documentu5

Siguranța activă și pasivă a autovehiculelor

1

5 SIGURANŢA PASIVĂ A AUTOVEHICULELOR

51 INTRODUCERE

Siguranţa circulaţiei şi automobilul au fost mult timp doi parteneri dificil de icircmpăcat Icircn perioada copilăriei automobilului proiectanţii şi inginerii au acordat o atenţie redusă pericolelor apărute odată cu noua ldquoaventurărdquo Sistemele de direcţie fracircnare şi suspensie au evoluat devenind eficace dar aceste progrese s-au datorat nevoii de icircmbunătăţire a noului şi revoluţionarului mijloc de transport fără a se ţine cont de vreun principiu de siguranţă icircn adevăratul sens al cuvacircntului

Siguranţa pasivă poate fi definită prin reducerea consecinţelor accidentelor şi poate fi icircmpărţită icircn

Siguranţa exterioară acest termen acoperind toate măsurile de reducere a severităţii vătămărilor icircn cazul coliziunii dintre autovehicule şi pietoni biciclişti sau motociclişti Factorii care influenţează siguranţa exterioară sunt forma autovehiculului şi comportamentul la deformare al caroseriei

Siguranţa interioară prin aceasta urmărindu-se minimizarea forţelor şi acceleraţiilor care acţionează asupra ocupanţilor unui autovehicul icircn eventualitatea unui accident

52 COMPETENŢE DOBAcircNDITE După parcurgerea materialului studenţii vor fi capabili

- să definească siguranța pasivă a autovehiculului si săfacădiferențierea icircntre

siguranța pasivă exterioară și interioară

- să cunoască factorii care influențează siguranța pasivă

- să cunoască principalele regulamante internaționale privind icircncercarea și

omologarea autovehiculelor supuse testelor de coliziune

Durata medie de parcurgere a acestei unități de icircnvățare este de 2 ore

GENERALITĂŢI

Siguranţa pasagerilor unui autovehicul şi a pietonilor a condus la necesitatea icircnţelegerii efectelor accidentului asupra oamenilor fiinţe complexe icircn icircntregul lor dar care se subdivid icircn bărbaţi femei şi copii avacircnd diferite caracteristici biologice şi fizice Din datele statistice rezultă că un procent de peste 60 din totalul accidentelor icircl reprezintă coliziunile frontale Dintre factorii care influenţează siguranţa interioară se pot aminti

Deformarea caroseriei autovehiculului Sistemele de reţinere a pasagerilor şi bagajelor Interiorul autovehiculului prin zonele posibil de a fi lovite de pasageri Sistemul de direcţie Modul de fixare a parbrizului Protecţia icircmpotriva incendiilor

Penetrarea prin parbriz a diferitelor componente din construcţia autovehiculului Icircn anul 1930 statisticile privind victimele ldquoarmei mortalerdquo erau indiscutabil nefavorabile

Numărul victimelor la 100000 de mile parcurse de automobile a ajuns icircn USA la 156 persoane icircn comparaţie cu 35 icircn anul 1980 şi 18 icircn prezent Cifrele sunt icircntr-o continuă scădere dar ar trebui să fie mult mai mici pentru ca societatea să privească transportul rutier ca fiind sigur

O clasificare a tipurilor de teste reglementate legislativ este prezentată icircn tabelul 51


3

Tabelul 51 Tipuri de teste

Japonia Regulamente de siguranţă japoneze Articolul 18 paragraful 2

USA FMVSS 208 Europa ECE9679 Canada CMVSS 208 Australia ADR 6900

Categoria de aplicare Data aplicării

Automobile cu tipuri diferite de capote Apr 94 ndash continuat cu vehicule noi Ian 96 ndash capota de tip comercial

Automobile Sept 86 ndash Camioane (gt 35 t) Sept 94 -

M1 (le 25 t) Nou tip oct 98 - aplicare din Oct 2003

Automobile Ian 98 ndash (HIC este aplicabil după sept 98) Camioane Ian 98ndash(HICdeplasarea torace este aplicabilă după sept 98)

Nou tip Iul 95 - continuat ian 96 ndash cu bariera mobilă

Tipul coliziunii

Coliziune frontală

Coliziune frontală Coliziune decalată unghiular cu 30deg

Coliziune decalată 40

Coliziune frontală

Coliziune frontală

Viteza de impact 50 kmh 30 MPH (483 kmh) 56 kmh 48 kmh 48 kmh

Greutatea autovehiculului testat

Greutatea autovehicul neicircncărcat+2 manechinendashsupragreutăţile aşteptate

Greutatea autovehicul neicircncărcat + 2 manechine + greutatea bagajelor

Greutatea autovehicul neicircncărcat + 2 manechine


Greutatea autovehicul neicircncărcat +2 manechine + greutatea bagajelor

Condiţii de reţinere pentru centuri

Specificate Nespecificate Specificate Specificate Specificate

Manechine utilizate Hybrid II sau Hybrid III Hybrid III Hybrid III Hybrid III Hybrid III

