ADRIAN ŞOICA
CAROSERII ŞI SISTEME
PENTRU SIGURANŢA PASIVĂ
- II -
REPROGRAFIA UNIVERSITĂŢII „TRANSILVANIA”
BRAŞOV – 2008
1
1 EVOLUłIA SIGURANłEI PASIVE
1.1 GeneralităŃi
SiguranŃa circulaŃiei şi automobilul au fost mult timp doi parteneri dificil de împăcat.
În perioada copilăriei automobilului, proiectanŃii şi inginerii au acordat o atenŃie redusă
pericolelor apărute odată cu noua “aventură”. Sistemele de direcŃie, frânare şi
suspensie au evoluat, devenind eficace, dar aceste progrese s-au datorat nevoii de
îmbunătăŃire a noului şi revoluŃionarului mijloc de transport, fără a se Ńine cont de vreun
principiu de siguranŃă în adevăratul sens al cuvântului.
SiguranŃa pasivă poate fi definită prin: „reducerea consecinŃelor accidentelor”, şi
poate fi împărŃită în:
SiguranŃa exterioară, acest termen acoperind toate măsurile de reducere a severităŃii
vătămărilor în cazul coliziunii dintre autovehicule şi pietoni, biciclişti sau motociclişti.
Factorii care influenŃează siguranŃa exterioară sunt forma autovehiculului şi
comportamentul la deformare a caroseriei;
SiguranŃa interioară, prin aceasta urmărindu-se minimizarea forŃelor şi acceleraŃiilor
care acŃionează asupra ocupanŃilor unui autovehicul în eventualitatea unui accident.
Dintre factorii care influenŃează siguranŃa interioară se pot aminti:
• Deformarea caroseriei autovehiculului;
• Sistemele de reŃinere a pasagerilor şi bagajelor;
• Interiorul autovehiculului, prin zonele posibil de a fi lovite de pasageri;
• Sistemul de direcŃie;
• Modul de fixare a parbrizului;
• ProtecŃia împotriva incendiilor;
2
• Penetrarea prin parbriz a diferitelor componente din construcŃia autovehiculului.
În anul 1930 statisticile privind victimele “armei mortale” erau indiscutabil
nefavorabile. Numărul victimelor la 100.000 de mile parcurse de automobile a ajuns în
USA la 15,6 persoane în comparaŃie cu 3,5 în anul 1980 şi 1,8 în prezent. Cifrele sunt
într-o continuă scădere, dar ar trebui să fie mult mai mici pentru ca societatea să
privească transportul rutier ca fiind sigur.
Cel mai bun şi sigur mod de a supravieŃui 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 siguranŃei 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 soluŃie este aceea de a proiecta autovehicule şi infrastructuri rutiere care
sunt suficient de competitive în sensul prevenirii apariŃiei unui accident. Pericolele sunt
evitate prin utilizarea unei întregi game de tehnologii, de la frânarea ABS şi anvelopele
radiale (în curs de dezvoltare frânarea automată pentru evitarea obstacolelor) până la
diverse materiale pentru învelişul asfaltic şi controlul computerizat al traficului urban.
A doua soluŃie este de a construi autovehicule care să protejeze ocupanŃii în caz de
accidente. Această soluŃie defineşte conceptul de Securitate Pasivă oferită de
autoturism pasagerilor în caz de accident.
Cele două aspecte ale siguranŃei rutiere coexistă, fiind complementare unul celuilalt,
rămânând totuşi independente unul de celălalt. Astăzi, companiile producătoare de
autovehicule se confruntă cu reglementări legislative tot mai stricte în privinŃa
numeroaselor aspecte ale siguranŃei pasive a autovehiculelor. SiguranŃa pasagerilor
unui autovehicul şi a pietonilor a condus la necesitatea înŃelegerii efectelor accidentului
asupra oamenilor, fiinŃe complexe în întregul lor, dar care se subdivid în bărbaŃi, femei
şi copii, având diferite caracteristici biologice şi fizice. Din datele statistice rezultă că un
procent de peste 60% din totalul accidentelor îl reprezintă coliziunile frontale. O
clasificare a tipurilor de teste, reglementate legislativ, este prezentată în tabelul 1.1.
Coliziunile laterale deŃin un procent de 30% din totalul numărului de accidente. Peste
26% din totalul deceselor în urma accidentelor rutiere şi peste 17% din totalul
vătămărilor grave au loc în cazul coliziunilor laterale. O clasificare a testelor de coliziune
3
laterală la care sunt supuse autovehiculele în laboratoarele de securitate pasivă sunt
prezentate în tabelul 1.2.
Începând cu anii 1930, proiectanŃii de autovehicule au început să acorde atenŃie
producerii unor autovehicule capabile să asigure o protecŃie mai bună pasagerilor în
cazul accidentelor. Abia după al doilea război mondial cursa pentru Securitatea Pasivă a
început să intre în atenŃia constructorilor de automobile. Între 1953 şi 1955
Laboratoarele Aeronautice Cornell au realizat un studiu detaliat al accidentelor auto.
Fizicienii, doctorii şi inginerii au lucrat împreună, înregistrând şi analizând cauzele şi
efectele vătămărilor provocate în accidente.
A devenit clar că impactul cu volanul şi planşa de bord sunt cauzele cel mai frecvent
întâlnite în cazul vătămărilor grave, iar ejectarea din vehicul o cauza majoră a
deceselor. În prezent îmbinarea ştiinŃelor medicale cu ingineria a condus la proiectarea,
dezvoltarea şi producerea de interioare şi structuri de autovehicule care oferă o
protecŃie deosebită ocupanŃilor habitaclului.
General Motors, ca şi alte companii din SUA şi Europa, au realizat importanŃa
studiului aprofundat în domeniul siguranŃei pasive a automobilului şi, între 1956 şi 1958,
departamentele de cercetare în domeniul ingineriei auto au iniŃiat şi dezvoltat programe
care s-au concentrat asupra proiectării unui interior auto “sigur”. În 1959, s-au publicat
rezultatele cercetării lor, prezentându-se un vehicul de concepŃie nouă, cu multe
elemente de siguranŃă. Aproape 20 dintre acestea sunt acum produse standardizate,
incluzând coloana de direcŃie deformabilă, geamurile dublu securizate şi planşa de bord
din materiale spongioase. Multe dintre aceste elemente au fost introduse în producŃia
de serie începând cu anul 1960. General Motors a testat de asemenea în 1959 un airbag
sub forma unui panou de bord gonflabil.
În 1960 General Motors a proiectat prima instalaŃie de tractare pentru autovehiculele
supuse la coliziune, aceasta fiind instalată la Centrul Medical al UniversităŃii Wayne.
Pentru prima dată compania putea simula şi măsura dinamica şi impactul unui ocupant
al autovehiculului. În acea perioada se derula Programul SpaŃial Mercury şi acesta a
furnizat date despre supravieŃuirea omului supus unor deceleraŃii foarte mari.
4
Tabelul 1. 1
Japonia Regulamente de siguranŃă japoneze, Articolul 18 paragraful 2
USA FMVSS 208 Europa ECE/96/79 Canada CMVSS 208 Australia ADR 69/00
Categoria de aplicare; Data aplicării
Automobile cu tipuri diferite de capote. Apr. 94 – continuat cu vehicule noi Ian. 96 – capota de tip comercial;
Automobile: Sept. 86 – Camioane (> 3.5 t): Sept. 94 -
M1 (≤ 2,5 t): Nou tip oct. 98 -, aplicare din Oct. 2003
Automobile: Ian. 98 – (HIC este aplicabil după sept 98) Camioane: Ian. 98 – (HIC/ deplasarea torace este aplicabilă după sept 98)
Nou tip Iul. 95 -, continuat ian 96 – cu bariera mobilă
Tipul coliziunii
Coliziune frontală
Coliziune frontală / Coliziune decalată unghiular cu 30°
Coliziune decalată 40%
Coliziune frontală
Coliziune frontală
Viteza de impact 50 km/h 30 MPH (48,3 km/h) 56 km/h 48 km/h 48 km/h
Greutatea autovehiculului testat
Greutatea autovehicul neîncărcat + 2 manechine – supra – greutăŃile aşteptate
Greutatea autovehicul neîncărcat + 2 manechine + greutatea bagajelor
Greutatea autovehicul neîncărcat + 2 manechine
Greutatea autovehicul neîncărcat + 2 manechine + greutatea bagajelor
Greutatea autovehicul neîncărcat + 2 manechine + greutatea bagajelor
CondiŃii de reŃinere 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) < 1000 HIC (36 msec) ≤ 1000 HIC (HPC) ≤ 1000 AcceleraŃia ≤ 80 G pe o perioadă de 3 msec
AcceleraŃia ≤ 80 G (Vârful valorii) Cereri alternative sunt specificate pentru airbaguri instalate în scaune *HIC (15 msec) ≤ 700
HIC (36 msec) ≤ 1000 În caz de necontact sunt aplicabile cerinŃe alternative *HIC (15 msec) ≤ 700 *Extensia gâtului ≤ 3,3 kN
Gât Nespecificate
(Numai pentru teste pe sanie) Momentul de compresiune lateral ≤ 190 Nm Momentul de extensie din lateral ≤ 57 Nm ForŃa de extensie ≤ 3,3 kN Încărcarea de compresiune ≤ 4,0 kN Încărcarea de forfecare ≤ 3,1 kN
Încărcarea ≤ 3,3 kN (0 msec), 2,9 kN (35 msec), 1,1 kN (60 msec) ForŃa de forfecare ≤ 3,1 kN (0 msec), 1,5 kN (25-35 msec), 1,1 kN (45 msec) Momentul de extensie lateral ≤ 57 Nm
Nespecificate Nespecificate
Torace AcceleraŃia ≤ 60 G AcceleraŃia ≤ 60 G Deplasarea ≤ 3 inches (76,2 mm)
Viteza la torace ≤ 1,0 m/s (V*C – Viscous Criterion) Deplasarea ≤ 50 mm
Deplasarea ≤ 50 mm (Autoturisme) Deplasarea ≤ 60 mm (Camioane)
DeceleraŃia ≤ 60 G Deplasarea ≤ 3 inches (76,2 mm)
Femur 1000 daN sau mai puŃin 2250 Lbs (1000 daN) sau mai puŃin Încărcarea ≤ 9,07 kN (0 msec), 7,56 kN (10 msec)
1000 daN sau mai puŃin 1000 daN sau mai puŃin
Genunchi Nespecificate Nespecificate Alunecarea spre înainte a încheieturii genunchiului ≤ 15 mm
Nespecificate Nespecificate
Criterii de vătămare
Gambă Nespecificate Nespecificate
TCFC ≤ 8 kN (Criteriul de performanŃă al compresiei tibiei) Indexul tibiei ≤ 1 (= M/Mc+F/Fc)< Fc = 35.9 kN - ForŃa de compresiune critică; Mc = 225 Nm - Momentul de îndoire critic
Nespecificate Nespecificate
5
Tabelul 1.2
Japonia Regulamente de siguranŃă japoneze, Articolul 18 paragraful 3
USA FMVSS 214 Europa ECE/96/27
Categoria de aplicare; Data aplicării
Automobile, camioane (SRP < 700 mm); Nou tip Oct. 98 – continuat cu vehicule noi Sept. 2000
Automobile: Sept. 93 – 10%, sept. 96 – 100% Camioane Sept. 98 -
M1, N1 (R point < 700 mm) Nou tip oct. 98 -, aplicare din Oct. 2003
Tipul coliziunii
Coliziune laterală la 90˚
Unghi de 27˚ înclinare pe sanie coliziune normală
Coliziune laterală la 90˚
Viteza de impact 50 km/h 33,5 MPH (54 km/h) 50 km/h
Greutatea autovehiculului testat
Greutatea autovehicul neîncărcat + 100 kg ( 1 manechin şi instrumentele de testare)
Greutatea autovehicul neîncărcat + 2 manechine + greutatea bagajelor
Greutatea autovehicul neîncărcat + 100 kg ( 1 manechin şi instrumentele de testare)
Manechine utilizate Eurosid 1 SID Eurosid 1 Cap HIC (HPC) < 1000 HIC (36 msec) < 1000 HIC (HPC) < 1000
Torace RDC < 42 mm Criteriul de performanŃă al deplasării toracelui
TTI < 85 G (Automobile 4D) TTI < 90 G (Automobile 2D) TTI < 85 G (autocamioane)
Vietza la torace ≤ 1,0 m/s (V*C – Viscous Criterion) RDC < 42 mm, 5 G
Pelvis RSPF < 6 kN Criteriul de performanŃă al forŃei pe pelvis
AcceleraŃia laterală < 130 G RSPF < 6 kN
Criterii de vătămare
Abdomen APF < 2.5 kN Criteriul de performanŃă al forŃei pe abdomen
Nespecificate APF < 2.5 kN
6
Prima serie de teste utilizând cadavre îmbrăcate a avut loc în anul 1963. ForŃele de
deceleraŃie au fost măsurate pentru a se putea determina toleranŃa umană. S-a
descoperit că pot fi tolerate 340 Kgf dacă forŃa este concentrată, sau 950 Kgf dacă forŃa
este dispersată spre volan. Aceste date au fost esenŃiale pentru ingineri. S-au
determinat astfel parametrii pentru construcŃia sistemelor de amortizare, dar
materialele şi componentele trebuiau alese cu grijă, pentru a asigura o absorbŃie de
energie eficientă.
Începând cu anul 1967 , automobilele fabricate de General Motors foloseau geamuri
rezistente la şocuri. Aceasta este una dintre cele mai semnificative contribuŃii la
Securitatea Pasivă a automobilului. SoluŃia a contribuit la îmbunătăŃirea procentului de
supravieŃuire 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 “favorabile” zone cu care
acesta poate intra în contact .
Impactul dintre vehicul şi pieton este în prezent o problemă foarte importantă a
SecurităŃii Pasive. Date culese din întreaga lume indică faptul că în accidentele rutiere
sunt ucişi mult mai mulŃi pietoni decât pasageri ai vehiculelor implicate. Un pieton lovit
cu o viteză de 60 km/h este foarte probabil sa fie ucis, indiferent de soluŃiile de
siguranŃă incorporate în autovehicul. Separarea pietonilor de trafic prin infrastructuri
stradale este cea mai mare contribuŃie în domeniul siguranŃei pietonilor, tehnologia
având un cuvânt important de spus în acest domeniu. În prezent companiile
constructoare de autoturisme, perfecŃionează echipamente care să permită evitarea
coliziunii, pe bază de radar sau ultrasunete, care să frâneze autovehiculul la apariŃia
pericolului de a lovi un obstacol, inclusiv un pieton. Prevenirea coliziunii precum şi
munca în domeniul SecurităŃii Pasive se materializează la General Motors prin adaptarea
a peste 100 de tehnologii, inclusiv sisteme electronice create cu scopul de a stopa
modalităŃile de conducere agresivă.
Datorită centurilor de siguranŃă şi airbagurilor, s-a produs o modificare în domeniul
severităŃii vătămărilor provocate în caz de accident. Numărul acestora s-au redus şi în
prezent se lucrează la a doua generaŃie de airbaguri pentru a se reduce orice efect
colateral care ar putea să apară, cum ar fi contuziile sau zgârieturile.
7
S-au luat în considerare şi airbagurile adiŃionale, inclusiv pentru uşi. O problemă o
constituie airbagurile pentru pasagerii scaunelor din spate şi ca întotdeauna pentru o
tehnologie nouă, raportul cost/beneficiu trebuie luat în considerare. Se pare că o
“centura gonflabilă” pentru pasagerii din spate reprezintă o soluŃie mai bună decât un
airbag. Airbagul pentru pasagerii scaunelor din spate va trebui aproape sigur să fie
instalat în spătarele scaunelor faŃă. Din cauză că acestea sunt ajustabile, un sistem
compensatoriu este necesar, pentru a se păstra unghiul spătarului corect, impunându-
se astfel, complexitate tehnologică şi costuri sporite.
În plus faŃă de toate aspectele menŃionate s-au luat în considerare o întărire a
structurii vehiculului şi modificări mecanice în funcŃionalitatea centurii de siguranŃă.
Scaunul automobilului a devenit unul dintre cele mai importante elemente în ecuaŃia
securităŃii pasive. Se prevăd schimbări majore în proiectarea scaunelor pentru a reduce
vătămările corporale în caz de accident. De asemenea se ştie că în accidentele foarte
dure, în cazul în care scaunul cedează , ocupantul poate fi “ejectat” deşi este asigurat
cu centura de siguranŃă.
MulŃi producători acordă o atenŃie deosebită centurilor de siguranŃă cu pretensionare,
care la orice şoc lipesc efectiv pasagerul de scaun. Totuşi, apar dificultăŃi în folosirea
acestui sistem, nereuşindu-se să se obŃină rezultate pozitive în conformitatea cu testele
federale de siguranŃă FMVSS.
Fiecare constructor de autovehicule are propria sa filosofie în privinŃa ingineriei
securităŃii pasive, folosind un anumit tip de structura de şasiu, cu o deformare specifică
proiectată. Aceasta dictează ce trebuie făcut în interiorul habitaclului pentru siguranŃă.
Unii constructori adoptă o structură foarte tare a şasiului şi o caracteristică de
deformaŃie mărită pentru partea frontală.
Proiectarea şi producerea de manechine pentru coliziuni, care permit producătorului
realizarea unor vehicule mai sigure a devenit o mică industrie, însă de înalt nivel
tehnologic. Principalii producători mondiali sunt First Technology, o campanie britanică,
care are o sucursală, inclusiv o fabrică, în Plymouth şi Robert Denton Inc. din USA.
Manechine complete şi părŃi de rezervă se livrează în aproximativ 500 de unităŃi pe an.
Sunt disponibile şase dimensiuni ale manechinelor - toate variante de Hybrid III -
manechine copii în diferite faze pentru testarea scaunelor destinate lor, manechine
8
pieton şi manechine pentru coliziunile laterale în diferite variante. IniŃial, copiii
manechin au avut tendinŃa de a nu fi decât un “sac de fasole”, dar First Technology a
dezvoltat un model foarte instrumentat CRABI (Child Restraint and Air-Bag Interaction
dummy), acest manechin simulând un copil în vârstă de 6 luni. În acest moment un
manechin Hybrid IV (THOR) este în cercetare şi dezvoltare în cadrul unui contract al
Departamentului Transporturilor USA şi Universitatea din Michigan.
Cu toate că au devenit foarte sofisticaŃi, manechinele nu reuşesc să simuleze în
întregime corpul uman. Elementele esenŃiale includ greutatea şi centrul de greutate. Nu
a putut fi proiectat nimic care să simuleze creierul, însă pot fi măsurate acceleraŃiile
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 sa simuleze mai bine răspunsul la forŃe de zdrobire şi
ar putea respecta mai bine raportul greutate/densitate. O cutie toracică din materiale
compozite poate fi o aplicaŃie particulară a acestei tehnologii. Manechine cu mai multe
canale vor fi utilizaŃi, chiar dacă vor fi mai sofisticaŃi. O altă direcŃie de dezvoltare este
cea a “ manechinilor oblici ” folosiŃi în teste de răsturnări şi coliziune laterală. Nu trebuie
însă uitat, că există o diferenŃă între biofidelitatea şi durabilitatea unui manechin.
Vorbind la modul general, în prezent, cu cât este mai biofidel un manechin, cu atât el
devine mai puŃin fiabil. În mod normal viaŃa medie a unui set de coaste este de
aproximativ 30 de teste NHTSA. Materialele compozite ar trebui să mărească
durabilitatea o dată cu menŃinerea biofidelităŃii.
Coliziunea simulată pe computer este acum un element cheie în 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 Km/h. ForŃa de
rezistenŃă a cutiei toracice este măsurată înmulŃind acceleraŃia blocului de test cu masa
sa. Un traductor măsoară comprimarea coastelor. First Technology şi Robert Denton
văd companiile constructoare de autovehicule devenind foarte interesate în dezvoltarea
şi integrarea unui scaun pentru copil precum şi în folosirea unor manechine pietoni.
9
2 SISTEME DE PROTEJARE A VIEłII PASAGERILOR UNUI
AUTOVEHICUL. PRINCIPII
Airbagul a fost inventat în Statele Unite în anul 1952 de I.W. Hetrick. Acesta a
brevetat un sistem gonflabil care se umfla automat în caz de deceleraŃii mari ale
vehiculului. Un an mai târziu, R Hodges a brevetat o soluŃie de sac gonflabil poziŃionat
pe planşa de bord. Sistemul a fost testat utilizând butelii de gaz sub presiune. După
diferite faze de dezvoltare, airbagul a fost adoptat de marii constructori americani şi de
Mercedes. Nu trebuie uitat că în Statele Unite centura de siguranŃă nu este obligatorie,
airbagul având o importanŃă deosebită.
Sursa Gaiginschi, R., Filip, I.
Figura 2-1 Sistemul Air bag inventat de I.W. Hetrick
Dispozitivul era constituit dintr-un senzor-actuator mecanic pentru deceleraŃie A, un
ventil pneumatic B, un rezervor C plin cu aer sub presiune şi perna de aer D, montată în
volanul E sau în planşa bord, un ventil de protecŃie la suprapresiune F şi o pereche de
conducte pneumatice, respectiv de cabluri de acŃionare.
Declanşarea era comandată de o piesă mobilă 1, care putea culisa în interiorul
carcasei piesei A pe rolele 2, atunci când forŃa de inerŃie depăşea forŃa elastică a
resortului 4, pragul fiind reglabil cu ajutorul unui şurub 8 şi a unei piuliŃe de blocare.
Tija 6, rezinută de un arc la un anumit nivel, permitea interceptarea masei mobile şi
10
blocarea ei atunci cînd aceasta, culisând trecea cu cavitatea 5 prin dreptul tijei
palpatoare. Piesa mobila 1 putea să revina în poziŃia iniŃială prin tragerea manuală a
tijei 6 cu ajutorul unui cablu 7. De la piesa mobilă 1 mişcarea se putea transmite printr-
o tijă 9 la ventilul pneumatic B. In interioaruzl ventilului se află un canal cu două porturi
de acces, a căror închidere sau deschidere se realizează cu ajutorul pistonului 10,
prevăzut cu garnituri de etanşare.
În poziŃia noirmală (airbag dezactivat), conducta 12 care alimentează blocul
pneumatic cu aer sub presiune de la rezervorul C este închisă de pistonul 10. În cazul
unui şoc frontal, deplasarea masei mobile 1 atrage după sine eliberarea portului 12 şi
pătrunderea aerului sub presiune din rezervorul C în perna de aer D prin intermediul
conductei 14. Pentru a se evita deteriorarea pernei sau a conductei datorită unor
suprapresiuni accidentale în rezervor era prevăzut un ventil de protecŃie cu resort F. Cel
de-al doilea piston 11 permite readucerea ventilului în poziŃia iniŃială în cazul unei
declanşări accidentale a sistemului, acŃionarea realizându-se cu ajutorul cablului 13.
În 1981 Mercedes - Benz introduce pentru prima dată sistemul de reŃinere airbag pe
modelul de clasa S. Este punctul de pornire pentru apariŃia şi generalizarea sistemelor
de securitate în habitaclul autovehiculelor de construcŃie europeană. CâŃiva ani mai
târziu, Renault confirma această tendinŃă prin implementarea soluŃiei pe modelul R 19.
Neobligativitatea centurii de siguranŃă în USA a condus la realizarea, din partea
constructorilor, de saci gonflabili de mare volum: 70 litri pentru conducătorul auto şi
130 - 180 litri pentru pasager. Această soluŃie are ca inconvenient faptul că prin violenŃa
umflării lui prezintă pericol pentru ocupanŃii care au capul sau toracele aproape de
airbag. SituaŃia este foarte probabilă în cazul frânarii violente înaintea şocului. Pasagerii
de talie mică sau cei apropiaŃi de volan în momentul şocului pot fi vătămaŃi sever
datorită forŃei mari de umflare a airbagului. Renault a promovat un model de airbag cu
volum mai mic: 30 - 60 litri pentru conducătorul auto şi 80-100 litri pentru pasager ceea
ce evita neplăcerile prezentate. Asociat cu o centură de siguranŃă corect reglată, acest
airbag este foarte performant, fără a prezenta riscuri deosebite.
11
2.1 Principii de reŃinere
2.1.1 Analogia oului şi metodele de aplicare ale acestui principiu
Tipul de şoc frontal cel mai utilizat în studii de toŃi constructorii şi de partenerii lor
este şocul ortogonal cu un zid de beton, vehiculul având o viteza iniŃială constantă de
57 km/h. Pentru demonstraŃie, un vehicul poate fi comparat cu o cutie şi ocupantul
plasat în această cutie cu un ou.
CAZUL 1: vehicul puŃin deformabil, pasager nereŃinut
Considerăm că impactul se realizează la o viteza iniŃială V0 = 57 km/h; Fiind puŃin
deformabil, viteza sa va fi redusă de la 57 km/h la Vf = 0 km/h într-un timp foarte scurt,
generând o deceleraŃie mare.
Figura 2-2 Analogia oului pentru cazul unui vehicul nedeformabil şi pasager nereŃinut
Aceste condiŃii de şoc sunt reprezentative pentru vehiculele de tip vechi.
12
CAZUL 2: vehicul deformabil, pasager nereŃinut
Putem plasa în faŃa cutiei o structură deformabilă, în acest caz trecerea cutiei de la
viteza iniŃială V0 = 57 km/h la Vf = 0 km/h se face într-un timp mai mare, deceleraŃia
fiind mai puŃin severă decât în primul caz. Pentru ou situaŃia nu se schimbă prea mult,
cutia având deja atinsa viteza Vf = 0 în momentul contactului său cu peretele din faŃă.
Această analogie este conformă cu ce se întâmplă în cazul unui vehicul modern şi un
ocupant fără mijloace de reŃinere. SituaŃia nu este mai bună decât în cazul 1.
Figura 2-3 Analogia oului pentru cazul unui vehicul deformabil şi pasager nereŃinut
Cazul 3: vehicul deformabil, pasager reŃinut rigid
În acest caz oul este prins rigid de cutie. El va suporta integral toate variaŃiile de
viteză şi toate deceleraŃiile vehiculului. Ocupantul are şanse mai bune să suporte
impactul sub rezerva violenŃei deceleraŃiei.
13
Figura 2-4 Analogia oului pentru cazul unui vehicul nedeformabil şi pasager reŃinut rigid
Cazul 4: vehicul deformabil, ocupant reŃinut cu sisteme nerigide
În acest caz, dispozitivul de fixare al oului se alungeşte plastic sub efort, profitând
de spaŃiul de supravieŃuire disponibil din cutie. DistanŃa disponibilă pentru amortizare
creşte substanŃial, în timp ce timpul tf – t0 şi nivelul de deceleraŃie se micşorează.
Figura 2-5 Analogia oului pentru cazul unui vehicul deformabil şi pasager reŃinut cu sisteme nerigide
Aceasta situaŃie este optimă deoarece spaŃiul de supravieŃuire este exploatat.
14
2.2 ImperfecŃiunile sistemelor clasice de tip centură cu rulare
CondiŃiile ultimului caz nu sunt verificate întotdeauna. Prima cauză este
fundamentală: corpurile umane nu sunt un solid rigid ci un ansamblu de elemente
solide articulate.
A doua este legată de concepŃia mijloacelor de reŃinere uzuale care sunt centuri cu
retractor. În aceste condiŃii, din motive de confort nu se poate aplica perfect chinga pe
corp. Rezultă un joc parazitar care întârzie debutul deceleraŃiei corpului în raport cu cea
a vehiculului.
A treia cauză provine din faptul că chinga nu poate opune o rezistenŃă la deplasarea
corpului decât după ce sa tasat ea însăşi, aceasta tasare se face la forŃe mici pentru ca
disiparea de energie să fie reală. Efectul este acela al unui joc suplimentar.
Figura 2-6 Decalajul în timp produs de sistemele imperfecte de reŃinere a pasagerilor
A patra cauză este datorată imperfecŃiunii chingii în procesul de disipare al energiei.
O parte foarte importantă din alungirea sa se produce în domeniul plastic.
Toate aceste cauze se cumulează şi efectul lor se poate observa prin:
• contacte violente cu vehiculul;
• cap lovit de volan, parbriz sau planşă de bord;
• torace lovit de volan;
• genunchi striviŃi de planşa de bord.
Aceste mişcări ale corpurilor nu se pot aplica pentru părŃile fragile: cap, coloană
vertebrală, gât, etc.
