Конструктивная и эксплуатационная безопасность транспортных средств

Конструктивная и эксплуатационная безопасность транспортных средств

С учетом опыта экономически развитых стран Европы и разработок Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН) в последние годы в Республике Беларусь создана нормативная и законодательно-правовая база государственного регулирования для повышения конструктивной безопасности транспортных средств. Она должна обеспечивать взаимодействие стандартизации в процессе проектирования и постановки продукции на производство, а также сертификации произведенной продукции и единство измерений на всех этапах жизненного цикла транспортного средства. При этом установлены обязательные требования к транспортным средствам, предъявляемые на стадии их проектирования, изготовления, поставки потребителям и допуска к эксплуатации, а также сформирован механизм реализации этих требований в виде системы сертификации транспортных средств.

Основные требования по конструктивной безопасности регламентированы рядом Правил ЕЭК ООН, принятых в Республике Беларусь в качестве национальных стандартов. При этом предусмотрена сертификация колесных транспортных средств при изготовлении и ввозе на территорию нашей страны. Сертификация транспортных средств стимулирует отечественных производителей к производству продукции, соответствующей по требованиям безопасности мировым стандартам. В то же время она обязывает поставщиков транспортных средств осуществлять ввоз только продукции, имеющей надлежащее качество и эксплуатационные свойства.

К основным факторам, влияющим на техническое состояние транспортных средств, которые находятся в эксплуатации, кроме естественных процессов старения и износа деталей относятся:

• совершенство конструкции изделий и качество их изготовления
• качество применяемых эксплуатационных материалов
• объективные условия эксплуатации (состояние автомобильных дорог, подъездных путей, наличие внешнего воздействия на транспортные средства природно-климатических условий, агрессивных сред и т.п.)
• субъективные условия эксплуатации (качество и навыки вождения, применяемая система технического обслуживания, ремонта и хранения)

В связи с влиянием в процессе эксплуатации указанных объективных и субъективных факторов возникает необходимость установления ряда предельных показателей, при достижении которых транспортное средство следует считать неисправным по условиям безопасности движения.

Кроме того, необходимо установить ряд требований, согласно которым можно осуществлять выходной контроль транспортных средств после выполнения ремонтных и профилактических воздействий.

В целях решения указанных задач во многих странах действуют специальные стандарты, регламентирующие требования по условиям безопасности движения к транспортным средствам, находящимся в эксплуатации. В Республике Беларусь таким стандартом является СТБ 1641-2006, в странах Евросоюза — Директива ЕС 96/96, в России — ГОСТ 51709.

Наряду с бесспорными достоинствами автомобилизации появляется тенденция к увеличению человеческих и материальных потерь вследствие аварий, связанных с транспортными средствами. Автомобиль представляет собой потенциальный источник повышенной опасности для людей, которая резко возросла в последние годы в результате роста мощности двигателей и скорости движения. В связи с этим требования к конструктивной безопасности транспортных средств возрастают. Безопасность транспортного средства подразумевает такие эксплуатационные и динамические качества, которые уменьшают вероятность ДТП, а в случае его возникновения – исключение травм водителя, пассажиров и снижение их последствий.

Конструктивная безопасность транспортного средства включает в себя активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность транспортного средства.

Активная безопасность транспортных средствАктивная безопасность – это свойство транспортного средства предотвращать дорожно-транспортное происшествие (снижать вероятность его возникновения). Активная безопасность проявляется в период, соответствующий начальной фазе дорожно-транспортного происшествия, когда водитель еще в состоянии изменить характер движения транспортного средства (ТС).

Активная безопасность транспортного средства зависит от его конструкции: габаритных и весовых параметров, тяговой и тормозной динамичности, устойчивости и управляемости.

Конструктивная безопасность является одним из обобщенных свойств ТС. Для количественной характеристики применяют показатели эксплуатационных (минимальный тормозной путь, максимальное замедление, критические скорости по условиям заноса и опрокидывания и т.п.) и других свойств.

Для активной безопасности большое значение имеет его информативность ТС, под которой понимается свойство ТС обеспечивать водителя и других участников дорожного движения необходимой информацией. Водитель в зависимости от конструкции ТС получает информацию об окружающей обстановке, характере его движения, режиме работы его агрегатов и систем. Благодаря информативности ТС другие участники движения имеют возможность определить его тип, скорость и направление движения и прогнозировать на ближайшее время расположение его на дороге и расстояние от других транспортных средств [18].

От оборудования рабочего места водителя, его соответствия требованиям эргономики зависит возможность реализации эксплуатационных свойств, заложенных в конструкции транспортного средства. Необходимость сохранения всех показателей на допустимом уровне в течение всего срока службы является отличительной чертой конструктивной безопасности транспортного средства.

Пассивная безопасность автотранспортных средствПод пассивной безопасностью подразумевается комплекс эксплуатационных свойств транспортного средства, обеспечивающих снижение тяжести последствий ДТП. Пассивная безопасность вступает в действие, если водителю не удалось избежать аварии, и обеспечивает уменьшение инерционных нагрузок на водителя и пассажиров, ограничение перемещения их в кабине, защиту от травм, увечий при ударе, устранение возможности выбрасывания из кабины в момент столкновения.

Различают внутреннюю и внешнюю пассивную безопасность. Под внутренней пассивной безопасностью понимают свойства транспортного средства, снижающие тяжесть последствий ДТП для водителя и пассажиров, находящихся в транспортном средстве. Внешняя пассивная безопасность – свойства транспортного средства, позволяющие снизить тяжесть последствий для других участников ДТП (пешеходов, водителей и пассажиров других транспортных средств).

Иногда применяют термин, обратный внешней пассивной безопасности, – агрессивность транспортного средства.

При тяжелых дорожно-транспортных происшествиях (столкновение, наезды на неподвижные препятствия, опрокидывания) сначала деформируются детали машины, т.е. происходит первичный удар. Кинетическая энергия, которой обладает движущееся транспортное средство, тратится на поломку или деформацию деталей. Эффективным средством обеспечения безопасности водителя и пассажиров транспортного средства являются ремни безопасности. Внедрение современных разработок значительно улучшает первоначальные эксплуатационные характеристики транспортного средства и степень защиты водителя и пассажиров. Последние разработки включают в себя такие усовершенствования, как регулировка плечевого ремня безопасности, удлинитель ремня безопасности, система управления энергией [18].

Большое внимание уделяется исследованию влияния конструкции и расположению рулевой колонки на безопасность водителя при возникновении ДТП. При хорошо сконструированной и правильно расположенной рулевой колонке опасность травмирования водителя уменьшается на 30…40%. Снижение тяжести последствий ДТП для других участников дорожного движения является неотъемлемой характеристикой современного автомобиля.

Послеаварийная безопасность транспортных средствПослеаварийная безопасность – это свойства транспортного средства снижать тяжесть последствий ДТП.

К элементам послеаварийной безопасности относятся конструктивные свойства автомобиля, предотвращающие возникновение опасных явлений (пожар, заклинивание дверей), возникающих в результате ДТП. К элементам послеаварийной безопасности можно также отнести средства аварийной сигнализации и связи, средства оказания медицинской помощи пострадавшим в результате ДТП. Наибольшую опасность для водителя и пассажиров представляет возгорание транспортного средства. Хотя, по данным статистики, вероятность возгорания при ДТП составляет 0,3…1,2%, оно приводит к тяжелейшим последствиям. Требования к пожарной безопасности транспортного средства определены нормативными документами, в которых предусмотрены:

раздельное размещение топливного бака и двигателя, при этом установка топливного бака в задней части транспортного средства в пределах базы предпочтительнее, так как лобовые столкновения и наезды на препятствия отличаются особой тяжестью последствий;

автоматическое отключение бортовых источников энергии; обеспечение пожаробезопасности топливных баков, горловин, топливопроводов;

наличие устройств аварийной эвакуации (люки в крыше, инструменты в салоне для разбивки стекол); обеспечение бортовыми средствами тушения.

Взаимосвязь различных видов безопасности и противоречивость требований, предъявляемых к конструкции транспортных средств, вынуждают конструкторов и технологов принимать компромиссные решения.

Экологическая безопасность автомобиляЭкологическая безопасность – это свойство автомобиля, позволяющее уменьшать вред, наносимый участникам движения и окружающей среде в процессе его нормальной эксплуатации. Мероприятиями по уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду следует считать снижение токсичности отработавших газов и уровня шума.

Основными загрязняющими веществами при эксплуатации автотранспорта являются: – выхлопные газы;

– нефтепродукты при их испарении; – пыль;

– продукты истирания шин, тормозных колодок и дисков сцепления, асфальтовых и бетонных покрытий.

Влияние автомобилизации на окружающую средуЯрким примером неблагоприятного влияния развития производства на окружающую среду может служить автомобилизация. Автомобили оказывают вредное воздействие на природу и человека, так как в отработанных продуктах содержатся опасные для здоровья и окружающей среды компоненты, при движении автомобилей возникает шум.

При дорожно-транспортных происшествиях наносится материальный ущерб (уничтожение и повреждение грузов, транспортных средств и сооружений) и возможны гибель и ранение людей. По данным Всемирной организации здравоохранения на автомобильных дорогах мира ежегодно гибнет (в том числе и от послеаварийных травм) свыше 900 тыс. человек, несколько миллионов становятся калеками, а свыше 10 млн. человек – получает травмы.

Автомобильные дороги и их инфраструктура отняли у человечества свыше 50 миллионов гектаров земли (такова суммарная территория таких стран, как ФРГ и Великобритания). Кроме того, дороги с интенсивным движением создают “разделяющий эффект”, затрудняя связи между объектами и участками живой природы, расположенными по разные стороны дороги. Дорожное строительство нарушает экологическое равновесие в природе вследствие изменения существующего ландшафта; усиления водной и ветровой эрозии; развития геодинамических процессов, например оползней и обвалов; загрязнения окружающей местности, поверхностных и грунтовых вод материалами и веществами, применяемыми при эксплуатации автомобилей и дороги; неблагоприятного воздействия на существующий растительный и животный мир.

Источником загрязнения и истощения окружающей среды стала как сама трасса, так и её инженерные сооружения, объекты обслуживания, особенно места хранения нефтепродуктов, автозаправочные станции, станции технического обслуживания, мойки и т.п.

При широком использовании автомобилей все возрастающее количество людей посещает ранее недоступные для них природные комплексы, что приводит к загрязнению отходами территорий, прилегающих к автомобильным дорогам, и других мест. В отдельных городах и их агломерациях под воздействием автомобильного транспорта и других источников загрязнения образовались предельные экологические состояния, что препятствует устойчивому их развитию и требует кардинальных решений по улучшению их коммуникационной инфраструктуры.

Основными мероприятиями по предотвращению и уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду следует считать: 1) разработку таких конструкций автомобилей, которые меньше загрязняли бы атмосферный воздух токсичными компонентами отработавших газов и создавали бы шум более низкого уровня;

2) совершенствование методов ремонта, обслуживания и эксплуатации автомобилей с целью снижения концентрации токсичных компонентов в отработавших газах, уровня шума, производимого автомобилями, и загрязнения окружающей среды эксплуатационными материалами;

3) соблюдение при проектировании и строительстве автомобильных дорог, инженерных сооружений, объектов обслуживания таких требований, как вписывание объекта в ландшафт; рациональное сочетание элементов плана и продольного профиля, обеспечивающее постоянство скорости движения автомобиля; защита поверхностных и грунтовых вод от загрязнения; борьба с водной и ветровой эрозией; предотвращение оползней и обвалов; сохранение животного и растительного мира; сокращение площадей, отводимых под строительство; защита зданий и сооружений вблизи дороги от вибраций; борьба с транспортным шумом и загрязнением воздуха; применение методов и технологии строительства, приносящих наименьший ущерб окружающей среде;

4) использование средств и методов организации и регулирования движения, обеспечивающих оптимальные режимы движения и характеристики транспортных потоков, сокращение остановок у светофоров, числа переключения передач и времени работы двигателей на неустановившихся режимах.

None – выхлопные газы;

– нефтепродукты при их испарении; – пыль;

– продукты истирания шин, тормозных колодок и дисков сцепления, асфальтовых и бетонных покрытий;

Page 2

Подвижным составом автомобильного транспорта называют автомобили, автомобильные поезда, прицепы и полуприцепы. Подвижной состав служит для выполнения транспортных и нетранспортных работ – перевозки грузов, пассажиров и специального оборудования для производства различных операций.

Подвижной состав автомобильного транспорта очень разнообразен. Подвижной состав классифицируют по назначению и проходимости. Подвижной состав общего назначения служит для выполнения различных транспортных перевозок, специализированный – только определенных транспортных перевозок, а специальный – для производства разнообразных нетранспортных работ.