Cap HIC (36 msec) lt 1000 HIC (36 msec) le 1000 HIC (HPC) le 1000 Acceleraţia le 80 G pe o perioadă de 3 msec

Acceleraţia le 80 G (Vacircrful valorii) Cereri alternative sunt specificate pentru airbaguri instalate icircn scaune HIC (15 msec) le 700

HIC (36 msec)le1000 Icircn caz de necontact sunt aplicabile cerinţe alternative HIC (15 msec)le700 Extensia gacirctului le 33 kN

Gacirct Nespecificate

(Numai pentru teste pe sanie) Mo-mentul de compresiune lateralle190 Nm Momentul de extensie din late-ral le 57 Nm Forţa de extensiele33 kN Icircncărcarea de compresiunele40 kN Icircncărcarea de forfecarele31 kN

Icircncărcareale33 kN (0 msec) 29 kN (35 msec) 11 kN (60 msec) Forţa de forfecare le 31 kN (0 msec) 15 kN (25-35 msec) 11 kN (45 msec) Momentul de extensie lateral le 57 Nm

Nespecificate Nespecificate

Torace Acceleraţia le 60 G Acceleraţia le 60 G Deplasarea le 3 inches (762 mm)

Viteza la torace le 10 ms (VC ndash Viscous Criterion) Deplasarea le 50 mm

Deplasarea le 50 mm (Autoturisme) Deplasarea le 60 mm (Camioane)

Deceleraţia le 60 G Deplasarea le 3 inches (762 mm)

Femur 1000 daN sau mai puţin 2250 Lbs (1000 daN) sau mai puţin

Icircncărcarea le 907 kN (0 msec) 756 kN (10 msec)

1000 daN sau mai puţin 1000 daN sau mai puţin

Genunchi Nespecificate Nespecificate Alunecarea spre icircnainte a icircnche-ieturii genunchiului le15 mm


Criterii de vătămare

Gambă Nespecificate Nespecificate

TCFCle8 kN (Criteriul de perfor-manţă al compresiei tibiei) Indexul tibiei le 1 (= MMc+ FFc)lt Fc = 359 kN - Forţa de compresiune critică Mc = 225 Nm - Momentul de icircndoire critic



4

Cel mai bun şi sigur mod de a supravieţui unui accident este de a nu-l avea Cu toate că pregătirea şi instruirea conducătorului auto sunt cele mai ieftine şi ideale căi de creştere a siguranţei rutiere efective din păcate nici una dintre ele nu este cu adevărat eficace şi obiectivul de creare a unui mediu rutier mai sigur a revenit tehnologiei

O primă soluţie este aceea de a proiecta autovehicule şi infrastructuri rutiere care sunt suficient de competitive icircn sensul prevenirii apariţiei unui accident Pericolele sunt evitate prin utilizarea unei icircntregi game de tehnologii de la fracircnarea ABS şi anvelopele radiale (icircn curs de dezvoltare fracircnarea automată pentru evitarea obstacolelor) pacircnă la diverse materiale pentru icircnvelişul asfaltic şi controlul computerizat al traficului urban

A doua soluţie este de a construi autovehicule care să protejeze ocupanţii icircn caz de accidente Această soluţie defineşte conceptul de Securitate Pasivă oferită de autoturism pasagerilor icircn caz de accident

Cele două aspecte ale siguranţei rutiere coexistă fiind complementare unul celuilalt rămacircnacircnd totuşi independente unul de celălalt Astăzi companiile producătoare de autovehicule se confruntă cu reglementări legislative tot mai stricte icircn privinţa numeroaselor aspecte ale siguranţei pasive a autovehiculelor

Coliziunile laterale deţin un procent de 30 din totalul numărului de accidente Peste 26 din totalul deceselor icircn urma accidentelor rutiere şi peste 17 din totalul vătămărilor grave au loc icircn cazul coliziunilor laterale O clasificare a testelor de coliziune laterală la care sunt supuse autovehiculele icircn laboratoarele de securitate pasivă sunt prezentate icircn tabelul 52

Tabelul 52 Teste de coliziune laterală


USA FMVSS 214 Europa ECE9627


Automobile camioane (SRP lt 700 mm) Nou tip Oct 98 ndash continuat cu vehicule noi Sept 2000

