста. Кроме того, разработана стандартная конструкция трехмерного или посадочного манекена, основные размеры которого могут регулироваться в пределах от 5 до 95% репрезентативности. Создание антропометрических манекенов не означает, однако, что имеется универсальная модель, способная полностью заменить человека. Во-первых, при создании манекена приходится принимать компромиссные решения, поскольку при настоящем уровне науки и техники еще не удается достигнуть полной идентичности конструкции манекена строению тела человека. Поэтому создаваемые манекены необходимо специально исследовать для определения их характеристик и соответствия этих характеристик характеристикам тела человека. Во-вторых, антропометрические характеристики населения меняются с течением времени.

Антропометрические размеры - важнейшая составная часть так называемого жизненного пространства в салоне автомобиля. Жизненное пространство - это минимальный объем пассажирского салона, который необходимо обеспечить при ДТП, для того чтобы предотвратить травмирование людей, находящихся в автомобиле. При столкновении человек небольших габаритов может оказаться в более тяжелых условиях. Дело в том, что благодаря возможности продольной регулировки сиденья человек малого роста может переместиться (для удобства управления) вперед настолько, что его грудь, например, окажется ближе к элементам интерьера, чем грудь человека большого роста. В процессе столкновения в силу упругих или пластических деформаций элементы интерьера могут достигнуть груди и нанести человеку травму. Это может также отрицательно повлиять на эффективность ремней безопасности или других удерживающих систем. Удерживающие системы должны конструироваться таким образом, чтобы обеспечивать соответствующую защиту для водителей и пассажиров.

Математическое моделирование, широко применяемое в исследованиях пассивной безопасности, также основывается на антропометрических данных. Кроме размерных характеристик, для создания математических моделей тела человека необходимо иметь также данные об инерционных свойствах, положениях центров тяжести и артикуляции (подвижности) частей тела человека. С помощью математических моделей, путем изменения вводных характеристик (размеров, веса и т. д.) можно наиболее подробно исследовать такой сложный процесс, как перемещение человека внутри автомобиля при ДТП. Краткий обзор использования антропометрических данных для целей пассивной безопасности позволяет судить о важности и необходимости специальных антропометрических исследований в решении проблемы повышения безопасности автомобильного транспорта. .

С первых дней своего существования автомобили представляли определенную опасность как для окружающих, так и для находящихся в них людей. Несовершенство конструкции двигателя приводило к взрывам, а нерасторопность окружающих - к гибели людей. В настоящее время в мире насчитывается почти 1 млрд. автомобилей самых различных типов, марок и модификаций. Автомобиль нашел самое широкое распространение как транспортное средство, используемое для перевозки грузов и людей. Резко возросла скорость движения, изменился внешний вид автомобиля, широко используются различные безопасные элементы. В то же время интенсивное развитие автомобилизации сопровождается рядом регрессивных воздействий на общество: тонны выхлопных газов загрязняют атмосферу, а дорожно-транспортные происшествия приносят огромный моральный и материальный ущерб обществу. Одним словом, глобальная автомобилизация имеет позитивные и негативные последствия.

При разработке новых элементов конструкции автомобиля необходимо учитывать, насколько тот или иной элемент опасен для человека. Исследования, проведенные Корнельской лабораторией аэронавтики в соответствии с Американской программой изучения травматизма в ДТП, показали, что основная причина получения тяжелых и смертельных травм - удары о передний щиток и рулевую колонку. На втором месте - удары о ветровые стекла, на долю которых приходится 11,3% тяжелых травм и смертельных случаев. Кроме того, ветровое стекло - причина 21% травм (пробивание черепа, сотрясение мозга и т. д.).

При ДТП водитель чаще всего ударяется об автомобиль головой (13%), а передний пассажир - ногами (11,3%). Те, кто пристегивался ремнями безопасности, получили серьезные травмы только в 7% случаев и легкие в 34% случаев. При использовании более эффективных ремней безопасности с инерционным устройством в результате ДТП лишь 5% пострадавших получили тяжелые травмы и 29% легкие, в то время как при использовании обычных ремней с трехточечным креплением соответственно 8 и 37%, а при использовании диагональных ремней - 7 и 41%.