Пассажирский подвижной состав предназначен для перевозки людей. К нему относятся легковые автомобили и автобусы. Легковые автомобили служат для индивидуальной перевозки пассажиров (от 2до 8 чел.).

Легковые автомобили общего назначения имеют закрытые и открытые кузова. Специализированные легковые автомобили предназначены для перевозки пассажиров определенных категорий. К специализированным относятся автомобили «скорой помощи», такси.

Специальные легковые автомобили служат для выполнения нетранспортных работ. К специальным относятся лабораторные, исследовательские, милицейские автомобили [16].

Автобусы служат для массовой перевозки пассажиров. Автобусами общего назначения являются городские, пригородные и междугородные автобусы. К специализированным относятся санитарные, туристические и школьные автобусы.

Грузовой подвижной состав служит для перевозки грузов различных видов. К нему относятся грузовые автомобили, автомобили-тягачи, автопоезда, прицепы и полуприцепы.

Грузовые автомобили могут быть общего назначения, специализированными и специальными. Грузовые автомобили общего назначения предназначены для перевозки всех видов грузов, кроме жидких (без тары). Они имеют грузовые кузова в виде бортовых платформ.

Специализированные грузовые автомобили служат для перевозки грузов только определенных видов. Они имеют приспособленные для таких перевозок кузова и оборудуются специальными устройствами и приспособлениями для погрузки и разгрузки. К специализированным относятся автомобили-самосвалы, -цистерны, -фургоны, -рефрижераторы, -самопогрузчики.

Специальные грузовые автомобили предназначены для выполнения разнообразных нетранспортных работ и операций. К специальным грузовым автомобилям относятся автомобили-мастерские, -краны, -вышки, -компрессоры, -бетономешалки, а также автомобили коммунальных служб (мусороуборочные, снегоуборочные, поливочные) и пожарные автомобили.

Автопоезда позволяют увеличить производительность подвижного состава и снизить себестоимость перевозок. Автопоезда состоят из автомобилей-тягачей, прицепов и полуприцепов. Автопоезда разделяются на прицепные, седельные и роспуски.

Прицепной автопоезд состоит из грузового автомобиля и одного или нескольких прицепов. Седельный автопоезд состоит из седельного автомобиля-тягача и полуприцепа, передняя часть которого закреплена на тягаче.

Автопоезда-роспуски состоят из грузового автомобиля и прицепа-роспуска. Прицепной подвижной состав включает в себя прицепы и полуприцепы, которые, как и автомобили, могут быть общего назначения, специализированными и специальными. Кроме того, прицепы могут быть легковыми и грузовыми.

Проходимость подвижного состава (способность двигаться по плохим дорогам и вне дорог) различна в зависимости от его типа и назначения. В основу подразделения подвижного состава по проходимости положена колесная формула, выражающая цифровым индексом общее число колес автомобиля и число ведущих колес.

Автомобили ограниченной проходимости предназначены для движения по дорогам с твердым покрытием и сухим грунтовым дорогам.

Автомобили повышенной проходимости предназначены главным образом для сельской местности. Их можно эксплуатировать как на грунтовых дорогах, так и на дорогах с твердым покрытием. Автомобили высокой проходимости способны преодолевать рвы, ямы и другие подобные препятствия.

В настоящеевремя действуют более 50 стандартов по конструктивной безопасности АТС. Особую роль занимают требования к рабочему мету водителя, определяющие не только условия его безопасной работы, но и те условия, которые обеспечивают нормальный режим его труда (отопление, вентиляция, комфорт и т.п.).

Конструктивную безопасность подразделяют на активную пассивную, послеаварийную и экологическую.

Активная безопасность – комплекс конструктивных качеств АТС, позволяющих водителю предотвратить ДТП в начальной стадии. К ним относят: тормозные свойства, управляемость, устойчивость, тягово-скоростные свойства, информативность (световые и звуковые приборы).

Особенности основных свойств АТС, обеспечивающих активную безопасность, конструктивные элементы обеспечения этой безопасности, изучаются в курсах «Эксплуатационные свойства автомобиля» и «Конструктивная безопасность автомобиля». Пассивная безопасность АТС характеризует его способность обеспечить защиту человека при ДТП. Различают внутреннюю, пассивную безопасность, направленную на водителя и пассажиров и внешнюю, направленную на пешеходов.

Принцип действия средств пассивной безопасности в основном состоит в уменьшении динамической нагрузки на тело человека в процессе столкновения или опрокидывания, что обеспечивается некоторой растяжкой времени действия нагрузки, за счет деформации элементов пассивной безопасности. Это и ограничение перемещения людей внутри кузова, закрепление в нем предметов и элементов, увеличивающих ударно-прочностные свойства кузова и т.п.

В основном средства пассивной безопасности входят в конструкцию АТС и срабатывают автоматически, но есть и отдельно включаемые (нарощенный передний борт, например). Они сохраняют свою работоспособность обычно на весь срок службы АТС. Суть послеаварийной безопасности в обеспечении выхода людей после аварии за счет конструкции дверей, окон, запасных выходов, а также средств сигнализации и пожаротушения.

Экологическая безопасность АТС связана в первую очередь с ограничением вредных выбросов двигателей, поскольку основными видами топлива на автомобилях являются продукты переработки нефти, которые при сгорании образуют вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу в огромных количествах, а также с уровнем шума, создаваемого при движении автомобиля.

Ведущие производители автомобилей стремятся обеспечить снижение вредных выбросов (установка разного рода нейтрализаторов, применение электронных систем, обеспечивающих более полное и качественное сгорание). На это направлена также политика основных международных органов в этой области (введение более строгих норм выбросов Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4). Соответственно в этом направлении конструкция автомобиля также постоянно совершенствуется и в России.

Предыдущая55565758596061626364656667686970Следующая

Дата добавления: 2016-06-13; просмотров: 1599; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Безопасность автомобилей и транспортных средств состоит из комплекса конструктивных и эксплуатационных свойств, которые обеспечивают уменьшение вероятности возникновения ДТП, и не только. Одной из главных задач обеспечения безопасности транспортных средств является уменьшение отрицательного влияния на окружающую среду и снижение тяжести последствий. Безопасность транспортных средств бывает нескольких видов: 1) Активная безопасность 2) Пассивная безопасность 3) Послеаварийная безопасность 4) Экологическая безопасность Все страны-производители автомобилей обязаны разрабатывать документы и законодательные акты, которые регулируют отношения различных элементов безопасности автомобилей и транспортных средств. Существующая Европейская Экономическая Комиссия Организации Объединенных Наций создала специальный комитет, который отвечает за урегулирование вопроса безопасности транспортных средств и автомобилей на международном уровне. В 1958 году был подписано и принято соглашение о принятии единообразных условий официального утверждения. В соответствии с этим соглашением, страны участники обязаны: 1) Разрабатывать и принимать единые рекомендации по требованиям к параметрам транспортных средств и узлам установленных на автомобиле, а также методики по испытанию безопасности транспортных средств. 2) В соответствии с установленным порядком, проводить испытания и проверки узлов, и агрегатов на автомобиле по соответствующей принятой методике, на соответствие нормативным требованиям. 3) По результатам испытаний присваивать утвержденные знаки официального утверждения (знак официального утверждения наносится на агрегаты и узлы автомобиля). Знак содержит информацию о стране, где производилось испытание, номер официального документа проведенного испытания, номер правил ЕЭК ООН.

ЧТО ТАКОЕ АКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ ИЛИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА?

Активная безопасность транспортного средства это свойства автомобиля или транспортного средства, которые используются для снижения вероятности возникновения ДТП (дорожно-транспортного происшествия). Для обеспечения активной безопасности транспортное средство наделено несколькими свойствами, которые помогают водителю управлять автомобилем безопасно (разгоняться, тормозить, маневрировать без особых усилий). Свойства активной безопасности – тяговые свойства автомобиля; – тормозные свойства автомобиля; – устойчивость автомобиля; – управляемость автомобиля; – проходимость автомобиля; – информативность; – обитаемость. Совокупность тяговых и тормозных свойств автомобиля называют динамическими свойствами автомобиля (динамичность автомобиля).

ЧТО ТАКОЕ ПАССИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ ИЛИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА?

Пассивная безопасность транспортного средства это свойства автомобиля или транспортного средства, которые используются для снижения тяжести последствий ДТП. Пассивная безопасность бывает внешней и внутренней. Требования, предъявляемые к внешней пассивной безопасности автомобиля: 1) Конструктивное выполнения сборки корпуса автомобиля и его составных частей таким образом, чтобы при возникновении ДТП вероятность повреждения человека свести к минимуму. 2) Выполнение внешних элементов конструкции автомобиля в соответствии с правилами пассивной безопасности, например: травмобезопасный бампер, утопленные ручки дверей, безопасная форма профиля капота автомобиля, уменьшение количества захватывающих элементов автомобиля до минимума, применение пластмассовых частей. Требования, предъявляемые к внутренней пассивной безопасности автомобиля: 1) Создать условия, при которых человек спокойно может выдержать значительные перегрузки в движении. 2) Максимально исключить травмоопасные элементы в салоне автомобиля. Анализ ДТП показал, что основное большинство погибших во время столкновения транспортных средств приходится на людей, сидящих на передних сиденьях. Поэтому при обеспечении безопасности внутри салона автомобиля основное внимание уделяется переднему пассажиру и водителю. Для сохранения зоны жизнеобеспечения конструкция и жесткость кузова выполняются таким образом, чтобы деформация салона была минимальной. Для обеспечения внутренней безопасностипринимаются следующие меры: – Возможность перемещения рулевого колеса и рулевой колонки с поглощением удара с равномерным распределением по поверхности груди водителя. – Надежность замков дверей для исключения возможности выпадения пассажиров. – Наличие удерживающих и защитных средств (ремни безопасности, подголовники, воздушные подушки). – Отсутствие травмоопасных элементов в салоне. – Установка травмобезопасных стекол.

ЧТО ТАКОЕ ПОСЛЕАВАРИЙНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ?

Послеаварийная безопасность автомобиля или транспортного средства – это свойства конструкции автомобиля не препятствовать эвакуации пассажиров и водителя, обеспечивая наименьшую травмоопасность. Послеаварийная безопасность состоит из: 1) Противопожарные мероприятия; 2) Эвакуация людей; 3) Аварийная сигнализация. Наиболее страшным и тяжелым последствием ДТП является возгорание автомобиля. Возгорание происходит обычно при тяжелых ДТП. Возгорание автомобиля вызывает полное разрушение автомобиля и увеличивает вероятность гибели людей при невозможности их эвакуации. Поэтому при конструировании транспортного средства придерживаются следующих правил: 1) Бак располагается дальше от двигателя, сзади; 2) Устанавливают автоматическое отключение источника элктричества при ДТП; 3) Обеспечивают пожаробезопасность топливных баков и топливопроводов; 4) Устанавливают устройства для аварийной эвакуации людей из автомобиля после ДТП; 5) Установка огнетушителей. ЧТО ТАКОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ? Экологическая безопасность автомобиля – это свойство снижать степень вредного влияния на окружающую среду. Экологическая безопасность автомобиля состоит из следующих принципиальных частей: 1) Потеря полезной площади Земли; 2) Загрязнение атмосферы; 3) Использование природных ресурсов; 4) Шум и вибрация; 5) Уничтожение флоры и фауны; 6) Радиопомехи.

Понятие активной, пассивной и послеаварийной безопасности. Особен-ности конструкции автомобилей и характеристики активной и пассивной составляющих конструктивной безопасности транспортного средства.

Согласно статистике, в более 80% всех дорожно-транспортных происшествий участвуют автомобили. Более одного миллиона людей каждый год погибают и около 500 тысяч получают телесные повреждения. Стремясь обратить взор на эту проблему, каждое 3-е воскресенье ноября было объявлено ООН «Всемирным днём памяти жертв дорожных аварий». Современные системы безопасности автомобиля нацелены на уменьшение существующей печальной статистики по этому вопросу. Конструктора новых авто всегда пристально следуют нормам производства и безопасности авто. Для этого они моделируют всевозможные опасные ситуации на краш-тестах. Поэтому перед выпуском в свет авто проходит тщательную проверку и годность для безопасного использования на дороге.

Автомобильные аварии становятся причиной гибели многих людей

Но полностью устранить этот вид происшествий невозможно при таком уровне развития техники и общества. Поэтому основной упор делается на предупреждение аварийной ситуации и ликвидацию последствий после неё.