Automobile Sept 93 ndash 10 sept 96 ndash 100 Camioane Sept 98 -

M1 N1 (R point lt 700 mm) Nou tip oct 98 - aplicare din Oct 2003

Tipul coliziunii

Coliziune laterală la 90˚

Unghi de 27˚ icircnclinare pe sanie coliziune normală


Viteza de impact 50 kmh 335 MPH (54 kmh) 50 kmh


Greutatea autovehicul neicircncărcat + 100 kg ( 1 manechin şi instrumentele de testare)



Manechine utilizate Eurosid 1 SID Eurosid 1 Cap HIC (HPC) lt 1000 HIC (36 msec) lt 1000 HIC (HPC) lt 1000

Torace RDC lt 42 mm Criteriul de performanţă al deplasării toracelui

TTI lt 85 G (Automobile 4D) TTI lt 90 G (Automobile 2D) TTI lt 85 G (autocamioane)

Vietza la torace le 10 ms (VC ndash Viscous Criterion) RDC lt 42 mm 5 G

Pelvis RSPF lt 6 kN Criteriul de performanţă al forţei pe pelvis

Acceleraţia laterală lt 130 G RSPF lt 6 kN


Abdomen APF lt 25 kN Criteriul de performanţă al forţei pe abdomen

Nespecificate APF lt 25 kN


5

Icircncepacircnd cu anii 1930 proiectanţii de autovehicule au icircnceput să acorde atenţie producerii unor autovehicule capabile să asigure o protecţie mai bună pasagerilor icircn cazul accidentelor Abia după al doilea război mondial cursa pentru Securitatea Pasivă a icircnceput să intre icircn atenţia constructorilor de automobile Icircntre 1953 şi 1955 Laboratoarele Aeronautice Cornell au realizat studii detaliate ale accidentelor auto Fizicienii doctorii şi inginerii au lucrat icircmpreună icircnregistracircnd şi analizacircnd cauzele şi efectele vătămărilor provocate icircn accidente

A devenit clar că impactul cu volanul şi planşa de bord sunt cauzele cel mai frecvent icircntacirclnite icircn cazul vătămărilor grave iar ejectarea din vehicul o cauză majoră a deceselor Icircn prezent icircmbinarea ştiinţelor medicale cu ingineria a condus la proiectarea dezvoltarea şi producerea de interioare şi structuri de autovehicule care oferă o protecţie deosebită ocupanţilor habitaclului

General Motors ca şi alte companii din SUA şi Europa au realizat importanţa studiului aprofundat icircn domeniul siguranţei pasive a automobilului şi icircntre 1956 şi 1958 departamentele de cercetare icircn domeniul ingineriei auto au iniţiat şi dezvoltat programe care s-au concentrat asupra proiectării unui interior auto ldquosigurrdquo Icircn 1959 s-au publicat rezultatele cercetării lor prezentacircndu-se un vehicul de concepţie nouă cu multe elemente de siguranţă Aproape 20 dintre acestea sunt acum produse standardizate incluzacircnd coloana de direcţie deformabilă geamurile dublu securizate şi planşa de bord din materiale spongioase Multe dintre aceste elemente au fost introduse icircn producţia de serie icircncepacircnd cu anul 1960 General Motors a testat de asemenea icircn 1959 un airbag sub forma unui panou de bord gonflabil

Icircn 1960 General Motors a proiectat prima instalaţie de tractare pentru autovehiculele supuse la coliziune aceasta fiind instalată la Centrul Medical al Universităţii Wayne Pentru prima dată compania putea simula şi măsura dinamica şi impactul unui ocupant al autovehiculului Icircn acea perioadă se derula Programul Spaţial Mercury şi acesta a furnizat date despre supravieţuirea omului supus unor deceleraţii foarte mari

Prima serie de teste utilizacircnd cadavre icircmbrăcate a avut loc icircn anul 1963 Forţele de deceleraţie au fost măsurate pentru a se putea determina toleranţa umană S-a descoperit că pot fi tolerate 340 Kgf dacă forţa este concentrată sau 950 Kgf dacă forţa este dispersată spre volan Aceste date au fost esenţiale pentru ingineri S-au determinat astfel parametrii pentru construcţia sistemelor de amortizare dar materialele şi componentele trebuiau să fie alese cu grijă pentru a asigura o absorbţie de energie eficientă