15
2.3 ÎmbunătăŃirea reŃinerii în cazul unui şoc frontal
Ameliorări majore au fost aduse, astfel că sistemele de reŃinere permit: bună cuplare
a corpurilor cu centurile de securitate (si deci cu vehiculul) aplicând acestuia o forŃă la
debutul şocului: este rolul pretensionerelor; limitarea efortului local al centurii pe
torace; efortul este stabilit astfel încât să nu producă leziuni pe torace (la nivelul
coastelor): este rolul limitatorului de efort şi este integrat în retractor; controlarea
deplasării capului şi toracelui interpunând un dispozitiv absorbant astfel încât să se
utilizeze în totalitate spaŃiul de supravieŃuire evitând contactul cu volanul, planşa de
bord sau genunchii: este rolul airbagului.
2.4 Eficacitatea airbagului
Statisticile disponibile referitoare la eficacitatea folosirii airbagului arată că 30-35 %
autovehicule sunt echipate cu airbag pentru conducător, iar 20% şi cu airbag pentru
pasager.
Airbagurile americane sunt proiectate, Ńinând cont că în SUA portul centurii de
siguranŃă nu este obligatoriu, protecŃia fiind la o viteză de 50 km/h, deci nu au aceleaşi
caracteristici ca airbagurile europene, cuplate în funcŃionare cu centurile de siguranŃă,
reducând astfel riscul de apariŃie a leziunilor la cap şi torace.
Centura de siguranŃă şi airbag-ul sunt dispozitive complementare, care, combinate
asigură o securitate pasivă eficace. În urma studiilor efectuate şi publicate rezultă că
doar protecŃia oferită de airbag reduce probabilitatea de deces doar cu 8% faŃă de
pasagerii care nu sunt asiguraŃi cu nici un sistem de siguranŃă.
Pentru toate şocurile, centura de siguranŃă este cel mai bun mijloc de protecŃie.
Airbagul are un rol complementar de a spori gradul de securitate, în cadrul impactului
frontal. Airbagul singur are o eficacitate limitată în cazul răsturnărilor şi în cazurile de
ejectare din habitaclu. Statistic, conducătorii auto a căror vârstă este mai mare de 55
de ani nu par a avea beneficii semnificative din dotarea autovehiculului cu sisteme
airbag. Conducătorii auto cu talii sub 140 cm sau peste 152 cm sunt mai bine protejaŃi
în cadrul coliziunilor frontale, cu grad mediu sau mare de severitate, atunci când sunt
asiguraŃi doar cu centura de siguranŃă. Conducătorii auto având masa între 60 şi 80 kg
16
sunt mai bine protejaŃi doar cu centura de siguranŃă clasică. Avantajul folosirii
dispozitivului airbag, comparativ cu centura de siguranŃă clasică este şi mai puŃin vizibil
în cazul persoanelor de sex feminin, comparativ cu cele de sex masculin.
Ar părea la prima vedere că datele statistice par să nu susŃină eforturile depuse de
cercatători şi fabricanŃi în aria dispozitivelor de tip airbag. Acest lucru este adevărat
doar dacă se privesc separat cele două mijloace de securitate: centura de siguranŃă şi
airbagul. Când acŃiunea celor două sisteme este simultană beneficiul devine vizibil,
astfel statistic numărul deceselor în rândul pasagerilor asiguraŃi cu centura şi airbag
este cu 26% mai redus, comparativ cu cei asiguraŃi doar cu centura. De asemenea,
având numărul traumatismelor craniene de severitate medie sau mare suferite de
conducătorii auto neasiguraŃi, ca referinŃă, în cazul folosirii ambelor echipamente de
securitate se înregistrează o reducere cu 68% a numărului respectiv, şi cu doar 35% în
cazul folosirii doar a centurii de siguranŃă.
17
3 SUBANSAMBLURILE SISTEMELOR DE REłINERE ŞI PROTECłIE
A PASAGERILOR
3.1 ConcepŃia sistemelor de siguranŃă pasivă interioară
ConcepŃia şi punerea la punct a unui sistem de reŃinere se face urmărind trei axe:
• activarea sistemului de reŃinere numai în cazul unui şoc suficient de violent;
• optimizarea sistemului de reŃinere;
• neagresivitatea sistemului de reŃinere în cazul activării în configuraŃii nenominale
(ex: activarea airbagului când capul este întors).
Activările sistemelor de reŃinere cu pretensionare şi a airbagurilor sunt independente
şi depind de violenŃa şocului. Criteriile de activare a celor două sisteme sunt diferite.
Sistemul de pretensionare trebuie activat cât mai repede, când sistemul de detecŃie a
identificat că violenŃa şocului impune utilizarea lui, în timp ce airbagul trebuie să fie
umflat când ocupantul îl loveşte.
Sistemul de activare al mecanismului de pretensionare se declanşează în cazul unui
impact frontal cu un zid rigid, cu o viteză cuprinsă între 10 şi 15 km/h, În timp ce,
sistemul de activare al airbagului se declanşează în cazul unui şoc frontal cu o viteză în
jur de 20 km/h asupra aceluiaşi zid rigid.
Optimizarea unui sistem de reŃinere se descompune în trei faze :
• Simularea pe calculator;
• Încercări dinamice tip catapultă;
• Încercări pe vehicul.
18
Simularea pe calculator permite optimizarea sistemului de reŃinere cu ajutorul
programelor specializate (MADYMO, PAM SAFE). Aceste aplicaŃii software permit
reproducerea habitaclului vehiculului şi instalarea unor ocupanŃi virtuali. Tot prin calcul,
ansamblul este supus la deceleraŃia habitaclului apărută în cazul şocului real. Este
posibil, la preŃ redus şi cu o bună repetabilitate, să se încerce mai multe sisteme de
reŃinere în diferite configuraŃii, în scopul optimizării acestora.
Încercările de tip catapultă permit validarea optimizării obŃinute prin simulare.
Aceste încercări constau în supunerea unui şasiu rigid la deceleraŃia habitaclului din
timpul unui şoc real. Şasiul este echipat cu elemente din caroseria vehiculului şi cu
manechine ce simulează ocupanŃii. Odată sistemul de reŃinere optimizat în încercările de
tip catapultă, se efectuează o verificare pe vehicul. Aceste încercări constau în testarea
la coliziune a 5 - 10 vehicule echipate cu sistemul de reŃinere, într-o configuraŃie de şoc
reprezentativă pentru realitatea rutieră.
În paralel cu punerea la punct a modului de reŃinere a pasagerilor, sunt activate o
serie de încercări de tipul “Out Of Position“. Acestea constau în asigurarea
neagresivităŃii sistemului, în mod special a airbagului, atunci când este activat şi
ocupantul nu se află într-o poziŃie normală.
3.2 Regulamente şi Directive în vigoare
În domeniul sistemelor de reŃinere frontală, sunt în vigoare patru regulamente:
• Regulamentul ECE-ONU 12 (sau Directiva CEE 74/297);
• Regulamentul ECE-ONU 16 (sau Directiva CEE 2000/3);
• Regulamentul ECE-ONU 21 (sau Directiva CEE 77/60);
• Regulamentul ECE-ONU 94 (sau Directiva CEE 9679);
Pentru fiecare vehicul comercializat, constructorul trebuie să respecte aceste
reglementări susŃinând procesul de omologare internaŃională în fata Ministerului
Transporturilor ca serviciu administrativ. Reglementările sunt verificate prin încercări în
laboratoare autorizate internaŃional, precum Euro NCAP.
19
3.3 Ansamblul centură de siguranŃă
3.3.1 GeneralităŃi
S-a constatat că procentul vătămărilor grave provocate de coliziuni poate fi redus
rezonabil dacă ocupanŃii vehiculului sunt reŃinuŃi pe scaune cu nişte dispozitive speciale,
numite centuri de siguranŃă. IniŃial, echiparea cu centuri de siguranŃă era facultativă şi
avea doar un caracter experimental; cu trecerea timpului performanŃele s-au
îmbunătăŃit, astfel că în momentul de faŃă s-a impus obligativitatea utilizării centurilor în
majoritatea Ńărilor. Centura de siguranŃă, ca şi alte componente ale autovehiculului a fost
utilizată pentru prima dată în aviaŃie. Aceste modele aveau doar două puncte de ancorare
şi erau constituite dintr-o chingă care se petrecea peste abdomenul pasagerului , de unde
şi denumirea de „centură în două puncte”. Odată cu evoluŃia automobilului centurile de
siguranŃă în două puncte au fort înlocuite cu cele în trei puncte, pasagerul fiind reŃinut de o
chingă care se petrece peste abdomen şi peste umărul pasagerilor. O categorie aparte o
constituie centurile de siguranŃă destinate autovehiculelor de curse, unde se folosesc
centuri de siguranŃă de tip „ham”. Pe scara evoluŃiei se mai poate aminti modul de
acŃionare a centurilor de siguranŃă, acesta fiind prezentat pe larg în continuare.
3.3.2 Retractorul acŃionat mecanic
La centurile de siguranŃă actuale, chinga este conectată la un mecanism retractor.
Elementul central al retractorului este bobina (mosorul), care este ataşat la un capăt al
chingii. În interiorul retractorului, un arc acŃionează cu o forŃă de rotaŃie asupra
mosorului. În momentul în care se acŃionează pentru derularea centurii, mosorul se
roteşte în sens anti orar rotind în acelaşi sens resortul ataşat. Rotirea mosorului are ca
efect “desfacerea” şi tensionarea arcului. Acesta tinde să fie readus la forma iniŃială,
deci, el se opune derulării centurii. Retractorul are un mecanism de blocare, care
opreşte mosorul în momentul în care autoturismul este implicat într-o coliziune.
Dacă chinga centurii tinde să se ruleze pe mosor, resortul, tensionat datorită mişcării
de derulare, va roti mosorul în sensul acelor de ceasornic până când în chingă va lua
naştere un efort egal cu cel din resort.
20
Sunt utilizate două tipuri de mecanisme de blocare:
• Sistem declanşat de mişcarea autovehiculului;
• Sistem declanşat de mişcarea centurii propriu – zise.
Sursa Howstuffworks
Figura 3-1 Retractor al cărui sistem de blocare este format dintr-un pendul
Prima categorie, blochează mişcarea mosorului în momentul în care autovehiculul
decelerează brusc. În Figura 3-1 se prezintă schematic această versiune de sistem de
blocare.
Elementul central al mecanismului de blocare este un pendul, Figura 3-1. În
momentul când autovehiculul tinde să se oprească brusc, inerŃia masei pendulului tinde
să-l deplaseze pe acesta înspre înainte. Clichetul de la celălalt capăt al pendulului
angrenează cu sectorul dinŃat ataşat de mosorul retractorului, blocând mişcarea de
rotaŃie în sens invers acelor de ceasornic a acestuia. Când tensiunea din chingă a
scăzut, după trecerea situaŃiei de pericol, sectorul dinŃat se va roti în sens orar iar
clichetul va ieşi din angrenare.
Al doilea tip de mecanism de blocare stopează mişcarea de rotaŃie a mosorului în
momentul în care se sesizează o smucitură în chinga centurii. Elementul de activare a
blocării mosorului, în acest caz, este viteza de rotaŃie a acestuia. În Figura 3-2 este
prezentat schematic acest mecanism.
Partea principală a acestui tip de mecanism de blocare este pârghie cu gheară care
se roteşte sub acŃiunea forŃei centrifuge – pârghia montată pe mosor are o mişcare de
21
rotaŃie proprie în jurul unui ax şi o alta, tot de rotaŃie, împreună cu mosorul. Când
mosorul are o viteză de rotaŃie mică pârghia nu se roteşte în jurul axului pe care este
articulată, un resort menŃinând-o în poziŃia iniŃială. Dacă viteza mosorului este mare, se
derulează brusc centura, forŃa centrifugă care ia naştere datorită masei pârghiei, în
capătul opus celui de fixare prin resort, va genera o mişcare de rotaŃie a acesteia în
jurul axului pe care este montată. Capătul liber al pârghiei va acŃiona asupra unei came
montată în carcasa retractorului. Cama este conectată cu un clichet prin intermediul
unui ştift. Dacă cama se deplasează spre stânga, ştiftul se va deplasa într-o decupare a
clichetului, figura 3.2 c, aducându-l pe acesta în angrenare cu sectorul dinŃat ataşat de
mosor şi împiedicând mişcarea de rotaŃie, în sens anti orar, a mosorului, deci derularea
centurii.
Figura 3-2 Mecanism de blocare a retractorului, cu pârghie
3.3.3 Retractorul cu blocare comandată electronic
Acest tip de mecanism retractor este poziŃionat pe spătarul scaunelor echipate cu
centuri de siguranŃă. În cazul în care sistemele clasice de blocare a retractorului nu sunt
în stare de funcŃionare se declanşează blocarea retractorului comandat electronic.
Blocarea retractorului se face în următoarele cazuri:
• Frânare importantă, când se obŃin deceleraŃii mai mari decât una prag;
22
• Şoc în urma căruia se declanşează elementele pirotehnice din structura sistemului
de siguranŃă;
• Înclinare puternică a autovehiculului.
Sursa Renault
Figura 3-3 Schema captorului pentru blocarea mecanismului retractor (sus); retractorul cu comandă electronică (jos)
23
Modulul electronic funcŃionează ca un sistem autonom graŃie unui senzor optic
integrat. Astfel în cazul unui şoc, în urma căruia elementele pirotehnice au fost
declanşate, calculatorul airbag dă comanda de blocare a retractorului centurii de
siguranŃă.
Captorul optic permite calculatorului să determine evoluŃia autovehiculului, în termeni
de deceleraŃie şi înclinare. El conŃine o sferă 3, care este poziŃionată pe un scaun conic
2. Dacă aceasta iese din poziŃia sa de repaus de pe scaun, în cazul unor acceleraŃii sau
înclinări ale autovehiculului, celula optică 1, informează modulul electronic de comandă,
cu scopul de a bloca retractorul centurii de siguranŃă. În mod normal electromagnetul
retractorului (2) este alimentat cu energie electrică, poziŃia (b), astfel resortul (1) este
tensionat şi pârghia (3) nu angrenează cu roata dinŃată (4) de pe mosorul retractorului,
acesta permiŃând mişcarea liberă a chingii centurii de siguranŃă. În momentul în care
sfera 3 a captorului optică iese din poziŃia de echilibru de pe scaunul ei, se dă comandă
de întrerupere a energiei electrice pe electromagnetul (2) al retractorului, arcul tinde să
revină la starea detensionată, antrenând pârghia (3) în angrenare cu roata dinŃată (4) a
retractorului, poziŃia (a). În acest moment retractorul se blochează.
3.3.4 Mecanismul de pretensionare a centurii de siguranŃă
Centurile de siguranŃă clasice, cu retractor, au imperfecŃiuni inerente datorită
principiului de funcŃionare care le limitează eficacitatea.
În timpul tracŃiunii chinga se tasează pe bobina mosorului. Această tasare poate
ajunge la 70 mm în timpul unui şoc sever, şi este prezentă chiar şi în timpul şocurilor
mai uşoare. Este deci o absorbŃie negativă de energie, care va duce la apropierea
periculoasă a capului de volan sau de planşa de bord.
Jocul care există între centură şi corp este inevitabil şi este dorit pentru a avea un
confort acceptabil. Acest joc produce acelaşi efect, prezentat anterior.
Retrăgând centura în momentul şocului, pretensionerul reduce cele două efecte mai
sus menŃionate, în plus, el apasă închizătorul, reducând fenomenul de submarinaj
(alunecarea pe abdomen). PuŃin cunoscut, efectul de „sous-marinage” poate interveni
24
în cazurile de coliziune frontală: sub primul efect al şocului, ocupantul are tendinŃa să
alunece pe sub partea abdominală a centurii de siguranŃă. ForŃa din centură este
repartizată de la bazin spre coloana vertebrală, sarcină la care aceasta nu poate rezista.
Este de preferat sa se menŃină bazinul ocupantului de către centura de siguranŃă, dar
cu ajutorul unor măsuri specifice de protecŃie.
Pretesionerul are rolul de a elimina orice stare de detensionare a chingii centurii, în
eventualitatea unui impact, în acest fel centura fiind bine mulată pe corpul pasagerului.
Deşi mecanismele convenŃionale de blocare din retractor Ńin chinga centurii oarecum
bine mulată pe corpul pasagerului, pretensionerul, prin forŃa cu care acŃionează
poziŃionează pasagerul într-o poziŃie optimă pe scaun, în cazul unui impact. În mod
normal acest sistem lucrează complementar cu mecanismele clasice de blocare a
centurii.
La ora actuală pe piaŃă există mai multe tipuri de pretensionere, unele “trăgând” de
întreg sistemul retractor înspre înapoi, altele rotind doar mosorul retractorului. De
regulă pretensionerele sunt cuplate la aceeaşi unitate electronică de control cu airbagul.
În cazul unei decelaraŃii mai mari decât una prag, procesorul va activa pretensionerul şi
apoi airbagul. Unele pretensionere sunt pe baza unor motoare electrice sau solenoizi,
dar cele mai multe sunt acŃionate pirotehnic pentru a trage de chinga centurii.
Elementul central al pretensionerelor îl reprezintă camera de combustie. În interiorul
camerei, de mici dimensiuni, se află un material exploziv. Comanda de aprindere a
combustibilului se face prin intermediul a doi electrozi conectaŃi la procesorul central.
În continuare se vor prezenta un sistem pretensioner care acŃionează prin tragere
asupra închizătorului centurii de siguranŃă şi un sistem integrat în mecanismul retractor
al centurii de siguranŃă. Pentru primul model, Figura 3-4, principalele subansamble ale
sistemului de pretensionare sunt:
• generator de gaz pe bază de combustibil solid;
• piesa metalică de fixare;
• cablu de tracŃiune cu piston;
25
Figura 3-4 Schema constructivă a unui pretensioner care acŃionează asupra închizătorului centurii
Sursa Autoliv
Sursa Autoliv
Figura 3-5 Pretensioner care acŃionează asupra închizătorului centurii
FuncŃionarea pretensionerului decurge în următoarele faze:
• Impulsul electric trimis de sistemul de detecŃie amorsează combustia
propergolului;
• Arderea combustibilului produce în câteva milisecunde un gaz sub presiune, care
va acŃiona pistonul în cilindrul său. Închizătorul centurii, care este legat de piston
cu un cablu, este tras în jos, Figura 3-6;
• Un dispozitiv antiretur zăvorăşte închizătorul astfel încât să poată prelua eforturile
în centură.
26
Timpul de startare este în jur de 10-20 milisecunde după începutul socului. Pragul de
activare corespunde unui şoc frontal de 12 km/h cu un zid de beton. Durata
pretensionării este de 5 milisecunde.
Figura 3-6 PoziŃia închizătorului centurii înainte şi după acŃionarea pretensionerului
Cursa maximă a pretensionerului poate fi de 60 mm pentru cele din generaŃia a doua
şi 100 mm pentru cele din generaŃia a treia. ForŃa pretensionare realizată este de 350
daN. Efortul apărut în chingă la un şoc cu o viteză de 57 km/h într-un zid rigid este de
1800 daN. Cantitatea de propergol necesară declanşării este de 700 mg.
Când procesorul detectează o coliziune, imediat aplică asupra electrozilor o tensiune.
Scânteia rezultată între electrozi aprinde materialul exploziv, care arde, generând gaz
combustibil în cameră. Prin aprinderea şi arderea gazului are loc o creştere a presiunii
din cameră, presiune care acŃionează cu forŃă asupra unui piston aflat în camera de
combustie.
În cazul pretensionerelor care acŃionează asupra mosorului retractor, Figura 3-7, prin
aprinderea generatorului pirotehnic 1, bilele sunt expulzate prin tubul de proiectare 2.
Mişcarea cu viteză a bilelor antrenează coroana de pretensionare 4, care este legată de
mosorul retractorului, rotindu-l cu forŃă şi tensionând puternic chinga centurii. Bilele
sunt recuperate în camera 3. În interiorul tubului de proiectare bilele sunt reŃinute de
un opritor.
27
Figura 3-7 Schema mecanismului de pretensionare integrat în retractorul centurii de siguranŃă
3.3.5 Limitatorul de efort
În timpul coliziunilor severe, centura de siguranŃă poate produce vătămări grave
pasagerilor. Cu cât pasagerii se deplasează, datorită inerŃiei, cu viteză mai mare, cu atât
vătămările produse de centură sunt mai grave.
Unele centuri de siguranŃă folosesc, pentru reducerea posibilelor vătămări ale
pasagerilor, limitatoare de efort. Idea este de a permite reducerea tensiunii apărută în
chingă, în cazul în care asupra ei acŃionează forŃe mari. Cel mai simplu limitator de efort
constă în realizarea unor pliuri cusute pe chinga centurii. Aceste pliuri se vor descoase
în momentul în care asupra chingii se va acŃiona cu o forŃă prag. Prin descoaserea
treptată a pliurilor chinga se va alungi treptat şi efortul din chingă se va disipa în timpul
descoaserii, limitând forŃa cu care centura acŃionează asupra toracelui pasagerului.
Limitatoare de efort de generaŃie recentă utilizează bare de torsiune în interiorul
retractorului. Astfel un capăt al barei de torsiune este fixat în mecanismul de blocare,
celălalt în axa mosorului. În cazul coliziunilor mai puŃin severe bara nu se va deforma,
iar mosorul va fi blocat de către mecanismul de blocare. În cazul coliziunilor severe bara
de torsiune se va deforma uşor, aceasta permiŃând chingii să se deruleze puŃin câte
puŃin de pe mosor.
28
Retractorul cu limitator de efort, sau RLE, este compus dintr-un retractor clasic
îmbunătăŃit printr-un sistem de limitare a efortului, figura 3.8. Acest sistem este compus
dintr-o bară de torsiune plasată pe axa bobinei (pe care se înfăşoară chinga). Această
bară este prinsă la un capăt de partea fixă a retractorului şi la celălalt de bobină.
Figura 3-8 Schema unui mecanism RLE cu bară de torsiune
Având un efort aplicat pe chingă, bara de torsiune se torsionează şi absoarbe
energie, derulând chinga. Efortul aplicat de centură pe torace este astfel redus.
Diametrul şi materialul barei sunt alese în funcŃie de efortul centurii asupra toracelui,
care se doreşte a fi obŃinut.
RLE acŃionează după 40 - 60 milisecunde de la începutul şocului şi se opreşte la 80 -
120 ms de la începutul şocului, în funcŃie de violenŃa acestuia.
RLE sunt calibrate pentru a limita efortul asupra umărului la valori cuprinse între 400
şi 600 daN în funcŃie de vehicul. Lungimea chingii ieşită din retractor în cazul şocului
poate ajunge până la 300 mm.
29
3.3.6 Ajustarea înălŃimii de prindere a centurilor. Centuri de siguranŃă
ancorate de scaun. Tetiere.
Prin posibilitatea de reglare a înălŃimii punctului de prindere, pe stâlpul B, a centurii
de siguranŃă se îmbunătăŃesc confortul pasagerilor de diferite talii, diferite de cea
medie, şi totodată centura va lucra mai corect, asigurând un plus de protecŃie pentru
pasageri.
FaŃă de modelele clasice de ancorare a centurilor de siguranŃă, prinderea acestora de
structura de rezistenŃă a scaunelor oferă o serie de avantaje, dintre care se pot
menŃiona, mularea mai bună a chingii care trece peste umărul pasagerului în jurul
corpului acestuia, iar în cazurile de accidente la care apare răsturnarea autovehiculului
se elimină riscul ca ocupanŃii să lovească cu capul acoperişul.
Sursa Autoliv
Figura 3-9 Mecanism de reglare a punctului de prindere a centurii pe stâlpul B
La aceste centuri chinga care trece peste umărul pasagerilor este fixată de spătarul
scaunului şi nu de stâlpul B al caroseriei. Trebuie acordată o atenŃie deosebită
modulului de fixare a scaunului de podeaua autovehiculului.
Dacă până în anii 90’ tetiera avea un rol exclusiv de componentă de confort, în
prezent aceasta a primit un rol suplimentar în completarea siguranŃei pasive interioare.
În funcŃie de dotarea automobilelor acestea se clasfică separat în:
• Tetieră integrată;
• Tetieră ajustabilă;
30
Sursa Autoliv
Figura 3-10 Centură de siguranŃă ancorată de structura scaunului
şi în funcŃie de rol:
• Tetieră statică;
• Tetieră activă.
"Tetieră" înseamnă un dispozitiv care limitează deplasarea înapoi a capului
ocupantului aşezat pe scaun relativ la torsului acestuia;
"Tetieră integrată" înseamnă o tetieră formată de partea superioară a spătarului
scaunului. Aria ce trebuie considerată este: deasupra planului perpendicular pe linia de
referinŃă a torsului la 700 mm de punctul R, între două plane vericale ce trec la 85 de
mm de cealaltă parte a liniei de referinŃă a torsului. Tetierele care sunt neajustabile şi
care pot doar fi detaşate de scaunul sau de structura vehiculului prin folosirea de scule
sau parŃial sau complet detaşate de acoperirea scaunului, întâlnesc prezenta definiŃie.
" Tetieră ajustabilă" înseamnă o tetieră alcătuită din componente ce se mişcă separat
de scaun şi proiectate pentru inserŃie şi reŃinere pozitivă în structura spătarului.
Traumatismele cervicale de tipul „coup de lapin” apar datorită coliziunilor în lanŃ, într-
un mediu de circulaŃie în continuă dezvoltare. Acest tip de carambolaj generează
impacturi la viteze de ordinul 10 – 20 km/h. În timpul studiilor de accidentologie şi
biomecanică, s-a analizat comportamentul gâtului la impactul din spate înspre înainte:
31
spătarul scaunului reŃine spatele ocupantului în timp ce capul se deplasează orizontal şi
înspre înapoi, spre tetieră.
Datorită configuraŃiei vertebrelor cervicale gâtul nu prezintă rezistenŃă deosebită la
deceleraŃii bruşte, riscul crescând dacă muşchii ce susŃin poziŃia acestuia sunt relaxaŃi
(gât moale). Mişcările zonei cervicale a coloanei vertebrale şi ale craniului sunt realizate
de către perechi de muşchii anteriori şi posteriori. Muşchii dorsali sunt mai voluminoşi
decât cei anteriori; ca urmare, rezistenŃa opusă la flexie va fi mai mare decât rezistenŃa
la extensie. Acesta este motivul pentru care cele mai multe leziuni de acest tip, ale
gâtului, se produc la coliziunile din spate, gravitatea acestora fiind mai mare dacă, în
momentul impactului, capul este răsucit lateral. În timpul impactului, o parte din sarcina
aplicată capului se va transmite torsului, prin intermediul gâtului. Mărimea sarcinii ce
revine gâtului va depinde de locul şi direcŃia de aplicare a sarcinii asupra capului, de
inerŃia capului precum şi de configuraŃia coloanei în zona cervicală, la momentul
respectiv. Ca urmare, solicitările din coloana vertebrală vor fi mai mici atunci când gâtul
este drept, caz în care apar doar forŃe axiale; dacă gâtul este flexat, asupra vertebrelor
vor acŃiona solicitări complexe (forŃe axiale şi moment de încovoiere).
Figura 3-11 Reprezentarea mişcării gâtului în flexie şi extensie şi mecanismul de vătămare prin răsucire a capului
Dacă dispozitivul este prea înclinat sau insuficient ridicat, capul antrenează gâtul într-
o mişcare de arc de cerc spre înapoi. Ocupantul poate suferi o vătămare puternică a
gâtului, la nivelul ligamentelor, vaselor sangvine şi chiar a centrilor nervoşi. O bună
poziŃionare a tetierei este condiŃia necesară pentru a garanta o protecŃie optimă.
Tetiera trebuie să fie suficient de înaltă şi cât mai aproape posibil de cap.
Noua generaŃie de tetiere active combat riscurile de vătămare prezentate anterior.
Sistemul funcŃionează mecanic şi este acŃionat de mişcarea generată de partea
32
superioară a torsului pasagerilor de pe scaunele din faŃă, în timpul coliziunii din spate cu
un alt autovehicul. Tetierei i se imprimă două mişcări: se ridică pe verticală şi simultan
se deplasează înspre înainte. Această mişcare este realizată cu ajutorul unui sistem
integrat în spătarul scaunelor. DistanŃa dintre capul pasagerilor şi tetieră este redusă
substanŃial şi prin urmare tensiunile în zona cervicală sunt mai mici.