Безопасность начинается с цепочки поставок

Как отмечено выше, механизмы защищенности, такие как ключи и сертификаты, должны быть введены в электронные блоки управления на заводе в процессе сборки. Для этого производственная система должна иметь глобальный охват, быть управляемой на распределенной основе, быть обновляемой различными организациями и оставаться безопасной в течение многих лет. Чтобы поддерживать максимальную гибкость, персонализация и обновление компонентов системы должны быть расположены как можно ближе к самой точке производства, что является важной задачей глобального производственного плана:

Тесты по безопасности авто

Главной организацией по оценке безопасности автомобилей является «Европейская ассоциация испытания новых автомобилей». Существует она с 1995 года. Каждой новой марке машины, прошедшей через ряд тестов, выставляется оценка по пятизвездной шкале – чем звезд больше, тем лучше.

Каждая новая марка автомобиля должна пройти ряд испытаний

Например, благодаря тестам они доказали, что использование высоких подушек безопасности уменьшают риск получения травмы головы в 5-6 раз.

5) Высокопрочная сталь

Во многих современных автомашинах производители используют высокотехнологичные новые сплавы металлов, которые стали легче и прочнее, чем раньше. Новые технологии позволяют создавать высокопрочные сплавы, защищающие кузов автомобиля при аварии. Из-за дорогого топлива производители автомобилей стараются уменьшить расход топлива новых автомобилей.

В первую очередь это достигается за счет уменьшения веса автомобиля. Но в связи со строгими стандартами безопасности автомобилей, им приходится одновременно с уменьшением веса кузова автомобиля увеличивать прочность кузова, применяя новые инновационные разработки.

Системы активной безопасности

Самыми популярными системами активной безопасности, значительно повышающими эффективность тормозной системы, являются:

1) Антиблокировочная система тормозов. Она устраняет блокировку колёс во время торможения. Задача системы: предотвратить скольжение авто в случае потери водителем управления во время аварийного торможения. АБС уменьшает тормозной путь, что позволит избежать наезда на пешехода или угодить в кювет. Плюсом антиблокировочной системы тормозов является антипробуксовочная система и электронный контроль устойчивости;

Антиблокировочная система тормозов (составляющие)

2) Антипробуксовочная система. Система предназначена для улучшения управления автомобилем в сложных погодных условиях и условиях плохого сцепления, используя механизм воздействия на ведущие колёса;

3) Система курсовой устойчивости. Предотвращает неприятные заносы автомобиля благодаря использованию электронного компьютера, который и управляет моментом силы колеса или колёс одновременно. Система под руководством компьютера берёт управление на себя, когда близка вероятность потери управления человеком – поэтому и является очень эффективной системой безопасности авто;

Система курсовой устойчивости

4) Система, распределяющая тормозные усилия. Дополняет антиблокировочную систему тормозов. Основное отличие состоит в том, что СРТ помогает управлять тормозной системой на протяжении всего движения автомобиля, а не только во время аварийной ситуации. Она отвечает за равномерность распределения тормозных усилий по всем колёсам, дабы сохранить установленную водителем траекторию движения;

5) Механизм электронной блокировки дифференциала. Суть работы её такова: во время заноса или скольжения, часто возникает ситуация, что одно из колёс зависает в воздухе, продолжая крутиться, а опорное колесо – перестаёт. Водитель теряет контроль над управлением автомобиля, что создаёт риск аварии на дороге. В свою очередь, блокировка дифференциала позволяет передать крутящийся момент полуосям или карданам, нормализуя движение авто.

6) Механизм автоматического экстренного торможения. Помогает в тех случаях, когда водитель не успевает полностью нажать на педаль тормоза, т. е. система сама автоматически оказывает тормозное давление.

7) Система предупреждения о приближении пешеходов. При опасном приближении пешехода к автомобилю система подаст звуковой сигнал, который позволит избежать происшествия на дороге и сохранить ему жизнь.

Также существуют системы безопасности (ассистенты), которые вступают в работу до наступления аварии, как только почувствуют потенциальную угрозу жизни водителя, при этом они перехватывают на себя ответственность за рулевое управление и тормозную систему. Рывок для развития этих механизмов дал прорыв в изучении электронных систем: выпускаются новые виды устройств, увеличивается полезность блоков управления.

К этим системам относят:

• Различные радарные, акустические и ультразвуковые системы, которые предупреждают водителя о неблагоприятном расстоянии с другими авто, стенами, препятствиями;
• Система, позволяющая автоматически увеличивать или уменьшать скорость при приближении к другим автомобилям – адаптивный круиз-контроль;

Система ночного виденья

7) Антиблокировочная тормозная система (ABS)

Не смотря на то, что гениальный Французский изобретатель придумал систему ABS для самолетов эта технология, вскоре нашла свой успешный путь в автопромышленности. Иметь хорошие, сильные тормоза это одно. Но если Вы не обладаете достаточными профессиональными навыками успешного торможения, то какой ни была бы сильная тормозная система, она будет бесполезна.

В большинстве случаев водители не обладают серьезными навыками вождения и не являются профессионалами. Вот здесь и пригодилась тормозная система ABS, которая автоматически препятствует блокировки колес, при торможении, что делает тормозной путь короче и сохраняет устойчивость автомобиля. По данным на 2012 год Антиблокировочная тормозная система устанавливается на 85 процентов автомобилей выпускаемых по всему миру.

Элементы пассивной безопасности

Когда водитель уже не в силах самостоятельно предотвратить аварийную ситуацию, в работу вступают элементы системы пассивной безопасности автомобиля.

Система включают в себя следующие компоненты:

Идея создать механизм привязки водителя к сиденью проявилась в 1907 году, а уже в 1959 году были выпущены первые автомобильные ремни. По сей день они остаются самым дешёвым и эффективным элементом, обеспечивающим безопасность. С развитием технологии производства и техники в целом, стали появляться ремни с автоматической системой натяжения, которые отлично проявляют себя в паре с подушками безопасности в случае аварийной ситуации: они срабатывают сразу же и прижимают человека к креслу.

В зависимости от типа, модели и комплекции автомобиля ремни безопасности сохраняют жизнь в 50-55% случаев.

Подушка представляет собой ничем не примечательный мешок из синтетического материала, основной задачей которого является принятие нагрузки в результате столкновения о тело человека. Сейчас подушки практически не оставляют повреждений на теле человека, однако, раньше они приводили к гематомам на теле, а в крайнем случае могли вызвать глухоту. Очень часто это происходило с людьми невысокого роста и детьми.

При использовании подушки безопасности вы сохраните себе жизнь в трех случаях из десяти, а при комбинированном использовании подушки и ремня безопасности вероятность положительного исхода увеличивается до 80%.

Конструктора заявляют, что подголовники также защищают наше тело, в частности шею, от серьезных травм при контакте с корпусом автомобиля в случае аварийной ситуации. Однако, по словам основной массы людей, эффективность подголовников преувеличена, и защита достигается только при определённых условиях.

Также на пассивную безопасность оказывают влияние размеры кузова, чем больше – тем безопаснее, и окраска.

Понятие «активная безопасность» включает в себя комплекс эксплуатационных качеств, способствующих предотвращению возникновения аварийных ситуаций и совершения ДТП.

К ним в первую очередь относят: высокие динамические качества автомобиля, эффективное, стабильное замедление, хорошую управляемость и устойчивость, в том числе при торможении и разгоне, устойчивость автомобиля против заноса и опрокидывания.

К этой же группе качеств относят: наличие на автомобиле надежной, хорошо видимой световой и звуковой сигнализации, а также надежность и долговечность узлов и деталей автомобиля, исключающие поломки ответственных деталей и отказ в работе узлов, приводящих к дорожно-транспортному происшествию.

Обеспечение комфортных условий в салоне снижает утомление водителя и повышает надежность управления. В связи с этим в эту же группу эксплуатационных свойств входят эргономические качества рабочего места водителя и мест пассажиров, хорошая обзорность с места водителя (вперед, вбок, назад), эффективная вентиляция кузова, низкий уровень вибрации и шума в пассажирском помещении, предотвращение попадания в салон автомобиля выхлопных газов и паров топлива.

Под понятием «пассивная безопасность» подразумевают комплекс эксплуатационных свойств автомобиля, обеспечивающих при возникновении ДТП исключение или хотя бы снижение тяжести травм водителя и пассажиров.

К ним относят демпфирующие способности передней и задней частей автомобиля, бамперов, а также боковую жесткость кузова, надежность запирания замков дверей, наличие ветрового стекла безосколочного типа.

Эти свойства обеспечиваются установкой энергопоглощающей рулевой колонки, установкой в салоне мягких накладок и подголовников, применением внутренних панелей салона и ручек органов управления, не имеющих выступающих (тем более жестких и острых) участков, оборудованием автомобиля ремнями безопасности.

Согласование эксплуатационных свойств автомобиля с требованиями послеаварийной безопасности достигается, в первую очередь, обеспечением возможности быстрого выхода или эвакуации людей из аварийного автомобиля, пожарной безопасности автомобиля за счет правильного размещения и надежной герметизации топливных баков и топливных коммуникаций. Послеаварийная безопасность автомобиля в значительной степени зависит также от степени возгораемости внутренней отделки салона и от содержания токсичных веществ в продуктах ее горения.

2. Особенности конструкции автомобилей и характеристики активной и пассивной составляющих конструктивной безопасности транспортного средства

2.1. Характеристика активной безопасности автомобиля.

По-простому активная составляющая конструктивной безопасности транспортного средства — это те системы автомобиля, которые помогают в предотвращении аварии.

Безотказность узлов, агрегатов и систем автомобиля является определяющим фактором активной безопасности. 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.

Компоновка автомобилей бывает трех видов:

1. Переднемоторная — компоновка автомобиля, при которой двигатель расположен перед пассажирским салоном. Является самым распространенной и имеет два варианта: заднепроходною (классическую) и переднеприводную. Последний вид компоновки — 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 необходимой 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 ухудшается 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;

— шины передних ведущих управляемых колес нагружены больше соответственно больше подвержены износу;

— привод на передние колеса требует применение сложных узлов — шарниров равных угловых скоростей;

— объединение силового агрегата (двигатель и КПП) с главной передачей усложняет доступ к отдельным элементам.

2. 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.

3. 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.

Возможность предотвращения ДТП чаще всего связана с интенсивным торможением, поэтому необходимо, чтобы тормозные свойства автомобиля обеспечивали его эффективное замедление в любых дорожных ситуациях.

Для выполнения 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.

Тяговые свойства (тяговая динамика) автомобиля определяют его способность интенсивно увеличивать скорость движения. От этих свойств во многом зависит уверенность водитель при обгоне, проезде перекрестов. 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.

Устойчивость — способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающих 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 опрокидывании под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше);

Ее нарушение проявляется в буксовании ведущих колес при преодолении затяжных обледенелых или заснеженных подъемов и сползании автомобиля назад. Особенно это характерно для автопоездов.

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 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 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.

Информативность — свойство автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и остальных участников движения. Недостаточная информация от других транспортных средств, находящихся на дороге, о состояния дорожного покрытия и т.д. часто становится причиной аварии. Внутренняя обеспечивает возможность водителю воспринимать 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.

— расположение панели приборов, кнопок и клавиш управления, рычага переключения скоростей и т.д. должно обеспечивать водителю минимальное время для контроля показаний, 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.

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.

2.2. Характеристика пассивной безопасности автомобиля.

Он 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).

Конструкция кузова предусматривает, что при столкновении части кузова деформируются как бы по отдельности. Плюс к этому в конструкции использованы высоконапряженные металлические листы. Это делает машину более жесткой, а с другой стороны позволяет ей быть не такой тяжелой

Поначалу на автомобили ставились ремни с двухточечным креплением, которые «держали» седоков за живот или грудь. Не прошло и полувека, как инженеры смекнули, что многоточечная конструкция гораздо лучше, потому что при аварии позволяет распределить давление ремня на поверхность тела более равномерно и значительно снизить риск травмирования позвоночника и внутренних органов. В автоспорте, например, применяются четырёх-, пяти- и даже шеститочечные ремни безопасности — они держат человека в кресле «намертво». Но на «гражданке» из-за своей простоты и удобства прижились трёхточечные.

Чтобы ремень нормально отработал своё предназначение, он должен плотно прилегать к телу. Раньше ремни приходилось регулировать, подгонять по фигуре. С появлением инерционных ремней необходимость «ручной регулировки» отпала — в нормальном состоянии катушка свободно крутится, и ремень может обхватить пассажира любой комплекции, он не сковывает действия и каждый раз, когда пассажир захочет сменить положение тела, ремешок всегда плотно прилегает к телу. Но в тот момент, когда наступит «форс-мажор» — инерционная катушка тут же зафиксирует ремень. Кроме того, на современных машинах в ремнях применяются пиропатроны. Небольшие заряды взрывчатки детонируют, дёргают ремень, и тот прижимает пассажира к спинке кресла, не давая ему удариться.