Icircncepacircnd cu anul 1967 automobilele fabricate de General Motors foloseau geamuri rezistente la şocuri Aceasta este una dintre cele mai semnificative contribuţii la Securitatea Pasivă a automobilului Soluţia a contribuit la icircmbunătăţirea procentului de supravieţuire pentru conducător şi pasageri şi a redus de asemenea vătămările provocate pietonilor la lovirea acestora Dacă un pieton este lovit de un autovehicul pericolele sunt evidente iar parbrizul este una din cele mai ldquofavorabilerdquo zone cu care acesta poate intra icircn contact

Impactul dintre vehicul şi pieton este icircn prezent o problemă foarte importantă a Securităţii Pasive Date culese din icircntreaga lume indică faptul că icircn accidentele rutiere sunt ucişi mult mai mulţi pietoni decacirct pasageri ai vehiculelor implicate Un pieton lovit cu o viteză de 60 kmh este foarte probabil să fie ucis indiferent de soluţiile de siguranţă incorporate icircn autovehicul Separarea pietonilor de trafic prin infrastructuri stradale este cea mai mare contribuţie icircn domeniul siguranţei pietonilor tehnologia avacircnd un cuvacircnt important de spus icircn acest domeniu Icircn prezent companiile constructoare de autoturisme perfecţionează echipamente care să permită evitarea coliziunii pe bază de radar sau ultrasunete care să fracircneze autovehiculul la apariţia pericolului de a lovi un obstacol inclusiv un pieton Prevenirea coliziunii precum şi munca icircn domeniul Securităţii Pasive se materializează la General Motors prin adaptarea a peste 100 de tehnologii inclusiv sisteme electronice create cu scopul de a stopa modalităţile de conducere agresivă

Datorită centurilor de siguranţă şi a airbagurilor s-a produs o modificare icircn domeniul severităţii vătămărilor provocate icircn caz de accident Numărul acestora s-a redus şi icircn prezent se lucrează la a doua generaţie de airbaguri pentru a se reduce orice efect colateral care ar putea să

apară cum ar fi contuziile sau zgacircrieturile S-au luat icircn considerare şi airbagurile adiţionale inclusiv pentru uşi O problemă o

constituie airbagurile pentru pasagerii scaunelor din spate şi ca icircntotdeauna pentru o tehnologie nouă raportul costbeneficiu trebuie luat icircn considerare Se pare că o ldquocentura gonflabilărdquo pentru pasagerii din spate reprezintă o soluţie mai bună decacirct un airbag Airbagul pentru pasagerii scaunelor din spate va trebui aproape sigur să fie instalat icircn spătarele scaunelor din faţă Din cauză că acestea sunt ajustabile un sistem compensatoriu este necesar pentru a se păstra unghiul spătarului corect impunacircndu-se astfel complexitate tehnologică şi costuri sporite

Icircn plus faţă de toate aspectele menţionate s-au luat icircn considerare o icircntărire a structurii vehiculului şi modificări mecanice icircn funcţionalitatea centurii de siguranţă Scaunul automobilului a devenit unul dintre cele mai importante elemente icircn ecuaţia securităţii pasive Se prevăd schimbări majore icircn proiectarea scaunelor pentru a reduce vătămările corporale icircn caz de accident De asemenea se ştie că icircn accidentele foarte dure icircn cazul icircn care scaunul cedează ocupantul poate fi ldquoejectatrdquo deşi este asigurat cu centura de siguranţă

Mulţi producători acordă o atenţie deosebită centurilor de siguranţă cu pretensionare care la orice şoc lipesc efectiv pasagerul de scaun Totuşi apar dificultăţi icircn folosirea acestui sistem nereuşindu-se să se obţină rezultate pozitive icircn conformitatea cu testele federale de siguranţă FMVSS

Fiecare constructor de autovehicule are propria sa filosofie icircn privinţa ingineriei securităţii pasive folosind un anumit tip de structură de şasiu cu o deformare specifică proiectată Aceasta dictează ce trebuie făcut icircn interiorul habitaclului pentru siguranţă Unii constructori adoptă o structură foarte tare a şasiului şi o caracteristică de deformaţie mărită pentru partea frontală

