Влияние конструкции автомобилей на безопасность пешеходов

В настоящее время в РФ, как и во многих других развитых странах, установлены правила в области конструкции и безопасности дорожных транспортных средств. Цель значительного большинства этих предписаний заключается в том, чтобы конструкция транспортных средств обеспечивала водителям и пассажирам требуемый уровень конструктивной и эксплуатационной безопасности для снижения степени их травмирования и уменьшения числа смертных случаев.

Однако статистика дорожно-транспортных происшествий свидетельствует о том, что наиболее многочисленной и самой уязвимой группой участников дорожного движения являются пешеходы. За последние 8 лет количество пешеходов, погибших в результате дорожно-транспортных происшествий, увеличилось на треть. Всего за этот период погибли свыше 100 тыс. и ранены свыше 500 тыс. пешеходов.

Основные травмы пешеходы получают в результате удара, наносимого передней частью транспортного средства. При этом большинство таких ДТП совершается в городских районах, где скорости наезда чаще всего достаточно невелики. Следовательно, существует возможность для снижения степени тяжести травм, наносимых пешеходам, путем совершенствования конструкции передней части механических транспортных средств.

В Российской Федерации нет разработанной классификации транспортных средств по форме их передней части. Однако опровергнуть тот факт, что форма передней части автомобиля напрямую влияет на весь механизм наезда на пешехода, а также на последствия, в частности, травмы пешехода, сложно. Проанализировав формы передней части выпускающихся в настоящее время автомобилей, предлагается следующая классификация автомобилей по форме их передней части (схематичное изображение этих форм представлено в табл. 1).

Таблица 1 – Классификация транспортных средств по форме передней части

Как было сказано выше, в большинстве случаев удар при наезде наносится деталями передней торцовой поверхности автомобиля. В момент удара энергия автомобиля передается телу пострадавшего. Характер перемещения пешехода при наезде зависит от того, какого типа автомобилем и какой его частью был нанесен удар.

Положение пешехода в момент удара существенно влияет на ход дальнейших событий. Пешеход может находиться в стоячем, сидячем или же лежачем положении. В последнем случае практически нет отдачи после удара, а автомобиль просто переезжает пешехода, как лежачее препятствие.

Кроме того, значение имеет даже тот факт, находился ли пешеход в движении или же был неподвижен. При движении у человека изменяется высота его центра масс. Расстояние от поверхности дороги до центра масс пешехода при движении определяется следующим образом:

где

0.57 – коэффициент, определяющий среднее расстояние центра масс человека в неподвижном состоянии;

h_p – рост человека, м;

–изменение высоты центра масс пешехода в зависимости от характера его движения:

0.030.04 м –для нормальной походки,

0.05 м –для быстрой походки,

0.10 м –для бега.

Разница между высотой результирующей силы автомобиля и высотой центра масс пешехода , определяет дальнейшую динамику наезда (рис.1).

Рисунок. 1. Соотношения высот воздействия результирующей силы автомобиля и центра масс пешехода

Можно выделить три возможных варианта:

h<0 – пешеход после удара получает вращательное движение, опрокидывается на капот и некоторое время продолжает движение на капоте автомобиля.

h=0 – тело пешехода после удара отклоняется назад и по инерции отлетает по ходу движения автомобиля с последующим падением на дорогу.

h>0 – сначала первый удар ниже центра масс пешехода, затем второй удар о капот автомобиля.

Учитывая важность влияния значения импульса силы на дальнейший ход событий, следует различать так же три основных состояния транспортного средства в момент удара: автомобиль находится в неподвижном состоянии, автомобиль двигается равномерно и автомобиль находится в состоянии экстренного торможения.

Мы рассмотрели возможные случаи механизмов наезда на пешехода и теперь перейдем непосредственно к определению зон контакта пешехода с автомобилем при наезде.

Итак, при наезде транспортных средств на взрослого пешехода первый удар обычно наносится передней частью бампера транспортного средства в области колена пешехода. Поскольку зона первоначального контакта ниже центра тяжести пешехода, верхняя часть тела начинает в этом случае смещаться в направлении транспортного средства. В результате импульса, придаваемого пешеходу транспортным средством, происходит линейное ускорение тела пешехода относительно земли. Второй контакт обычно происходит между верхней частью решетки радиатора или передним краем капота и областью таза пешехода. В этот момент ноги и таз пешехода достигают линейной скорости транспортного средства, а верхняя часть тела (голова и грудная клетка) продолжает смещаться в направлении транспортного средства. Конечный этап столкновения - это удар головой и грудной клеткой о транспортное средство с линейной скоростью, близкой к начальной скорости удара. Исследования показали, что линейная скорость удара головой составляет около 80% от начальной скорости в момент контакта.