Ремни безопасности — это одно из самых действенных средств защиты при аварии.

Поэтому легковые автомобили должны оборудоваться ремнями безопасности, если для этого предусмотрены места крепления. Защитные свойства ремней во многом зависят от их технического состояния. К неисправностям ремней, при которых не допускается эксплуатация автомобиля, относятся видимые невооружённым глазом надрывы и потёртости тканевой ленты лямок, ненадёжная фиксация языка лямки в замке или отсутствие автоматического выброса языка при отпирании замка. У ремней безопасности инерционного типа лента лямки должна свободно втягиваться в катушку и блокироваться при резком движении автомобиля со скоростью 15 – 20 км/ч. Замене подлежат ремни, испытавшие критические нагрузки во время ДТП, в которых кузов автомобиля получил серьёзные повреждения.

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.

Сегодня надувные подушки безопасности — обычное дело не только на дорогих машинах, но и на маленьких (и относительно недорогих) автомобильчиках. Зачем же нужны подушки безопасности? И что они из себя представляют?

Разработаны подушки безопасности, как для водителей, так и для пассажиров на переднем сиденье. Для водителя подушка устанавливается обычно на рулевом управлении, для пассажира — на приборной панели (в зависимости от конструкции).

Передние подушки безопасности срабатывают при получении аварийного сигнала от блока управления. В зависимости от конструкции, степень наполнения подушки газом может варьироваться. Предназначение передних подушек – защита водителя и пассажира от травмирования твёрдыми предметами (кузов двигателя и др.) и осколками стёкол при фронтальных столкновениях.

Боковые подушки предназначены для уменьшения повреждения людей, находящихся в автомобиле при боковом ударе. Они устанавливаются на дверях, либо в спинках сидений. При боковом столкновении внешние датчики посылают сигналы в центральный блок управления подушками безопасности. Это делает возможным срабатывание как некоторых, так и всех боковых подушек.

Исследования влияния надувных подушек безопасности на вероятность гибели водителя при лобовых столкновениях показали, что таковая уменьшается на 20-25%.

В случае, если подушки безопасности сработали, или были каким-либо образом повреждены, они не могут быть отремонтированы. Вся система подушек безопасности подлежит замене.

Воздушная подушка водителя имеет объём от 60 до 80 литров, а переднего пассажира – до 130 литров. Нетрудно представить, что при срабатывании системы, объём салона уменьшается на 200-250 литров в течение 0,04 сек(см. рисунок), что даёт немалую нагрузку на барабанные перепонки. Кроме того, вылетающая со скоростью более 300 км/ч подушка, таит в себе немалую опасность для людей, если они не пристёгнуты ремнём безопасности и ничто не задерживает инерционное движение тела навстречу подушке.

Существует статистика, говорящая о влиянии надувных подушек безопасности на травматизм при аварии. Что же нужно делать, чтобы уменьшить вероятность травмы?

Если в машине имеется подушка безопасности, не стоит размещать повернутые назад детские сиденья на сиденье автомобиля, где эта подушка безопасности находится. При надувании подушка безопасности может сдвинуть сиденье и нанести травму ребенку.

Подушки безопасности на пассажирском месте повышают вероятность гибели детей до 13 лет, сидящих на этом месте. Ребёнок ниже 150 см роста может получить удар в голову воздушной подушкой, открывающейся со скоростью 322 км/ч.

Роль подголовника – предотвратить резкое движение головы во время аварии. Поэтому следует отрегулировать высоту подголовника и его позицию в правильное положение. Современные подголовники имеют две степени регулировки, позволяющие предотвратить травмы шейных позвонков при движении «взахлест», столь характерных при наездах сзади.

Эффективная защита при использовании подголовника может быть достигнута, если он находится точно на линии центра головы на уровне ее центра тяжести и не далее 7 см от задней ее части. Помните, что некоторые опции сидений изменяют размер и положение подголовника.

Травмобезопасный рулевой механизм

Травмобезопасное рулевое управление является одним из конструктивных мероприятий, обеспечивающих пассивную безопасность автомобиля – свойство уменьшать тяжесть последствий дорожно-транспортных происшествий. Рулевой механизм рулевого управления может нанести серьёзную травму водителю при лобовом столкновении с препятствием при смятии передней части автомобиля, когда весь рулевой механизм перемещается в сторону водителя.

Водитель также может получить травму от рулевого колеса или рулевого вала при резком перемещении вперёд вследствие лобового столкновения, когда при слабом натяжении ремней безопасности перемещение составляет 300…400 мм. Для уменьшения тяжести травм, получаемых водителем при лобовых столкновениях, которые составляют около 50% всех дорожно-транспортных происшествий, применяют различные конструкции травмобезопасных рулевых механизмов. С этой целью кроме рулевого колеса с утопленной ступицей и двумя спицами, позволяющих значительно снизить тяжесть наносимых травм при ударе, в рулевом механизме устанавливают специальное энергопоглащающее устройство, а рулевой вал часто выполняют составным. Все это обеспечивает незначительное перемещение рулевого вала внутрь кузова автомобиля при лобовых столкновениях с препятствиями, автомобилями и другими транспортными средствами.

В травмобезопасных рулевых управлениях легковых автомобилей применяются и другие энергопоглащающие устройства, которые соединяют составные рулевые валы. К ним относятся резиновые муфты специальной конструкции, а также устройства типа «японский фонарик», который выполнен в виде нескольких продольных пластин, приваренных к концам соединяемых частей рулевого вала. При столкновениях резиновая муфта разрушается, а соединительные пластины деформируются и уменьшают перемещение рулевого вала внутри салона кузова.

Основными элементами колеса в сборе являются обод с диском и пневматическая шина, которая может быть бескамерной или состоять из покрышки, камеры и ободной ленты.

Люки крыши и окна автобусов могут быть использованы в качестве запасных выходов для быстрой эвакуации пассажиров из салона при ДТП или пожаре. С этой целью внутри и снаружи пассажирского помещения автобусов предусмотрены специальные средства для открытия аварийных окон и люков. Так, стекла могут устанавливаться в оконные проёмы кузова на двух замковом резиновом профиле, имеющем замковый шнур. При возникновении опасности необходимо выдернуть замковый шнур с помощью скобы, прикреплённой к нему, и выдавить стекло. Некоторые окна подвешиваются в проеме на петлях и снабжаются ручками для их открывания наружу.

Устройства для приведения в действие аварийных выходов автобусов, находящихся в эксплуатации, должны быть в работоспособном состоянии. Однако в процессе эксплуатации автобусов работники АТП нередко снимают скобу на аварийных окнах, опасаясь умышленной порчи уплотнения окон пассажирами или пешеходами в случаях, когда это не диктуется необходимостью. Подобная «предусмотрительность» делает невозможным экстренную эвакуацию людей из автобусов.

Конструктивная безопасность транспортных средств

6.2. Конструктивная безопасность транспортных средств

6.2.1. Общие сведения

Наряду с бесспорными достоинствами автомобилизации появляется тенденция к увеличению человеческих и материальных потерь вследствие аварий, связанных с транспортными средствами. Автомобиль представляет собой потенциальный источник повышенной опасности для людей, которая резко возросла в последние годы

Рис. 6.1. Классификация конструктивной безопасности транспортных средств

в результате роста мощности двигателей и скорости движения. В связи с этим требования к конструктивной безопасности транспортных средств возрастают.

Безопасность транспортного средства подразумевает такие эксплуатационные и динамические качества, которые уменьшают вероятность ДТП, а в случае его возникновения — исключение травм водителя, пассажиров и снижение их последствий.

Конструктивная безопасность транспортного средства включает в себя активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность транспортного средства (рис. 6.1).

6.2.2. Активная безопасность транспортных средств

Активная безопасность — свойства транспортного средства предотвращать ДТП и снижать вероятность его возникновения. Активная безопасность проявляется в период, соответствующий начальной фазе ДТП, когда водитель в состоянии изменить характер движения транспортного средства.

Активная безопасность определяет комплекс конструктивных мероприятий, таких как:

обеспечение хорошей управляемости и устойчивости автомобиля, эффективного и стабильного замедления его при резком торможении, наличие хороших динамических качеств, долговечности узлов и деталей, эргономических качеств рабочего места водителя и мест пассажиров (хорошая обзорность с места водителя, вентиляция, уровень вибрации и шума) и т.д.

Тягово-скоростные свойства. Для транспортных средств тягово-скоростные свойства определяются параметрами двигателя и трансмиссии, массой и расположением центра масс, аэродинамическими параметрами и характеризуются следующими показателями:

максимальная скорость движения по прямому горизонтальному участку дороги с твердым покрытием в сухом состоянии;

время достижения заданной скорости движения;

скоростная характеристика разгона на каждой передаче;

максимальный подъем, преодолеваемый транспортным средством при движении с постоянной скоростью на низкой передаче;

длина пути движения транспортного средства по инерции до полной остановки.

Тягово-скоростные свойства оказывают решающее влияние на такой сложный и опасный маневр, как обгон.

Заложенные в конструкции автомобилей большие динамические возможности, с одной стороны, противоречат требованиям правил дорожного движения о допустимых максимальных скоростях 60 и 90 км/ч соответственно в населенных пунктах и вне их, с другой — обеспечивают эффективное маневрирование автомобиля с улучшенной динамикой и позволяют предотвратить случаи возникновения ДТП на дороге.

Совершенствования конструкции автомобиля с целью улучшения его тяговой динамики возможны путем уменьшения массы автомобиля за счет применения легких сплавов и пластмасс, повышения удельной мощности на 1 л рабочего объема двигателя, уменьшения габаритных размеров, повышения качества обработки деталей трансмиссии и подбором надлежащих сортов масел. Для улучшения аэродинамических характеристик автомобилей выступающие части делают минимальных размеров, придают автомобилю более совершенную форму.

Тормозные свойства. Необходимая эффективность тормозных систем обеспечивается следующими требованиями:

минимальная длина тормозного пути;

наименьшее время срабатывания тормозов;

одновременное начало торможения колес по мостам автомобиля;

высокая эффективность торможения во всех условиях эксплуатации и при разных нагрузках (в пределах допустимой);

сохранение устойчивости и управляемости при экстренном торможении;

сохранение эффективности тормозной системы во влажном или нагретом состоянии;

высокая надежность (эффективность действия тормозной системы должна быть постоянной в течение всего срока службы, а вероятность отказа — минимальной);

необходимая интенсивность торможения при незначительных усилиях на педали тормоза.

Различают служебное и экстренное торможение.

Служебным называют торможение, заранее предусмотренное водителем с целью планируемой остановки или снижения скорости. В таких случаях торможение производится плавно, торможению содействуют сопротивление деформации пневматических колес, инерция вращающихся масс автомобиля, в том числе возможно использование сопротивления, создаваемого двигателем.

Экстренное торможение выполняется с целью остановки для предотвращения наезда на неожиданно появившееся препятствие. Экстренное торможение характеризуют остановочным и тормозным путем.

Остановочный путь — расстояние, которое проходит транспортное средство с момента обнаружения водителем опасности до момента полной остановки:

So = Sр + Scp + Sн + Sт,

где Sр, Sср, Sн — путь, проходимый транспортным средством соответственно за время реакции водителя, срабатывания тормозной системы, нарастания замедления; Sт — путь торможения.

Значения составляющих остановочного пути определяются по формулам:

Sp = tpυa; Scp = tcpυa; Scp= 0,5tнυa; Sт = /(2gφ),

где tp — время реакции водителя, с (зависит от его возраста, квалификации, состояния здоровья и других факторов, изменяется в достаточно широких пределах от 0,2 до 2,5 с, в среднем для расчета может быть принято tp = 0,6. 0,8 с); υa — скорость автомобиля, м/с; tcp — время срабатывания тормозного привода, с (зависит главным образом от типа привода и его технического состояния, в среднем для гидравлического привода tcp = 0,05. 0,15 с, для пневматического привода tcp = 0,2. 0,4.с); tн — время нарастания замедления, с (зависит от типа тормозного привода, состояния дорожного покрытия, массы автомобиля, в среднем для сухого твердого покрытия может быть принято tн = 0,4. 0,6 с); g — ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2; φ — коэффициент сцепления шин с дорогой (зависит от состояния шин и дорожного покрытия).

Тормозной путь — часть остановочного пути, т.е. расстояние, проходимое транспортным средством от начала до конца торможения:

Sторм = Sсp + Sн + Sт.