Întreg sistemul cântăreşte mai puŃin de un kilogram şi este poziŃionat în partea
superioară a spătarului scaunului. Amplasarea sa nu împiedecă amplasarea airbagului
lateral, puŃin mai jos, în spătar. Mişcarea tetierei active se poate repeta, nefiind
necesară înlocuirea sistemului în urma unui şoc. În timpul unor coliziuni severe distanŃa
de ridicare pe verticală a tetierei poate ajunge la 20 mm, iar cea de avansare depăşeşte
60 mm. Încercările pentru omologarea noului sistem de protejare a gâtului pasagerilor
s-au făcut la viteze cuprinse între 8 şi 22 km/h. În timpul testelor un manechin Hybrid
III a fost special adaptat cu senzori în zona gâtului iar vertebrele au fost modificate
pentru a putea prelua eforturi de forfecare. Parametrii măsuraŃi (forŃele aplicate la
nivelul capului în raport cu torsul) au fost înregistrate pe scara NIC (Neck Injury
Criterion), criteriul de traumatism cervical. Acest criteriu nu este încă o normă oficială,
dar comunitatea ştiinŃifică a fost de acord ca un indice NIC 50, reprezentând o
deplasare de 50 mm, este limita statistică de unde poate apărea pericolul de „coup de
lapin”. O valoare NIC 15 este tolerabilă. Ameliorările obŃinute, în ceea ce privesc
vătămările cervicale, în urma implementării acestui sistem sunt de aproximativ 60%.
Figura 3-12 Testarea capacităŃii de reŃinere a) poziŃia iniŃială a spătarului înainte de testare b)ForŃa aplicată pentru testarea capacităŃii de
reŃinere
33
Procedura testării capacităŃii de reŃinere a rezemătoarei pentru cap cuprinde
următoarele:
• Spătarul să fie fixat rigid;
• Momentul să fie aplicat cu un corp sferic cu diametru de 65 mm deasupra vârfului
tetierei pentru a ajunge la poziŃia de referinŃă;
• Aplicarea unui moment de 373 Nm;
• Pentru tetiere înalte de 800 mm, F x 0.735 m = 373 Nm, rezultă F = 507 N;
• Limita de deplasare între poziŃia iniŃială a liniei de referinŃă a torsului şi poziŃia sub
sarcină, este de 102 mm;
• Momentul de revenire să fie de 37 Nm;
• Limita de schimbare de la poziŃia de referinŃă pentru a asigura blocarea este de13
mm.
Pentru garantarea unei bune eficacităŃi, tetiera trebuie să fie într-o poziŃie
corespunzătoare. Astfel muchia superioară a acesteia va fi totdeauna cel puŃin la acelaşi
nivel cu poziŃia vârfului capului pasagerului.
3.4 Ansamblu AIRBAG
3.4.1 NoŃiuni de bază
Toate obiectele în mişcare au un moment de inerŃie. Fără o forŃă exterioară, care să
acŃioneze asupra unui corp, acesta continuă să se mişte cu aceeaşi viteză şi în aceeaşi
direcŃie, ca la momentul considerat. Autovehiculul în mediul de circulaŃie este privit ca
fiind format din mai multe obiecte care include autovehiculul propriu-zis, obiectele
existente în acesta (fără a fii părŃi componente din el) şi bineînŃeles pasagerii. Dacă
aceste obiecte nu sunt împiedicate să se mişte, ele îşi vor continua mişcarea indiferent
de viteza maşinii, chiar dacă autovehiculul s-a oprit în urma unei coliziuni. Oprirea unui
obiect aflat în mişcare necesită acŃiunea unei forŃe asupra acestuia, pe o anumită
34
perioadă de timp. În timpul unei coliziuni, forŃa necesară pentru oprirea unui obiect
aflat în autovehicul este foarte mare datorită schimbării bruşte a stării acestuia, de la
mişcare la repaus – mai precis spus pasagerii (care nu sunt parte integrantă a
autovehiculului) nu se opresc odată cu vehiculul propriu-zis. Astfel scopul oricărui
sistem de reŃinere este acela de a ajuta la stoparea mişcării pasagerilor sau obiectelor,
provocând pe cât posibil vătămări sau pagube minore.
Sursa Autoliv
Figura 3-13 Ansamblu airbag amplasat între coloana de direcŃie şi conducător
Airbagul are rolul de a „frâna” mişcarea pasagerilor până la o viteză nulă, fără a
provoca vătămări ocupanŃilor. Airbagul este un mediu de protecŃie interpus între
pasageri şi coloana de direcŃie sau planşa de bord (în cazul celor frontale) iar momentul
de declanşare este de 1/100 secunde.
Se poate spune că un airbag este constituit din trei părŃi principale:
• Sacul propriu-zis, este confecŃionat din fire de nylon, care este împachetat şi
montat în volan, planşa de bord sau mai recent în scaune sau uşi (pentru
protecŃie laterală);
• Senzorul este dispozitivul care dă comanda de umflare a airbag-ului. Umflarea
sacului are loc în momentul când senzorul sesizează o deceleraŃie a
autovehiculului similară cu cea dată de coliziunea cu un zid la viteza de 16-24
km/h. Senzorul primeşte informaŃia de la un accelerometru construit ca un
35
microcip. Un contact mecanic format dintr-o masă suspendată va închide un
circuit electric, în acest moment senzorul spune că impactul s-a produs; Umflarea
sacului are loc în urma reacŃiei chimice între NaN3 (azida de sodiu) cu KNO3
(azotat de potasiu), produsul rezultat fiind azotul sub formă gazoasă. ReacŃia
exotermă, sub formă de explozie duce la umflarea sacului;
• Sistemul de umflare a sacului aprinde un combustibil solid, care arde foarte
repede, creând un volum mare de gaz. Airbagul se umflă cu o viteză de
aproximativ 320 km/h – mai repede decât o clipire a ochiului uman. O secundă
mai târziu, gazul este evacuat din sac prin nişte orificii calibrate, aceasta
permiŃând dezumflarea şi posibilitatea de mişcare a pasagerului. Dacă ocupantul
nu se loveşte de sac, acesta este dotat cu un şurub care permite evacuarea
gazului.
Sursa Autoliv
Figura 3-14 Generator de gaz pe bază de propergol
36
Figura 3-15 Principalele elemente componente ale unui sistem airbag
Figura 3-16 Schema airbagului şi sistemul de umflare amplasate în volan
37
Figura 3-17 Sistemul de umflare utilizează combustibili solizi şi un dispozitiv de aprindere
Componentele chimice principale, într-un sistem airbag, sunt NaN3 (azida de sodiu),
împreună cu KNO3 (azotat de potasiu) şi SiO2 (bioxid de siliciu). În generatorul de gaz,
un amestec al acestor componenŃi este aprins printr-un impuls electric şi va genera o
deflagraŃie, care va elibera un volum precalculat de azot gaz, acesta umplând sacul.
2 NaN3 ---> 2Na + 3N2 (la 300° C) (3. 1)
Aprinderea NaN3 dă naştere unei explozii în urma căreia se eliberează un volum
precalculat de azot în stare gazoasă, care va umfla sacul. În acelaşi timp va rezulta o
cantitate de sodiu solid, substanŃă foarte periculoasă, care se aprinde instantaneu în
contact cu apa, printr-o reacŃie foarte violentă. Astfel e necesară o a doua reacŃie de
oxidare-reducere pentru a elimina sodiul în stare solidă.
Sodiul rezultat în urma primei reacŃii, şi azotatul de potasiu generează o cantitate
adiŃională de azot într-o reacŃie secundară.
10 Na + 2 KNO3 ---> K20 + 5 Na2O + N2 (3. 2)
În urma celei de a doua reacŃii se va obŃine o cantitate suplimentară de azot în stare
gazoasă. De asemenea se eliberează o cantitate de oxid de potasiu şi oxid de sodiu, în
stare solidă, care vor reacŃiona într-o a treia reacŃie cu al treilea component al
38
amestecului, dioxidul de siliciu, formând un silicat alcalin, care este stabil şi inofensiv
din punct de vedere chimic, el neavând proprietăŃi inflamabile. În cazul în care sodiul
rezultat în urma primei reacŃii nu a reacŃionat în cea de a doua reacŃie chimică,
generatorul de gaz este înconjurat de un filtru metalic numit „fiberfax” care
reacŃionează cu acesta pentru a-l neutraliza.
K2O + Na2O + SiO2 ---> silicat alcalin (sticla) (3. 3)
Principalul pericol referitor la airbagurile actuale provine din prezenŃa NaN3, acesta
fiind un produs foarte toxic, de 30 de ori mai toxic decât arsenicul, amplasat în fiecare
generator de gaz (aproximativ 100 g), deci sub fiecare sac al sistemului airbag. Doza
maximă admisă, la care nu apar probleme pentru mediul de lucru, este de 0,2 mg/m3
de aer. În următorii ani vor apărea probleme de recuperare a airbagurilor uzate din
autoturismele casate.
Întregul proces de funcŃionare a airbagului se poate considera încheiat după 1/25
secunde. Acest timp este suficient pentru evitarea apariŃiei unor vătămări serioase ale
pasagerilor. Pentru păstrarea airbagului pliat şi lubrifiat, în locaşul său se foloseşte de
obicei praful de talc.
3.4.2 Calculul cantităŃii de combustibil, NaN3, necesară umflării complete a
unui airbag
Se cere să se calculeze cantitatea de azidă de sodiu necesară pentru furnizarea unei
cantităŃi de gaz N2 care să umple complet un airbag de X litri. Calculul se va face în
condiŃii normale de temperatură şi presiune.
Pentru a umfla complet airbagul de X litri e necesară un volum de X litri N2.
][)( 2 litriXNV = (3. 4)
În condiŃii normale de temperatură şi presiune volumul molar a gazului este: Vm =
22,4 l/mol. Deci pentru un volum de X litri vor fi necesari:
][4,22
)( 2 moliX
V
XNn
m
== de N2. (3. 5)
39
Gazul N2 se obŃine din ecuaŃiile (3.1) şi (3.2).
2 NaN3 ---> 2Na + 3N2
10 Na + 2 KNO3 ---> K20 + 5 Na2O + N2
Prin urmare această cantitate de gaz, în moli, este suma cantităŃilor de gaz obŃinut în
urma celor două reacŃii amintite.
2)(1)()()( 2222 reactNnreactNntotalNnNn +== (3. 6)
unde avem:
)(10
1)(
10
12)(
)(2
31)(
312
32
NaNnNanreactNn
NaNnreactNn
⋅=⋅=
⋅= (3. 7)
Din ecuaŃiile (3.6) şi (3.7) se obŃine:
)(10
16)(
10
1)(
2
3)( 3332 NaNnNaNnNaNntotalNn ⋅=⋅+⋅= (3. 8)
Din (3.5), (3.6) şi (3.8) avem:
)(10
16][
4,22)( 32 NaNnmoli
XNn == (3. 9)
Din ecuaŃia (3.9) şi având masa molară a azidei de sodiu (NaN3 ) se obŃine masa
necesară umflării airbagului.
][654,2216
10)()()( 333 g
XNaNMNaNnNaNm ⋅⋅=⋅= . (3. 10)
3.4.3 EvoluŃia airbagului
Conform cercetărilor americane ideea folosirii airbagului pentru a preveni vătămările
apărute în urma coliziunilor a avut o istorie lungă chiar înainte de anii 80 când Ministerul
de transporturi american a luat măsuri ca acest tip de echipament să fie ajustat
automobilelor. Primul patent al unui dispozitiv de umflare în cazul aterizărilor forŃate a
fost conceput în timpul celui de al doilea război mondial.
40
Eforturile de a echipa autovehiculele cu airbaguri se loviseră înainte de preŃurile
prohibitive şi obstacolele tehnice care includeau stocarea şi eliberarea gazului
comprimat.
Cercetătorii au avut de răspuns la întrebări după cum urmează:
• Dacă este destul loc în maşină pentru un recipient care să conŃină gaz.
• Va rămâne sau nu gazul din recipient la presiunea de lucru pe toată durata de
utilizare a autovehiculului.
• Cum ar putea fi sacul astfel conceput încât să se umfle repede şi sigur la o
varietate de temperaturi şi fără să emită zgomote puternice.
Cercetătorii au avut nevoie de o cale prin care să obŃină o reacŃie chimică care să
producă azotul care umflă sacul. SubstanŃe combustibile solide capabile să producă
cantitatea de gaz necesară umplerii sacului au fost produse în anii 70.
La începuturile folosirii airbagurilor auto, experŃii au avut grijă ca acestea să fie
folosite în acelaşi timp cu centura de siguranŃă. Centurile de siguranŃă erau încă extrem
de necesare deoarece airbagurile aveau utilitate numai în cazul coliziunilor frontale la
mai mult de 16 km/h. Numai centurile de siguranŃă puteau fi de folos în coliziunile şi
loviturile laterale (deşi airbagurile laterale devin tot mai comune în prezent), coliziuni
din spate şi impacturi secundare. Chiar dacă tehnologia avansează, airbagurile sunt
totuşi utile când sunt folosite în paralel cu centura de siguranŃă.
3.4.4 Dezactivarea airbagului
Având în vedere posibilitatea vătămării grave sau chiar a uciderii copiilor, sau a
persoanelor mai slab dezvoltate fizic, AsociaŃia NaŃională a Traficului pe Şosele din SUA
a finalizat în 1997 un set de reguli care să permită constructorilor de automobile şi
echipamente destinate acestora utilizarea unor airbaguri care să dezvolte o forŃă de
umflare mai mică cu 20-35% faŃă de cele standard. Ca o suplimentare, din 1998
unităŃile autoservice şi dealerii pot fi autorizaŃi să utilizeze comutatoare on/off pentru
41
unul sau cele două airbaguri frontale, dacă se încadrează în unul din următoarele grupe
de risc:
• Pentru locul conducătorului şi al pasagerului din dreapta – persoane cu afecŃiuni
medicale în care riscul umflării sacului depăşeşte riscul de impact în absenŃa
airbagului.
• Pentru locul conducătorului – cei care nu pot avea o poziŃie de conducere, în care
să asigure cel puŃin 25 cm între piept şi centrul capacului sub care este airbagul.
• Pentru locul pasagerului din dreapta conducătorului – persoanele care trebuie să
transporte copii sub 3 ani pe scaunul din faŃă.
3.4.5 Dezvoltarea viitoarelor airbaguri
MulŃi constructori de autovehicule au răspuns statisticilor, care menŃionau că 30%
din totalul accidentelor sunt coliziuni laterale, rezultatul fiind apariŃia unor standarde noi
în domeniul siguranŃei pasagerilor. La ora actuală strategia de declanşare a airbagurilor,
în cazul unor coliziuni frontale, este mult îmbunătăŃită faŃă de primele modele. Astfel
sacul se poate umfla diferenŃiat (volum mic sau volum mare) în funcŃie de intensitatea
şocului sau de poziŃia de reglare a scaunului conducătorului sau pasagerului din faŃă,
Figura 3-18.
Figura 3-18 Airbagul cu umflare a sacului în trepte
42
Pentru a se obŃine volume diferite ale sacului, în stare umflată, sunt necesare două
generatoare de gaz. În cazul sacului cu volum mic calculatorul comandă un singur
generator de gaz. Volumul sacului este limitat de nişte cusături care rezistă la presiunea
gazului. Prin declanşarea şi a celui de al doilea generator de gaz sacul se umflă la
capacitatea sa maximă. Airbagul nu se va umfla la capacitate maximă atât timp cât
poziŃia scaunului conducătorului sau a pasagerului din dreapta nu este corespunzătoare.
PoziŃia scaunului este detectată de calculatorul airbag cu ajutorul unui contact situat pe
şinele scaunelor.
Strategia de declanşare a airbagurilor în caz de şoc frontal se prezintă în Figura
3-19. Astfel airbagurile şi centurile de siguranŃă se completează pentru a obŃine o mai
bună repartizare a energiei de reŃinere asupra ocupanŃilor.
În funcŃie de intensitatea şocului se declanşează:
• Sistemul pretensioner şi blocarea mecanismului retractor al centurii;
• Declanşarea airbagului frontal în forma „volum mic”;
• Declanşarea airbagului frontal în forma „volum mare”.
Sursa Renault
Figura 3-19 Strategia de umflare a airbagului în funcŃie de intensitatea şocului frontal
43
Automobilele care oferă în serie airbaguri laterale reprezintă deja un fapt cotidian. În
1995 Audi a fost primul autoturism care era echipat cu 6 airbaguri, având pe lângă cele
două airbaguri frontale, airbaguri laterale montate în spătarul scaunelor, pentru
protecŃia pasagerilor de pe bancheta faŃă şi de pe bancheta din spate. Specialiştii afirmă
că munca de proiectare a airbagurilor laterale este mult mai dificilă decât pentru cele
frontale. Aceasta deoarece o bună parte din energia unui impact frontal este absorbită,
pe rând, de bara paraşoc, capotă şi motor, şi durează între 30 şi 40 de milisecunde
până când pasagerii resimt efectele coliziunii. În cazul unei coliziuni laterale, doar câŃiva
centimetri şi structura portierei, despart pasagerul de obiectul cu care are loc impactul.
Aceasta impune ca airbagul lateral să se desfăşoare în 5 – 6 milisecunde.
Comanda airbagurilor laterale se face de un modul electronic comun pentru
airbagurile frontale şi pentru pretensionere.
Airbagul tip cortină, Figura 3-20, este fixat de pavilionul autoturismului, la îmbinarea
cu panoul lateral. În cazul unui şoc lateral violent va fi activat doar airbagul dinspre
partea de unde are loc impactul. Acest airbag se declanşează simultan cu airbagul
lateral.
Figura 3-20 Airbagul de tip cortină
44
Inginerii de la Volvo au experimentat diferite soluŃii de amplasare a airbagului lateral,
dintre toate optând pentru montarea acestuia în spătarul scaunului, deoarece astfel
sunt protejaŃi pasagerii de toate taliile. Acest amplasament permite montarea unui
senzor de declanşare mecanic, în lateral faŃă de perna scaunului, sub conducător,
respectiv pasager. Instalarea întregului ansamblu airbag în spătarul scaunului oferă
avantajul prevenirii desfăşurării acestuia, în cazul coliziunilor cu pietonii sau bicicliştii.
Pentru activarea airbagului lateral este necesar un impact cu o viteză de aproximativ 19
km/h.
BMW a ales soluŃia de montare a airbagului lateral în uşă. Aceasta deoarece spaŃiul
existent sub capitonajul uşilor permite montarea unor airbaguri de dimensiuni mai mari,
care acoperă o suprafaŃă mai mare ce trebuie protejată în cazul coliziunilor. La
autovehiculele echipate cu airbaguri laterale montate în spătarul scaunelor nu se vor
utiliza huse pentru scaune.
Figura 3-21 PoziŃionarea airbagurilor destinate protecŃiei frontale şi laterale
45
Airbagurile destinate protejării capului, ITS (Inflatable Tubular Structure) , în cazul
unor coliziuni secundare sau terŃiare, dinspre lateral sunt oferite de BMW pe toate
modelele, începând cu anul 1999. Acestea au forma unui „tub” şi sunt concepute pentru
a sta umflate aproximativ 5 secunde. Lucrând concomitent cu airbagurile laterale, ITS –
urile oferă o mai bună protecŃie în anumite coliziuni laterale.
Rolul airbagului este cunoscut pentru protecŃia prin amortizare a capului, rolul său de
amortizor pentru torace fiind relativ nou. TendinŃa fiind de a reduce forŃele în cutia
toracică, deplasarea ocupantului spre înainte devine din ce în ce mai importantă. Pentru
şocurile violente, utilizarea limitatoarelor de efort de nivel mic asociată cu un airbag
care amortizează numai capul duce la impactul toracelui cu volanul. Acesta este motivul
pentru care airbagurile protejează şi toracele. Câteva date tehnice principale ale unui
sistem airbag sunt prezentate în continuare.
Timpul de acŃionare de la 15 la 50 milisecunde după începutul şocului, urmărind
condiŃiile accidentului. Pragul de declanşare corespunde unui impact frontal cu 20 km/h
cu un zid de beton.
Timpul de umflare este de 30-40 milisecunde, iar cantitatea de combustibil care
declanşează umflarea este de 15 - 25 grame. Durata de viaŃă este estimată la 15 ani.
3.4.6 Unitatea electronică de comandă - Arhitectură şi funcŃionalitate
Calculatorul central, Figura 3-22, este creierul sistemului airbag, acesta fiind sub
forma unei cutii electronice montat pe tunelul caroseriei, având următoarele funcŃii
principale:
• Captează semnalul de impact;
• Sesizează tipul impactului (frontal, lateral, rostogolire);
• Declanşează airbagurile şi pretensionerele la momentul oportun.
În funcŃie de gradul de complexitate şi funcŃiile pe care trebuie să le îndeplinească
există două generaŃii de module electronice. Primul conŃine doar senzorii pentru
mecanismul pretensioner şi airbaguri, sistemul de declanşare a acestora şi partea
46
electronică de urmărire a declanşării airbagurilor. A doua generaŃie conŃine un senzor
electromecanic de securitate, un decelerometru, un circuit de aprindere pentru fiecare
sistem pirotehnic, un circuit de diagnostic şi memorare a defecŃiunilor detectate, o
rezervă de energie, un circuit de comandă a unui bec martor la bord şi o linie de
diagnosticare a sistemului.
Sursa Autoliv
Figura 3-22 Procesorul sistemului airbag
Sistemele airbag şi pretensioner sunt echipate fiecare cu câte un senzor de
deceleraŃie. Pragul de declanşare a acestora este diferit. Primul care intră în funcŃiune
este cel al pretensionerului, în cazul unui şoc de intensitate medie. Principiul de
funcŃionare a senzorului de deceleraŃie se bazează pe utilizarea unui întrerupător cu o
lamelă suplă „I.L.S.” (Interrupteur a Lame Souple), Figura 3-23.
Figura 3-23 Senzorul de deceleraŃie al sistemului airbag
47
Acesta stabileşte un contact electric atunci când este sub influenŃa unui câmp
magnetic. Un magnet permanent este reŃinut de un resort tarat. În cazul unei
deceleraŃii importante, masa magnetului depăşeşte valoarea de tarare a resortului.
Acesta se deplasează spre stânga şi vine spre lampa I.L.S., stabilind contactul între
lamelele lămpii.
În caz de distrugere a bateriei acumulatoare a automobilului, în cazul unei coliziuni,
senzorii dispun de o sursă autonomă de energie formată dintr-un condensator de mare
capacitate.
Senzorii de presiune utilizaŃi pentru declanşarea airbagurilor laterale sunt destinaŃi
pentru a detecta schimbările de presiune care se produc în cavităŃile uşilor în cazul unui
impact. O presiune absolută va fi sesizată de un dispozitiv construit pe două nivele, într-
o cavitate închisă. Această cavitate serveşte ca presiune de referinŃă. O variaŃie a
presiunii externe va determina deformarea unei membrane siliconice, care va da
naştere unei variaŃii de rezistivitate. VariaŃia de presiune care poate fi măsurată este în
intervalul 20 – 200 milibari. Semnalul echivalent rezultat este în plaja 160 - 180 dB.
Acest nivel de zgomot este departe de zgomotul produs de avioanele cu reacŃie. Firma
Siemens a dezvoltat un set de condiŃii de testare, pentru acest tip de senzori, care
includ:
• Impactul unui biciclist cu uşile laterale;
• Loviturile cu piciorul în uşi;
• Deschiderea uşilor cu obiecte rigide;
• Trântirea uşilor;
• Teste de sunet cu difuzoare puternice montate în uşi şi în afara acestora.
Pentru buna funcŃionare a modulului electronic şi pentru a se încadra în ansamblul
funcŃional al vehiculului este necesară:
• Alimentarea cu energie electrică;
• Diagnosticarea continuă a bunei funcŃionari a componentelor sale interne;
48
• Supravegherea funcŃionalităŃii perifericelor;
• Indicarea la bord a bunei funcŃionări a sistemului prin existenta unei semnalizări;
• Sa fie apt de funcŃionare în orice condiŃii timp de 15 ani;
• Sa poată comunica cu un utilaj special de diagnosticare;
• Pilotarea a 3 sau 4 linii de declanşare în funcŃie de configuraŃia vehiculului.
Calculatorul are în componenta module de programare anexa care permit:
• RecepŃionarea informaŃiei sistemului DetecŃie PrezenŃă Pasager despre
prezenŃa unui pasager;
• Inhibarea eventuală a declanşării modulelor destinate pasagerului din dreapta
conducătorului în funcŃie de informaŃiile primite de la sistemul DetecŃie
PrezenŃă Pasager;
• Indicarea pentru conducător a situaŃiei detectate de sistemul DetecŃie PrezenŃă
Pasager prin intermediul unui martor în tabloul de bord.
3.5 SiguranŃa la volan. PoziŃia corectă de conducere
Cercetările au demonstrat că zona de risc pentru conducător este la distanŃa de 5-8
cm de volan. Prin urmare o poziŃie corectă în timpul conducerii autovehiculului necesită
o distanŃă de aproximativ 25 cm măsurată între centrul volanului şi sternul
conducătorului. Aceasta se realizează prin ajustarea poziŃiei la bordul autovehiculului
prin executarea următoarelor manevre:
• Mutarea scaunului înspre înapoi, păstrându-se o bună poziŃie de condus şi accesul
uşor la pedalier şi comenzile existente pe planşa de bord;
• Bascularea uşoară înspre înapoi a spătarului scaunului;
49
• Orientarea coloanei volanului înspre pieptul conducătorului şi nu înspre gâtul sau
capul acestuia (această manevră poate fie executată doar la autovehiculele la
care se poate ajusta poziŃia volanului).
Regulile sunt diferite pentru copii. Un airbag poate răni grav sau chiar ucide un copil,
care nu este asigurat cu un sistem de reŃinere, atunci când stă prea aproape sau când
este proiectat înspre planşa de bord în timpul frânării autovehiculului. Astfel pentru
protecŃia copiilor pasageri ai unui autovehicul specialiştii recomandă respectarea
următoarelor reguli:
• Copiii sub 12 ani trebuie să stea în autovehicul doar pe scaune speciale,
amplasate pe bancheta din spate a acestuia şi cu centura de siguranŃă legată;
• Persoanele cu vârsta de până la 1 an şi o greutate de până la 9 kg nu au voie să
stea în faŃă, pe scaunul din dreapta conducătorului, în autovehicule care sunt
prevăzute cu airbag lateral, nici chiar dacă sunt aşezaŃi în scaune speciale;
• Dacă, pentru persoanele cu vârsta mai mare de 1 an, este necesar ca acestea să
stea pe scaunul din faŃă prevăzut cu un airbag lateral, ele pot sta în faŃă aşezate
numai în scaune special ancorate de scaunul autovehiculului. Se recomandă ca
scaunul autovehiculului să fie deplasat cât mai spre înapoi posibil.
50
4 CERCETĂRI PRIVIND SIGURANłA PASIVĂ A PIETONILOR
4.1 GeneralităŃi
Sa constatat că în perioada 1990 – 1999, în România, au apărut peste 2 milioane de
noi posesori ai permisului de conducere şi aproape două milioane de vehicule, creşterea
anuală fiind aproape uniformă (în medie 7% pentru posesori de permis de conducere
10 % pentru parcul de vehicule).
Un astfel de gradient intern, concomitent cu o deschidere fără precedent a traficului
internaŃional de transporturi de mărfuri a generat în mod implicit, o dinamică
ascendentă a accidentelor de circulaŃie soldate cu victime şi a consecinŃelor acestora.
La finele anului 1992 s-a înregistrat un prim minim al numărului accidentelor grave
cu victime, pe parcursul următorilor ani rata anuală de creştere fiind sub 7%.
Pierderile irecuperabile de vieŃi omeneşti precum şi celelalte urmări, impun
necondiŃionat intensificarea efortului comun pentru găsirea şi acceptarea de către toŃi
participanŃii la trafic a unor soluŃii inteligente care să diminueze consecinŃele acestui
adevărat flagel al sfârşitului de mileniu.
În scopul diagnozei accidentelor rutiere a apărut necesitatea elaborării unui nou
concept, acela de “homo-traficus”, care să facă posibilă corectarea sistematică a
cauzelor şi consecinŃelor evenimentelor rutiere.
Pentru operaŃionalizarea acestui concept se ia ca referinŃă ipostaza umană de pieton,
pasager şi conducător auto.
Aceste status-roluri de pieton-pasager şi conducător auto şi trecerea de la unul la
altul implică existenŃa unei baze efective de conştientizare a pericolelor şi riscurilor
obiective şi subiective ale fiecărei dimensiuni.
51
În anii 1997 şi 1998, pietonii au fost angajaŃi în aproximativ 30% din accidentele din
localităŃile rurale şi aproximativ 45% din accidentele grave înregistrate în mediul urban.
În majoritatea cazurilor s-au înregistrat coliziuni la traversarea neregulamentară a
pietonilor.
Orice persoană care se deplasează pe jos pe un drum public şi este implicată în
probleme de circulaŃie se numeşte pieton. Aşa cum rezultă şi din statistici problema
conflictelor autovehicul-pieton se înregistrează în mediul urban, unde odată cu
dezvoltarea oraşelor a crescut spectaculos şi traficul pietonal.
În zonele urbane jumătate din accidente se produc din cauza nerespectării regulilor
de circulaŃie de către pieton.