Представляют интерес данные, полученные американскими учеными Д. Ф. Хьюэлком и П. У. Джикасом из Мичиганского университета. Они расследовали 104 автомобильные аварии, в которых погибло 136 человек. В результате были сделаны выводы: основных причин смерти пассажиров четыре (выброс с сиденья, удары о рулевое управление, о дверь и о щиток приборов); около 50% жертв могло бы спастись, если бы пассажиры и водители были закреплены ремнями безопасности; дальнейшее уменьшение количества несчастных случаев может быть получено благодаря изменению конструкции автомобиля - путем установки устройств, уменьшающих силу удара при столкновении. 3

Из 136 пострадавших 38 человек были выброшены из автомобиля. Если бы они были пристегнуты ремнями, то 18 из 28 выброшенных водителей и 6 из 10 пассажиров, располагавшихся на переднем сиденье, были бы спасены. Из 24 водителей, получивших смертельные травмы от рулевого управления, 18 были убиты от удара о рулевое колесо и спицы. Причем 16 водителей не сумели бы спастись даже при наличии ремней безопасности. Рулевая колонка и рулевое колесо настолько выдвигались в зону водителя, что шансы спастись сводились к минимуму. В 19 случаях смертельным для водителей и пассажиров явился удар о дверь кузова. И в данном случае предохранительный ремень безопасности мог дать только минимальную защиту, так как только два пассажира, размещавшихся на переднем сиденье, могли быть спасены при применении соответствующей привязной системы. Панель приборов явилась причиной смертельного исхода в 15 случаях (5 водителей и 10 пассажиров переднего сиденья). Большинство из них могли бы спастись, используя ремни безопасности. Такие элементы конструкции, как потолок, рама автомобиля и некоторые другие, послужили причиной смертельных травм в 20 случаях.

Свыше половины смертельных случаев пришлось на водителей автомобилей и четверть - на пассажиров переднего сиденья. Исследованиями установлено, что подавляющее большинство погибших - 120 из 136 человек - во время аварии находились на переднем сиденье. Поэтому, основное внимание должно быть уделено обеспечению безопасности водителя и пассажира переднего сиденья. Кроме того, анализ показал, что около 50% жертв погибли бы даже при использовании предохранительных ремней безопасности. Поэтому большое внимание следует обратить на изменение обустройства салона и конструкции некоторых деталей, чтобы устранить острые режущие кромки, а также жесткие элементы, которые служат причиной травмирования водителей и пассажиров.

Очень важно установить, какие именно элементы внутреннего оборудования автомобиля вызывают травмирование. Изучение статистических данных итальянских, американских и немецких исследователей позволяет выявить элементы конструкции салона автомобиля, которыми наиболее часто травмируется человек. Первые три места по опасности заняли: рулевая колонка, щиток приборов, ветровое стекло. За ними следуют: двери, зеркало заднего вида. Физиологически люди настолько разнообразны, что при установлении уровня выносливости по слабейшему субъекту требования к конструкции будут практически невыполнимы. В настоящее время конструирование защитных приспособлений в автомобиле должно в первую очередь исключать получение человеком тяжелых и серьезных ранений, пренебрегая при этом увеличением (относительным) количества легких травм.

О том, что жесткая рулевая колонка представляет собой опасность для водителя, стало ясно уже при первых анализах аварий. С 1960-х годов делаются попытки снизить этот риск различными конструктивными мерами. Сегодня, например, рулевые колонки снабжаются шарниром, который подается при столкновении. Самые современные рулевые колонки способны поглощать энергию удара. Особый интерес представляла собой система procon-ten, которая при лобовом столкновении сдвигала рулевую колонку с рулем вперед от водителя.

Примечание - 41

Рисунок 4. - Распределение травмированных при ДТП

С внедрением подушек безопасности задача рулевой колонки усложнилась: теперь она должна дополнять защитный потенциал ремней и подушек безопасности. Телескопические штанги и дополнительные шарниры служат для кинематического разъединения рулевого колеса и деформирующейся перегородки моторного отсека. Поэтому при ударе до определенной силы рулевое колесо и подушка безопасности поддерживают определенное жизненное пространство перед сидящим. Интегрированный сдвижной механизм с функцией демпфирования снижает в меру технических возможностей нагрузки, которым подвергаются при ударе грудь и голова человека. Эти элементы служат хорошим дополнением к ограничителям усилия натяжения ремней безопасности.

2.3 Компоненты системы пассивной безопасности автомобиля

Для обеспечения безопасности, как пассажиров, так и остальных участников дорожного движения, автомобиль должен быть оборудован целым рядом систем. Важнейшими компонентами системы пассивной безопасности современных автомобилей являются:

система ремней безопасности с натяжителями, включая систему безопасности детей

активные подголовники

система подушек безопасности (передние, боковые, коленные и головные (занавески)

устойчивый к деформации кузов с крышей соответствующей прочности и зонами деформации в передней, задней и боковой частях автомобиля (они защищают пассажиров путём целенаправленного поглощения энергии столкновения)

система защиты при опрокидывании на кабриолете

аварийный выключатель АКБ.