Правила дорожного движения регламентируют тормозной путь и максимальное замедление автомобилей (для легковых автомобилей максимальное замедление автомобилей 6,8 м/с2, тормозной путь 12,2 м при скорости 40 км/ч и 38 м — при скорости 80 км/ч).

Согласно международным и отечественным требованиям в конструкции автомобиля должны быть предусмотрены рабочая, запасная, стояночная и вспомогательная тормозные системы. Рабочая тормозная система является основной и предназначена для регулирования скорости автомобиля в любых условиях движения. Запасная система используется в случае отказа рабочей системы, а стояночная удерживает неподвижный автомобиль на месте. Вспомогательная тормозная система нужна для поддержания скорости автомобиля постоянной в течение длительного времени. Часто на автомобилях в качестве запасной системы используется один из контуров рабочих тормозов, а в качестве вспомогательной — двигатель. Для безопасности автомобиля наибольшее значение имеет рабочая тормозная система.

Для обеспечения безопасности автомобиля тормозная система должна удовлетворять следующим требованиям:

• время срабатывания тормозной системы должно быть минимальным, а замедление автомобиля — максимальным при всех условиях эксплуатации;

тормозные силы на колесах должны нарастать плавно;

работа тормозной системы не должна вызывать потери устойчивости автомобиля;

усилия, необходимые для приведения тормозной системы в действие и перемещения рабочих органов управления (педали, рычаги), не должны превышать физических возможностей водителя.

Для улучшения тормозных свойств и активной безопасности автомобиля применяют регуляторы, обеспечивающие более полное использование сцепления с дорогой каждым колесом. Это достигается перераспределением тормозных усилий на колесах за счет изменения усилий в тормозных механизмах в зависимости от скольжения колес.

Для уменьшения времени срабатывания и увеличения тормозного момента на автомобилях применяют усилители тормозов, автоматическую регулировку зазоров между тормозными накладками и диском (в дисковых тормозах) и между накладками и барабаном (в барабанных тормозах), а также антиблокировочные системы, позволяющие увеличить тормозную силу на колесах за счет предотвращения полной блокировки колес при торможении.

В большинстве легковых автомобилей в настоящее время применяют передние дисковые и задние барабанные тормоза в силу большей эффективности дисковых тормозов и увеличения опорных реакций на передних колесах при торможении.

Надежность шин является важным элементом активной безопасности. Основным требованием к использованию шин является остаточная высота рисунка протектора, которая должна быть не менее:

1,6 мм — для легковых автомобилей;

мм — для грузовых автомобилей;

мм — для автобусов.

Для прицепов и полуприцепов нормы остаточной высоты рисунка протектора шин устанавливаются аналогично нормам для шин тягачей.

Безопасность автомобиля достигается также информированностью водителя о состоянии тормозной системы автомобиля. На комбинации приборов в поле зрения водителя располагаются сигнальные устройства, информирующие о состоянии тормозной системы. Примером может служить контрольная лампа уровня тормозной жидкости. На контрольную лампу могут быть выведены также сигналы от индикаторов износа тормозных накладок. Сигнальное устройство (световое и (или) звуковое) информирует водителя о неисправности тормозов и способствует предотвращению ДТП.

Устойчивость. Способность противостоять заносу (скольжению) и опрокидыванию называется устойчивостью транспортного средства.

Критерием оценки продольной устойчивости служит максимальный уклон подъема, преодолеваемый с постоянной скоростью без пробуксовывания ведущих колес.

Критический угол подъема зависит от вида транспортного средства и значения коэффициента сцепления φ; например, для автопоездов при φ = 0,3 критический угол не превышает 4. 6°.

Критериями поперечной устойчивости являются максимально возможные скорости движения по окружности и углы поперечного уклона дороги (косогора). Поперечная устойчивость оценивается:

критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу заноса или скольжения транспортного средства;

критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу опрокидывания;

критическим углом косогора, при котором возникает поперечное скольжение транспортного средства;

критическим углом косогора, соответствующим началу опрокидывания транспортного средства.

Критическое значение угла косогора по условиям опрокидывания транспортного средства для легковых автомобилей составляет 40. 50°, для грузовых — 30. 40°, для автобусов — 25. 30°.

Критические (максимальные) скорости по условию опрокидывания (υопр) и заноса (υзан) определяются по формулам:

где kд — коэффициент, учитывающий поперечный крен кузова вследствие деформации подвески, kд = 0,85. 0,95; g — ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2; b — ширина колеи автомобиля, м; Rп — радиус поворота, м; hц — высота центра масс автомобиля, м; φ — коэффициент сцепления шин с дорогой.

Потеря устойчивости автомобилем может быть вызвана неправильными режимами управления (торможение, разгон, резкий поворот рулевого колеса), а также неправильным выбором скорости движения (без учета состояния дорожного покрытия и влияния окружающей среды).

Конструктивно улучшить устойчивость автомобиля можно путем оптимального выбора геометрии подвески колес, применением широкопрофильных шин, равномерным распределением массы автомобиля по осям. Применение передних ведущих колес также позволяет повысить устойчивость автомобиля.

Для примера рассмотрим поведение переднеприводного автомобиля при заносе ведущей оси. Очевидно, что ось автомобиля, нагруженная тяговым усилием, проявляет склонность к заносу больше, чем ненагруженная.

Если под действием поперечного возмущения передняя ось автомобиля смещается вправо со скоростью (рис. 6.2,а), скорость передней оси будет равна сумме векторов, где = — скорость прямолинейного движения автомобиля до заноса.

Автомобиль начнет поворачиваться по часовой стрелке вокруг точки О1, лежащей на продолжении задней оси автомобиля и называемой мгновенным полюсом поворота.

Вследствие этого появляется возникновение центробежной силы , продольная доставляющаякоторой складывается с вектором силы тягии никакого влияния на дальнейшее поведение автомобиля практически не оказывает. Поперечная составляющая центробежной силысоздает вращающий момент относительно мгновенного полюса поворотаО1, направленный против часовой стрелки, т.е. против направления вращения автомобиля. Таким образом, у переднеприводного автомобиля центробежная сила, возникающая при заносе, стабилизирует автомобиль, т. е. противодействует заносу.

Поведение заднеприводного автомобиля при заносе ведущей оси принципиально отличается от рассмотренного выше.

Если под действием поперечного возмущения задняя ось автомобиля смещается влево со скоростью (рис. 6.2,б), ее скорость будет также равна сумме векторови автомобиль начнет поворачиваться по часовой стрелке вокруг мгновенного полюса поворотаО2.

Однако в этом случае возникающая центробежная сила «помогает» заносу, так как составляющаясоздает вращающий момент относительно мгновенного полюса поворотаО2, направленный по часовой стрелке, т.е. в направлении вращения автомобиля, что ухудшает его курсовую устойчивость по сравнению с переднеприводным автомобилем.

Управляемость. Способность изменять направление движения в соответствии с воздействием водителя на рулевое управление при наименьших затратах механической и физической энергии называется управляемостью транспортного средства. Управляемость транспортного средства подразумевает выполнение следующих требований:

качение управляемых колес автомобиля при криволинейном движении должно происходить без бокового скольжения;

углы поворотов управляемых колес должны иметь необходимое соотношение;

должна быть обеспечена стабилизация управляемых колес;

должны быть исключены произвольные колебания управляемых колес;

• углы увода передней и задней осей должны иметь определенное соотношение.

Один из наиболее важных компонентов управляемости — чувствительность автомобиля к повороту руля, которая характеризует степень изменения траектории движения автомобиля

Рис. 6.2. Схема сил, действующих при заносе переднеприводного (а)

КОНСТРУКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ И ТРАКТОРА

Постоянное увеличение автомобильного парка приводит к увеличению плотности и интенсивности потоков транспортных средств. Повышение динамических свойств автомобилей, увеличение в потоке количества легковых автомобилей, управляемых их владельцами, не имеющими достаточных навыков управления, способствуют значительному увеличению аварийных ситуаций, приводящих к дорожно-транспортнымпроисшествиям (ДТП).

Ежегодно в результате ДТП в мире более 10 миллионов человек погибают и получают ранения. Аварийность на автомобильном транспорте — одна из острейших социально-экономическихпроблем, стоящих перед большинством высокомоторезированных стран. ДТП наносят обществу большойсоциально-экономическийущерб. Глобальные экономические потери составляют по данным Всемирного Банка около 500 млрд. долларов в год.

В России за последние 10 лет погибло 315,1 тыс. человек. В 2002 г. общее количество пострадавших в ДТП составило 248921 человек, из которых погибло и ранено соответственно 33243 и 215678 человек. При этом 90691 человек пострадавших в ДТП (36,4%) – это пешеходы.

Согласно Правилам учета ДТП к ним относятся события, возникшее в процессе движения на дороге транспортного средства и с его участием, при котором погибли или ранены люди, повреждены транспортные средства, груз сооружения.

В настоящее время принята следующая классификация ДТП:

— столкновение, когда движущиеся механические транспортные средства столкнулись между собой или с подвижным составом железных дорог;

-опрокидывание, когда механическое транспортное средство потеряло устойчивость и опрокинулось. К этому виду происшествий не относятся опрокидывания, вызванные столкновением механических транспортных средств или наездами на неподвижные предметы;

-наезд на пешехода, когда механическое транспортное средство наехало на человека, или он сам натолкнулся на движущееся механическое транспортное средство, получив травму;

-наезд на велосипедиста, когда механическое транспортное средство наехало на человека, передвигавшегося на велосипеде (без подвесного двигателя), или он сам натолкнулся на движущееся механическое транспортное средство, получив травму;

-наезд на стоящее транспортное средство, когда механическое транспортное средство наехало или ударилось о стоящее механическое транспортное средство;

-наезд на неподвижное препятствие, когда механическое транспортное средство наехало или ударилось о неподвижный предмет (опору моста, столб, дерево, ограждение и т. п.);

-наезд на гужевой транспорт, когда механическое транспортное средство наехало на упряжных, вьючных, верховых животных либо на повозки, транспортируемые этими животными;

-наезд на животных, когда механическое транспортное средство наехало на диких или домашних животных;

-падение пассажира, когда пассажир (любое лицо, кроме водителя, находящееся в транспортном средстве или на нем) упал с движущегося механического транспортного средства. К этому виду происшествий не относится падение, произошедшее при столкновении, опрокидывании механических транспортных средств или их наезде на неподвижные предметы;

-прочие происшествия, т. е. происшествия, не относящиеся к перечисленным выше видам. К этому виду происшествий относятся сходы трамваев с рельсов (не вызвавшие столкновения или опрокидывания), падение перевозимого груза на людей и др.

Кроме того ДТП классифицируют по тяжести последствий, характеру (механизму), месту возникновения и т. д.

Наибольшей тяжестью последствий характеризуются наезды на пешеходов и столкновения, опрокидывания транспортных средств. В этих происшествиях из 100 пострадавших в среднем 15 человек погибают. К самым опасным для участников дорожного движения относятся столкновения транспортных средств и наезды на пешехода.

Распределение основных видов ДТП представлено в табл. 8.1.

Основные виды ДТП по России в 2002 г.

Наезд на пешехода

Наезд на стоящее

Наезд на препятствие

Всесторонний анализ всех видов ДТП невозможен без выявления факторов и причин, их вызывающих. В анализе любого ДТП всегда необходимо рассматривать систему ВАДС как единое целое (см. раздел 6.2). Исходя и такого представления, ДТП необходимо рассматривать с системной точки зрения, а факторы, определяющие или сопутствующие происшествию, классифицировать в соответствии с комплексными свойствами системы ВАДС.

Безопасность транспортного средства включает в себя комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность возникновения ДТП, тяжесть их последствий, отрицательное влияние на окружающую среду. Различают активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность транспортного средства.

Экологическая безопасность в данном учебнике не рассматривается, так как ее отдельные вопросы излагаются в дисциплинах «Безопасность жизнедеятельности», «Теория автомобиля», «Теория трактора», «Конструирование и расчет автомобиля» и «Конструирование и расчет трактора».

Активная безопасность — свойство транспортного средства, снижающее вероятность ДТП (предотвращающее его возникновение). Анализ свойств активной безопасности позволяет с определенной степенью условности объединить их в следующие основные группы:

— свойства, в значительной степени зависящие от действий водителя по управлению транспортным средством (тягово-скоростные,тормозные, устойчивость, управляемость, информативность);

— свойства, не зависящие или зависящие в незначительной степени от действий водителя по управлению транспортным средством (надежность элементов конструкции, весовые и габаритные параметры);

— свойства, определяющие возможность эффективной деятельности водителя по управлению транспортным средством (рабочее место водителя и его обитаемость).