În ciuda acordării unei atenŃii sporite pe linia educaŃiei rutiere, unul din zece decese
la persoane având vârsta între 5 şi 15 ani se datorează accidentelor de circulaŃie. Copiii
sunt pietoni vulnerabili deoarece sunt mai greu cuprinşi în unghiul vizual al
conducătorului auto şi reciproc din poziŃia lor vizuală joasă nu observă sau nu apreciază
corect mişcarea autovehiculelor. De asemenea copii dovedesc labilitate psihică şi nu au
capacitate de a aprecia corect distanŃele şi vitezele de mers. Din statisticile accidentelor
de circulaŃie rezultă că procentul elevilor din şcoala elementară care au decedat în urma
impactului cu autovehicule în mişcare este de trei ori mai mare decât cel al elevilor de
liceu.
De asemenea vârstnicii sunt cele mai frecvente victime dintre pietoni. Aceştia sunt
deosebit de vulnerabili datorită scăderii capacităŃii lor de a observa autovehicule care se
apropie, cât şi datorită agilităŃii şi vitezei de deplasare reduse pentru a evita
autovehiculele sau a traversa drumul mai alert.
În raport cu conducătorii auto, pietonii prezintă câteva caracteristici esenŃiale:
• Sunt mai eterogeni ca vârstă şi educaŃie privind circulaŃia rutieră
• Sunt mai numeroşi pe unitatea de lungime sau de suprafaŃă a drumurilor;
• Subapreciază efectele pe care le pot produce comportamentul lor în desfăşurarea
traficului auto;
52
• Cunosc mai puŃin regulile de circulaŃie şi le acordă o importanŃă mai mică;
• Sunt mai greu de urmărit şi constrâns pentru încălcarea regulilor şi semnelor de
circulaŃie.
Vârsta este un factor important în producerea accidentelor: pietonii foarte tineri
datorită ignoranŃei iar cei vârstnici din cauza neatenŃiei.
Aceste caracteristici determină o comportare imprevizibilă a pietonilor, măsurile de
protecŃie şi de organizare disciplinată, corectă şi sigură a circulaŃiei lor fiind mult mai
dificil de realizat. Vitezele de deplasare a pietonilor reprezintă un factor important,
mărimea reală a acestor parametrii depinzând de un număr mare de condiŃii şi influenŃe
obiective şi subiective.
Studiile de trafic pietonal au scos în evidenŃă că viteza de mers pe jos rămâne practic
aceeaşi indiferent de tipul de drum, stradă sau caracteristicile traficului auto,
descrescând uşor cu lăŃimea drumului traversat, tabelul 4.2, însă variază în limite largi
în funcŃie de vârstă.
Pentru studiile de amenajare a traversărilor de drumuri şi străzi de către pietoni se
consideră că viteza de mers în lungul trotuarelor depinde de destinaŃie, gradul de
aglomerare, de ambianŃă, aceasta fiind în medie de 1,2 m/s (4,32 km/h).
În SUA, Rusia, FranŃa şi alte Ńări au fost efectuate experimentări în anotimpuri şi
condiŃii de circulaŃie şi meteorologice diferite pentru a determina mărimea reală a
vitezei de deplasare a pietonilor, în funcŃie de vârstă, sex, modul de deplasare, când
sunt sub influenŃa alcoolului etc.
De asemenea s-au făcut înregistrări cu privire la “intervalul acceptat” de către
pietonii care aşteaptă să traverseze strada şi s-a constatat ca peste 50% dintre cei
observaŃi s-au oprit când distanŃa de la vehiculul ce se apropie cu o viteză de
aproximativ 30 km/h este sub 25 m.
Volumul şi densitatea traficului pietonal sunt doi parametri importanŃi în
dimensionarea trecerilor corecte şi analiza evenimentelor rutiere. Volumul este definit ca
numărul de persoane care trec printr-un punct dat în unitatea de timp, iar densitatea
53
poate fi exprimată fie prin numărul de pietoni pe metru pătrat. Volumul şi densitatea
pietonilor sunt două mărimi interdependente. Pe măsură ce densitatea scade viteza de
deplasare a pietonilor creşte şi deci volumul va fi mai mare. Volumul fluxului pietonal
creşte în timp ce suprafaŃa aferentă locului de traversare descreşte pe pieton, până ce
atinge un punct critic, după care mişcarea este supusă unor restricŃii datorită lipsei de
spaŃiu.
Procesul de urbanizare şi dezvoltarea a localităŃilor concomitent cu creşterea
traficului rutier aduce permanent în actualitate problemele de siguranŃă ale pietonilor.
Studiile efectuate în numeroase Ńări arată că din punct de vedere a siguranŃei
circulaŃiei sunt necesare trotuare în localităŃile în care sunt îndeplinite condiŃiile din
tabelul 4.2 pentru separarea traficului auto de cel pietonal. Se consideră că lărgirea
trotuarelor este un multiplu de fâşie de 0,75 m lăŃime care poate asigura un debit
maxim de 35-38 pietoni/minut. Arterele principale din oraşe pot avea trotuare cu
lăŃimea de 4 m, dar în zonele marilor magazine, şcolilor, stadioanelor, cinematografelor
etc., lăŃimea acestora trebuie să satisfacă fluxul pe care îl aduce concentrările mari de
public.
Este recomandabil ca traversările de artere de circulaŃie de către pietoni să fie
amenajate atât în localităŃile urbane cât şi în cele rurale. Marcarea trecerilor pentru
pietoni este obligatorie pe artere de circulaŃie având intensitatea medie zilnică de 1500
autovehicule echivalente şi de cel puŃin 100 pietoni pe oră. LăŃimea fâşiei de traversare
trebuie să fie cât lăŃimea trotuarelor pe care le serveşte dar minim 2,5 m. Timpul
necesar traversării străzii de către grupuri de pietoni (mărimea grupului este de 3-6
pietoni în rând) tpd este dat de relaŃia:
2).1(3 −++= nv
Lt
p
p
pd (4. 1)
unde
Lp = distanŃa de traversare pentru pietoni (m)
vp = viteza de traversare a pietonilor (în m/s)
54
3 = numărul mediu de secunde necesar observării intervalului între autovehicule care
ar permite traversarea pentru primul rând de pietoni
n = numărul de grupuri de pietoni
(n-1).2 = două secunde între rânduri necesare pentru traversarea restului rândurilor
(n-1) grupuri.
Pierderea de timp Pt în procente pentru pietoni la traversarea străzii se determină cu
relaŃia:
%100⋅−
= ∑T
tTPt (4. 2)
unde T = timpul total cât au durat observaŃiile
∑ t = suma timpilor ce reprezintă intervalele în care se pot efectua traversările.
Când pierderea de timp devine substanŃială pietonii devin nerăbdători – în special
copiii – şi se pun în pericol încercând să traverseze prin intervale necorespunzătoare
între autovehicule. Întârzierea maximă pe care pietonii o acceptă nu trebuie să fie mai
mare decât cea reprezentată de culoarea roşie a unui semafor amplasat la trecerea
marcată.
Tabelul 4.1 Viteza de mers în lungul trotuarelor
Tipul străzii LăŃimea trotuarului (m)
Debit (pieton/oră)
Viteza (m/s)
Trotuare de-a lungul străzilor de acces la stadion
3,50 1370 1,15
Trotuare pe bulevarde cu mari magazine
6,50 1200 1,05
Trotuare pe bulevarde cu mari magazine
6,75 1710 1,00
Trotuare pe străzi cu caracter comercial
5,00 800 0,90
55
Tabelul 4.2 Viteza de mers la traversarea străzilor cu lăŃimi diferite
Numărul celor observaŃi pentru viteza de (m/s):
Tipul străzii
LăŃime Strada (m)
Sex Viteza medie (m/s) 0,7-
0,8 0,8-1,15
1,1 1,45
1,451,75
1,751,85
1,85-2,0
Străzi amplasate în zona centrală
21 Masc Fem
1,40 1,30
- -
1 2
41 43
12 10
1 -
1 -
Străzi cu caracter comercial
14 Masc Fem
1,40 1,20
- 1
3 28
28 16
22 5
1 -
- -
Străzi cu caracter comercial
9 Masc Fem
1,20 1,05
1 1
31 43
25 12
3 -
1 -
- -
Tabelul 4.3 Traficul pietonal şi de autovehicule în funcŃie de amplasamentul
trotuarului
Amplasamentul trotuarului
Trafic vehicule (veh/h)
Trafic pietonal (pieton/h)
30-100 150 Pe o singură parte >100 100 50-100 500 Pe ambele părŃi >100 300
4.2 Evaluarea accidentelor rutiere pieton - automobil
Analizele şi studiile efectuate la nivelul DirecŃiei PoliŃiei Rutiere din cadrul
Inspectoratului General al PoliŃiei privind dinamica accidentelor de circulaŃie grave
înregistrate în perioada 1990 - 1999 relevă printre altele următoarele aspecte:
Întâlnirea dintre pieton şi automobil în conflictele rutiere se soldează de regulă cu
vătămări grave şi morŃi din rândul pietonilor. În tabelul 4.4 se prezintă sintetic situaŃia
accidentelor grave din 1999, cu menŃionarea unui singur exemplu de cauză, respectiv
ponderea traversării neregulamentare a pietonului pe carosabilele aflate pe teritoriul
României, în funcŃie de locul producerii accidentului, mediu urban, rural şi în afara
localităŃilor.
56
Tabelul 4.4 Numărul accidentelor grave din 1999 în care au fost implicaŃi pietonii şi
consecinŃele acestora
Accidente grave
MorŃi RăniŃi grav Cauza pieton
Mediu urban 3307 730 2876 42,9% Mediu rural 3752 1402 3021 27,4% Afara localităŃii 787 373 697 9,2% Din care traversări neregulamentare 4496 1435 3778 57,3%
[După "Dinamica accidentelor grave de circulaŃie" IGP DirecŃia PoliŃiei Rutiere]
Cu datele din tabelul 4.4 se poate calcula tributul, care pare incredibil în vieŃi
omeneşti pentru un singur an (820 morŃi) dar şi efortul suplimentar (3778 răniŃi grav),
cu care sunt solicitate instituŃiile societăŃii. Evaluarea valorică a pierderilor rezultate în
urma unui accident rutier pieton - autovehicul constituie deci o necesitate obiectivă.
Pentru realizarea unor amenajări privind siguranŃa circulaŃiei la cost redus, apare
necesitatea stabilirii ordinii de prioritate a intervenŃiilor pe baza analizei “costuri-
avantaje”, introducând criteriul de eficienŃă la întocmirea programelor de lucru.
Categoriile de cheltuieli legate de accidente sunt următoarele:
• Cheltuieli medicale, pagube materiale şi pierderi pentru societate;
• Cheltuieli administrative (poliŃe, asigurări etc.);
• Evaluarea suferinŃei personale;
• Pagube ca urmare a unor accidente uşoare, cu pierderi materiale reduse, care nu
apar în rapoartele statistice ale poliŃiei;
• Pretium vivendi = preŃul vieŃii, calculat pe baza valorii acordate timpului mediu de
viaŃă.
Toate Ńările iau în considerare cheltuielile din primele două categorii, iar unele Ńări iau
în considerare şi unele din celelalte categorii de cheltuieli.
Există două modalităŃi de evaluare: Orientativă şi Estimativă.
57
4.2.1 Metoda orientativă
Pentru aplicarea experimentală, în Ńara noastră, în prima fază, elaborată în anul
1994, s-au adoptat coeficienŃi la valori medii, care s-au inclus în formula de calcul
utilizată pe plan european, la care s-au luat în considerare următoarele definiŃii:
• “mort” = când decesul a intervenit în primele 30 de zile după accident;
• “rănit grav” = rănire care necesită spitalizare imediată;
• “rănit uşor” = celelalte cazuri de rănire, care nu se încadrează în categoriile de
mai sus.
În aceste condiŃii, a rezultat următoarea formulă de calcul:
C = PNB (25,1D + 1,64R + 0,25r) (4. 3)
în care:
PNB = produsul naŃional brut pe cap de locuitor (exprimat în lei sau USD) ;
D = numărul de persoane decedate în accident;
R = numărul de persoane rănite grav în accident;
r = numărul de persoane rănite uşor în accident.
Rezultatul este exprimat în aceleaşi unităŃi monetare în care este exprimat PNB.
Acest mod de calcul intră în categoria celor cu aplicabilitate rapidă şi poate servi la
evaluări de ansamblu, cu caracter informativ, valorile bazându-se pe criterii medii, care
nu reflectă cu exactitate situaŃia într-un caz particular.
58
4.2.2 Metoda estimativă
Această metodă, deşi nu este riguros exactă, prezintă un grad mai mare de precizie
decât metoda orientativă datorită datelor suplimentare introduse în formulă, cu
aplicabilitate pentru cazuri concrete.
Echivalentul pagubelor pentru o persoană decedată, Epd, se calculează cu relaŃia:
Epd = PNB (Vv – X) + 12 Cu (Vm – Va) + CMS (4. 4)
în care:
PNB = produsul naŃional brut (în lei sau USD) pe locuitor;
Vv = durata în ani a speranŃei de viaŃă;
X = vârsta persoanei decedate în momentul accidentului;
Cu = cuantumul lunar al pensiei datorate moştenitorilor;
Vm = vârsta până la care pensia aceasta este acordată celor în drept;
Va = vârsta celor în drept, la data încasării primei pensii (în calcule, pensiile lunare se
cumulează cu cele anuale);
CMS = cheltuieli medicale (de spitalizare etc.) din faza accidentului.
Prin aceasta se pot stabili şi pierderile datorate accidentelor pe întreaga Ńară. Astfel,
pentru anul 2006, la un PIB = 10000 USD/locuitor şi un număr mediu statistic de
0,3018 persoane decedate/accident; 0,9135 persoane rănite grav/accident şi 0,025
persoane rănite uşor/accident, rezultă un cost mediu pentru un accident la nivelul
anului 2006: C = 129.000 dolari. Legat de aceste calcule, putem preciza, cu titlu
informativ, că în FranŃa, pierderile materiale şi umane rezultate din accidente în anul
1990 au reprezentat cca. 1,4% din produsul naŃional brut, iar în anul 1992 acest
procent s-a ridicat la 1,9%.
Din informaŃiile despre accidentele descrise mai sus, diverse organizaŃii, peste tot în
lume, au stabilit un program de cercetare şi dezvoltare în scopul de a reduce
59
consecinŃele rănirilor în urma coliziunilor autovehicul - pieton. Contactele la care se face
referire sunt impactul capului cu capota, aripa şi acoperişul; impactul toracelui cu partea
frontală a autovehiculului, capota şi aripa; şi impactul piciorului cu bara de protecŃie şi
partea frontală a autovehiculului. Strategia este similară pentru toate cele trei regiuni
ale corpului. Pentru început este conceput un experiment de simulare a impactului, fapt
ce implică construirea unui dispozitiv de testare a componentelor şi dezvoltarea sau
confirmarea criteriilor asociate vătămării. În continuare componentele echipamentului
de testare sunt folosite la evaluarea şi identificarea configuraŃiei autovehiculului care
provoacă vătămările cele mai uşoare. În final, dacă sunt necesare, sunt aduse
modificări structurale la autovehicule pentru a demonstra eficacitatea acestora în
diminuarea gravităŃii leziunilor.
4.3 Evaluarea leziunilor. Scara AIS – Abreviated Injury Scale
Scala de evaluare a vătămărilor (AIS) este un sistem de evaluare anatomic introdus
prima oară în 1969 [134]. Este un sistem de alegere pentru codificarea vătămărilor
singulare şi reprezintă fundamentul pentru metodele de evaluare a leziunilor multiple
sau pentru evaluarea efectelor cumulative a mai mult de o vătămare. Acestea includ
MAIS3, ISS4 si PODS5.
În timp scala a fost revizuită si actualizată vis-a-vis de gradul de supravieŃuire astfel
că în prezent oferă o modalitate precisă de clasificare a severităŃii vătămărilor. Ca un
scurt istoric al evoluŃiei scalei AIS putem aminti, în ordine cronologică:
• 1976 – clarificarea terminologiei vătămărilor;
• 1980 – revizuirea secŃiunii “creierului”;
• 1985 – introducerea vârstei (< 15) pentru unele descrieri;
• 1990 – revizuire si extindere majoră pentru corelarea cu auditul şi cercetarea
medicală. Versiunea poartă numele AIS90;
• 1998 – apar următoarele:
o adăugiri asupra regulilor de codificare;
60
o clarificarea codificărilor privind vătămările la nivelul epidermei;
o includerea gradaŃiei pentru OIS (Organ Injury Scale - Scala de evaluare a
vătămărilor organelor interne);
• 2004 – revizuire cu adăugarea codificărilor ortopedice. Versiunea poartă numele
AIS2004.
Scara este clasificată astfel :
• OAIS (Overall AIS – Scala generală de evaluare a vătămărilor);
• MAIS - AIS maxim;
• TOAIS (Trauma Outcome AIS);
• EXAIS (Extremities AIS – Scala de evaluare a vătămărilor la nivelul extremităŃilor:
nas, urechi, falange, (meta)carpiene, (meta)tarsiene);
• SPAIS (Spinal AIS – Scara de evaluare a vătămărilor la nivelul coloanei
vertebrale);
• ABAIS (Abdominal AIS – Scara de evaluare a vătămărilor la nivelul abdomenului);
• SURAIS (Surface AIS – Scala de evaluare a vătămărilor la nivelul tegumentului:
arsuri, etc.).
Evaluarea generală a vătămărilor pentru regiunile corpului este realizată conform
scalei AIS, iar nivelul de vătămare este evaluat de la valoarea 1 la valoarea 6 dupa
corelaŃia din Tabelul 4.5.
Vătămările cu un grad AIS 3 sunt considerate tolerabile, dar de la nivelul AIS 4
standardele de securitate încearcă să elimine efectele. Nivele ale scalei AIS au fost
dezvoltate pentru fiecare regiune a corpului. După cum se poate observa în tabel,
severitatea vătămărilor crește exponenŃial odată cu clasa. Acest lucru devine vizibil
odată cu trecerea de la AIS 3 la AIS 4.
61
Tabelul 4.5 Scala AIS
Codul AIS Gradul de vătămare Șansa de supraviețuire
1 Usoare 100%
2 Moderate 99,6% - 99,9%
3 Serioase, dar fără punerea vieții în
pericol
97,9% - 99,2%
4 Severe, cu punerea vieții în pericol 89,4% - 92,1%
5 Stare critică. Supraviețuire nesigură 41,6% - 46,9%
6 Gravitate maximă 0%
Figura 4-1 DistribuŃia severităŃii leziunilor (a), DistribuŃia vătămărilor pe regiuni ale corpului (b)
4.4 Studiul leziunilor la nivelul capului
ProtecŃia capului împotriva loviturilor prezintă un mare interes. Vătămările creierului,
a cutiei craniene şi ale Ńesuturilor care o acoperă pot fi provocate de o varietate de
mecanisme. Vătămările cuprind sfâşieri, abraziuni, fracturi şi alte forme de distrugere a
Ńesuturilor. Acestea sunt aproape întotdeauna cauzate de mişcări excesive ale unei părŃi
a capului relativ la alta. Sfâşierea scalpului este efectul unor acŃiuni mecanice de tăiere
care separă diferite părŃi alăturate ale acestuia. Fractura craniului apare atunci când
62
structura osoasă a cutiei craniene este supusă unor eforturi de încovoiere mai mari
decât poate suporta fără să se rupă. Contuzia creierului reprezintă o zonă de colectare a
sângelui cauzată de ruperea vaselor sangvine care au fost solicitate la întindere prea
puternic.
Curba de toleranță este dificil de aplicat la impulsurile complexe acceleraŃie-timp din
cauza nesiguranŃei în determinarea acceleraiei și timpului efective. Pentru a depăși
aceasta problema, Gadd a stabilit un criteriu pentru impulsul determinat avind ca scop
stabilirea unui indice de severitate (SI).
∫=T
ndtaSI
0
(4. 5)
unde:
a = acceleraŃia măsurată în g;
n = 2,5, factor de determinare pentru impact la nivelul capului;
T = durata impuls t = timp în secunde.
Factorul de determinare de 2,5 se bazează în primul rând pe aproximarea pantei
liniei drepte a curbei de toleranŃă trasate pe hârtie logaritmică intre 2,5 și 50
milisecunde. Gadd a propus o valoare a toleranŃei de 1000 ca prag al contuziilor în cazul
impactului frontal. Aceasta valoare de toleranŃă a fost recunoscută în primele versiuni
ale regulamentelor americane FMVSS 208. S-a specificat totuşi că Indexul de Severitate
urma să fie calculat folosind acceleraŃia rezultantă măsurată la nivelul capului, în loc de
acceleraŃia uniaxială măsurată pe zona occipitală a capului, în direcŃia de lovire, aşa
cum s-a folosit de către Gadd. Pentru lovituri distribuite sau non-contact la cap, Gadd a
indicat ca valoare prag, valoarea 1500. Este interesant faptul ca primele aplicaŃii cu
acest coeficient au fost realizate în domeniul sportiv, prin proiectarea căştilor de
protecŃie astfel ca SI la contactul jucătorilor să fie mai mic de 1500.
În urma analizei curbei realizată la Universitatea Wayne şi a indicelui de severitate a
apărut un nou criteriu de evaluare a vătămării capului HIC (Head Injury Criterion):
63
( )12
5.2
12
2
1
)(1
ttdttatt
HIC
t
t
−⋅
−= ∫ (4. 6)
unde:
t2 şi t1 sunt valorile finale, respectiv iniŃiale ale intervalului de timp luat în considerare
în timpul impactului, dar nu mai mare de 36 ms, alese astfel încât să maximizeze
valoarea HIC;
a(t) reprezintă acceleraŃia rezultantă în centrul de masă al capului.
Pentru protejarea împotriva acestor tipuri de vătămări se pot adopta diferite moduri
de abordare. Două dintre acestea sunt: realizarea capitonărilor şi distribuŃia încărcărilor.
Un impact al capului poate cauza deformarea craniului şi, chiar dacă nu apar fracturi,
Ńesuturile creierului pot fi vătămate sub influenŃa deformării acestuia. Chiar dacă craniul
nu este solicitat la încovoiere tot vor apărea deformări ale creierului. Minimizarea
acestor denaturări este obiectivul protecŃiei capului. În urma studiiilor de caz efectuate
de-a lungul anilor s-a stabilit o corelaŃie între valoarea HIC şi gravitatea leziunilor pe
scala AIS.
Figura 4-2 CorelaŃia HIC - AIS
4.4.1 Cinematica şi dinamica impactului
ÎnŃelegerea cinematicii interacŃiunii autovehicul - pieton este importantă când se
examinează vătămările capului datorită influenŃei lor în gravitatea impactului. Simulări
64
ale accidentelor pietonale au fost efectuate cu cadavre, manechine antropometrice şi cu
ajutorul calculatorului, fiecare dintre aceste metode având un anumit nivel de succes.
Cadavrele reprezintă majoritatea înlocuitorilor pentru studiul cinematicii impactului
dintre autovehicule şi pietoni. Experimente efectuate cu acestea arată că mişcarea
pietonului este foarte “fluidă” când acesta este lovit de un autovehicul, acesta urmărind
îndeaproape conturul părŃii frontale şi al capotei. Dezavantajele cadavrelor sunt
limitarea “disponibilităŃii” lor şi repetabilitatea, cuplată cu dificultatea instrumentării şi a
conducerii procedurilor.
Anumite experimente cu cadavre sunt menŃionate în literatura de specialitate.
Cercetătorii compară răspunsul dinamic al experimentelor efectuate cu cadavre, cu cel
obŃinut în experimentările cu manechine antropometrice. AlŃii relatează despre
numeroase măsurări ale acceleraŃiei segmentelor de corp provenind de la cadavre şi
manechine.
Manechinele antropometrice au fost utilizate şi ele pentru a studia cinematica
pietonului. Cele utilizate sunt în general versiuni modificate ale dispozitivelor utilizate
pentru evaluarea securităŃii ocupanŃilor unui autovehicul. Durabilitatea şi disponibilitatea
manechinelor permit teste mult mai ample decât e posibil să se efectueze cu cadavre.
Totuşi , filmele de mare viteză ale impacturilor pietonilor, utilizând manechine, arată că
părŃile corpului acestora apar ca fiind prea inflexibile pentru a reproduce cu acurateŃe
fenomenul complex al coliziunii. După contactul iniŃial cu bara de protecŃie a vehiculului
care loveşte, manechinul tinde să se rotească în jurul centrului său de greutate şi
membrele inferioare ricoşează din bara de protecŃie. Deşi cinematica manechinului
diferă substanŃial faŃă de cea a cadavrelor, totuşi aceste experimente au fost
încununate de succes.
Un corp va fi accelerat atunci când o forŃă F este aplicată asupra sa. În timpul
impactului, acceleraŃia apare datorită forŃelor generate de impactul corpului cu diferite
părŃi ale autovehiculului. Dacă corpul nu este deformabil, relaŃia între forŃă şi acceleraŃie
este binecunoscuta relaŃie:
amF ⋅= (4. 7)
65
unde m este masa corpului.
Un corp rigid va căpăta o acceleraŃie unghiulară dacă asupra sa va acŃiona un
moment T. În timpul coliziunii, acceleraŃiile unghiulare apar datorită generării unui
moment. Acesta este de regulă asociat cu impacturile care au componente ale forŃelor
ce generează mişcări de rotaŃie. RelaŃia echivalentă pentru mişcarea de rotaŃie este:
α⋅= IT (4. 8)
unde T este momentul aplicat, I momentul de inerŃie a corpului iar α este acceleraŃia
unghiulară.
În timpul impactului datorită forŃei aplicate, F, acceleraŃia capului se modifică, deci şi
viteza sa se va schimba. Ca urmare el va poseda o anumită energie la un moment dat.
Trebuie reŃinut că procesul de transfer de energie se desfăşoară în timp iar capul nu
este un corp rigid.
În timpul desfăşurării procesului de schimb de energie capul se poate deforma sub
acŃiunea forŃei aplicate şi suferă vătămări. Din fizica elementară se ştie că energia nu
poate fi distrusă. Astfel când energia cinetică a unui corp se schimbă, ea se transformă
practic în altă formă de energie. Energia de deformare este cel mai adesea considerată
a fi “absorbită”. Principiul de bază al protejării pietonului este de a reduce forŃele care
pot vătăma, prin absorbirea unei părŃi a energiei cinetice a acestuia. Aceasta se poate
realiza prin deformarea sau distrugerea unor anumite părŃi ale autovehiculului cu care
pietonul intră în contact.
Dacă în mişcarea sa capul loveşte unele obiecte, iar acestea absorb o parte din
energia cinetică, forŃele de impact vor fi mai mici. Problemele care se pun sunt: câtă
energie poate prelua un corp care se deformează, şi care este forŃa necesară pentru a
produce acea deformaŃie.
O relaŃie simplificată a legăturii între energia cinetică a corpului şi spaŃiul necesar
pentru absorbirea energiei este:
2
2vmdF
⋅=⋅ (4. 9)
66
unde d este distanŃa necesară pentru oprirea corpului, F forŃa medie care apare în
timpul impactului, v este viteza corpului înainte de impact. Este uşor de înŃeles că
pentru protejarea capului trebuie să avem valori cât mai mici pentru F şi deformaŃii cât
mai mari ale componentelor autovehiculului.
În final, modele matematice pe computer, bazate pe dinamica corpurilor rigide, au
fost utilizate pentru simularea impactului dintre autovehicule şi pietoni. Astfel, analize
care au utilizat programe comerciale precum şi modele specifice sunt întâlnite în
literatura de specialitate. AlŃi cercetători au examinat eficacitatea unui model
bidimensional cu grade de complexitate diferite. Programe comerciale precum
MADYMO, PC CRASH, au fost utilizate pentru a crea modele bidimensionale, ale
pietonului, care au două, cinci şi şapte regiuni rigide ale corpului, precum şi un model
tridimensional al cărui corp este compus din nouăsprezece segmente, Figura 4-3.
Rezultatele testelor au fost comparate cu cele obŃinute în urma experimentării cu
manechine.
Figura 4-3 Modele matematice pentru simularea corpului pietonului
Din nefericire, majoritatea modelelor de pieton se bazează în mare pe caracteristicile
manechinelor, şi ca urmare rezultatele simulărilor sunt încă limitate ca acurateŃe. O
excepŃie este întâlnită în lucrările lui Hoyt şi Chu, care au folosit o versiune
bidimensională a lui MADYMO pentru a dezvolta un model pentru pieton adult cu nouă
segmente [54].