Компоненты система пассивной безопасности:

1 - аварийный выключатель АКБ; 2 - безопасный самооткрывающийся при столкновении капот; 3 - подушка безопасности переднего пассажира; 4 - боковая подушка безопасности переднего пассажира; 5 - боковая подушка безопасности переднего пассажира; 6 - активные подголовники; 7 - задняя правая подушка безопасности; 8 - левая головная подушка безопасности; 9 - левая задняя подушка безопасности; 10 - датчик удара задней подушки безопасности со стороны водителя; 11 - натяжитель ремня безопасности; 12 - боковая подушка безопасности водителя; 13 - датчик удара боковой подушки безопасности водителя; 14 - подушка безопасности водителя; 15 - коленная подушка безопасности; 16 - блок управления подушек безопасности; 17 - датчик удара фронтальной подушки безопасности водителя; 18 - датчик срабатывания пиропатрона капота; 19 - датчик удара фронтальной подушки безопасности переднего пассажира

Примечание - 5

Рисунок 5. - Компоненты система пассивной безопасности

2.3.1 Ремень безопасности

Ремень безопасности -- это приспособление, состоящее из лямок, запирающего устройства и деталей крепления, которое может быть прикреплено к внутренней части кузова автомобиля или каркасу сиденья и которое сконструировано таким образом, чтобы в случае столкновения или резкого торможения уменьшить опасность ранения пользователя путем ограничения возможности перемещения его тела.

Примечание - 5

Рисунок 6. - Ремень безопасности

В настоящее время наибольшее распространение имеет ремень с креплением в трех точках, представляющий собой сочетание поясного и диагонального ремней. При этом поясным считается ремень, охватывающий тело пользователя на высоте таза, а диагональным -- охватывающий грудную клетку по диагонали от бедра до противоположного плеча.

На некоторых типах автомобилей используются ремни привязного типа, состоящие из поясного ремня и плечевых лямок.

Основные элементы ремня безопасности -- пряжка, лямка, регулирующее устройство длины лямки, регулирующее устройство ремня по высоте, втягивающее устройство и запирающий механизм.

Пряжка -- устройство, позволяющее быстро расстегивать ремень и дающее возможность удерживать ремнем тело пользователя.

Лямка -- гибкая часть ремня, предназначенная для удержания тела пользователя и передачи нагрузки на стационарные элементы крепления.

Регулирующее устройство длины лямки может быть частью пряжки или его функции может выполнять втягивающее устройство. 3

Регулирующее устройство ремня по высоте позволяет регулировать по высоте положение верхнего обхвата ремня по желанию пользователя и в зависимости от положения сиденья может рассматриваться как часть ремня или часть устройства для крепления ремня.

Ремень безопасности может иметь втягивающее устройство. Втягивающим называют устройство для частичного или полного втягивания лямки ремня безопасности. Втягивающие устройства могут быть нескольких типов:

втягивающее устройство, из которого лямка полностью вытягивается при приложении небольшой силы и которое не имеет регулятора длины вытянутой лямки

автоматическое втягивающее устройство, которое позволяет получать желаемую длину лямки и при закрытой пряжке автоматически регулирует длину ремня для пользователя. Это устройство имеет запирающий механизм, срабатывающий в случае аварии. Запирающий механизм может иметь единичную или множественную чувствительность, т.е. срабатывать под воздействием торможения или резкого движения ремня

автоматическое втягивающее устройство с механизмом предварительного натяжения. Ремень может иметь механизм предварительного натяжения, который служит для прижатия лямки ремня к сиденью в целях натяжения ремня в момент удара.

2.3.2 Кузов

Первоначальной целью конструкторов является проектирование такого автомобиля, чтобы его внешняя форма способствовала минимизации последствий основных видов ДТП (столкновения, наезды, и повреждение самого транспортного средства).

Наиболее тяжелым ранениям подвергаются пешеходы, которые наталкиваются на переднюю часть автомобиля. Последствия столкновения с участием легкового автомобиля могут быть уменьшены лишь конструктивными мерами, включают, например, следующие:

убираемые фары

спрятанные заподлицо стеклоочистители

заделанные заподлицо с панелями сточные желоба

утопленные дверные ручки

Определяющими факторами обеспечения безопасности пассажиров являются:

деформационные характеристики кузова автомобиля

длина пассажирского отсека, объем пространства для выживания во время и после возникновения столкновения

удерживающие системы

зоны возможного столкновения

система рулевого управления

извлечение пользователей

противопожарная защита

Для защиты от ударов на легковых автомобилях имеются три различные области, которые в случае аварии должны принимать удар на себя. Верхней, средней и нижней поверхностями, принимающими удар на себя, являются, соответственно, крыша, боковая часть и днище автомобиля.