Пассивная безопасность — свойство транспортного средства, снижающее тяжесть последствия ДТП. Пассивная безопасность проявляется в период, когда водитель, несмотря на принятые меры безопасности, не может изменить характер движения автомобиля и предотвратить ДТП.

Процесс удара в случае столкновения автомобилей (тракторов) или между собой, или с неподвижным препятствием разделяют на три фазы. В течение первой фазы соударяющиеся тела, сближаясь, деформируются, их кинетическая энергия частично переходит в потенциальную и частично затрачивается на разрушение, перемещение и нагрев деталей. Во второй фазе накопленная потенциальная энергия снова превращается в кинетическую, и тела начинают расходиться. В течение третьего периода тела не контактируют, их энергия расходуется на преодоление внешнего сопротивления.

Известно, что при наезде автомобиля или трактора на неподвижное препятствие длительность первой фазы составляет 0,05…0,1 с, а второй 0,02…0,04 с. Максимальное замедление центра масс автомобиля при скорости 8,3…14 м/с достигает (45. 60)g .

Средние замедления для грузовых автомобилей равны (20. 25)g , а для пассажирских(15. 20)g . Остаточные деформации пассажирских авто-

мобилей после удара о плоскую стенку достигают 400…500 мм, а грузовых 150…180 мм, что обусловлено большей жесткостью последних. При ударе о сосредоточенное препятствие (столб, дерево) деформация может быть значительно больше.

Основной причиной разрушения автомобилей и тракторов, травмирования людей при ДТП являются ударные нагрузки. Эти нагрузки имеют импульсный характер, и хотя действие их кратковременно, они достигают больших величин вследствие резкого изменения скорости автомобиля. При встречных столкновениях автомобилей и наезде автомобиля на неподвижное препятствие замедление особенно большое значение имеет в зоне пе-

реднего бампера и достигает величины (300. 400)g , уменьшаясь по направлению к задней части автомобиля (рис. 8.1). Среднее значение замедления в центре масс автомобиля может достигать(40. 60)g . Мгновенные значения замедления центра масс больше средних и составляют(80. 100)g . Еще больше замедления тела человека в процессе вторичного удара.

Рис. 8.1. Изменение замедления jз по длине автомобиля при наезде его на неподвижное препятствие

В процессе наиболее тяжелых ДТП (столкновения, наезд на неподвижные препятствия, опрокидывания) вначале деформируется кузов легкового автомобиля, рама грузового автомобиля, трактора, происходит первичный удар. Кинетическая энергия при этом тратится на поломку и деформацию деталей. Человек внутри кузова (кабины) продолжает движение по инерции с прежней скоростью. Силы, удерживающие его тело (мышечные усилия конечностей, трение о поверхность сиденья), невелики по сравнению с инерционными нагрузками и не могут воспрепятствовать перемещению. Когда человек контактирует с деталями автомобиля (рулевым колесом, панелью приборов, ветровым стеклом и т. п.) происходит вторичный удар. Параметры вторичного удара зависят от скорости и замедления автомобиля, перемещения тела человека, формы и механических свойств деталей, о которые он ударяется. При высоких скоростях автомобиля возможен также третичный удар, т. е. удар внутренних органов человека. Возникающие при этом перегрузки могут привести к серьезным повреждениям внутренних органов и разрушению кровеносных сосудов и нервных волокон. Большую часть травм водители и пассажиры получают во время вторичного удара.

Характер и тяжесть травмы зависят от многих причин: вида ДТП, скорости и конструкции автомобиля, наличия защитных приспособлений, возраста и здоровья человека. В среднем человек может выдержать без вреда кратковременную (в течение 0,01…0,1 с) перегрузку (40. 50)g . Перегрузки, испытываемые водителем и передним пассажиром при встречных столкновениях автомобилей, достигают(150. 200)g . Усилия, дейст-

вующие на отдельные части тела, могут превышать 10 кН, что объясняет высокую смертность при некоторых ДТП.

Таким образом, основные требования к пассивной безопасности автомобиля и трактора могут быть сформулированы следующим образом:

-деформации передней и задней частей кузова (кабины) и рамы при столкновении должны обеспечивать допустимый уровень замедления;

-максимальное поглощение кинетической энергии;

-жесткость салона должна быть такой, чтобы сохранить зону жизнеобеспечения, т. е. сохранить минимально необходимое пространство, в пределах которого исключено сдавливание тела человека, находящегося внутри автомобиля или трактора;

-должны быть предусмотрены меры снижающие тяжесть последствий при ДТП.

Различают внешнюю пассивную безопасность, которая уменьшает возможность нанесения повреждений другим участникам движения и

внутреннюю пассивную безопасность, снижающую травматизм водителя,

пассажиров и обеспечивающую сохранность перевозимых грузов.

Внешняя пассивная безопасность определяет конструктивные воз-

можности транспортного средства по снижению тяжести последствий ДТП для других участников движения, внутренняя — по сохранению жизни и повышению травмобезопасности водителей и пассажиров, находящихся в транспортном средстве в момент ДТП.

Внешняя пассивная безопасность. Основным требованием внешней пассивной безопасности является обеспечение такого конструктивного выполнения наружных поверхностей и элементов автомобиля, при котором, вероятность повреждений человека этими элементами при ДТП была бы минимальной.

Вслучае попутного столкновения автомобилей особенно важным является предохранение как водителя и пассажиров, так и самих автомобилей от повреждений при помощи внешних элементов конструкции. Это обеспечивается применением энергопоглощающего бампера, поглощающего часть энергии удара при столкновении.

К энергопоглощающим устройствам предъявляют следующие требования: восстанавливаемость; высокий КПД; высокая плотность рассеяния энергии удара на единицу удара; большой эффективный ход; зависимость усилия и хода от скорости удара и массы.

По принципу действия энергопоглощающие устройства могут быть:

-превращающие кинетическую энергию удара в работу упругой или пластической деформации;

-превращающие кинетическую энергию удара в тепловую;

Энергопоглощающие бамперы должны полностью амортизировать удары при скоростях до 16 км/ч. По типу упругого элемента бамперы подразделяются на механические, гидравлические, пневматические и комбинированные.

В бамперах с гидравлическим и пневматическим элементами поглощение энергии происходит за счет перетекания жидкости через дросселирующие отверстия или за счет сжатия газа. Обычно применяют комбинированные гидропневматические бамперы, представляющие собой телескопические цилиндры, емкости из деформируемого упругого синтетического материала, заполненные водой или антифризом, пневматические рукава, уложенные в выемки каркаса из алюминиевого сплава, и др.

Задача жизнеобеспечения водителя и пассажиров в салоне кузова легкового автомобиля состоит в создании условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать быстрое изменение кинетической энергии. Это достигается деформацией кузова автомобиля при столкновении, при которой создается защитная зона вокруг водителя и пассажира (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Оптимальный характер деформации передней и задней частей автомобиля соответственно при наезде на препятствие и при ударе сзади

Большое количество наездов транспортных средств на пешеходов и большая тяжесть последствий этого вида ДТП требует повышенного внимания к их внешнему оформлению.

Наружная поверхность автомобиля не должна иметь выступающих наружу остроконечных или режущих частей или выступов, которые своей формой, размерами, направлением или жесткостью могут усиливать тяжесть ранения пешеходов, велосипедистов или мотоциклистов в случае столкновения их с неподвижным или движущимся автомобилем, при этом люки и окна должны быть закрыты.

Внутренняя пассивная безопасность. Она рассматривается как со-

вокупность свойства автомобиля, трактора, обеспечивающих сохранность жизни и здоровья водителей и пассажиров при ДТП.

К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования:

— создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать значительные перегрузки, возникающие под действием большого замедления;

— исключение травмоопасных элементов внутри кузова (кабины). Автомобиль (трактор) при наезде на неподвижное препятствие,

столкновении с другими транспортными средствами обладает высокой кинетической энергией удара. Вся эта энергия должна рассеяться в доли секунды. Как правило, эта энергия превращается в работу деформации элементов конструкции.

Таким образом, пассивная безопасность автомобиля (трактора) определяется его способностью поглощать энергию удара при столкновении. Водитель и пассажиры при столкновении после мгновенной остановки автомобиля (трактора) еще продолжают двигаться, сохраняя скорость движения, которую они имели в момент, предшествующий столкновению. Именно в этот отрезок времени происходит большая часть травм в результате удара головой о ветровое стекло, грудью о рулевое колесо, коленями о нижнюю кромку щитка приборов. Это явление называют вторичным ударом.

К конструктивным мероприятиям, обеспечивающим внутреннюю пассивную безопасность, относят:

-обеспечение жизненного пространства внутри кузова (кабины);

-снижение инерционных нагрузок в процессе удара;

-ограничение перемещений людей внутри автомобиля (трактора);

-ограничение перемещений грузов и других предметов, находящихся в автомобиле (тракторе).

В связи этим должны быть предусмотрены меры, снижающие тяжесть последствий при столкновении:

-рулевое колесо и колонка должны перемещаться и поглощать энергию удара, а также распределять удар по груди водителя без нанесения ему травм;

-должны быть предусмотрены индивидуальные защитные и удерживающие средства для всех пассажиров и водителя (ремни безопасности, подголовники, пневмоподушки);

-перед пассажирами и водителем не должно быть травмоопасных элементов;

-стекла (ветровые, боковые) не должны быть травмоопасными;

-должна быть исключена возможность выброса или выпадения пассажиров или водителя (надежность дверных замков).

Обеспечение жизненного пространства . Жизнен-

ным (остаточным) пространством называют защитную зону вокруг человека, сидящего в автомобиле (тракторе) внутрь которой не должны проникать детали при авариях. Создание жизненного (остаточного) пространства требуемых размеров обеспечивается ударно-прочностнымисвойствами кузовов легковых автомобилей и кабин грузовых автомобилей

итракторов и устранением возможности травмирования людей элементами внутреннего интерьера. На рис. 8.3 показано жизненное (остаточное) пространство, рекомендуемое для легковых автомобилей.

Рис. 8.3. Размеры жизненного пространства рекомендуемые для легковых автомобилей:

1 — в Италии;2 — в США

Жизненное пространство в кабине грузового автомобиля определяется по результатам имитационных испытаний на опрокидывание и фронтальное столкновение и представлено на рис. 8.4.

Рис. 8.4. Вид и размеры жизненного пространства грузового автомобиля:

а = 650 мм;б = 405 мм;в = 204 мм;г = 493 мм;д =118 мм;ж = 454 мм;з = 456 мм;и = 193 мм;к =560 мм;л =171 мм;м = 258 мм;н = 153 мм

В автобусе после бокового опрокидывания по ГОСТ Р 41.69-99(Правила ЕЭК ООН №66) должно остаться жизненное пространство, показанное на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Жизненное (остаточное) пространство автобуса

Во многих странах, включая Россию, к кабинам сельскохозяйственных и лесохозяйственных тракторов предъявляются требования по защите водителя (оператора) от тяжелого травмирования или гибели при опрокидывании трактора. С этой целью кабины оснащаются жесткими каркасами. При ударе о грунт вследствие опрокидывания или при падении на кабину

случайных тяжелых предметов жесткий каркас деформируется, поглощая часть энергии удара, а внутри остается зона, занимаемая водителем (оператором) и свободная от деформаций. В это зону не должен проникнуть ни один элемент кабины в процессе ее деформации при ударе о грунт.

Защитные кабины должны обеспечивать при опрокидывании трактора сохранение внутри кабины зоны свободного пространства относительно сиденья, расположенного в крайних заднем и верхнем положениях при наклоненной назад спинке, как показано на рис. 8.6.

Рис. 8.6. Зона свободного пространства в кабине сельскохозяйственного трактора по ГОСТ 12.2.120-88

При двухместной кабине аналогичная зона должна быть предусмотрена и для второго рабочего места.

Для промышленных тракторов характерны боковое опрокидывание с переворачиванием через крышу и падение тяжелых предметов (камней, мерзлой земли и др.) на крышу, для лесопромышленных тракторов – на кабину, капот двигателя и на крышу деревьев, веток и сучьев. Поэтому защитные кабины и устройства для промышленных и лесопромышленных тракторов должны обеспечивать сохранение необходимого объема ограничения деформации, размеры которого показаны на рис. 8.7.