67
4.4.2 Simularea impactului capului
Metodele de testare pe componente par a fi practic cele mai bune soluŃii pentru
evaluarea potenŃialului de vătămare rezultat în timpul impactului dintre o parte a
corpului şi suprafaŃa autovehiculului. Testele realiste pe componente, simulând impactul
capului pietonului cu capota autovehiculului, pot fi îmbunătăŃite dacă se cunoaşte viteza
de impact a capului pietonului. Traiectoriile capului şi vitezele rezultate la impactul cu
suprafaŃa autovehiculului au fost determinate în studiile cinematicii pietonului. În Figura
4-4 este prezentat un exemplu de traiectorie, a capului, realizată în teste efectuate cu
cadavre. Viteza impactului cap – capotă, raportată la viteza impactului iniŃial autovehicul
– pieton, variază între 0,7…0,9.
Interesant este faptul că viteza maximă a capului a fost înregistrată înainte de
momentul impactului dintre acesta şi capota autovehiculului. În experimentele efectuate
de cercetătorii Europeni viteza medie de impact a capului variază în limitele 1,0…1,37
[54].
Sursa Nahum, A.M., Melvin, J.W.
Figura 4-4 Traiectoria capului pietonului în funcŃie de timp obŃinută în urma testelor cu cadavre
Viteza mai mare, în studiile europenilor rezultă probabil datorită unor autovehicule
utilizate, mai mici decât cele utilizate de cercetătorii americani. Ca o consecinŃă, capul
cadavrelor nu a izbit capota autovehiculului ci mai degrabă parbrizul. La testele cu
manechine s-au obŃinut viteze ale capului similare ce cele măsurate la cadavre.
68
Modelele pentru calculator, au furnizat valori ale localizării punctului de impact, fără
variaŃia observată în cazul testelor cu manechine. Totuşi, viteza de impact a capului, la
modelul bidimensional, a fost mai mare decât cea obŃinută în experimentele efectuate
cu manechine. Modelul tridimensional a furnizat viteze ale capului mai apropiate de
realitate, care au sugerat că rotaŃia corpului pietonului, in jurul unei axe imaginare ce
trece prin coloana vertebrală şi interacŃiunea braŃ - capotă, a afectat viteza de impact a
capului. Hoyt şi Chu au realizat un model format din opt segmente ale corpului,
reprezentând un copil, ale cărui rezultate sunt foarte rezonabile şi în general agreate în
descrierea rapoartelor accidentului. Raportul mediu al vitezei de impact a capului cu
viteza iniŃială de impact a autovehiculului, în aceste reconstituiri a fost de 0,9 [54].
Un cap rigid, capabil de a produce viteza de impact măsurată la pietoni a fost
dezvoltat de Pritz, de Brooks şi alŃii. El conŃine aparatura pentru măsurarea acceleraŃiei.
Dispozitivele de testare au fost utilizate la reconstituirea avariilor vehiculului, observate
în timpul desfăşurării accidentelor care implică impactul capului, pentru a confirma
fezabilitatea reproducerii în condiŃii de laborator. Un număr semnificativ de accidente în
care au fost implicaŃi pietoni adulŃi au fost reconstituite pentru aflarea legăturii între
criteriile de vătămare măsurate şi gravitatea reală a vătămării. Există o legătură între
severitatea vătămării, exprimată ca AIS-ul maxim, probabilitatea de deces (POD) şi
criteriul de vătămare a capului (HIC). Aceasta verifică faptul că o valoare a HIC de 1000
este un indicator exact al pragului de vătămare serioasă (AIS = 3 şi POD = 7%), şi HIC
de 1500 pare a fi un prag de vătămare severă (AIS = 4…5, POD = 26%).
4.4.3 Evaluarea potenŃialului de vătămare a capului
Metoda de testare a componentelor la impact a fost folosită la evaluarea potenŃialului
de vătămare rezultat din impactul cu autovehicule cu diverse caracteristici. Deoarece
viteza de impact pentru mai mult de 90% din accidentele pietonale este sub 48 km/h, şi
deoarece raportul dintre viteza de impact a capului şi viteza de impact autovehicul -
pieton este aproximativ 0,9 în SUA, majoritatea componentelor testate au fost încercate
la viteze de impact mai mici de 43 km/h. PotenŃialul severităŃii vătămării la impactul
experimental a fost evaluat în principal cu HIC. PerformanŃe bune sunt indicate la
simulări de coliziuni cu pietoni care dau valori ale lui HIC mai mici decât 1000.
69
Rezultatele obŃinute în urma testării la impact a componentelor sugerează că
suprafaŃa frontală a autovehiculului poate fi caracterizată de trei zone cu potenŃial
diferit de vătămare. Centrul capotei este definită ca suprafaŃa încadrată la mai mult de
150 mm de orice muchie a capotei. Aria capotă - aripă include suprafaŃa capotei limitată
la 150 mm de muchii precum şi partea de sus a cadrului aripii. SuprafaŃa din spate a
capotei este cuprinsă între baza mare a parbrizului şi o linie imaginară la 150 mm
înaintea muchiei din spate a capotei. Datele accidentelor arată că punctul de impact al
capului pietonului este distribuit complet uniform în limitele acestor regiuni.
Figura 4-5 ÎmpărŃirea capotei în zone cu potenŃial de vătămare diferit
Impacturile cu partea centrală a capotei produc o largă variaŃie a HIC - ului şi rezultă
valori ale POD – ului ca în celelalte două zone. Unele capote par a oferi o bună protecŃie
a capului. Ca o consecinŃă, au fost dezvoltate teste detaliate pentru suprafaŃa centrală a
capotei. Capotele câtorva autoturisme, autocamioane uşoare şi autoutilitare au fost
analizate în amănunŃime. Reduceri considerabile ale gradului de vătămare pot fi
realizate dacă suprafeŃele centrale ale capotelor autovehiculelor sunt similare cu acele
care produc valori reduse ale HIC – ului. Aria din spate a capotei generează totuşi
impacturi mai severe decât cele produse în zona centrală a acesteia.
70
Efectul punctului de impact asupra
vătămării, în funcŃie de viteză
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 100 200 300 400 500
DistanŃa faŃă de muchia din spate a
capotei
HIC
Vit_1
Vit_2
Figura 4-6 Efectul punctului de impact asupra severităŃii vătămării, măsurată în HIC
Figura 4-6 ilustrează faptul că impactul în interiorul ariei din spate a capotei produce
valori mai mari ale HIC – ului decât în aria centrală. Impacturile produse în interiorul
ariei capotă - aripă produc valori mai mari ale HIC – ului decât toate cele produse în
celelalte zone ale capotei definite mai sus.
Zonele caracteristice autovehiculului care afectează severitatea impactului cuprind
spaŃiul între suprafaŃa capotei şi componentele din compartimentul motor, materialul
din care este fabricată capota şi structura de ranforsare a capotei.
Rezultatele experimentale sugerează că pentru viteze de impact cuprinse între 30 şi
45 km/h, capul trebuie să determine deplasări dinamice între 58 şi 76 mm ale suprafeŃei
capotei, pentru a menŃine valori ale HIC – ului mai mici decât 1000. Deplasările
dinamice pot depăşi spaŃiile disponibile de sub capotă dacă componentele
compartimentului motor nu sunt montate rigid. În majoritatea cazurilor, aceste
componente sunt rigide şi masive în comparaŃie cu capul pietonului şi materialul din
care este fabricată capota. Aceste observaŃii sugerează că impactul capului pietonului
cu cadrul exterior, care asigură un spaŃiu mai mare de 58 mm faŃă de cea mai apropiată
componentă din compartimentul motor, poate produce doar potenŃiale vătămări minore.
71
Figura 4-7 Capotă cu structură de ranforsare mai puŃin rigidă
Figura 4-8 Capotă cu structură de ranforsare rigidă
Materialele pot fi clasificate în două mari categorii: plastice şi elastice. Dacă
materialul este plastic, el nu-şi recapătă forma în urma deformaŃiilor care apar în timpul
coliziunii. La o comprimare totală a materialului viteza de deformare este zero. Se poate
spune că întreaga energie cinetică a fost disipată (absorbită). Materialul este elastic
dacă în urma impactului el îşi va recăpăta forma iniŃială. În acest caz nu mai poate fi
vorba de o energie absorbită, iar capul îşi va recăpăta viteza iniŃială în direcŃie opusă.
ForŃa maximă dezvoltată nu se modifică, dublându-se însă timpul cât aceasta
acŃionează.
72
Majoritatea materialelor existente nu sunt nici perfect elastice, nici perfect plastice ci
undeva în acest interval. Dacă durata de aplicare a forŃei este obiectivul urmărit, vor fi
utilizate cu precădere materiale plastice. Dacă materialul supus acŃiunii forŃelor trebuie
să poată fi folosit în repetate rânduri se vor folosi materiale care-şi recapătă forma în
urma încărcărilor. Cel mai bun material ar fi unul care se deformează plastic, apoi îşi
recuperează încet forma şi tăria şi este capabil să reziste unor încărcări ulterioare.
ForŃa care apare la lovirea unui material depinde nu numai de deformaŃia
materialului sub acŃiunea forŃei ci şi de mărimea suprafeŃei pe care acŃionează aceasta
şi de tăria intrinsecă a acestuia.
Materialul capotei influenŃează de asemenea severitatea vătămării. Rezultatele
testelor demonstrează că foaia convenŃională din tablă de oŃel a capotei şi aripii
absoarbe energia de impact a capului, producând forŃe mici şi ca atare valori scăzute
ale HIC – ului. A fost testată o capotă de aluminiu, aceasta prezentând caracteristici
aşteptate de absorbŃie a energiei. Deplasările dinamice mari observate în acest test au
sugerat nevoia de mai mult spaŃiu sub capotă. Lovirea câtorva capote fabricate din fibre
compozite indică faptul că unele capote prezintă caracteristici slabe de absorbŃie a
energiei şi sunt considerate mai rigide decât majoritatea capotelor din oŃel. În
consecinŃă, ameninŃarea unor vătămări severe ale capului este mai mare la impactul cu
capotele fabricate din materiale plastice compozite, decât în cazul unei capote
convenŃionale din oŃel. Structura de ranforsare a capotei afectează, la rândul ei,
severitatea vătămării capului la impactul cu capota. Testele efectuate cu două vehicule
cu aspect exterior aproape identic din punct de vedere geometric şi cu structuri de
ranforsare diferite au arătat că vehiculul cu structura de ranforsare mai “solidă”, Figura
4-8, a produs vătămări mai grave decât cel cu structura de ranforsare mai uşoară,
Figura 4-7. Deşi spaŃiul de sub capotă diferă la cele două autovehicule, diferenŃa de
performanŃă a fost atribuită în primul rând structurii diferite de ranforsare a capotei.
4.4.4 Măsuri în vederea reducerii vătămării capului pietonului
Modificarea părŃii frontale a autovehiculului, pentru a reduce severitatea vătămării
pietonilor nu a fost considerată practică de mulŃi. ObservaŃiile asupra componentelor
73
testate la impact au sugerat că pot fi făcute unele modificări constructive cu efect
semnificativ în reducerea vătămărilor capului.
Aria capotă - aripă produce majoritatea vătămărilor grave, dintre toate componentele
testate. DemonstraŃii recente au arătat că această regiune poate fi “înmuiată” şi făcută
să absoarbă mai multă energie prin reducerea rigidităŃii locale a aripii şi prevăzând un
spaŃiu între suprafaŃa aripii şi structura tablierului. Unele modificări la structura aripii au
redus forŃa maximă de impact cu 30% sub valoarea măsurată la vehiculul similar
nemodificat. În partea din spate a capotei, s-a redus valoarea forŃei de impact cu 20%
prin conceperea unei capote ce oferă un spaŃiu suplimentar de 10 mm între butucul
ştergătoarelor de parbriz şi ranforsarea traversei de la baza parbrizului. În ultimii ani a
apărut un nou concept prin care se urmăreşte reducerea vătămărilor suferite de pieton,
în special prin micşorarea nivelului HIC. Automobilele actuale au o grupare densă a
componentelor de sub capotă. Anumite părŃi rigide cum ar fi punctele superioare de
prindere ale suspensiei si chiulasa sunt foarte aproape de capotă. De multe ori aceasta
nu are loc să se deformeze la impactul cu capul. ConsecinŃele sunt de multe ori grave,
chiar fatale.
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
0 4 8 12 16 20 24 28 32
Timpul [msec]
AcceleraŃia [g]
Nemodificat
Modificat
Figura 4-9 Efectul modificării regiunii capotă – aripă asupra valorii acceleraŃiei la impact
74
-200
-150
-100
-50
0
50
0 4 8 12 16 20 24 28 32
Timpul [msec]
AcceleraŃia [g]
Nemodificat
Modificat
Figura 4-10 Efectul modificării capotei asupra acceleraŃiei în momentul impactului
Pornind de la aceste aspecte s-a dezvoltat un sistem de protecŃie pentru a reduce
gravitatea impacturilor cap-capotă. Sistemul e activat, În momentul impactului, de către
un senzor plasat în bara de protecŃie la viteze de peste 20 km/h. Senzorul e capabil să
facă distincŃie între obiecte cu geometrii diferite (ex. un alt autovehicul şi piciorul
pietonului), precum şi între obiecte cu rigidităŃi diferite (ex. un stâlp şi un picior). Doi
senzori comandă ridicarea părŃii din spate a capotei cu aproximativ 100 mm. Traductorii
au fost reglaŃi pentru a ridica capota la 60...70 milisecunde după coliziunea picior-
capotă, dar înainte de producerea impactului cu capul pietonului. Elementele de ridicare
au fost concepute, de asemenea, pentru a se menŃine în poziŃia ridicat, în timpul
coliziunii cu trunchiul superior şi, în acelaşi timp, a absorbi energia pentru a descărca
capul de sarcină daca impactul se produce în dreptul elementelor de ridicare.
Sistemul a fost testat cu ajutorul unui cap-manechin lovind capota în diferite poziŃii la
viteze de până la 50 km/h, dar şi prin intermediul unei părŃi frontale complete a
autovehiculului, montată pe o sanie, lovind un manechin-pieton, Figura 4-11.
Testele au fost efectuate pentru a testa timpul de răspuns al sistemului, dar şi pentru
a verifica dacă elementele de ridicare sunt suficient de solide pentru a Ńine capota
ridicată în timpul ciocnirii cu trunchiul superior, până când capul loveşte capota.
Sistemul de protecŃie, capota activă, include două elemente de ridicare, care saltă
colŃurile din spate ale capotei. Elementele de ridicare constau din burdufuri de metal
care sunt umplute cu gaz de către nişte micro-generatoare, în cazul unui impact.
75
Sursa Autoliv
Figura 4-11 Testul EuroNCAP cu sistemul capotă activă
Avantajele sunt multiple:
• ConstrucŃia nu necesită etanşări care să prevină scăpările de gaz. Singura
deschidere din burduf este cea la care se cuplează generatorul de gaz. Aşadar, e
uşor să se menŃină presiunea în burduf pe o perioadă lungă de timp. Acest lucru
e foarte important întru-cât se pot înregistra variaŃii largi al timpului de impact cu
capul, acesta depinzând de talia persoanei şi de viteza de impact;
• Burduful e insensibil la unghiul de ciocnire (unele dispozitive de ridicare pot
absorbi energie numai dacă impactul se produce sub un unghi perfect
determinat);
• Dimensiunile traductorului pot fi foarte mici. ÎnălŃimea dispozitivului poate fi mai
mică decât înălŃimea de ridicare, lucru imposibil in cazul unui dispozitiv cu piston.
Testele efectuate în cinci puncte ale capotei au pus în evidenŃă valori mai mici ale
HIC pentru capota activă, comparate cu capota standard, Tabelul 4.5 şi Figura 4-12.
76
Tabelul 4.5. Teste cu capul manechinului; comparaŃie între capota activă, şi capota
standard (40 km/h).
Punct HIC
Standard Activă
Reducerea
1 3257 648 -80 %
2 7056 735 -90 %
3 1486 525 -65 %
4 1438 753 -48 %
5 953 778 -18 %
În toate testele efectuate cu capota activă, valorile coeficientului HIC s-au încadrat
sub valoarea de prag de 1000. Cea mai mare valoare a HIC pentru capota activă a fost
de 778, în comparaŃie cu capota standard, unde valorile HIC au fost cuprinse în
intervalul (953, 7056). Reducerea valorilor HIC a oscilat de la 18 % la 90 %, unde
valorile cele mai mari pentru capota standard au fost reduse cel mai mult. De asemenea
testul efectuat în punctul de ridicare a obŃinut valori ale HIC sub pragul de 1000, şi
anume 774.
Figura 4-12 Testul EuroNCAP pentru testarea capotei active la impactul cu capul pietonului (Sursa Autoliv)
77
Tabelul 4.6 Rezultatele testului cu, capul manechinului, la viteza de impact de 50
km/h, comparând capota activă cu, capota standard.
HIC Punct
Standard Activă Reducere
Deasupra suspensiei
16497 1213 -920 %
Testul de referinŃă cu capul manechinului, efectuat la 50 km/h, a scos în evidenŃă o
valoare extrem de mare a HIC pentru capota standard, şi anume aproape 16500.
Această valoare ar fi trebuit să fie ceva mai mare, deoarece acceleraŃia într-o direcŃie a
depăşit indicaŃia maximă a accelerometrului de bord. În schimb, pentru capota activă s-
a obŃinut o valoare a HIC de 1200, ceea ce reprezintă mai puŃin de o zecime din
valoarea obŃinută cu capota standard.
4.4.5 Concluzii
Sistemul de protecŃie pentru pietoni s-a dovedit eficient pentru un adult. Capota
activă a fost capabilă să se activeze repede şi să menŃină HIC-ul la valori sub 1000 în
toate punctele de test la o viteză de 40 km/h. De asemenea, şi la 50 km/h, o reducere
importantă a HIC a fost obŃinută.
În testele cu manechine sistemul activ a evoluat bine în diverse condiŃii apropiate de
viaŃa reală (umărul are timpul de impact mai mic decât al capului).
Studiul trebuie continuat cu craniu şi picior de manechin-copil. De asemenea trebuie
introduse diferenŃe ale temperaturii de testare.
Capul poate fi protejat dacă se respectă două condiŃii generale:
• Să se reducă energia cinetică a capului în timpul impactului;
• ForŃa dezvoltată să fie mai mică decât cea necesară produceri mişcărilor relative
între părŃile componente ale capului.
Aceste condiŃii se pot realiza practic prin:
78
• Mărirea suprafeŃei de contact dintre capul pietonului şi părŃile autovehiculului cu
care vine în contact;
• Uniformizarea forŃei de contact;
• Micşorarea forŃei de lovire a capului cu autovehiculul.
4.5 Aspecte privind leziunile la nivelul toracelui
Testarea pe componente reprezintă o modalitate efectivă de a simula impactul
toracelui cu suprafaŃa autovehiculului. Stabilirea tehnologiei de testare este mai dificilă
decât în cazul capului. Componentele toracice potrivite pentru evaluarea vătămărilor
trebuie să aibă răspunsul la forŃa de deflecŃie ca si corpul uman, pe când capul poate fi
tratat ca fiind rigid. Astfel, răspunsul toracelui şi criteriile de vătămare nu sunt foarte
bine definite pentru copii, în ciuda frecvenŃei ridicate cu care sunt implicaŃi în
evenimentele rutiere.
4.5.1 Testări de impact cu pendulul
Teste mai ample au fost publicate încă din 1970. Acestea aveau în componenŃă un
pendul rigid de 6 inch diametru cu care se lovea sternul cadavrelor. Primele rezultate au
fost prezentate între anii 1970 - 1975. În teste pendulul lovea sternul la nivelul
intercostal dintre coasta a patra şi a cincea.
DeflecŃia totală a pieptului incluzând muşchii exteriori ai sternului a fost inclusă în
1974 de Kroell [47]. Tot în 1974 s-a realizat coridorul (limitele) pentru deflecŃia
structurii osoase a pieptului. În 1981 s-au făcut teste pe voluntari, aceştia fiind loviŃi de
un pendul capitonat de 10 kg şi 6 inch diametru, cu viteze cuprinse între 2,4 şi 4,6 m/s.
În condiŃii de încordare forŃele au fost puŃin mai mari decât în condiŃii de relaxare,
pentru aceeaşi viteză de impact. Astfel pentru condiŃii de stres, la viteza de 2,4 m/s,
sarcina aplicată a fost de 79 N/mm, iar pentru condiŃii de relaxare de 57 N/mm. La
viteza de 4,6 m/s in condiŃii de încordare sarcina aplicată a fost de 250 N/mm.
DeflecŃiile maxime ale toracelui au fost de 44 – 46 mm, reprezentând 16% din deflecŃia
admisă cutiei toracice.
79
S-a dezvoltat o ecuaŃie care caracterizează răspunsul toracelui în condiŃiile de impact
cu un pendul:
( ) ( ) ( ) ( )tAmtVCtDKtF ⋅+⋅+⋅= 2 (4. 10)
unde K este constanta elastică a resortului, 47 N/m2
C – coeficientul de viscozitate, 5,45 N-s/cm
m – masa medie efectivă = 0,286 kg
D – deflecŃia pieptului
V – viteza de deformare a pieptului
A – acceleraŃia pieptului
F – forŃa de impact.
D, V, A şi F depind de timpul t. Valorile pentru K, C şi m sunt mediile obŃinute din
valorile coridorului teoretic (4.2, 6.7, 10.2 m/s), pentru o masă a impactorului de 23.4
kg.
4.5.2 Limitele de rezistenŃă ale toracelui la impact frontal
Multe din rezultatele obŃinute în cercetări mai vechi, referitoare la limita de rezistenŃă
a toracelui, au fost revăzute mai târziu de către specialişti. Unele dintre acestea au fost
folosite la realizarea manechinului Hybrid III, destinat experimentării în cazul coliziunilor
frontale om – autovehicul.
Limita superioară, în cazul vătămărilor severe, a acceleraŃiei coloanei vertebrale nu
trebuie să depăşească 60 g în cazul accidentelor cu contact frontal. Manechinele Hybrid
II şi III au fost concepute pentru a măsura tăria impactului conform normelor federale
FMVSS 208. Primul măsoară doar acceleraŃia coloanei vertebrale, varianta Hybrid III
măsurând simultan şi comprimarea pieptului.
AcceleraŃii de 40 g ce acŃionează timp de 100 ms sau mai puŃin au fost tolerate de
subiecŃi. Într-un singur caz s-a reuşit suportarea a 45 g într-un interval de timp similar
80
cu primul. În urma acŃionării cu rate de 1000 g/s s-a constatat că omul nu poate
suporta valoarea de 30 g. Eiband a demonstrat astfel că limita de suportabilitate a
toracelui supus la acceleraŃii scade odată cu creşterea timpului de expunere [54].
În urma cercetărilor realizate în laborator s-a concluzionat că severitatea vătămării
toracelui este proporŃională cu cantitatea de energie specifică pe care acesta trebuie să
o absoarbă. De asemenea gravitatea accidentărilor este invers proporŃională cu
mărimea suprafeŃei de contact dintre autovehicul şi toracele pietonului şi cu timpul în
care se realizează transferul de energie. NHTSA a dezvoltat o gamă de componente
care reprezintă toracele pentru simularea impactului pietonului în condiŃii de laborator.
Configurările au fost făcute pentru copii a căror vârstă este de 3, 6, 9 şi 12 ani iar
bărbatul adult a fost configurat după criteriul de 50% asemănare. Componentele au
fost concepute pentru simularea condiŃiilor de accident cele mai reprezentative,
impactul lateral cu pieptul. Componentele dispozitivelor de testat au fost proiectate
pentru a avea condiŃii de încărcare distribuită, cu producerea de contact real pentru
fiecare grupă de vârstă. ConcepŃia se bazează pe un model analitic, cu o masă, al
toracelui. Biofidelitatea manechinului şi a dispozitivelor testate au furnizat “răspunsuri”
apropiate de cele ale corpului uman. Parametrul folosit pentru evaluarea răspunsului
acestor componente cuprinde acceleraŃia şi deplasările relative la nivelul coastelor şi a
coloanei vertebrale precum şi reacŃiunile. Datorită variaŃiei rezultatelor obŃinute din
experimentele efectuate cu cadavre sau animale, au fost create intervale standard
pentru evaluarea acurateŃei rezultatelor obŃinute la testarea manechinelor.
AsociaŃia Peugeot-Renault a măsurat reacŃiunile şi deformaŃiile toracelui într-un şir de
teste. OrganizaŃia InternaŃională a Standardelor (ISO) a formulat recomandări pentru
datele obŃinute din testarea manechinelor. Figura 4-13 ilustrează faptul că forŃa, pentru
un torace de pieton adult, aproape se leagă de coridorul ISO, pentru o viteză de 22.5
km/h.
81
0
3
6
9
12
15
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Timpul [msec]
ForŃa [kN
]
Figura 4-13 Coridorul ISO şi rezultatele încercărilor la viteza de 22.5 km/h
NHTSA a dezvoltat un alt set de recomandări pentru impacturi laterale cu cadavre.
Au fost măsurate reacŃiunile şi acceleraŃiile coastelor şi ale coloanei vertebrale. Figura
4.14 compară acceleraŃiile coloanei vertebrale cu recomandările date de NHTSA. În
cazul toracelui copiilor date exacte nu există. Există puŃine informaŃii referitoare la
impactul toracelui minorilor. Folosind tehnica scalării cu date de forŃe şi deflexie din şirul
de teste ISO s-au conceput răspunsuri pentru pietoni în vârstă de 3, 6, 9 şi 12 ani.
Sursa Nahum, A.M., Melvin, J.W.
Figura 4-14 Coridorul NHTSA al acceleraŃiei coloanei vertebrale şi rezultatul încercărilor la viteza de 27 km/h, lansare de pe sanie
Tehnica sa se bazează pe diferenŃa fiziologică dintre adulŃi şi copii precum şi
diferenŃele de vârstă şi de masă. Răspunsurile au fost folosite la proiectarea de
componente toracice pentru copii.
82
Înlocuitorii toracelui sunt dispozitive de testat, în laborator, care sunt capabile să
furnizeze în urma impactului răspunsuri repetabile şi apropiate de cele ale corpului
omenesc. Ele simulează condiŃiile de impact cu încărcare distribuită. Criteriile de
vătămare sunt utilizate pentru a reda forŃele, acceleraŃiile şi deplasările măsurate în
scopul evaluării nivelului de severitate al vătămării. Criteriile utilizate pentru evaluarea
vătămărilor toracelui sunt identice cu criteriile utilizate pentru ocupanŃii habitaclului unui
autovehicul supus unui şoc lateral: Indexul Traumei Toracice (TTI), Criteriul de
Vătămare Viscoasă (V*C) şi zdrobirea.
Indexul Traumei Toracice (TTI) este o acceleraŃie. Valoarea de bază TTI(d)
utilizată curent pentru evaluarea protecŃiei ocupanŃilor în timpul unei coliziuni laterale
este media dintre acceleraŃia maximă a coloanei vertebrale şi cea a toracelui. O valoare
a TTI mai mică decât 85 g a fost propusă ca fiind maximum la care poate fi expus un
manechin într-un test de crash.
Zdrobirea este o deformare care măsoară comprimarea pieptului. De regulă este
exprimată ca procent între dimensiunile pieptului subiecŃilor testaŃi. Criteriul se bazează
pe corelarea dintre deflecŃia pieptului şi producerea fracturilor coastelor, care sunt
asociate cu alte vătămări ale toracelui. Un procent de 28% până la 35% deflecŃie a
pieptului reprezintă în general un nivel de vătămare pe scara AIS de 3, pentru un pieton
adult.
Criteriul de Vătămare Viscoasă (V*C) este deflecŃia care include contribuŃia
vitezei ca factor de vătămare. Valoarea zdrobirii, exprimată ca procent din jumătatea
grosimii pieptului, şi viteza de zdrobire sunt înmulŃite pentru a calcula V*C. O valoare de
1m/s este generatoare de vătămări serioase.
ReconstrucŃia accidentelor a fost prezentată de NHTSA pentru dezvoltarea unei relaŃii
între criteriile măsurabile şi severitatea vătămării la copii. Accidentele pietonale în care
condiŃiile de impact şi stricăciunile produse autovehiculelor au fost foarte bine
documentate, au fost selectate pentru reconstrucŃie. Deoarece autovehiculele au suferit
deformări minore, la coliziunea cu copiii, a fost foarte dificil de evaluat acurateŃea
reconstrucŃiei. Datele obŃinute în laborator, referitoare la gradul de vătămare, au fost
într-un interval destul de larg deci rezultatele nu au putut fi aproximate corect pentru
83
stabilirea unui prag de la care apar vătămări serioase. Vătămările serioase la copii se
pare că se produc la nivele mai joase decât la adulŃi. Valoarea de prag pentru TTI a fost
de 60 g, 25% pentru zdrobire şi 0,38 m/sec pentru V*C.