Примечание - 5

Рисунок 5. - Распределение сил при ударе:

а - боковой удар; б - лобовой удар

Целью всех мер по защите от удара является минимизация деформации кузова, и следовательно, минимизация риска травматизма пассажиров при ударе. Это достигается за счет того, что возникающие при ударе силы целенаправленно действуют на конкретный компонент структуры кузова. Таким образом, снижается коэффициент деформации деталей, на которые приходится удар, т.к. возникающие при этом силы распределяются по большей площади.

Конструкция многих других элементов силовой структуры в наше время определяется именно таким образом, чтобы обеспечить предельную жесткость и рассеяние энергии удара по возможно большему числу направлений (рис. 6). Большое внимание уделяется дверным проемам: здесь важно избежать заклинивания дверей.

Наибольшие проблемы разработчикам систем пассивной безопасности доставляет боковой удар. Запас зоны деформации при боковом столкновении, в отличие от передней или задней части автомобиля, составляет незначительную величину всего 100…200 мм. Разработчики фирмы «Фореция» разработали механизм предотвращения последствий бокового удара. Механизм начинает работать за 0,2 с до столкновения по коде специальных сенсоров. По команде контроллера уже через 60 мс удлиняется изготовленный из сплава с памятью (Shape Memory Alloy) стержень 2, установленный под сиденьями поперек кузова автомобиля, выдвигая стальной штырь почти до самой двери. Одновременно срабатывает механизм внутри двери, поворачивая в рабочее положение упор 3. Теперь при боковом ударе дверь не сможет вмяться внутрь кузова. Указанный механизм позволяет уменьшить деформацию двери внутрь кузова на 70 мм.

Примечание - 5

Рисунок 6. - Рассеяние энергии удара

Работа механизма обратима, ведь в нем нет одноразовых пиропатронов. Если аварии не случилось, штанга укоротится до исходной длины, а пружина подтянет штырь обратно.

...

Подобные документы

Шины современного автомобиля как один из наиболее важных компонентов его активной безопасности. Знакомство со способами повышения эксплуатационной эффективности зимних ошипованных шин. Анализ устройства пневмопистолета модели Ш-305 для ошиповки шин.

дипломная работа , добавлен 09.11.2016


Общая характеристика производства этилена из этан-этиленовой фракции. Анализ опасных и вредных производственных факторов проектируемого объекта. Защита зданий и сооружений от разрядов атмосферного электричества. Обеспечение экологической безопасности.

реферат , добавлен 25.12.2010


Назначение проектируемого оборудования и его техническая характеристика. Описание конструкции и принципа действия, расчеты основных параметров и элементов. Технические условия на изготовление и эксплуатацию. Мероприятия по технике безопасности работ.

курсовая работа , добавлен 13.06.2016


Измерение конструктивных элементов и основных углов метчика. Изучение и исследование элементов резьбы комплекта машинно-ручных метчиков со шлифованным профилем, их точности и распределение нагрузки. Особенности изучения конструкции и геометрии метчиков.

лабораторная работа , добавлен 12.10.2013


Способы совершенствования сварочного производства применительно к сварной конструкции штуцера 20-150. Анализ конструкции изделия на технологичность. Обоснование выбора материала. Анализ характера конструкции изделия и выбор неразъемных соединений.

дипломная работа , добавлен 15.07.2015


Технологии производств и применение СВЧ технологии в промышленности. Преимущества и проблемы микроволнового нагрева. Правила безопасности при работе с СВЧ установками. Получение зависимостей коэффициента ослабления от параметров запредельных волноводов.

курсовая работа , добавлен 09.09.2016


Динамический расчет автомобиля. Определение полной массы автомобиля. Радиус качения ведущих колес. Передаточные числа и скорости движения. Время и путь разгона автомобиля. Экономическая характеристика автомобиля. Движение автомобиля на прямой передаче.

курсовая работа , добавлен 16.05.2010


Тяговый диапазон трактора, его масса и расчет двигателя. Выбор параметров ведущих колес. Расчет передаточных чисел трансмиссий и теоретических скоростей движения. Тяговый расчет автомобиля. Расчет и построение экономической характеристики автомобиля.

курсовая работа , добавлен 12.11.2010


Расчет жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), используемого на второй ступени баллистической ракеты. Технологический процесс сборки фермы полезной нагрузки. Оценка предполагаемых затрат на проект. Основные моменты безопасности и экологичности проекта.

дипломная работа , добавлен 23.11.2009


Меры безопасности к основным элементам конструкции станка. Построение структурной схемы автоматизации с помощью лазерной системы видения. Анализ технологичности конструкции детали. Разработка гидравлической схемы с помощью программы Automation Studio.

Промывка