Принимая во внимание состояние движения автомобиля, можно определить длину линии от поверхности дороги до места контакта пешехода и элементов транспортного средства. Если это расстояние м, то можно вычислить

это длина дуги охвата, учитывая изменение высоты воздействия результирующей силы автомобиля во время торможения (рис. 2).

Рисунок 2. Зона наиболее вероятного контакта головы пешехода с капотом автомобиля

Расстояние больше, чем длина :

где

r_p – радиус головы.

Эта разница составляет:

и зависит: от места воздействия результирующей силы, определяемой формой передней части автомобиля; от размеров пешехода; от скорости пешехода во время удара и от скорости транспортного средства во время удара.

Соответственно, у автомобилей с клиновидной передней частью при больших значениях Δh_s трудно определить, потому что тело пешехода скользит по передней части кузова и лобового стекла.

Кроме того, нет возможности определить величину в зависимости от скорости удара у автомобилей с формой передней части «бокс».

Таким образом, возможность определить величину возможно только для случаев наезда на пешехода автомобилей двух типов передней части автомобиля – трапециевидной и понтон. Но, проведя классификацию отечественных автомобилей по форме передней части, согласно классификационным признакам, следует, что на российском рынке преобладают именно автомобили с трапециевидной и «понтон» формой передней части. Следовательно, именно они заслуживают особого внимания.

Таким образом, зоны удара головой на капоте в значительной мере определяются высотой стоящего пешехода и фронтальной геометрией транспортного средства, совершающего наезд. Измерение дуги охвата производится с учетом, как роста пешехода, так и конфигурации транспортного средства. Использование дуги охвата позволяет на разумных основаниях оценить место на транспортном средстве, в котором произойдет удар головой взрослого пешехода.

Рассматривая зоны контакта ног пешехода с транспортным средством при наезде, было обращено внимание на фактические размеры выпускаемых в настоящее время отечественных транспортных средств и росту взрослого человека. Исследования, проведенные в России, показали, что средний рост современного человека составляет приблизительно 176 см. Согласно пропорциям человеческого тела расстояние от мыска ноги до коленной чашечки равно четверти роста. То есть, это расстояние равно 176/4=44 см. Соответственно, при наезде на пешехода автомобили с высотой нижней кромки бампера до 440 мм контактируют с нижней частью ноги человека. А при наезде на пешехода автомобиля с высотой нижней кромки бампера свыше 440 мм контакт происходит с верхней частью ноги.

На основании вышеизложенного делаем вывод, что конструкция транспортных средств, в частности форма передней части автомобиля, непосредственно оказывает влияние на весь механизм ДТП, а также на возможные последствия от ДТП. В связи с этим необходимо в наикротчайшие сроки принимать меры по снижению тяжести травмирования пешеходов при наезде. Зная зоны контакта пешехода с автомобилем при наезде, этого можно добиться за счет введения требования относительно более эффективного поглощения энергии капотами и бамперами транспортных средств в возможных зонах контакта при наезде на пешеходов.

Кроме того, проанализировав формы передней части автомобилей, а также ДТП с участием различных автомобилей, необходимо отметить, что автомобили с эллипсовидным капотом (трапециевидная передняя часть автомобиля) способствуют меньшей степени травмирования пешеходов при наезде. Соответственно, именно ее можно рекомендовать как наиболее безопасную.

В настоящее время имеется лишь один норматив, регламентирующий внешнюю пассивную безопасность автомобиля. Это Правила №26 ЕЭК ООН, которые регламентируют требования к наружным выступам легковых автомобилей с целью уменьшения вероятности травмирования пешеходов при их контакте с наружными выступами автомобиля. Соответственно, для повышения безопасности пешеходов при наезде, необходимо расширять и нормативную базу, вводить регламенты, которые бы позволили оценить эффективность функционирования системы обеспечения внешней пассивной безопасности автомобиля, направленную на снижение степени травмирования пешеходов.