4.5.3 Modelarea matematică a toracelui
În 1973 Lobdell a publicat modelul cu mase suspendate a toracelui supus impactului
frontal. Acesta, Figura 4-15, utiliza mase, elemente elastice şi de amortizare şi funcŃiona
bine la coliziuni frontale pentru viteze de impact cuprinse în coridoarele definite în 1974
[55]. Viano în 1987 a modificat modelul pentru a include în el puterea dată de energia
cinetică, momentul maselor suspendate şi energia stocată în arcuri şi disipată în
amortizoare [111]. Modelarea matematică joacă un rol important şi în cercetarea
lovirilor laterale.
Figura 4-15 Modelul matematic al toracelui, propus de Lobdell, pentru impactul frontal
În 1988, cu ajutorul programului de simulare CAL3D cercetătorii au arătat că există
diferenŃe majore între impactul produs în condiŃii aleatoare de viteză şi cel cu viteză
pulsatorie. În condiŃii de laborator testele se realizează printr-o masă în mişcare care
loveşte un subiect staŃionar (metoda pendulului) sau printr-un subiect în mişcare care
izbeşte o masă fixă (testul cu sanie).
84
4.6 Elemente ale profilului geometric al autovehiculului care influenŃează
vătămările pietonilor
După dezvoltarea echipamentelor şi procedurilor de simulare a impactului toracelui
cu autovehiculul, un lot reprezentativ din producŃia de autovehicule a fost testat pentru
a stabili nivelul general de performanŃă şi pentru a determina care design poate afecta
gradul de vătămare. Studiile au indicat că leziunile toracelui cauzate de impactul cu
partea frontală deŃin un procent însemnat din totalul vătămărilor suferite de pietoni.
Seria de teste iniŃială a simulat izbirea copiilor de partea frontală a autovehiculelor cu
tot toracele şi fără ca acesta să ajungă pe suprafaŃa capotei. ÎnălŃimea pieptului la copii
este la, sau sub nivelul muchiei principale a capotei. Astfel în cazul impactului au fost
observate rotaŃii nesemnificative ale părŃii superioare a corpului copilului. Viteza după
impact a toracelui este esenŃială, şi identică cu viteza autovehiculului. Testările au
demonstrat “agresivitatea” relativă a părŃii frontale a majorităŃii tipurilor de autovehicule
încercate. Unele caracteristici cum ar fi curburile mai line ale părŃii frontale, farurile şi
locaşurile acestora mai puŃin rigide au generat vătămări mai uşoare, dar chiar şi cele
mai “performante” autovehicule, la viteze de peste 29 km/h produc leziuni grave. Toate
cele trei criterii de vătămare au furnizat rezultate similare. Profilul frontal al
autovehiculelor s-a schimbat semnificativ în ultimii ani. Astăzi capotele sunt mai joase
iar muchiile acestora sunt mai puŃin proeminente. Rezultatul a fost scăderea procentului
copiilor care, loviŃi de autovehicule, au venit în contact total al toracelui cu partea
frontală a autovehiculului. Creşterea unghiului de înclinare al capotei măreşte
probabilitatea ca toracele copiilor să ia contact cu suprafaŃa relativ plană a capotei.
Acest tip de impact este tipic pentru pietonii adulŃi.
Lovirea pe suprafaŃa capotei oferă câteva avantaje. Structura capotei, în aceste zone,
este mai puŃin rigidă decât partea frontală a acesteia. SuprafaŃa capotei este oarecum
plană, astfel este favorizată o distribuire a forŃei de impact mai uniform. În final, viteza
de impact a toracelui poate fi redusă semnificativ faŃă de viteza iniŃială de impact
autovehicul - pieton deoarece partea superioară a corpului pietonului se roteşte pe
capota autovehiculului.
85
4.7 Cercetări asupra vătămărilor produse membrelor inferioare ale pietonului
Leziunile membrelor inferioare ale pietonilor, rareori pun probleme serioase din punct
de vedere al ameninŃării vieŃii, prin comparaŃie cu vătămările produse la cap sau în zona
toracelui. Totuşi picioarele sunt vătămate adesea foarte grav. Pe scara AIS gradul
acestor leziuni nu depăşeşte valoarea 3. Rănirile grave ale picioarelor necesită lungi
perioade de reabilitare. În multe cazuri, rezultatul vătămărilor se va vedea mai târziu
prin anumite grade de “disconfort” sau prin afecŃiuni grave ale articulaŃiilor. Ca atare
este dificil de estimat corect costul social al tratării acestora, dar mulŃi cercetători cred
că actualmente aceste costuri sunt subestimate. Dintre cei ce preocupă de aceste
subiecte putem aminti pe Yates, Zeidler, States şi Viano [54], [112].
Succesul cercetărilor de a preveni accidentarea membrelor inferioare depinde de
înŃelegerea mecanismului de vătămare şi a limitelor diferitelor structuri ale piciorului.
Două tipuri de încărcări sunt considerate ca fiind cauze majore de producere a leziunilor
la membrele inferioare. Prima, când bara de protecŃie şi muchia capotei lovesc piciorul
apare forfecarea acestuia. Atât tibia cât şi femurul pot fi afectate, depinzând de poziŃia
pietonului relativ la partea frontală a autovehiculului. Limita de rezistenŃă a femurului, în
cazul unui impact lateral, se situează în intervalul 3500 – 7500 N. Multe alte surse indică
valoarea medie a acestei limite ca fiind 4000 N.
În cazul tibiei există anumite controverse în privinŃa forŃei maxime ce poate fi
suportată de aceasta în cazul unui impact lateral. Astfel Cesari, în încercările efectuate
pe cadavre a măsurat valori de 3300 N, după aceste valori apărând fracturi ale osului.
Kajzer a sugerat că o forŃă de 4000 N poate fi o forŃă de impact rezonabilă asupra
membrelor inferioare şi a tibiei. Contrastul se amplifică atunci când Snider admite o
forŃă aplicată dinamic de 1500 – 3000 N asupra tibiei. Aceste diferenŃe pot apărea din
modul diferit de încercare, unii au testat piciorul ca ansamblu, pe când alŃii au studiat
doar tibia izolată de restul piciorului [54].
A doua cauză a producerii leziunilor la membrele inferioare este încovoierea.
Încovoierea contribuie nu numai la producerea de fracturi lungi ale oaselor, ci este
considerată ca principala cauză de producere a leziunilor la genunchi şi la articulaŃia
gleznei. S-a creat un model a cărui limită a momentului de încovoiere este de 212 Nm
86
pentru femur şi de 214 Nm pentru combinaŃia tibia - fibula. Unii cercetători au măsurat
momentul de încovoiere asupra tibiei în momentul impactului. Rezultatele obŃinute au
pus în evidenŃă diferenŃele dintre tibia de la bărbat şi femeie. Astfel, pentru bărbat
valorile momentului de încovoiere asupra tibiei au fost de 320 Nm, iar pentru femeie de
280 Nm. Exemplele de vătămări serioase ale genunchiului includ fracturile intra
articulare şi ruptura ligamentelor. RezistenŃa unor ligamente a fost măsurată de către
Aldman. Din păcate aceste date nu pot fi utilizate pentru prezicerea limitei, decât dacă
se dispune de un model cinematic foarte fidel al genunchiului.
Limitele de rezistenŃă la încovoiere, pentru genunchi şi gleznă, nu sunt încă stabilite.
În timp ce vătămări ale gleznei apar destul de rar, cele ale genunchiului sunt foarte
răspândite şi totuşi răspunsul genunchiului la impact nu este pe deplin înŃeles. Valoarea
momentului de încovoiere ce poate provoca leziuni grave este estimată la 200 Nm şi
corespunde unei deflecŃii unghiulare de 6o.
4.7.1 Simularea impactului picior - autovehicul
Impactul piciorului pietonului cu autovehiculul poate fi modelat matematic,
experimentat pe cadavre, experimentat pe manechine antropometrice sau testat pe
componente. Procedura de testare aste aproape identică cu cea de la impactul capului.
Eforturi suplimentare s-au făcut când s-au utilizat manechine în mărime naturală pentru
impactul de tip pieton cu bara de protecŃie a autovehiculului. Testele standard cu
manechine nu pot pune în evidenŃă fracturile oaselor sau ruperea articulaŃiei
genunchiului. Unele modificări pentru genunchiul manechinului au fost făcute pentru a
rezolva aceste probleme. O mică tijă filetată a fost adăugată chiar dedesubtul
genunchiului standard. La o încărcare laterală mai mică decât o valoare prag, aceasta
deformează plastic genunchiul. Lungimea tijei a fost determinată prin măsurarea forŃei
de rotaŃie în testările făcute cu cadavre şi verificate mai târziu prin teste cvasi statice
asupra picioarelor cadavrelor.
Alt efort făcut constă în adăugarea unei articulaŃii suplimentare, aproape de nivelul
genunchiului, care poate permite rotirea laterală. Momentul necesar pentru generarea
rotaŃiei este controlat de un mecanism cuplaj cu fricŃiune, a cărui moment de frecare
87
permite rotaŃia la momente mai mari de 200 Nm. Un avantaj al acestei modificări
constă în faptul că discurile cuplajului reŃin valoarea maximă a rotaŃiei.
Chiar cu modificările descrise anterior, încercările efectuate cu manechine doar se
apropie de cele reale efectuate pe cadavre. Totuşi cercetătorii şi-au concentrat
eforturile pe conceperea de dispozitive care pot fi supuse testării, fiecare din acestea
putând să simuleze numai o parte a impactului pietonului cu autovehiculul.
ArticulaŃia genunchiului modificată de Bunketorp constă dintr-o articulaŃie sferică
amplasată central, fixată pe fiecare parte, pentru a simula ligamentele colaterale,
confecŃionate din cupru [54]. ArticulaŃia a fost concepută pentru a simula structura
genunchiului. Acest mecanism a fost utilizat pentru a determina efectele diferitelor
încărcări pe diferitele părŃi ale articulaŃiei genunchiului, Figura 4-16. Bunketorp a utilizat
şi membre inferioare, prelevate de la cadavre, cărora le-a adăugat o masă la partea
superioară pentru a simula masa corpului. S-a realizat şi un dispozitiv de simulare a
impactului părŃii superioare a piciorului cu muchia capotei. Acesta este compus dintr-un
segment care poate fi lansat înspre muchia capotei autovehiculului cu scopul de a
măsura forŃele ce se exercită asupra pietonului în timpul unui impact. Testele pe
cadavre au furnizat date pentru determinarea masei efective şi a rigidităŃii materialului
proiectat.
Figura 4-16 ArticulaŃia genunchiului realizată de Aldman şi Bunketorp
88
Un model nou a fost conceput de Aldman. Acesta încorporează o articulaŃie a
genunchiului şi unele simplificări ale testelor care se efectuau pe picioarele cadavrelor.
Partea superioară a piciorului este reprezentată numai printr-o masă conectată cu
partea inferioară a piciorului printr-o articulaŃie sferică. Segmentele părŃii inferioare a
piciorului aveau masele şi centrele de greutate similare cu acelea ale unui pieton 50%
grad de asemănare, dar cu o construcŃie simplificată. Ele foloseau Ńevi de oŃel, cu rol de
oase, care erau acoperite cu un strat de spumă pentru a se obŃine rezultate apropiate
de cele obŃinute pe cadavre în timpul încercărilor.
Mai târziu cercetările au încorporat modelul anterior într-un dispozitiv denumit The
Rotationally Symmetric Pedestrian Dummy (RSPD). Aspecte noi ale modelului cuprind
adăugarea articulaŃiei gleznei deformabilă plastic şi a unei labe a piciorului de lemn.
Această articulaŃie se va deforma plastic sub acŃiunea unui moment de 40 Nm, în timp
ce articulaŃia genunchiului se deformează când momentul atinge 70 Nm. Masele lui
RSPD au fost multiplicate cu un coeficient de 1,5 deoarece RSPD este un model de
manechin simplificat, care simulează ambele picioare ale pietonului printr-o singură
structură. Masele celor două segmente ce alcătuiesc piciorul sunt similare cu cele ale
manechinului HYBRID III, masa segmentului inferior cuprinzând masa labei piciorului.
4.7.2 Rezultate obŃinute în urma simulărilor
Componentele diferitelor regiuni ale corpului uman descrise în paragrafele anterioare
au fost folosite pentru studierea parametrilor autovehiculelor, la determinarea influenŃei
acestora asupra forŃelor transferate asupra oaselor şi articulaŃiilor piciorului în timpul
impacturilor. Aceşti parametri pot fi împărŃiŃi în două mari categorii: geometria
autovehiculului şi rigiditatea.
Cercetătorii au determinat câŃiva parametri geometrici importanŃi ai autovehiculelor,
care determină vătămări ale membrelor inferioare a pietonilor. Dintre aceştia înălŃimea
de poziŃionare a barei de protecŃie este un parametru critic, Figura 4-17.
89
Figura 4-17 Automobil cu geometrie frontală variabilă A – muchia capotei, B – muchia superioară a barei, C – avansul frontal al barei, D – unghiul de înclinare frontal, Structuri
absorbante de energie (suprafeŃele haşurate)
Automobilul testat la impact a fost realizat cu o geometrie variabilă a muchiilor
frontale, în care înălŃimea barei, muchia capotei, înălŃimea şi adâncimea protuberanŃei
barei din faŃă pot fi ajustate.
În testele iniŃiale partea frontală a automobilului a fost la început rigidă, asigurând o
deformaŃie maxim disponibilă de numai 25 mm. Pentru testele de mai târziu bara şi linia
capotei au fost înlocuite cu unităŃi absorbante de energie, având o capacitate de strivire
de 210 mm şi o forŃă constantă de strivire de aproximativ 4 KN (când este strivită de
manechine).
Probabilitatea de vătămare a genunchiului creşte când bara de protecŃie loveşte
direct genunchiul. Când se întâmplă aceasta, pot apărea anumite efecte asupra rotulei.
ForŃa datorată impactului cu viteză mare va cauza fracturi ale acesteia. Dacă viteza de
impact este mică, vor apărea vătămări severe asupra ligamentelor. În unele cazuri,
ambele tipuri de leziuni pot apărea. Acestea sunt cel mai adesea asociate si cu
“stricăciuni” ale vaselor sangvine care trec prin zona genunchiului. Efectele sunt
resimŃite pe termen lung iar uneori apar disfuncŃiuni permanente sau care evoluează în
timp.
Studii făcute au arătat că forŃa transferată genunchiului este mai mică când centrul
barei de protecŃie loveşte sub genunchi, chiar înaintea centrului de masă al zonei
inferioare a piciorului. Din nefericire, înălŃimea barelor de protecŃie ale autovehiculelor
90
actuale este aceeaşi cu a genunchiului pietonului bărbat adult cu 50% procent de
asemănare. AlŃi cercetători au arătat că o a doua bară de protecŃie sau structură mai
puŃin rigidă, montată chiar dedesubt şi cu aproximativ 5 – 15 mm mai înspre exterior
poate reduce severitatea vătămării părŃii inferioare a piciorului pietonului. Eficacitatea
acestei a doua structuri poate fi mai mare decât dacă se amplasează bara propriu-zisă
mai jos.
Chiar şi cu aceste bare de protecŃie amplasate mai jos, impacturi violente vor cauza
probabil fracturi ale piciorului, sub genunchi. Impacturile cu suprafeŃe rigide la viteze
mari produc fracturi fragmentate, care sunt asociate cu serioase vătămări ale Ńesuturilor
moi. SuprafeŃele de impact mai largi pot fi utilizate pentru a evita vătămările severe.
Această idee este în fond cam aceeaşi cu cea descrisă anterior când s-au folosit două
bare de protecŃie montate una sub cealaltă.
ÎnălŃimea muchiei capotei şi conturul acesteia sunt cei mai importanŃi parametri de
luat în calcul în cazul rănirilor în zona pelviană şi a părŃii superioare a piciorului. S-a
observat că majoritatea leziunilor severe în zona coapsei şi a pelvisului, suferite de
pietonii adulŃi, sunt cauzate de autovehicule cu profiluri de capote pătrate a căror
muchie este la înălŃimea de 85-100 cm. Pentru copii impactul cu capota autovehiculului
se face în zona toracelui. Leziunile la şold şi coapsă pot fi reduse prin coborârea
profilului şi rotunjirea muchiei capotei. Totuşi, unele schimbări sunt importante în
determinarea gradului de vătămare a capului şi toracelui.
Principalul parametru al autovehiculului care influenŃează severitatea vătămării
pietonului este rigiditatea.
A) Partea frontală rigidă
Testele cu partea frontală rigidă au demonstrat imposibilitatea unei protecŃii efective
pentru pietoni la viteza de impact de 40 Km/h, din cauză că la viteză mare manechinele
au fost frecvent aruncate în aer, creând posibilitatea de apariŃie a unui impact sever cu
capul în parbriz şi cu rostogolire pe sol, acestea fiind două din cele mai frecvente cauze
de vătămare fatală.
91
Manechinele au fost frecvent deteriorate la viteză mare de testare, prezentând
vătămări particulare la partea inferioară a piciorului, la genunchi, la partea superioară a
femurului, la pelvis, cap şi gât. Deteriorările au fost mai ales când partea inferioară a
piciorului a fost strivită de bara paraşoc, sau pelvisul a fost strivit de muchia superioară
a capotei combinată cu partea verticală frontală.
Testele au arătat că reduceri considerabile în severitatea impactului pot fi obŃinute
prin:
• Aşezarea unităŃilor de absorbŃie a energiei pe muchia capotei şi pe bară, pentru a
limita forŃa de impact asupra picioarelor adulŃilor şi pelvis iar pentru copii, pentru
a limita forŃa de impact asupra picioarelor şi toracelui.
• Ajustarea formei părŃii frontale a autovehiculului pentru a limita rotaŃia torsului şi
pentru a face posibilă lovirea capotei cu capul.
B) PărŃile frontale absorbante de energie
În general se arată că răspunsul manechinului; tip copil şi manechinului tip adult a
fost influenŃat de înălŃimea barei, capotă, muchia capotei, înălŃimea şi unghiul frontal.
ForŃa de impact a părŃii frontale a autovehiculului a fost limitată la o forŃă constantă
de colaps a unităŃii absorbante de energie potrivită (fiecare la 4 KN). Este estimat că
această încărcare este sigură pentru regiunea pelviană a adulŃilor, dar în aceleaşi
configuraŃii a dat acceleraŃii înalte ale toracelui copilului şi sunt discutate mai jos.
Această forŃă de strivire, când este utilizată pentru bară nu poate da o toleranŃă
necesară de încărcare către picior pentru toate configuraŃiile frontale.
Schimbări majore ale rigidităŃii sunt greu de realizat deoarece barele de protecŃie au
rolul de a proteja autovehiculul în coliziunile cu viteze mici. S-a constatat că unele
autovehicule cu o parte frontală mai puŃin rigidă pot cauza vătămări severe ale
pietonilor. Structurile frontale mai puŃin rigide vor cauza fracturi şi vătămări ale
Ńesuturilor moi, acestea contribuind la reducerea timpilor de refacere a pietonului.
ÎnălŃimea la care sunt poziŃionate barele de protecŃie actuale este cam aceeaşi cu
înălŃimea genunchiului la pietonii adulŃi.
92
Pe un pieton nivelul înălŃimii barei poate cauza forŃe mari şi eforturi asupra piciorului
dacă bara are o construcŃie rigidă. În aceste teste utilizând o bară deformabilă,
acceleraŃii de 60-70 g pentru un interval de timp de 3 ms au fost înregistrate la
genunchi.
S-a verificat că reducerea ca înălŃime a barei, reduce severitatea vătămărilor
piciorului de către bara oaraşoc şi s-a demonstrat că pot apare fracturi de la o încărcare
a genunchiului de numai 2.2 kN.
Introducerea unei bare secundare, deformabile, montate la 300-350 mm deasupra
solului şi poziŃionată mai jos cu aproximativ 50 mm în spatele barei principale reduce
vătămarea la nivelul piciorului. Propunerea acestor două sisteme de bare este de a
acŃiona asupra articulaŃiei genunchiului cu un nivel acceptabil de încărcare, dând o largă
distribuŃie a forŃelor de încărcare asupra piciorului.
Barele de protecŃie montate mai jos pot de asemenea să amelioreze gradul de
vătămare al pietonilor şi al ocupanŃilor autovehiculului. În particular, ocupanŃii
autovehiculului lovit în lateral suferă mai puŃine leziuni dacă înălŃimea la care e montată
bara de protecŃie a autovehiculului care loveşte este foarte apropiată de înălŃimea
pragurilor autovehiculului lovit. Studiile efectuate de (NASS) National Accident Sampling
System au arătat că rata vătămărilor grave, în cazul unui impact lateral cu partea
frontală a altui autovehicul la care înălŃimea barei de protecŃie este la 203 – 302 mm,
este mai mică decât în cazul în care bara de protecŃie a autovehiculului care loveşte
este la înălŃimea de 406 – 531 mm. În mod similar, autovehiculele cu barele de
protecŃie montate mai sus provoacă vătămări de două ori mai grave decât
autovehiculele a căror bară de protecŃie este la 305 – 404 mm înălŃime.
Sistemul „active hood” cuprinde o bară paraşoc împărŃită în trei zone şi punctul
considerat ca fiind cel mai rigid în fiecare zonă e testat cu piciorul-manechin. Testele au
fost făcute atât cu picior-manechin cât si cu stâlpi uşori în faŃa barei de protecŃie pentru
a releva diferenŃele dintre aceste tipuri de impact. Sarcina senzorului e nu numai de a
sesiza foarte rapid coliziunea, dar şi de a detecta dacă obiectul lovit e o persoană sau
un obiect oarecare. Un contact cu membrană acoperă întreaga lăŃime a barei de
93
protecŃie. Acesta este plasat într-o spumă în interiorul carcasei de plastic a barei. Două
accelerometre sunt poziŃionate în partea din spate a grinzii barei, Figura 4-18.
Figura 4-18 Senzorii montaŃi în bara paraşoc la sistemul „active hood”
Fâşia senzorului-contact e plasată intr-un şanŃ în spuma dintre două straturi ale unui
material plastic subŃire. Senzorul de contact e divizat în doua elemente late de câte 100
mm. Fiecare are un număr de întrerupătoare şi dă un semnal dacă unul din
întrerupătoare e închis. Astfel obŃinem informaŃii despre lăŃimea obiectului lovit. De
asemenea, dă o primă indicaŃie sistemului asupra producerii impactului, o aşa-zisă
punere în gardă a sistemului senzor.
Accelerometrele sunt montate pe o lungime de 250 mm de fiecare parte a axei de
simetrie a autovehiculului, pentru a obŃine un semnal bun, indiferent unde ar avea loc
impactul.
AcceleraŃia măsurată de accelerometre e integrată pentru a obŃine viteza. Valoarea
maximă în cadrul unei perioade de timp alese, de după primul contact, este cea
utilizată. Această valoare furnizează informaŃii privind rigiditatea obiectului lovit, dacă e
un picior sau un stâlp, spre exemplu. Testele s-au făcut la diverse viteze, 20, 25, si 30
km/h. La peste 30 km/h bara de protecŃie a început să sufere deformaŃii plastice
(ireversibile) la impacturile cu un stâlp uşor. Sarcina dificilă este de a face diferenŃa
între obiecte când deformaŃiile sunt minore. Viteza de 20 km/h reprezintă pragul minim
la care senzorul activează sistemul. Vătămările sunt, de cele mai multe ori, minore la o
viteza de impact atât de mică. Prin urmare, activitatea a fost concentrată pe testarea
senzorului între 20 si 30 km/h.
94
4.7.3 Modelul CAD al genunchiului
ArticulaŃia genunchiului constituie una din cele mai complexe structuri a corpului
omenesc, susceptibilă foarte uşor la vătămări datorită anatomiei sale şi a poziŃionării la
distanŃă mare faŃă de centrul de masă al corpului. Modelul de faŃă se bazează pe datele
geometrice foarte exacte culese de MRI (Magnetic Resonance Imaging) prin scanarea
cadavrelor [113]. Au fost concepuŃi algoritmi care să identifice tipul Ńesăturii fără
scanarea cu MRI. Partenerii la proiect au generat suprafaŃa tridimensională a modelului
şi au rediscretizat Ńesuturile moi vitale, ale solidului reprezentat. Pentru a face legătura
între proprietăŃile materialului specimenului cu modelul, majoritatea parametrilor fizici
au fost adunaŃi din literatura de specialitate, numai câŃiva fiind obŃinuŃi prin propriile
experimentări în laborator.
Figura 4-19 Modelul genunchiului 3D realizat de ESI - Group
Contactul principal este localizat între cartilagiul tibiei şi femurului în partea mediană.
Mişcarea de tăiere (forfecare) din interior dă naştere la o mare compresiune între
condilul femurului şi centrul coloanei vertebrale, separând ambele părŃi ale cartilagiului
tibiei.
95
Multiple simulări au fost făcute pentru industria de autovehicule, pentru a ajuta
inginerii din domeniul siguranŃei la proiectarea structurilor de autovehicule, care pot
minimiza substanŃial vătămările genunchiului. Este vorba de un crash frontal al
piciorului şi unul lateral al pietonului, în care bara de protecŃie loveşte piciorul.
4.8 Viitoare direcŃii de cercetare
ConcepŃia, designul şi materialele folosite în industria constructoare de autovehicule
sunt diferite faŃă de acum 20 de ani. Profilul frontal al autovehiculelor este mai jos şi cu
linii mai fluente; capotele sunt mai scurte; materialele plastice, mai uşoare, sunt
utilizate pe larg în construcŃia părŃii frontale a autovehiculelor, iar planşele de bord sunt
şi ele realizate cu precădere din materiale plastice. Testele au indicat că aripile şi
capotele construite din materiale plastice trebuiesc concepute cu foarte mare atenŃie
pentru a minimiza efectele impactului asupra capului pietonului. Coborârea profilului
maşinii şi montarea mai joasă a barelor de protecŃie pot fi benefice atât pentru pieton
cât şi pentru ocupanŃii habitaclului în cazul unui impact lateral. Autoutilitarele sunt
folosite tot mai larg ca maşini de familie, mai mult decât autovehiculele comerciale.
Aceste schimbări accentuează nevoia de a aduna tot mai multe date despre accidentele
de circulaŃie în scopul de a rafina informaŃiile şi de a spori eficacitatea cercetărilor.
Traumele capului şi ale toracelui produc cam aceleaşi daune, dar în cercetările
ultimilor ani s-a constata că o leziune moderată (AIS 2) a creierului poate avea efecte
pe termen lung sau chiar permanentă, un rezultat care nu se produce în cazul unei
vătămări moderate a toracelui. Vătămările membrelor inferioare, care implică şi
genunchii, pot conduce la handicapuri permanente, chiar dacă leziunea este moderată.
Genunchiul este cea mai vulnerabilă regiune a piciorului. Pe deasupra, toleranŃa la
vătămare a articulaŃiei genunchiului nu a fost stabilită exact. Ca atare trebuiesc stabilite
mai bine priorităŃile în vederea stabilirii direcŃiilor de cercetare referitoare la vătămările
suferite de pietoni, în diferite regiuni ale corpului.
Simulările pe calculator au luat o mare amploare în ultimii ani. Modelele create sunt
folosite pentru determinarea vitezelor capului şi toracelui pietonilor, care sunt loviŃi de
autovehicule. Aceste viteze sunt influenŃate de: viteza de impact, geometria
96
autovehiculului, rigiditatea părŃii frontale şi alŃi parametri. AcurateŃea acestor predicŃii
este limitată de dificultatea de formulare a modelelor care simulează coliziunea. Mari
diferenŃe de viteză apar între simulările efectuate pe cadavre şi cele realizate cu ajutorul
manechinelor, datorită diferenŃelor de absorbŃie a energiei, a flexibilităŃii diferitelor
regiuni ale corpului şi a rigidităŃii acestora.
97
5 MODELE MATEMATICE ALE PIETONULUI
Având ca bază capitolul anterior, în continuare se vor propune modele matematice cu
una, două şi mai multe mase pentru pietonul aflat în interacŃiune cu autoturismul.
Modelul bi-masă este constituit din picioare şi trunchi, împreună cu capul. Segmentele
din care este constituit pietonul sunt considerate rigide iar în articulaŃii sunt luate în
considerare momentele date de tonusul muscular. Conturul pietonului este reprezentat
prin segmente de dreaptă.
5.1 Modelul pietonului mono-masă
În Figura 5-1 este schiŃat procesul prin care un corp solid este lovit într-un punct O1
= O2, excentric faŃă de axa O2y2.