Рис. 8.7. Объем ограничения деформации кабины (зона безопасности) для промышленных и лесопромышленных тракторов

При лобовом столкновении автомобиля (трактора) с препятствием происходит перемещение водителя и пассажира к переднему щитку и ветровому стеклу, что может привести к травмированию человека при ДТП

Рис. 8.8. Относительное положение головы и колен пассажира при ударе

Поэтому детали, ограничивающие жизненное пространство, не должны иметь острых граней и углов, выступающие части (кнопки, вы-

ключатели, ручки) должны быть утоплены и покрыты мягкой обивкой. Рычаги, переключатели и кнопки, расположенные на панели приборов в зоне возможного удара о них водителя и пассажиров и выступающие над поверхностью панели на 3. 9,5 мм, должны иметь головки площадью не менее 200 мм2 с радиусом закругления краев не менее 2,5 мм. Детали, выступающие над панелью более чем на 9,5 мм, должны под действием горизонтального усилия 378 Н, направленного вперед, утапливаться так, чтобы высота части детали, выступающей над панелью, была не более 9,5 мм, отсоединяться или обламываться.

Внутренние передние детали кузова, не являющиеся неотъемлемыми частями панели приборов, находящиеся в зоне возможного удара головы и расположенные ниже уровня крыши и выше уровня панели приборов, за исключением частей, расположенных на расстоянии менее 100 мм от стенок и окон (стекол) кузова, должны обладать способностью поглощать энергию. Металлическая арматура основания этих деталей не должна иметь выступающих и острых краев.

Обычные и вытяжные кнопки, выполненные из твердых материалов и выступающие над опорной поверхностью панели приборов от 3,2 до 9,5

ммдолжны иметь минимальное поперечное сечение площадью 200 мм2 и закругленные края с радиусом закругления не менее 2,5 мм. Поперечное сечение должно определяться на расстоянии 2,5 мм от наиболее выступающей точки.

Вытяжные кнопки, выступающие над поверхностью панели приборов более чем на 9,5 мм должны быть сконструированы и изготовлены так, чтобы они могли утапливаться в панели приборов до размера не более 9,5

ммили отсоединяться под воздействием направленной вперед продольной горизонтальной силы величиной 378 Н. Эта сила должна прикладываться с помощью устройства (домкрата), имеющего площадку диаметром не более 50 мм. В случае отсоединения не должно оставаться опасных выступов, а

сечение, проведенное на расстоянии не более 6,5 мм от наиболее выступающей точки, должно иметь поверхность площадью не менее 650 мм2.

Полочка для мелких вещей и другие аналогичные элементы должны быть спроектированы и изготовлены так, чтобы их кронштейны не выступали в салон за габарит полочки. Части конструкций, обращенные внутрь салона, должны иметь поверхности шириной не менее 25 мм с закругленными краями радиусом не менее 3,2 мм, и должны быть покрыты материалом, способным поглощать энергию. В другом случае полочка и другие аналогичные элементы должны быть спроектированы так, чтобы они могли отделяться, ломаться, значительно деформироваться или утапливаться под действием направленной вперед продольной горизонтальной силы величиной 378 Н. При этом не должно оставаться опасных выступов как на кронштейнах, так и на полочке.

Нижний край панели приборов должен быть закруглен радиусом не менее 19 мм.

Определенные требования предъявляются к крышам автомобиля, в том числе и к открывающимся. Ширина выступающих конструктивных деталей крыши не должна быть менее высоты выступа, направленного внутрь салона, а радиусы закруглений краев не должны быть менее 5мм. Если эти условия не выполняются, то эти элементы должны быть покрыты материалом, способным поглощать энергию. Для автомобилей с мягким открывающимся верхом эти требования распространяются только на внутренние части верхних элементов дуг безопасности.

Люк открывающейся крыши в нерабочем (закрытом) положении должен быть изготовлен или покрыт материалом, способным поглощать энергию, либо закрываться заподлицо с крышей, или иметь скругленную форму, а поверхность должна заканчиваться закругленными краями радиусом не менее 5 мм.

Устройства для открывания или приведения люка в действие должны при закрытом положении люка помещаться в зонах, с которыми не может соприкоснуться голова. Если это требование не выполняется, то эти устройства должны при закрытом положении люка покрываться или изготовляться из материала, способного поглощать энергию, либо устанавливаться заподлицо, или должны быть спроектированы и изготовлены так, чтобы под воздействием силы величиной 378 Н, приложенной в направлении возможного удара, выступали не более чем на 25 мм над поверхностью, на которой они установлены, или отсоединяться (в этом случае не должно оставаться опасных выступов).

Задняя часть спинок сидений в зоне возможного удара должна обладать способностью поглощать энергию.

Части конструкций сидений, не входящие в зоны возможного удара должны иметь мягкую обивку для того, чтобы избежать непосредственного соприкосновения головы с элементами конструкции. Элементы конструкции в этих зонах должны иметь радиусы закруглений не менее 5 мм.

Жесткие края противосолнечных козырьков (шторок) и деталей их крепления, о которые может удариться голова, должны иметь радиусы закруглений не менее 3,2 мм.

Изложенные выше требования в отношении внутреннего оборудования в основном касаются легковых автомобилей. Однако их выполнение крайне желательно для грузовых автомобилей и тракторов.

Высота выступающих над поверхностью двери кабины грузового автомобиля ручек не должна быть более 35 мм для ручек стеклоподъемников и более 25 мм для остальных ручек. Если высота выступающих ручек превышает заданные пределы, то они должны отгибаться или отсоединяться под действием направленной вперед горизонтальной силы 378 Н. При этом не должно оставаться опасных выступов высотой более 35 для ручек стеклоподъемников и 25 мм для остальных ручек. Концы внутренних ручек привода замка следует закруглить, загнуть по направлению к поверхности двери и направить вперед по ходу автомобиля. Грани внутренних ручек также нужно закруглить радиусом не менее 3,2 мм. Форма внутренних ру-

чек должна способствовать уменьшению тяжести ранения водителя или пассажира при ударе о них.

Требования к ветровым и боковым стеклам .

Большое количество травм и смертельных исходов во время ДТП связано с ветровым и боковыми стеклами. До 34% всех повреждений от внутренних элементов кузова (кабины) приходится на стекло ветрового окна. Травмы от стекла отличаются особой тяжестью. В настоящее время применяются однослойные закаленные и трехслойные стекла.

Закаленные стекла при разбивании не дают осколков с острыми углами и гранями, которые могут причинить человеку глубокие опасные порезы. Закаленные стекла более упруги, чем слоистые, и лучше поглощают энергию удара (менее опасны в отношении сотрясения мозга). Закалка стекла повышает его прочность, но создает внутренние остаточные напряжения, вследствие чего стекло даже при небольшом повреждении покрывается сеткой трещин, становясь непрозрачным. Чем толще стекло, тем хуже видимость, что особенно опасно при движении автомобиля с большой скоростью. Для устранения этого недостатка применяют стекла, закаленные не по всей площади, а лишь в нескольких местах. Однако при местной закалке стекла недостаточно прочными оказываются его незакаленные участки.

При ударе снаружи, например, камнем, вылетевшим из-подколеса переднего автомобиля, однослойное стекло разбивается взрывообразно и камень может попасть в салон.

Иногда наружную поверхность ветрового стекла покрывают пленкой окислов металла или хлористых веществ. По пленке, содержащей металлы, можно пропустить электрический ток для обогрева стекла в морозную погоду.

Трехслойные стекла состоят из двух слоев стекла толщиной 2…3 мм, склеенных вместе прослойкой из прозрачного пластика, например поливинилбутирола толщиной 0,4…0,85 мм. При ударах трещины на этих стеклах распространяются только в радиальных направлениях, и поврежденное стекло не теряет прозрачности. Кроме того, стекло не выпадает из стоек кузова, так как его удерживает упругая пластмассовая прослойка. Вместе с тем трехслойные стекла тверже однослойных и меньше поглощают кинетическую энергию удара. Поэтому удары головой о трехслойное стекло часто приводят к сотрясениям мозга и повреждениям костей черепа. Разбиваясь, трехслойные стекла образуют осколки с острыми режущими кромками, которые могут причинить глубокие порезы. Трехслойные ветровые стекла по массе на 2…4 кг тяжелее однослойных и соответственно дороже.

Эти недостатки можно уменьшить повышением прочности стекла, снижением его толщины, а, следовательно, повышением упругости.

Ветровые стекла наземного транспорта должны изготовляться из трехслойного стекла на пленке толщиной 0,76 мм. Допускается изготовле-

ние ветровых стекол из закаленного стекла для тихоходного транспорта, развивающего скорость не более 30 км/ч.

Главными требованиями к стеклам транспортных средств являются высокая прочность и обеспечение определенного вида разрушений. Ветровые стекла из трехслойного стекла должны выдерживать удар шаром массой 227±2 г при температуре от + 40 и до — 20 °С при высоте падения 8,5. 12 м, При этом масса осколков не должна быть более 12. 25 г при толщине стекла 4,5. 6,5 мм. Они должны быть стойкими к пробиванию шаром массой 2260±20 г, диаметром около 82 мм, падающим с высоты 4 м. Такой шар не должен проходить сквозь стекло в течение 5 с после удара. Ветровые стекла должны также выдерживать удар манекеном, падающим с высоты 1,5 м.

Изделия из закаленного стекла должны выдерживать удар шаром массой 227±2 г, падающим с высоты 2. 3 м. Характер разрушения изделий из закаленного стекла должен быть таким, чтобы в любом квадрате размером 50×50 мм было не менее 40 и не более 400 элементов определенной формы и площади.

Целесообразно сочетать положительные свойства закаленных и трехслойных стекол, уменьшая толщину наружных слоев и химически обрабатывая их для повышения поверхностной прочности. Применяют стекла с более толстым наружным слоем. При ударе головой о такое стекло вначале нарушается его внешний слой, а тонкий внутренний слой продолжает изгибаться, поглощая энергию удара. Полимерная прослойка растягивается, также смягчая силу удара.

Требования безопасности к стеклам дверей значительно мягче, чем к ветровым стеклам. Эти стекла не должны давать при разрушениях осколков с острыми углами и режущими кромками. Они подвергаются при испытаниях тем же нагрузкам, что и ветровые, но требования к их прочности ниже, чем у ветровых.

Т р е б о в а н и я к д в е р я м . Одной из причин травматизма во время аварии, в частности при опрокидывании автомобиля или трактора является выпадение людей через открывшиеся двери. Поэтому конструкция замков должна обеспечивать два положения: полностью закрытое и не полностью закрытое. Конструкция замков боковых дверей должна выдерживать продольные нагрузки не менее 11340 Н при полном закрытии двери и 4530 Н в промежуточном положении закрытия двери; поперечные нагрузки должны быть соответственно не менее 9070 и 4530 Н. Дверные замки и приводы к ним должны обеспечивать удержание дверей в полностью закрытом положении при действии на них инерционных нагрузок, возникающих при ускорениях и замедлениях величиной до 30g, в любом направлении.

Дверные навески (петли) и ограничители любой конструкции в должны удерживать боковые двери в рабочем положении во время эксплуатации и выдерживать продольную нагрузку не менее 11340 Н и поперечную не менее 9070 Н.

Снижение инерционных нагрузок при ударе. При встречных столкновениях автомобилей и при наезде автомобиля на препятствие возникают большие замедления, равные (300. 400)g в зоне пе-

реднего бампера и (80. 100)g в центре масс автомобиля. Под действием замедлений возникают большие инерционные нагрузки на тело человека, являющиеся причиной тяжелых травм и смертельных случаев.

Для снижения инерционных нагрузок стремятся увеличить продолжительность деформирования деталей кузова. Вокруг водителя и пассажиров создают защитную зону за счет жесткого каркаса, а переднюю и заднюю части кузова делают легко сминающимися при ударе. У автомобилей рамной конструкции ослабляют лонжероны и поперечины за счет уменьшения их сечений, просверливания отверстий в слабонагруженных местах или применения хрупких материалов, например, алюминиевых брусьев и труб, легко разрушающихся при ударе.

При переднем расположении двигатель устанавливают на специальной рычажной подвеске для исключения его перемещения при ударе в салон. В результате при ударе двигатель опускается под пол кузова, как это показано на рис. 8.9.

Большую опасность для водителя представляют жесткие рулевые валы. При ударе тело водителя деформирует рулевое колесо и приходит в соприкосновение с его ступицей и рулевым валом. Для защиты водителя от травмы ступицы рулевого колеса делают большого диаметра и снабжают упругой оболочкой, либо утапливают ступицу так, чтобы спицы составляли с плоскостью обода определенный угол (например, 20°). Энергию удара поглощают мягкое покрытие обода рулевого колеса и энергопоглощающие элементы типа сильфона, устанавливаемые между рулевым колесом и рулевым валом.