Proiectarea şi producerea de manechine pentru coliziuni care permit producătorului realizarea unor vehicule mai sigure a devenit o mică industrie icircnsă de icircnalt nivel tehnologic Principalii producători mondiali sunt First Technology o companie britanică care are o sucursală inclusiv o fabrică icircn Plymouth şi Robert Denton Inc din USA Manechine complete şi părţi de rezervă se livrează icircn aproximativ 500 de unităţi pe an Sunt disponibile şase dimensiuni ale manechinelor - toate variante de Hybrid III - manechine copii icircn diferite faze pentru testarea scaunelor destinate lor manechine pieton şi manechine pentru coliziunile laterale icircn diferite variante Iniţial copiii manechin au avut tendinţa de a nu fi decacirct un ldquosac de fasolerdquo dar First Technology a dezvoltat un model foarte instrumentat CRABI (Child Restraint and Air-Bag Interaction dummy) acest manechin simulacircnd un copil icircn vacircrstă de 6 luni Icircn acest moment un manechin Hybrid IV (THOR) este icircn cercetare şi dezvoltare icircn cadrul unui contract al Departamentului Transporturilor USA şi Universitatea din Michigan

Cu toate că au devenit foarte sofisticate manechinele nu reuşesc să simuleze icircn icircntregime corpul uman Elementele esenţiale includ greutatea şi centrul de greutate Nu a putut fi proiectat nimic care să simuleze creierul icircnsă pot fi măsurate acceleraţiile liniare şi unghiulare Statistici despre leziunile cerebrale posibile pot fi extrapolate din rezultatele testelor First Technology lucrează pentru a dezvolta manechine cu oase din fibră de carbon sau Kevlar (CRABI are deja oase din material plastic) datorită faptului că aceste materiale sunt capabile să simuleze mai bine răspunsul la forţe de zdrobire şi ar putea respecta mai bine raportul greutatedensitate O cutie toracică din materiale compozite poate fi o aplicaţie particulară a acestei tehnologii Manechine cu mai multe canale vor fi utilizate chiar dacă vor fi mai sofisticate O altă direcţie de dezvoltare este cea a ldquo manechinelor oblicerdquo folosite icircn teste de răsturnări şi coliziune laterală Nu trebuie icircnsă uitat că există o diferenţă icircntre biofidelitatea şi durabilitatea unui manechin Vorbind la modul general icircn prezent cu cacirct este mai biofidel un manechin cu atacirct el devine mai puţin fiabil Icircn mod normal viaţa medie a unui set de coaste este de aproximativ 30 de teste NHTSA Materialele compozite ar trebui să mărească durabilitatea o dată cu menţinerea biofidelităţii

Coliziunea simulată pe computer este acum un element cheie icircn proiectarea auto iar companiile consideră că aceasta şi testarea fizică sunt complementare Simularea scurtează programele de cercetare şi economiseşte fonduri dar testele fizice sunt aproape totdeauna necesare Testele fizice sunt numeroase şi variate dar tipic este un test al impactului cu toracele

efectuat pentru a simula un impact la 24 Kmh Forţa de rezistenţă a cutiei toracice este măsurată icircnmulţind acceleraţia blocului de test cu masa sa Un traductor măsoară comprimarea coastelor First Technology şi Robert Denton văd companiile constructoare de autovehicule devenind foarte interesate icircn dezvoltarea şi integrarea unui scaun pentru copil precum şi icircn folosirea unor manechine pietoni

53 REZUMAT După parcurgerea materialului acestui laborator studenţii au icircnvățat






54 TEST DE AUTOEVALUARE A CUNOŞTINŢELOR

bull Definiţi siguranța pasivă a autovehiculelor și prezentați deiferența dintre siguranța pasivă interioară și exterioară

bull Enumerați factorii care influențează siguranțapasivă interioară bull Prezentați pe scurt regulamantele internaționale cu principelele lor

caracteristici privind coliziunile frontale la care sunt supuse autovehiculele in vederea omologării

bull Prezentați pe scurt regulamantele internaționale cu principelele lor caracteristici privind coliziunile laterale la care sunt supuse autovehiculele in vederea omologării

Penetrarea prin parbriz a diferitelor componente din construcţia autovehiculului Icircn anul 1930 statisticile privind victimele ldquoarmei mortalerdquo erau indiscutabil nefavorabile

Numărul victimelor la 100000 de mile parcurse de automobile a ajuns icircn USA la 156 persoane icircn comparaţie cu 35 icircn anul 1980 şi 18 icircn prezent Cifrele sunt icircntr-o continuă scădere dar ar trebui să fie mult mai mici pentru ca societatea să privească transportul rutier ca fiind sigur

O clasificare a tipurilor de teste reglementate legislativ este prezentată icircn tabelul 51


3










Tipul coliziunii

Coliziune frontală



Coliziune frontală

Coliziune frontală
































4













Tipul coliziunii



















5






























3










Tipul coliziunii

Coliziune frontală



Coliziune frontală

Coliziune frontală
































4













Tipul coliziunii



















5






























4













Tipul coliziunii



















5






























5





























documentu5

Documents