Figura 5-1 Coordonatele pietonului monomasă în procesul de impact
Sistemul de axe xOyz este fix, legat de sol, sistemul x1O1y1z1 este mobil, aflat în
mişcare de translaŃie faŃă de sistemul fix, iar sistemul x2O2y2z2 este legat de corpul al
98
cărui centru de masă se află în punctul Cg. Punctul O1 = O2 este astfel centru
instantaneu de rotaŃie, în jurul acestuia corpul se roteşte cu unghiurile ψ, θ şi ϕ.
Sistemul xOyz este legat de sistemul mobil x1O1y1z1 prin vectorul de poziŃie r0 şi de
sistemul x2O2y2z2 prin vectorul de poziŃie al centrului de masă rc. O1 este centrul
instantaneu de rotaŃie al pietonului în timpul impactului cu autovehiculul. Prin rotirea cu
cele trei unghiuri menŃionate anterior, în jurul axelor sistemului se determină versorii
noilor poziŃii ale axelor sistemului mobil, legat de corp, x2O2y2z2.
Se consideră că rotaŃia corpului va avea loc în trei faze, după cum urmează:
a) Rotire cu unghiul ψ în jurul axei y (y1 = y1')
=
Ψ⋅+Ψ⋅−=
Ψ⋅+Ψ⋅=
jj
cosisinki
sinicoskk
'
'
'
(5. 1)
Figura 5-2 Rotirea corpului (faza a)
b) Rotire cu unghiul θ în jurul axei z (z1' = z1'')
θ⋅+θ⋅−=
θ⋅+θ⋅=
=
cosjsinij
sinjcosii
kk
''''
''''
'''
(5. 2)
99
Figura 5-3 Rotirea corpului (faza b)
c) Rotire cu unghiul ϕ în jurul axei x (x1'' = x2)
ϕ⋅+ϕ⋅=
=
ϕ⋅−ϕ⋅=
cosjsinkj
ii
sinjcoskk
''''2
''2
''''2
(5. 3)
Figura 5-4 Rotirea corpului (faza c)
În urma efectuării calculelor se vor obŃine relaŃiile pentru versorii sistemului de
coordonate x2O2y2z2.
Se observă că versorul axei y2 este j2, şi are faŃă de sistemul xOyz următoarea
poziŃie:
100
ϕ⋅θ⋅Ψ+ϕ⋅Ψ
ϕ⋅θ
ϕ⋅θ⋅Ψ−ϕ⋅Ψ
=
==
)cos()sin()sin()sin()cos(
)cos()cos(
)cos()sin()cos()sin()sin(
u
u
u
uj
z
y
x
cg2 (5. 4)
Deoarece mişcarea în spaŃiul tridimensional este mai dificil de studiat pentru corpuri,
se va analiza doar mişcarea în planul yOx. Prin urmare vom avea doar o rotaŃie în jurul
axei Oz, cu unghiul θ, vezi Figura 5-5, iar relaŃia (6.4) devine:
θ
θ−
=
==
0
)cos(
)sin(
u
u
u
uj
z
y
x
cg2 (5. 5)
Vectorul de poziŃie al centrului de masă al corpului rc va fi:
cg20c uCOrr ⋅+= (5. 6)
de unde rezultă ecuaŃiile coordonatelor centrului de masă al corpului pe axele x şi y:
θ⋅+=
θ⋅−=
)cos(COyy
)sin(COxx
2Oc
2Oc (5. 7)
Figura 5-5 Rotirea în plan a corpului
Pentru vectorul de poziŃie al punctului de impact, care este în prima fază şi centru
instantaneu de rotaŃie (rO), se poate alege o lege de variaŃie, dacă autovehiculul este în
mişcare în momentul impactului, sau poate fi nul dacă în momentul impactului
autovehiculul a fost frânat total.
În ipoteza absenŃei unei legi de mişcare pentru vectorul r0, prin derivarea relaŃiei
anterioare se vor obŃine succesiv vitezele şi acceleraŃiile centrului de masă al corpului.
101
Figura 5-6 Modelul impactului dintre autoturism şi pietonul monomasă
α⋅−⋅α−=
α⋅−⋅α−=••
••
)sin()h1c(y
)cos()h1c(x
c
c (5. 8)
α⋅−⋅α−α⋅−⋅α−=
α⋅−⋅α+α⋅−⋅α−=•••••
•••••
)cos()h1c()sin()h1c(y
)sin()h1c()cos()h1c(x
2c
2c (5. 9)
Pentru simplificarea calculelor se va forma un sistem de forma:
α⋅
α⋅−−
α⋅−
+
α⋅
α⋅−−
α⋅−−
=
α
•••
••
••
••
2c
c
0
)cos()h1c(
)sin()h1c(
1
)sin()h1c(
)cos()h1c(
y
x
(5. 10)
care poate fi scris simplificat sub forma:
{ } [ ] [ ]
α⋅+
α⋅=
•••2BAa (5. 11)
unde [A] este matricea coeficienŃilor acceleraŃiei unghiulare a pietonului;
[B] este matricea coeficienŃilor pătratului vitezei unghiulare a pietonului;
{a} este vectorul acceleraŃiilor de translaŃie şi rotaŃie ale corpului.
Conform Figura 5-7 pentru cazul pietonului monomasă ecuaŃiile de echilibru sunt:
102
Figura 5-7 Schema forŃelor care acŃionează asupra pietonului monomasă
( )
⋅−⋅
−=
⋅
••
••
••
)cos(1100
010
001
1
1
αα hcF
G
F
y
x
J
m
m
c
c
(5. 12)
care poate fi scris simplificat sub forma:
[ ] { } { }QaM =⋅ (5. 13)
unde: [M] este matricea masei şi a momentului de inerŃie a pietonului;
[Q] este matricea forŃelor care acŃionează asupra pietonului;
{a} este vectorul acceleraŃiilor de translaŃie şi rotaŃie ale corpului.
În vederea aflării necunoscutelor, din ecuaŃiile (5.11) şi (5.13) prin înmulŃire la
stânga cu [A]T se va obŃine:
[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] { }ext2TT QBMAAMA =
α⋅⋅⋅+
α⋅⋅⋅
•••
(5. 14)
unde:
{ } [ ] { }QAQT
ext ⋅= (5. 15)
RelaŃia (5.14) poate fi scrisă sub forma:
103
[ ] [ ] { }QBA =
⋅+
⋅
•••211 αα (5. 16)
RelaŃia (5.16) reprezintă forma simplificată a ecuaŃiei diferenŃiale în necunoscuta
α = α(t). Prin înlocuirea acesteia în relaŃia (5.7) se pot afla coordonatele centrului de
masă al corpului pietonului.
Pentru un pieton a cărui înălŃime este de 1,80 m, cu masa de 73 kg şi înălŃimea
punctului de impact la 0,75 m de la sol, în urma reprezentării grafice a soluŃiei ecuaŃiei
diferenŃiale de ordinul doi s-a obŃinut o curbă de regresie a cărei ecuaŃie poate fi
aproximată printr-o funcŃie polinomială de ordinul doi a cărei expresie este:
t1363.0t0011.0 2 ⋅+⋅=α (5. 17)
Graficul acestei funcŃii este prezentat în Figura 5-8.
Cu relaŃiile (5.7) şi (5.17) se va trasa traiectoria pietonului în momentul impactului
acestuia cu autoturismul Pentru aceasta se va da punctului de contact “O1” = “O2”
dintre autovehicul şi pieton o lege de mişcare.
VariaŃia unghiului de rotaŃie la pietonul monomasă
y = 0,0011x2 + 0,1363x
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Timpul [ms]
[gra
de]
Monomasa
Poly. (Monomasa)
Figura 5-8
105
5.2 Modelul matematic cu mai multe mase
Figura 5-9 Modelul matematic - schema generala
Pentru generarea ecuaŃiilor s-a utilizat modelul mathematic cu doua mase a
pietonului, acesta putand fi modificat cu usurinŃă, prin adăugarea de mase
suplimentare.
La timpul t ≠ t0 = 0, după ce autoturismul a acŃionat asupra genunchiului pietonului,
punctul de contact fiind A, în configuraŃia de impact autovehicul frontal - pieton lateral,
pietonul se va găsi în poziŃia prezentată în figura Figura 5-10. În această primă fază a
impactului se consideră că centrul
Figura 5-10 Pieton în poziŃia trecând strada
106
instantaneu de rotaŃie al masei unu a pietonului este în punctul de contact cu bara
paraşoc a autoturismului, masa doi rotindu-se în jurul articulaŃiei şoldului. ArticulaŃia
şoldului este considerată ca o articulaŃie cilindrică, în cazul rezolvării problemei plane, în
ea având un coeficient de rigiditate k21, care simulează tonusul muscular.
Coordonatele centrelor de masă, pe axele X si Y, a celor două segmente de corp
sunt, conform schemei din figura Figura 5-9. Prin derivare se vor obŃine si vitezele, pe
cele două axe ale sitemului XOY, corespunzătoare centrelor de masă ale celor două
segmente ale corpului pietonului.
⋅+⋅−+=
⋅−⋅−−=
⋅−+=
⋅−−=
)cos(2)cos()1(
)sin(2)sin()1(
)cos()1(
)sin()1(
2
2
1
1
βαβα
αα
chlhy
chlx
hchy
hcx
cg
cg
cg
cg
(5. 18)
⋅⋅−⋅−⋅−=
⋅⋅−⋅−⋅−=
⋅−⋅−=
⋅−⋅−=
•••
•••
••
••
)sin(2)sin()1(
)cos(2)cos()1(
)sin()1(
)cos()1(
2
2
1
1
ββαα
ββαα
αα
αα
chly
chlx
hcy
hcx
cg
cg
cg
cg
(5. 19)
Pentru aflarea necunoscutelor se va aborda metoda Lagrangeană
0=∂∂
+∂∂
−
∂
∂∂•
iii
q
V
q
Ec
q
Ec
dt, (5. 20)
unde pentru cazul nostru i=1,n, iar qi sunt unghiurile α respectiv β pentru cazul prezentat
∑=i
iEcEc (5. 21)
22
2•
⋅+
⋅= iiii
i
JvcgmEc
α (5. 22)
222cgicgii yxvcg
••
+= (5. 23)
107
( ) ( )2
211, −− −⋅
+⋅⋅=∑ iiii
i
cgii
kygmV
αα (5. 24)
Unde avem:
Ec – energia cinetică;
V – energia potenŃială
mi – masele segmentelor de corp ce alcatuiesc pietonul;
Ji – momentele e inerŃie ale maselor pietonului;
Vcgi – vitezele centrelor de masă ale maselor pietonului;
ki – coeficienŃii de rigiditate din articulaŃiile corpului pietonului;
Prin înlocuire în relaŃia (5.20) şi prin derivarea acesteia se va obŃine un sistem de
ecuaŃii diferenŃiale în necunoscutele α şi β.
108
6 CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND COLIZIUNEA
AUTOTURISM – MANECHIN PIETON
6.1 Regulamante, metode de încercare şi aparatura de măsurare
La sfârşitul anilor 1980, Comitetul European pentru Vehicule Experimentale
(European Experimental Vehicles Committee - EEVC) a început dezvoltarea unui set de
standarde concepute să minimizeze vătămările serioase ale pietonilor în impact până la
40 km/h. În 1991, EEVC a propus un set de teste reprezentând cele mai importante trei
mecanisme ale vătămărilor: cap, partea superioară a piciorului, partea inferioară a
piciorului. Această lucrare a fost încorporată în testele EuroNCAP, având primele
rezultate în 1997.
U.E. a adoptat recent o Directivă similară (2003/102/EC, Dec. 2003) celei japoneze,
dar care acoperă, de asemenea, şi cerinŃele pentru vătămări asupra piciorului.
Propunerea este încorporată în LegislaŃia ComunităŃii, sub sistemul creat de Directiva
70/156/EEC. Este aplicabilă autoturismelor, vehiculelor sportive, camioanelor uşoare şi
altor vehicule comerciale uşoare, cu aplicare în două etape începând cu 2005 şi 2010.
Regulamentul canadian referitor la bara de protecŃie este unul dintre cele mai
riguroase de acest tip din lume. Acesta este propus spre analizarea compatibilităŃii bară-
pieton.
National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) a Stalelor Unite a încheiat
dezvoltarea unei cerinŃe de testare cu impactor cap la începutul anilor 1990. De atunci,
efortul a fost îndreptat către cercetarea pentru sprijinirea grupului de lucru pentru
protecŃie pasivă a International Harmonized Research Activities (PS-WG IHRA).
Un număr mare de pietoni şi biciclişti devin victime ale coliziunilor frontale cu
autoturisme. Acest lucru a fost identificat de către Comitetul European pentru SiguranŃa
avansată a Vehiculelor (EEVC) şi astfel s-au efectuat o serie de studii în acest domeniu
de către Grupele de Lucru a EEVC. Ca urmare a acestor cercetări, au fost dezvoltate
109
diverse recomandări pentru designul structurii frontale a automobilelor. Au fost propuse
metode de testare şi regulamente pentru a impune protecŃia pietonului. În primul
trimestru al anului 1987 a fost discutată una dintre aceste propuneri de către grupul
„ERGA Safety” a EEC. S-a stabilit necesitatea unor cercetări mai aprofundate pentru a
completa o serie de lacune. EEVC a fost contactată pentru a coordona această cercetare
astfel ca la sfârşitul anului 1987 a fost înfiinŃat Grupul de Lucru „ProtecŃia pietonului”
WG10.
Mandatul acestui grup a fost de a determina metode de testare şi nivele acceptabile
de evaluare a protecŃiei oferite pietonilor de către structura frontală în cazul
accidentelor. Metodele de testare ar trebui să fie bazate pe teste pe subsisteme, cum
ar fii: bara de protecŃie (inclusiv radiatorul), muchia frontale a capotei (inclusiv faruri şi
muchia frontală a aripilor) şi suprafaŃa capotei (inclusiv muchia inferioară a parbrizului),
testele fiind necesare atât pentru pieton adult cât şi pentru pieton copil la impactul la
40km/h.
Studiile au inclus teste cu manechin la scara 1:1, teste pe cadavre, reconstrucŃii de
accidente, analiza datelor achiziŃionate în urma accidentelor şi simulări pe computer.
Mai mult, propunerile de test dezvoltate au trebuit a fi testate mai târziu pe
autovehicule reprezentative pentru perioada respectivă pentru a determina fezabilitatea
propunerilor. Aceste teste au fost efectuate în 1989/1990 şi încheiate în iunie 1991 de
către un consorŃiu european format din BASt, INRETS, LAB/APR, TNO şi TRL.
Cel de-al treilea şi ultim raport EEVC WG10 a fost realizat în 1994, fiind axat pe
modificări şi îmbunătăŃiri ale versiunilor anterioare de propuneri de metode de testare.
WG10 a fost desfiinŃat în noiembrie 1994.
S-a decis în iunie 1997 crearea unui nou grup de lucru – EEVC WG17 „SiguranŃa
pasivă”, având două sarcini principale:
Revizuirea metodelor de testare EEVC WG10 (raport final 1994) şi propunerea
posibilelor modificări, Ńinând seama de noile date de statistică existente, biomecanică şi
rezultatele unor teste;
110
Pentru definirea încercărilor s-au considerat ca reprezentative pentru cazul
accidentelor pieton – automobil următoarele două situaŃii:
• Pieton în poziŃie laterală (traversând strada), automobil frânând;
• Pieton în poziŃie cu faŃa spre autoturism, coliziune frontală cu 40 % grad de
acoperire pentru autoturism.
Viteza autoturismului în momentul impactului a fost de aproximativ 30 km/h. Pentru
efectuarea încercărilor este necesară următoarea aparatură:
• Manechin pieton instrumentat cu accelerometre şi-sau alŃi traductori;
• Autoturism pregătit pentru coliziune şi echipat cu două biomanechine humanoide
Hybrid II First Technology USA;
• InstalaŃie de tracŃiune pentru autoturisme (pista coliziune, instalaŃie tracŃiune,
cablu tracŃiune, cărucior tracŃiune autoturisme, amortizor deblocare cărucior
tracŃiune, sistem deblocare pene conice, blocare cablu tracŃiune);
• Sistem de iluminare pentru filmare rapidă (1000 img/sec);
• camere filmare rapidă 1000 img/sec STARLEX USA şi sistem electronic de
sincronizare a startării simultane sau decalate a camerelor de filmare rapidă;
• Sistem de măsurare a vitezei autoturismului Tag Heuer – ElveŃia;
• Două fotocelule de startare automată a camerelor le filmare, una pentru sistemul
de înregistrare din instalaŃia de achiziŃionare date la coliziune şi una, semnal
trigger;
• Cabluri pentru achiziŃie date la coliziune, în cazul in care nu se dispune de
dataloggere;
• accelerometre triaxiale;
• InstalaŃie achiziŃie date la coliziune;
111
• Programe pentru analiza şi prelucrarea semnalelor şi imaginilor filmate la 1000
img/sec;
• Surse de alimentare şi accesorii specifice încercărilor de coliziune.
6.1.1 Manechinul pieton
Scheletul manechinului este compus în primul rând din elemente metalice care îi
conferă o bună rezistenŃă structurală şi care imită scheletul uman. Aceast schelet este
acoperit cu cauciuc siliconic care îi asigură forma umanoidă dorită. PărŃile componente
ale acestui manechin sunt prezentate în cele ce urmează.
Figura 6-1 Capul manechinului
Capul are ca piesă de bază un schelet de sârmă e oŃel care este acoperit cu un strat
de silicon care asigură fidelitatea biomecanică precum şi repetabilitatea răspunsului
capului la impactul cu suprafeŃe tari. În interiorul acestuia este un accelerometru triaxial
montat în centrul de greutate, furnizând date despre acceleraŃiile la care este supus
creierul în timpul unui impact. Metoda de evaluare a gravităŃii vătămării capului este
prin măsurarea valorii HIC.
Gâtul manechinului este realizat în două variante. Prima, mai rigidă şi cu limitarea
gradelor de libertate, a doua oferind mai multă libertate mişcării şi îndeplineşte cerinŃele
de biofidelitate. Gâtul este format din piese flexibile, concepute pe criterii biomecanice,
cu răspunsuri de atenuare în flexie şi extensie. Este format din patru vertebre rigide
metalice şi patru garnituri modelate în cauciuc (butil elastomer). Garniturile de cauciuc
au fost alese pentru caracteristicile de atenuare şi realizarea histerezisului biomecanic.
112
Armăturile terminale din metal au rolul de a asigura legăturile cu capul şi torsul
manechinului deoarece în special în timpul impacturilor longitudinale (frontale sau faŃă-
spate) apar forŃele de încovoiere şi de forfecare care solicită acest organ. Răspunsul
îndoirii în faŃă şi în lateral a gâtului mimează răspunsul uman.
Coastele sunt conturate din platbande de oŃel nituite şi care pot fi ajustate pentru a
simula forma umană şi sunt acoperite cu un material siliconic pentru atenuare, aplicat
pe suprafaŃa lor interioară şi exterioară. Se asigură astfel răspunsul dinamic al pieptului
la impactul frontal distribuit.
Figura 6-2 Ansamblu torace
Materialul siliconic ataşat în partea din faŃă a coastelor ajută la distribuirea sarcinilor.
Manechinul prezintă o coloană vertebrală formată dintr-un ansamblu telescopic de Ńevi,
care permite reglarea înălŃimii toracelui.
Bazinul este turnat tot din silicon şi este prevăzut cu două articulaŃii cilindrice la care
s-au adăugat (una) două suprafeŃe de frecare între partea conducătoare şi cea
condusă, ce oferă posibilitatea mişcării în cele două plane, planul x, vertical transversal
de referinŃă şi planul y, vertical longitudinal de referinŃă. Aceste articulaŃii oferă
posibilitatea simulării momentului care apare în articulaŃia şoldului la om. Reglarea
momentului din articulaŃie se face prin strângerea unui şurub şi a unei piuliŃe.
113
BraŃele nu sunt prevăzute cu instrumentaŃie, deoarece vătămările posibile nu ar pune
în pericol viaŃa pietonului, în raport cu vătămările suferite de celelalte părŃi ale corpului.
Deoarece scopul manechinului în cadrul programului de cercetare nu este mai amplu
şi datorită bugetului redus pe scheletul metalic al copasei nu s-au montat senzori care
să arate încărcarea femurului şi a genunchilor (mişcări ale şoldului care poate determina
fracturi sau dislocaŃii).
ArticulaŃia genunchiului se poate asimila cu o articulaŃie cilindrică la care s-au
adăugat două suprafeŃe de frecare între partea conducătoare şi cea condusă.
Figura 6-3 Manechinul pieton – structura osoasă şi musculară
Accelerometrele au fost montate cu axele paralele cu cele trei plane anatomice ale
corpului (coronal, sagital şi transversal), vezi Figura 6-4. Axele X şi Y pe care s-au
înregistrat acceleraŃiile sunt conŃinute în planele sagital, respectiv coronal, iar axele Z
sunt paralele la planul transversal.
114
Figura 6-4– amplasarea manechinului în raport cu autoturismul
6.1.2 Pregătirea autoturismului
Autoturismul utilizat a fost lestat la o greutate de 1024 kg, cu rezervorul de
combustibil gol. Partea din faŃă, respectiv capota au fost vopsite pentru a se diferenŃia
zonele cu potenŃiale diferite de vătămare a pietonului şi pentru a facilita analizele de
imagine cu programe speciale. În autoturism au fost montate două manechine Hybrid II
Fyrst Technology USA.
În portbagaj a fost montat un sistem special de frânare cu declanşare electrică prin
cablu. Rolul acestui sistem a fost de a declanşa frânarea autoturismului în momentul
impactului cu manechinul pieton, şi evitarea distrugerii lui prin impactul cu bariera fixă
de coliziune (170 tone + bloc metalic pentru coliziune decalată) aflată la circa 15 metri
de zona de impact. De asemenea, în cazul unei erori apărute în fază premergătoare
impactului, autovehiculul poate fi oprit pe pistă, fără a se produce avarii sistemului de
măsurare.
115
Figura 6-5 Cântărirea autoturismului
Figura 6-6 InstalaŃia de frânare îmbarcată în autoturism
116
6.1.3 InstalaŃia de tracŃiune pentru autovehiculele supuse coliziunilor
InstalaŃia poate tracta autovehicule la o viteza de peste 100 km/h cu o precizie de ±
1 km/h şi cu acceleraŃii cuprinse intre 2 şi 10 m/s2. Ea se compune din următoarele
subansamble şi instalaŃii:
• Pista de coliziune cu o lungime de aproximativ 200 m, care permite coliziuni auto
cu bariere fixe (zid), cu bariere mobile (1100 kg şi 1800 kg), autoturism cu
autoturism (2 în mişcare sau unul stând pe loc), coliziune laterală, coliziune
laterală autoturism cu bariera tip stâlp, răsturnări autoturism.
• Unitatea de acumulare a energiei pneumo-hidraulică cu servovalvă de comandă
controlată prin calculator, butelii azot, acumulatoare cu piston, motor hidraulic de
acŃionare şi motor electric.
• Unitatea de antrenare a autoturismului compusă din: cablu de tracŃiune (fără
sfârşit), cărucior tracŃiune autoturisme, canal rulare cărucior, amortizor deblocare
cărucior tracŃiune, sistem deblocare pene conice.
• Unitatea electronică de comandă care permite introducerea mărimilor definitorii
pentru tracŃiune (viteza, timpul de accelerare, timp de mers uniform şi timpul de
frânare). Unitatea permite startarea din camera de achiziŃie a datelor la coliziune,
memorarea parametrilor tracŃiunii şi oprirea în caz de urgentă.
6.1.4 Filmarea rapidă şi sistemele speciale de iluminare
Pentru analiza grafică a coliziunilor manechin pieton s-au folosit camere de filmare
rapide reglate pentru o viteza de 1000 img/sec. Aceste camere au fost poziŃionate
pentru filmarea de tip: vedere de sus şi din lateral stânga. Gradul de iluminare necesar
a fost obŃinut prin montarea a 30 lămpi cu becuri de 1 kw fiecare. S-au montat 20 lămpi
în poziŃie laterală şi 10 lămpi pentru iluminare de sus. Startarea camerelor se face cu
instalaŃii speciale de sincronizare şi startare simultană. łinând cont că rola de film
utilizată are 30 m, iar camera are nevoie de un timp de accelerare, se va obŃine unui
timp efectiv de filmare de cca 1,5 sec.
117
Figura 6-7 Camerele de filmare de mare viteză şi fotocelulele Tag Heuer
Orice manevră nesincronizată duce la pierderea fenomenelor dorite a se studia la
viteze ridicate. Camerele utilizate permit viteze de filmare de până la 10000 img/sec,
dar aceasta presupune fenomene foarte rapide şi grade de iluminare deosebite.
6.1.5 Măsurarea vitezei autoturismului
Viteza autoturismului a fost măsurată cu un vitezometru cu fotocelule electrice.
Precizia de măsurare este de 0,1%, distanŃa între cele două fotocelule fiind de 1 metru.
118
Figura 6-8 PoziŃionarea fotocelulelor Tag Heuer şi aparatura de startare automată
119
6.1.6 InstalaŃia de achiziŃie de date la coliziune
Pentru determinarea acceleraŃiei in timpul impactului au fost efectuate măsurători
utilizând accelerometre piezorezistive de tip PCB 338M12. Pentru o bună funcŃionare,
acestea trebuie montate adecvat şi cuplate corespunzător la echipamentele de măsură.
În figură sunt prezentate diverse moduri recomandate de către producător, de montare
a accelerometrelor. Primele două modalităŃi de montare au la bază două soluŃii de fixare
filetate iar următoarele prezintă două soluŃii de fixare cu magneŃi.
Figura 6-9 Accelerometrul PCB uniaxial
Figura 6-10 Principii de montaj al accelerometrelor
120
O altă modalitate de fixare este aceea de a combina soluŃia de fixare cu adeziv
industrial pentru metale cu cea a montării filetate.
În cadrul experimentului, accelerometrele au fost montate pe un sistem triortogonal.
Două astfel de sisteme triaxiale au fost utilizate, unul montat pe manechin în cavitatea
craniană, în centrul de masă al capului și unul în cavitatea toracică, pentru a permite
prelevarea accelerațiilor la nivelul capului, respectiv la nivelul toracelui în momentul
impactului. Vezi diagrama lanțului de măsură de mai jos.
Montarea accelerometrelor pe sistemele triaxiale şi fixarea acestora din urmă pe
manechin s-a facut respectând paralelismul axelor triortogonale cu cele trei plane
anatomice ale corpului (coronal, sagital şi transversal). Axele X şi Y pe care s-au
înregistrat valorile acceleraŃiilor sunt conŃinute în planele sagital, respectiv coronal, axa
Z fiind perpendiculară pe acestea.
Figura 6-11 Suportul pentru realizarea unui montaj triaxial al accelerometrelor
Cele 6 accelerometrele au fost conectate la un amplificator de semnal pentru vibraŃii
PCB F483B07, pentru a asigura atât sursa necesară de curent continuu către senzori cât
şi amplificarea semnalului de răspuns oferit de către aceştia.
Figura 6-12 Amplificatorul de date
Amplificatorul a fost conectat la o placa de achiziŃie National Instruments NI USB
6218 pe 6 canale de achiziŃie de tip intrare analogică. Cu ajutorul acestei plăci s-a
121
realizat transferul datelor în timp real către calculatorul portabil. LanŃul de măsură
construit pe echipamentele şi procesele descrise anterior este reprezentat schematic în
figura de mai jos.
Figura 6-13 LanŃul de măsură pentru achiziŃia datelor
Momentul impactului cu vehiculul s-a marcat prin contact electric montat la nivelul
genunchiului manechinului.
122
Viteza vehiculului înainte de impact s-a măsurat cu ajutorul instalaŃiilor timp – viteza
direct în km/h.
Nivelul maxim al deceleraŃiilor măsurate în cap (după axele x, y, z). a fost în
domeniul 0 ± 200 g iar nivelul maxim al deceleraŃiilor măsurate în cutia toracică (după
axele x, y, z) a fost în domeniul 0 ± 100 g.
6.2 Desfăşurarea testelor şi analiza rezultatelor
În cadrul testărilor experimentale pietonul a fost aşezat în faŃa autovehiculului, în
poziŃia "traversând strada”, cu piciorul stâng înspre autoturism. Impactul a avut loc în
regiunea genunchiului stâng, puŃin deasupra acestuia. Viteza autoturismului în
momentul impactului a fost de 30 km/h, autovehiculul lovind pietonul cu zona mediană
a barei paraşoc. AcŃionarea asupra sistemului de frânare s-a făcut cu 2 m înainte de
locul coliziunii.