Рис. 8.9. Процесс деформации передней части легкового автомобиля и перемещение его силового агрегата после столкновения с препятствием:

1 — положение легкового автомобиля в момент его столкновения с препятствием;2 — деформирование передней части автомобиля (поглощение кинетической энергии), перемещение силового агрегата;3 — окончание деформирования передней части автомобиля и перемещение силового агрегата под пол кузова

Для уменьшения проникновения рулевого колеса внутрь салона применяют различные конструкции безопасных рулевых управлений:

-рулевой вал с карданными шарнирами;

-рулевой вал, рулевую колонку или обе эти детали со специальными встроенными элементами, разрушающимися при больших нагрузках (упругой муфтой на верхней и нижней частях рулевого вала; упругими пластинами, размещенными между трубами рулевой колонки; перфорированной трубой с ромбовидными отверстиями, расположенной в средней части вала; гофрированной сеткой, встроенной в рулевую колонку);

-стальные шарики, расположенные между наружной и внутренней трубами рулевой колонки;

-телескопический шлицевый рулевой вал и другие.

При проектировании рулевых управлений следует иметь в виду, что элементы безопасности должны ограничивать перемещение рулевого вала и рулевой колонки при столкновении автомобиля с барьером относительно точки кузова, не затронутого деформацией, в определенных пределах (не более 127 мм), а сила воздействия рулевого управления на модель туловища человека не должна превышать величины 11130 Н.

Ограничение перемещения людей в кузове ( ка-

бине) . Наиболее простым и эффективным средством, ограничивающим перемещение людей внутри автомобиля при авариях, являются ремни безопасности. Правилами № 16 ЕЭК ОНН и национальными стандартами многих стран предусмотрено применение ремней безопасности в автомобилях. В России требования к ремням безопасности и местам их крепления изложены в ГОСТ18887-89и ГОСТ Р41.14-99(Правила ЕЭК ООН №14).

Ремни безопасности в зависимости от конструкции подразделяются на поясные, диагонально-поясные(трёхточечные), диагональные и двойные плечевые. В общем случае комплект ремня безопасности состоит из лямок, пряжки, приспособления для регулировки, устройства для поглощения энергии, втягивающего устройства и деталей крепления. Места крепления ремней безопасности должны быть оборудованы на всех посадочных местах, предназначенных для взрослых пассажиров и водителей, в автобусах места крепления ремней безопасности должны быть расположены на сиденьях первого ряда.

Главным недостатком ремней безопасности является ограничение перемещений людей и стеснение их движений в безаварийных условиях. Чтобы избежать указанного недостатка, применяют устройства, позволяющие ограничивать перемещения людей только при аварии. К ним относятся: подушки безопасности, защитные стенки из надувных мешков, удерживающие рычаги и упругие части сидений, предохранительные сетки безопасности, безопасные сиденья, надежное крепление сидений к полу кузова, подголовники.

Для защиты головы водителя и пассажиров при наезде на автомобиль сзади в обязательном порядке используются подголовники различной конструкции.

Понятие конструктивной безопасности автомобиля

Конструктивная безопасность автомобиля — это свойство предотвращать ДТП, снижать тяжесть их последствий, не причиняя вреда людям и окружающей среде. Конструктивная безопасность подразделяется на: активную, пассивную, послеаварийную, экологическую.

Активная безопасность – свойство автомобиля снижать вероятность столкновения или полностью его предотвращать, когда водитель активными действиями противостоит аварии. Она зависит от компоновочных параметров автомобиля (габарита, веса), его динамичности, управляемости и информативности.

Пассивная безопасность – свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП, если оно уже случилось. Пассивную безопасность обеспечивают конструктивные мероприятия:

-Использование безопасных рулевых колонок

-Использование ремней безопасности

-Использование безопасного кузова и других элементов.

Послеаварийная безопасность – свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП после столкновения и предотвращать возникновение новых аварий. Сюда входят противопожарные мероприятия, эвакуация пассажиров и водителя из аварийного транспортного средства.

Экологическая безопасность – свойство автомобиля, позволяющее уменьшить вред, наносимый участниками движения окружающей среде в процессе эксплуатации (СО и уровень шума).

2. Активная безопасность.

Активная безопасность – свойство автомобиля снижать вероятность столкновения или полностью его предотвращать, когда водитель активными действиями противостоит аварии. Она зависит от компоновочных параметров автомобиля (габарита, веса), его динамичности, управляемости и информативности.

Высокие показатели активной безопасности достигаются благодаря следующим параметрам:

• Безотказности – стабильной работе всех основных узлов, агрегатов и систем автомобиля.

• Тормозным свойствам. Они должны обладать эффективной степенью реакции, чтобы автомобиль имел максимальную возможность избежать ДТП. Этому способствует специально разработанная антиблокировочная система (АБС), которая корректирует силу торможения каждого колеса и сводит к минимуму их скольжение.

• Тяговым свойствам. За счет тяговой динамики автомобиль может избежать аварии в случае, если торможение и маневрирование уже не возможно. При превышении силы тяги на колесе случается его пробуксовка. Бороться с данным явлением помогает противобуксовочная система (ПБС).

• Устойчивости автомобиля Фактор, позволяющий сохранить прямолинейное движение автомобиля вопреки воздействующим на него силам, провоцирующим занос или опрокидывание при больших скоростях.

• Управляемости автомобиля. Способность транспортного средства реагировать на малейшее действие водителя. При неподвижном рулевом колесе автомобиль должен менять направление движения – это, так называемая, поворачиваемость, которая бывает шинной и креновой. Для облегчения усилий водителя в настоящее время практически во всех автомобилях иностранного производства в базовую комплектацию включаются гидроусилители или электроусилители руля (ГУР, ЭУР)

• Информативности, которая делится на внутреннюю, внешнюю и дополнительную. Внутренняя – обзорность, показания приборов, расположение органов управления – помогает водителю управлять автомобилем. Внешняя – размер и окраска кузова, световая и звуковая сигнализация – обеспечивает нужной информацией других участников движения. Дополнительная информативность – противотуманные фары и другие устройства и характеристики – помогает в экстренных условиях.

• Комфортабельности. Комфортабельность дает возможность длительное время, не уставая, управлять автомобилем. В этом очень помогает оснащение современных автомобилей круиз-контролем, который способен автоматически поддерживать заданную скорость и снижать ее, в случае необходимости. Удобные для водителя и пассажиров сиденья, регулировка их по высоте, наклону спинки, расстоянию до рулевой колонки, возможность отрегулировать расположение самой рулевой колонки также играют непоследнюю роль.

3.Пассивная безопасность. Ее виды.

Пассивная безопасность — конструктивные мероприятия, направленные на сведение к минимуму вероятности ранений человека при ДТП. Она подразделяется на внешнюю и внутреннюю. Внешняя достигается исключением на внешней поверхности кузова острых углов, выступающих ручек и т.д. Для повышения уровня внутренней безопасности используются следующие конструктивные решения:

ü конструкция кузова, обеспечивающая приемлемые нагрузки на тело человека от резкого замедления при ДТП и сохранение пространства пассажирского салона после деформации кузова;

ü ремни безопасности, без использования которых смертельные исходы в результате аварии возможны уже при скорости 20 км/ч. Применение ремней повышает этот порог до 95 км/ч;

ü надувные подушки безопасности — аэрбеки. Они размещаются не только перед водителем, но и перед передним пассажиром, а также с боков (в дверях, стойках кузова и т. д.).

2.2. 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 (рис. 2.2).

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.

— надежность элементов конструкции;

— весовые и габаритные параметры.

Рис. 2.2. Структура безопасности транспортных средств

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.

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 утомленные 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. Поэтому при разработке мероприятий по пассивной бе­зопасности в первую очередь уделяется внимание обеспечению безопасности водителя и пассажира, 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, пневмоподушки);

– 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.

Под послеаварийной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства в случае аварии не препятствовать эва­куации людей, не наносить травм при эвакуации и после нее. Ос­новными мерами послеаварийной безопасности являются проти­вопожарные мероприятия, мероприятия по эвакуации людей, ава­рийная сигнализация.

Наиболее тяжелым последствием дорожно – транспортного происшествия является возгорание автомобиля. Чаще всего воз­горание происходит при тяжелых происшествиях, таких как стол­кновение автомобилей, наезды на неподвижные препятствия, а также опрокидывание. Несмотря на небольшую вероятность воз­горания (0,03 –1,2% от общего количества происшествий), их по­следствия тяжелейшие. Они вызывают почти полное разрушение автомобиля и при невозможности эвакуации – гибель людей, В таких происшествиях топливо выливается из поврежденно­го бака или из заливной горловины. Возгорание происходит от горячих деталей системы выпуска отработавших газов, от искры при неисправной системе зажигания или возникшей от трения де­талей кузова об дорогу или о кузов другого автомобиля. Могут быть и другие причины возгорания.

Под экологической безопасностью транспортного средства по­нимается его свойство снижать степень отрицательного воздей­ствия на окружающую среду. Экологическая безопасность охва­тывает все стороны использования автомобиля. Ниже перечисле­ны основные аспекты экологии, связанные с эксплуатацией авто­мобиля.

Потеря полезной площади земли. Земля, необходимая для дви­жения и стоянки автомобилей, исключается из пользования дру­гих отраслей народного хозяйства. Общая протяженность миро­вой сети автомобильных дорог с твердым покрытием превышает 10 млн км, что означает потерю площади свыше 30 млн га. Расши­рение улиц и площадей приводит к «увеличению территорий горо­дов и удлинению всех коммуникаций. В городах с развитой до­рожной сетью и предприятиями автосервиса площади, отведен­ные для движения и стоянок автомобилей, занимают до 70 % всей территории. Кроме того, огромные территории занимают заводы по производству и ремонту автомобилей, службы обеспечения функционирования автомобильного транспорта: АЗС, СТО, кем­пинги и т.д.

Загрязнение атмосферы. Основная масса вредных примесей, рассеянных в атмосфере, является результатом эксплуатации ав­томобилей. Двигатель средней мощности выбрасывает в атмос­феру за один день эксплуатации около 10 м’ отработавших газов, в состав которых входит окись углерода, углеводороды, окислы азота и многие другие токсичные вещества.

В нашей стране установлены следующие нормы среднесуточ­ных предельно допустимых концентраций токсичных веществ в

– углеводороды – 0,0015 г/м;

– окись углерода – 0,0010 г/м;

– двуокись азота – 0,00004 г/м.

Использование природных ресурсов. На производство и экплуатацию автомобилей используются миллионы тонн высококаче­ственных материалов, что приводит к истощению их природных запасов. При экспоненциальном росте потреблении энергии на душу населения, характерном для промышленно развитых стpaн, скоро наступит такой момент, когда существующие источники энергии не смогут удовлетворить потребности человека. Значительная доля потребляемой энергии расходуется автомобилями, к.п.д. двигателей которых составляет 0,3 0,35, Следовательно, 65 – 70% энергетического потенциала не используется.

Шум и вибрация. Уровень шума, длительно переносимым чело­веком без вредных последствий, составляем 80 – 90 дБ На улицах крупных городов и промышленных центров уровень шума дости­гает 120– 130 дБ. Колебания почвы, вызванные движением авто­мобилей, пагубно сказываются на зданиях и сооружениях. Для защиты человека от пагубного влиянии шума транспортных средств применяют различные приемы: совершенствование конструкции автомобилей, шумозащитные сооружения и зеленые на­саждения вдоль оживленных городских магистралей, организация такого режима движения, когда уровень шума наименьший.

Уничтожение флоры и фауны. Автомобили, работающие вне дорог, уплотняют верхний слой почвы, разрушая растительный покров. Бензин и масла, пролитые на почву, приводят к гибели растений. Окислы свинца, содержащиеся в отработанных газах автомобилей, заражают придорожные деревья и кустарники. Пло­ды фруктовых деревьев и кустов, растущие вблизи дорог с интен­сивным движением, нельзя употреблять в пищу. Ядовиты и цве­ты, растущие на разделительных полосах и на обочинах. Под ко­лесами автомобилей ежегодно погибают тысячи животных, мил­лионы птиц, бесчисленное множество насекомых.

Радиопомехи. При работе системы зажигания автомобильно­го двигателя создаются радиопомехи. Для их подавления в систе­мах зажигания предусматриваются специальные устройства. Пра­вила дорожного движения запрещают эксплуатацию транспорт­ных средств с неисправной системой подавления радиопомех.

Источник https://znayavto.ru/drugoe/konstruktivnaya-i-ekspluatatsionnaya-bezopasnost-transportnyh-sredstv/

Источник https://lada-avia.ru/motor/bezopasnost-avto.html

Источник https://grand-sb.ru/blog/konstruktivnaya-bezopasnost-transportnyh-sredstv.html