În al doilea scenariu pietonul a fost aşezat cu faŃa spre autoturism, el fiind lovit
frontal de zona mediană a barei paraşoc a autoturismului care se deplasa în regim
uniform cu viteza de 30 km/h. Impactul asupra pietonului a avut loc în regiunea
genunchilor.
Procesul de pregătire şi desfăşurare a experimentelor este prezentat în tabelele
următoare, iar rezultatele obŃinute sunt ilustrate în figurile următoare.
Din analiza diagramelor obŃinute s-a constatat că pentru viteza de impact de 30 km/h
durata coliziunii efective dintre pieton şi automobil este de aproximativ 250 ms, după
aceasta pietonul căzând pe carosabil. Impactul în regiunea membrelor inferioare ale
pietonului durează aproximativ 90 ms. Timpul după care pietonul se loveşte cu capul de
parbriz este de aproximativ 190 ms.
La ambele probe pietonul a fost proiectat cu capul în parbrizul autoturismului. De
asemenea membrele inferioare s-au rupt în zona de contact cu bara paraşoc. În timpul
celui de al doilea test manechinul s-a rupt din articulaŃia bazinului.
123
Figura 6-14 Schema de desfăşurare a încercărilor experimentale
Acest lucru s-a datorat reglajului momentului din articulaŃie, moment care a depăşit
valoarea la care s-a produs ruperea articulaŃiei în zona de sudură. AcceleraŃiile medii
înregistrate, din momentul impactului în zona genunchiului, până la izbirea pietonului cu
capul în parbriz şi pe durata impactului secundar, cu solul, au fost redate în tabelul 6.1.
124
Tabelul 6.1 AcceleraŃiile medii înregistrate la nivelul capului şi toracelui manechinului
Impact primar Impact secundar Test nr Cap Torace Cap Torace
[g] [g] [g] [g] 1 7,525 7,338 5,78 5,137 2 10,81 10,994 10,92 8,344
ForŃa medie de impact asupra manechinului a fost în cazul primului test de
aproximativ 5300 N. La căderea de pe autoturism pe sol, se remarcă din graficul
acceleraŃiilor, manechinul nu a lovit solul cu capul ci doar s-a rostogolit pe acesta în
urma mişcării de rotaŃie imprimată la impactul în zona picioarelor. AcceleraŃiile apărute
în cazul impactului secundar sunt mai mici decât la coliziunea directă cu autoturismul.
AcceleraŃiile mai mari apărute la testul numărul doi se datorează ruperii manechinului
din articulaŃia bazinului.
În urma efectuării experimentelor, atât la prima cât şi la cea de-a doua probă,
avariile provocate de pieton autoturismului au fost importante doar în regiunea
parbrizului. Pe capotă s-au înregistrat doar urme de ştergere. Bara paraşoc nu a suferit
deformaŃii.
Analizând înregistrările filmate şi diagramele se poate afirma că impactul cuprinde
trei faze principale:
• Contactul cu autoturismul, durează din momentul impactului până când pietonul
se desprinde de autoturism;
• Faza de zbor, din momentul separării pietonului de autoturism până la impactul
cu solul;
• Faza de târâre, din momentul luării contact cu solul, până la poziŃia finală a
pietonului.
125
6.2.1 Contactul cu autoturismul
Această fază cuprinde o serie de etape, datorită complexităŃii fenomenelor care
apar:
• Impactul primar cu lovirea pietonului la nivelul genunchiului;
• Rezemarea pietonului cu femurul de muchia capotei, simultan cu rabaterea părŃii
superioare a corpului pe capota autoturismului;
• Rotirea corpului pietonului în jurul axei sale longitudinale;
• Impactul capului pietonului cu parbrizul;
• Căderea de pe autoturism.
La impactul primar pietonul este lovit la nivelul genunchiului de către bara paraşoc a
autoturismului. Deoarece în cazul prezentat autoturismul a fost frânat doar cu puntea
spate nu s-a observat o mişcare de tangaj a acestuia în momentul frânării. După un
timp foarte scurt muchia capotei vine în contact cu femurul pietonului.
Figura 6-15 Impactul primar în zona genunchiului
Tot aici se poate vedea fenomenul de “mulare” a membrelor inferioare pe partea
frontală a autoturismului. Acesta se datorează mobilităŃii articulaŃilor membrelor
126
inferioare sau, în cazurile nefericite datorită fracturării a oaselor. Partea inferioară a
piciorului, până la genunchi, tinde să fie trasă sub autovehicul dar datorită diferenŃei de
masă dintre această regiune şi restul corpului în final se va produce fenomenul de
“mulare”. În faza de tragere a picioarelor sub autoturism sunt posibile apariŃii ale
fracturilor de gleznă.
Rabaterea pietonului pe capotă începe cu o oarecare întârziere, faŃă de momentul
impactului.
Mişcarea de rotaŃie a pietonului în jurul axei sale longitudinale ia naştere datorită
poziŃiei piciorului manechinului care este lovit prima dată de bara paraşoc. Punctul de
aplicaŃie al forŃei de impact este excentric faŃă de axa longitudinală a pietonului şi astfel
apare un moment de rotaŃie. RotaŃia începe cu o oarecare întârziere, aceasta
datorându-se distribuŃiei masei pietonului pe picioare.
Figura 6-16 Mişcarea de rotaŃie a pietonului
La rabaterea pietonului pe capota autoturismului rotaŃia are loc în jurul punctului de
contact dintre capotă şi femur. În momentul când pietonul se loveşte cu capul de
parbriz, deoarece partea superioară a corpului este mai grea decât picioarele, pentru un
timp corpul şi capul pietonului devin corp comun cu autoturismul, iar picioarele se
rotesc în jurul articulaŃiei bazinului, datorită mişcării imprimate la impactul primar.
127
Desprinderea de autoturism, în cazul vitezelor de impact mici, se manifestă în
general prin căderea în lateral sau prin alunecarea de pe capotă, după ce autoturismul
s-a oprit. În primul caz viteza pietonului în momentul desprinderii de autoturism este
egală cu viteza autoturismului.
6.2.2 Faza de zbor
După ce pietonul s-a desprins de autoturism, până la impactul secundar, va descrie
prin aer o traiectorie parabolică. În cazul prezentat această fază este aproape
inexistentă, datorită vitezei mici de coliziune. Faze de zbor apar doar la viteze de peste
40 km/h.
6.2.3 Faza de târâre
Odată ajuns pe sol pietonul se va rostogoli şi va aluneca, poziŃia finală fiind complet
aleatoare. DistanŃa de alunecare pe sol a pietonului depinde de coeficientul de frecare
dintre sol şi pieton, coeficient care este influenŃat de natura suprafeŃelor care vin în
contact. Contactul cu solul se poate face cu oricare dintre părŃile corpului. S-a constatat
că în urma impactului secundar, cu solul, pietonul nu a atins carosabilul cu capul ci doar
cu toracele şi membrele inferiore, rostogolindu-se pe acesta.
6.3 Concluzii
În urma înregistrărilor, din diagramele acceleraŃiilor şi filmările efectuate, rezultă:
• ForŃa maximă la impactul dintre bara paraşoc a autoturismului şi pieton apare
după un timp de aproximativ 25 de ms, efectul acesteia fiind ruperea piciorului
manechinului.
• AcceleraŃia maximă înregistrată a fost în momentul lovirii manechinului cu capul
de parbrizul autoturismului, la 190 ms de la impactul primar.
• Valoarea acceleraŃiei la nivelul capului în acest caz a depăşit 100 g.
128
• La nivelul toracelui valoarea medie a acceleraŃiei înregistrate pe o perioadă de 20
ms a fost de aproximativ 18 g şi a avut loc la impactul secundar, cu solul.
DistanŃa de proiectare a pietonului în cazul primului test a fost 7,5 m pe direcŃia de
deplasare a autoturismului, valoare care se încadrează în limitele stabilite de Kuhnel
[48] [60].
Figura 6-17 Diagrama Kuhnel privind distanŃa de aruncare a pietonilor
Avariile suferite de autoturism, la coliziunea cu pietonul s-au materializat prin urme
de ştergere în zona superioară a capotei şi prin spargerea parbrizului.
Deşi la primul test pietonul a fost lovit cu centrul barei paraşoc, datorită mişcării de
rotaŃie imprimată acesta a căzut de pe autovehicul prin laterala dreaptă, fapt confirmat
şi de urmele lăsate pe capotă.
TEST 1 "PIETON LOVIT DIN LATERAL"
129
Nr. Crt.
OperaŃia Timpul de efectuare
ObservaŃii
Traseu de încercări
1. Marcare traseu de încercări 40 min O singură dată la începutul testelor Aparatura de măsurare
2. Cablare traseu de încercări 60 min Montare cabluri de transmitere a datelor înregistrare spre magnetofon
3. Pregătire instalaŃie iluminare 6 ore Cablare traseu, montare lămpi 4. Montare celule Heuer 30 min 4 celule, două pentru determinarea vitezei autoturismului, una
pentru declanşarea înregistrării datelor şi una pentru pornire magnetofon şi oscilograf
5. Montare camera de filmat rapidă 40 min 2 camere de filmare cu viteza de 1000 cadre/sec, schimbare filme după fiecare test
6. Montare camera de filmat 30 min 2 camere 7. Pregătire aparat foto 10 min Pregătire film 8. Montare accelerometre pe
manechin 2 ore Realizare suporŃi şi cutii de protecŃie pentru accelerometre
9. Calibrare accelerometre 40 min O singură dată la începutul probelor 10. Calibrare oscilograf 30 min O singură dată la începutul probelor 11. Pregătire instalaŃie tracŃiune 20 min Înainte de fiecare probă 12. Măsurare şi înregistrare date 1 min La fiecare probă Autoturism
13. Vopsire autoturism 30 min Stabilirea zonelor cu diferite potenŃiale de vătămare a pietonului 14. Lipire repere pe autoturism 20 min Repere pentru urmărire a punctelor de impact 15. Modificare sistem de frânare
standard 2 ore AcŃionarea frânelor se face din exteriorul autovehiculului cu
ajutorul unui sistem pneumatic comandat electric 16. Cântărire autovehicul şi lestare 15 min La începutul probelor 17. Montare cârlige de tractare 30 min -
TEST 1 "PIETON LOVIT DIN LATERAL"
130
18. Măsurare deformaŃii la elementele de caroserie
5 min -
19. Înlocuire bara protecŃie - - 20. Înlocuire capotă - - 21. Înlocuire parbriz - - Manechin
22. Întărire coloană vertebrală 3 ore Pentru a se asigura repetabilitatea testelor şi a asigura o bună prindere a capului biomanechinului
23. Adaptare cap şi gât de biomanechin HYBRID II
60 min În vederea obŃineri unor rezultate cât mai apropiate de realitate
24. Vopsire manechin - - 25. Lipire repere pe manechin 15 min La începutul probelor, pentru a putea urmări mai uşor mişcarea
fiecărei zone a corpului 26. Reglare momente din articulaŃii 15 min La începutul fiecărei probe 27. Măsurare distanŃe de aruncare a
manechinului 5 min După fiecare probă
Centralizare date
28. Notare rezultate 10 min După fiecare probă Timp total pregătire test 21,43 ore
TEST 1 "PIETON LOVIT DIN LATERAL"
131
Autoturism marca: DACIA NOVA R 523
Masa gol [kg] 827 RepartiŃie faŃă / spate [kg] 442/385 Masa echipat [kg] 1024 RepartiŃie faŃă / spate [kg] 530/494 Ampatament [mm] 2475
Viteza de desfăşurare a testului: 29,58 km/h Regimul de deplasare: frânare
DirecŃia de deplasare a autoturismului Rectilinie, a lovit din lateral pietonul pe partea stângă, de-a lungul axei Y a acestuia din urmă.
Punctul de impact ObservaŃii
Bară protecŃie Median la 510 mm faŃă de sol Nu a suferit nici o deformaŃie
Capota Zona frontală, aria centrală a capotei şi cea capotă parbriz
Zgârieturi minore
Aripi - - Echipamente supuse deformării
Parbriz Dreapta la 250 mm de linia mediană şi de muchia superioară
Spart dar nu s-a deplasat de pe cheder
Ora de desfăşurare: 1723
*(Se vor nota date despre autoturism)
Autoturismul a fost frânat doar cu puntea spate. Presiunea gazului în buteliile de azot 12,8 bar. Timpul scurs până la atingerea forŃei nominale de frânare a fost de 0,51 sec. DistanŃa parcursă de autovehicul în acest timp: 4,20 m. Lungimea urmelor de frânare a fost 7,25 m. SpaŃiul total parcurs de autovehicul până la oprire a fost 11,45 m.
TEST 1 "PIETON LOVIT DIN LATERAL"
132
Manechin antropometric RUTY 1
Segmentul de corp ÎnălŃimea [cm] Masa [kg] Capul + gâtul 26 5 Corpul + mâinile 58 40 Picioarele 96 28 Total ansamblu 180 73 DirecŃia de lovire A fost lovit lateral pe partea stângă, de-a lungul axei Y
AcceleraŃia maximă Viteza unghiulară Segmentul de corp
ArticulaŃia Momentul din articulaŃie
Număr de mase manechin X Y Z X Y Z
ObservaŃii
- - [Nm] - [g] [g] [g] [rad/s] [rad/s] [rad/s] -
Capul
Gât Adaptare cap biomanechin HYBRID II
95 40 88 Sunt grupate în
intervalul 195 – 220 ms
Şold 1 (flexie, extensie)
2 x 50
Şold 2 (lateral) 50 Umăr 2 x 9
Corpul
BraŃ 2 x 9
16 12 12
Nu sunt grupate in jurul unui anumit interval
Femur superior 2 x 15 Picioare
Genunchi 2 x 50
11
- - - Nu s-au făcut
măsurători
*(Se vor nota distanŃele de aruncare ale pietonului) Pietonul a fost lovit în zona genunchiului stâng, după care a fost proiectat cu capul în parbrizul autoturismului. Piciorul stâng s-a rupt deasupra articulaŃiei genunchiului. În urma impactului secundar pietonul a ajuns cu capul înspre direcŃia de deplasare a autovehiculului, în laterala deraptă a acestuia, respectiv la 1,1 m (măsurat la şold) faŃă de linia mediană a autoturismului şi 7 m (măsurat la şold) faŃă de punctul de unde s-a produs coliziunea. Pietonul a fost purtat pe capota autoturismului.
TEST 1 "PIETON LOVIT DIN LATERAL"
133
AcceleraŃiile capului obŃinute în urma impactului primar asupra genunchiului
AcceleraŃiile capului obŃinute în urma impactului cu parbrizul autoturismului
Acceleratiile capului la impactul primar
-200
-160
-120
-80
-40
0
40
80
120
160
200
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250
Timpul [ms]
Accele
ratia (g)
Acceleratia pe axa X
Acceleratia pe axa Y
Acceleratia pe axa Z
Acceleratia rezultanta
TEST 1 "PIETON LOVIT DIN LATERAL"
134
AcceleraŃiile toracelui obŃinute în urma impactului primar asupra genunchiului
AcceleraŃiile toracelui obŃinute în urma impactului dintre capul pietonului şi parbrizul autoturismului
Acceleratiile toracelui la impactul primar
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250
Timpul [ms]
Accele
ratia (g)
Acceleratia pe axa X
Acceleratia pe axa Y
Acceleratia pe axa Z
Acceleratia rezultanta
TEST 1 "PIETON LOVIT DIN LATERAL"
135
AcceleraŃiile capului în momentul când pietonul a căzut de pe autoturism şi a atins solul
AcceleraŃiile capului în momentul când pietonul se rostogoleşte pe carosabil
Acceleratiile capului la impactul secundar
-200
-160
-120
-80
-40
0
40
80
120
160
200
810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 1000 1010
Timpul [ms]
Accele
ratia (g)
Acceleratia pe axa X
Acceleratia pe axa Y
Acceleratia pe axa Z
Acceleratia rezultanta
TEST 1 "PIETON LOVIT DIN LATERAL"
136
AcceleraŃiile toracelui în momentul când pietonul a căzut de pe autoturism şi a atins solul
AcceleraŃiile toracelui în momentul când pietonul se rostogoleşte pe carosabil
Acceleratiile toracelui la impactul secundar
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 1000 1010
Timpul [ms]
Accele
ratia (g)
Acceleratia pe axa X
Acceleratia pe axa Y
Acceleratia pe axa Z
Acceleratia rezultanta
TEST 2 "PIETON LOVIT FRONTAL"
137
Autoturism marca: DACIA NOVA R 523
Masa gol [kg] 827 RepartiŃie faŃă / spate [kg] 442/385 Masa echipat [kg] 1024 RepartiŃie faŃă / spate [kg] 530/494 Ampatament [mm] 2475 Viteza de desfăşurare a testului: 30,21 km/h Regimul de deplasare: uniform
DirecŃia de deplasare a autoturismului Rectiline, a lovit pietonul de-a lungul axei X a acestuia, (din faŃă).
Punctul de impact ObservaŃii
Bară protecŃie Median la 510 mm faŃă de sol -
Capota Zona frontală, aria centrală a capotei
Zgârieturi minore
Aripi - - Echipamente supuse deformării
Parbriz Central la 150 mm de muchia superioară
Spart, a scos chederul de pe cadrul său.
*(Se vor nota date despre autoturism)
Autoturismul nu a fost frânat. După un parcurs de aproximativ 20 m s-a izbit de bariera rigidă.
Ora de desfăşurare: 1913
TEST 2 "PIETON LOVIT FRONTAL"
138
Manechin antropometric RUTY 1
Segmentul de corp ÎnălŃimea [cm] Masa [kg] Capul + gâtul 26 5 Corpul + mâinile 58 40 Picioarele 96 28 Total ansamblu 180 73
DirecŃia de lovire A fost lovit din faŃă, de-a lungul axei X a acestuia.
AcceleraŃia maximă Viteza unghiulară Segmentul de corp
ArticulaŃia Momentul din articulaŃie
Număr de mase manechin X Y Z X Y Z
ObservaŃii
- - [Nm] - [g] [g] [g] [rad/s] [rad/s] [rad/s] -
Capul
Gât Adaptare cap biomanechin HYBRID II
63 7 100 Sunt grupate în intervalul 160 – 200 ms
Şold 1 (flexie, extensie)
2 x 50
Şold 2 (lateral) 50 Umăr 2 x 9
Corpul
BraŃ 2 x 9
30 50 44
Sunt în intervalul 60 - 70 ms, la ruperea manechinului din bazin
Femur superior 2 x 15 Picioare
Genunchi 2 x 50
11
- - - Nu s-au făcut măsurători
*(Se vor nota distanŃele de aruncare ale pietonului) Pietonul a fost lovit în zona genunchilor, a fost proiectat cu capul în parbrizul autoturismului după care s-a rupt din articulaŃia şoldului. Trunchiul şi capul au fost purtate pe capota autoturismului iar picioarele au ajuns sub roŃile maşinii fiind apoi târâte până la impactul autoturismului cu bariera nedeformabilă. Piciorul stâng s-a rupt deasupra articulaŃiei genunchiului, în timpul coliziunii primare.
139
Figura 6-18 PoziŃia manechinului la începutul primului test
Figura 6-19 PoziŃia finală a manechinului pieton pe sol după primul test
140
Figura 6-20 Urmele de ştergere de pe capotă şi parbrizul spart, la finalul primului test
Figura 6-21 DistanŃa de proiectare în lateral a manechinului în urma primului test
141
Figura 6-22 PoziŃia iniŃială a manechinului în cadrul celui de al doilea test
Figura 6-23 Picioarele manechinului au fost târâte sub autoturism
142
Figura 6-24 Avariile autovehiculului în urma celui de al doilea test
143
7 NORMATIVE ŞI REGULAMENTE ÎN VIGOARE PRIVIND
SIGURANłA PASIVĂ A AUTOVEHICULELOR
7.1 Introducere
O mare parte din accidentele cu urmări grave sunt generate de coliziunile cu
obstacole fixe sau cu alte vehicule în mişcare. S-a constatat că şansele de supravieŃuire
depind nu numai de disiparea energiei de impact, având ca rezultat acceleraŃii moderate ci
şi de menŃinerea după coliziune a aşa numitul „spaŃiu vital" în jurul fiecărui scaun, astfel
ca pasagerul să nu „fie strivit" între componentele vehiculului. O asemenea importanŃă
deosebită a determinat efectuarea, în special în ultimele două decenii, a unor studii
minuŃioase care au permis elaborarea unor metodologii de apreciere a comportării structurilor
şi a protecŃiei pasagerilor în cazul unor asemenea coliziuni. Dată fiind complexitatea
fenomenelor care pot să apară în procesele coliziunilor, aceste aprecieri au la bază
încercări experimentale pretenŃioase şi costisitoare soldate cu distrugerea vehiculului
analizat.
PrescripŃiile tehnice impuse deja şi în România, ca Ńară semnatară acordurilor cu
Comunitatea Europeană se referă separat la comportarea structurilor autovehiculului şi
la protecŃia pasagerilor în cazul coliziuni; metodica încercărilor a fost preluată şi de
standardele naŃionale.
7.1.1 CondiŃii tehnice impuse vehiculelor în cazul coliziunilor frontale
Întrucât deformaŃiile vehiculelor după încercările de coliziune frontală cât şi nivelul de
menŃinere a sănătăŃii persoanelor rănite în cadrul criteriilor de performanŃă aferente
impactului pot furniza indicii asupra vitezelor şi traiectoriilor în momentele accidentelor, s-
a considerat utilă prezentarea în continuare a câtorva prescripŃii tehnice impuse în
momentul de faŃă.
144
Încercările se fac pe o pistă betonată, suficient de lungă, pentru a permite vehiculului
atingerea, în regim stabilizat, a unei viteze maxime de încercare de 64 km/h conform cu
regulamentele EuroNCAP, cele mai severe de la ora actuală. Pentru aceasta autovehiculul
poate folosi motorul propriu, dar în mod obişnuit el este tractat cu un cablu a cărui
acŃiune încetează pe ultimii metri dinaintea locului impactului, pentru a nu influenŃa
rezultatele măsurătorilor. Coliziunea are loc cu suprafaŃa unui bloc de beton cu masa de
cel puŃin 70000 kg, bine ancorat pe sol, numit curent, barieră fixă. SuprafaŃa de impact,
perpendiculară pe direcŃia de înaintare a autovehiculului, are lăŃimea de 3 m şi înălŃimea
de 1,5 m; de regulă suprafaŃa este acoperită cu plăci de placaj cu grosimea de 20 mm,
iar între acestea şi beton se prevăd plăci din tablă de oŃel.
Sursa Automobile DACIA
Figura 7-1 Peretele cu care are loc coliziunea
Autovehiculul trebuie echipat cu toate elementele componente, ca în starea de
exploatare normală, dar fără încărcătură. Dacă este tractat cu cablu, instalaŃia de
alimentare se umple în proporŃie de 90% cu un lichid neinflamabil, cu masa specifică
echivalentă cu a combustibilului; dacă este propulsat de motorul propriu, se face plinul cu
combustibil în aceeaşi proporŃie de 90% a rezervorului.
Pentru măsurarea vitezei se folosesc înregistratoare cu o precizie de 1%. Având în
vedere costul ridicat al acestei probe cât şi numărul lor redus pe perioada unui an,
concomitent se efectuează şi alte încercări care au cu totul alte scopuri, astfel că
145
aparatura de măsură utilizată este deosebit de complexă şi necesită o pregătire
prealabilă pretenŃioasă şi de durată.
După coliziune se execută măsurători în cadrul cărora este admisă o compresiune pe
direcŃia de măsurare cu o forŃă de cel mult 100 N aplicată pe o suprafaŃă de 5 cm x 5
cm.
Într-o primă serie de măsurători se consideră două plane transversale verticale,
dintre care unul trece prin punctul R (mijlocul articulaŃiei coxo-femurale a manechinului
3D aşezat pe scaun) iar celălalt prin proeminenŃa din habitaclu aflată cea mai în spate în
raport cu suprafaŃa tabloului de bord. Se impune ca pe o lăŃime de câte 150 mm de o
parte şi de alta a planului longitudinal care trece prin centrul scaunului, distanŃa între
planele menŃionate să nu fie sub 450 mm; aceste măsurători se fac pentru fiecare loc de
pe scaunele din faŃă.
Alte măsurători, legate tot de scaunele din faŃă, au în vedere trasarea, înainte de
coliziune, a liniei de intersecŃie a planului longitudinal care trece prin centrul scaunului
considerat cu planul orizontal care conŃine centrul pedalei frânei de serviciu în stare de
repaus. Se măsoară distanŃa, pe această dreaptă, între punctele ei de intersecŃie cu
partea din faŃă a habitaclului şi cu planul transversal vertical care trece prin punctul R.
După coliziune, această distanŃă nu trebuie să scadă sub 650 mm.
Înainte de încercări, se consideră o dreaptă orizontală transversală care trece prin
centrul pedalei frânei de serviciu în stare de repaus şi se determină punctele de
intersecŃie ale acesteia cu pereŃii laterali care delimitează amplasamentul picioarelor.
După impact se măsoară distanŃa dintre două plane longitudinale care trec prin aceste
puncte; pentru fiecare loc de pe scaunele din faŃă se impune o distanŃă de cel puŃin 250
mm.
Înainte de coliziune se măsoară distanŃa dintre podea şi plafon de-a lungul unei
drepte verticale care trece prin punctul R şi este situată în planul longitudinal care
cuprinde centrul scaunului. Aceeaşi distanŃă măsurată după impact nu trebuie să se
micşoreze cu mai mult de 10%.
146
După coliziune se mai impun următoarele condiŃii:
• nici o componentă rigidă din interiorul habitaclului nu trebuie să prezinte un risc de
rănire gravă pentru ocupanŃi (să nu aibă suprafeŃe ascuŃite sau tăioase);
• uşile laterale nu trebuie să se deschidă în perioada impactului;
• să existe posibilitatea deschiderii unui număr suficient de uşi pentru evacuarea
pasagerilor, fără a se face apel la scule sau la mijloace de descarcerare.
7.1.2 Comportarea structurii vehiculului şi protecŃia ocupanŃilor în situaŃia
coliziunii laterale
Ca şi în cazul precedent, efectele coliziunii laterale se analizează sub aspectele
comportării structurii vehiculului şi al protecŃiei ocupanŃilor. PrescripŃiile tehnice se
aplică deocamdată numai acelor vehicule din categoriile M1 şi N1, la care punctul R
obŃinut pentru reglajul scaunului în poziŃia cea mai de jos, este situat la o înălŃime, faŃă
de sol, mai mică sau egală cu 700 mm.
Încercarea de coliziune laterală constă în lovirea autovehiculului (staŃionat) în partea
laterală cu o barieră mobilă având masa de 950 ± 20 kg şi amplasată pe un cărucior cu
ampatamentul de 3000 mm. SuprafaŃa de impact a barierei este deformabilă (fagure
din aluminiu) şi are o lăŃime de 1500 mm şi o înălŃime de 500 mm. Bariera mobilă se
deplasează pe o traiectorie perpendiculară pe planul longitudinal median al
autovehiculului; planul longitudinal median al barierei mobile trebuie să coincidă, în cadrul
unor distanŃe de ±25 mm cu planul transversal ce trece prin punctul R al, scaunului din faŃă,
de pe partea laterală unde are loc lovirea. Pista de încercare, acoperită cu îmbrăcăminte dură,
trebuie să aibă o lungime suficient de mare pentru a permite atingerea unei viteze
stabile a căruciorului de 50 ± 1 km/h; înaintea impactului cu această viteză trebuie
întreruptă legătura de tractare a căruciorului.
Vehiculul care se încearcă trebuie să fie dotat cu tot echipamentul interior care poate
influenŃa măsurătorile. Rezervorul de combustibil trebuie să fie umplut cu apă în
proporŃie de 80%.
147
Manechinul are o construcŃie specială, impusă de procedura de încercare şi manevrare
în situaŃia unei coliziuni laterale; el trebuie fixat cu centura de siguranŃă şi aşezat pe
scaun într-o poziŃie medie de reglaj a acestuia. In interiorul manechinului se prevăd
traductoare pentru măsurarea:
• acceleraŃiilor centrului capului pe cele trei direcŃii ortogonale X, Y şi Z;
• deformării cavităŃii toracice în trei puncte;
• forŃelor în bazinul manechinului în două locuri;
• forŃelor din abdomenul manechinului.
În mod obişnuit coliziunea se efectuează pe partea laterală a conducătorului auto.
PrescripŃiile tehnice impuse comportării structurii la coliziune laterală sunt aproximativ
similare cu cele referitoare la coliziunea frontală. Se impune în primul rând ca nici o uşă
să nu se deschidă în timpul încercării. După impact trebuie să fie posibile următoarele
operaŃii, fără a întrebuinŃa scule speciale:
• deschiderea unui număr suficient de uşi pentru evacuarea tuturor ocupanŃilor;
• să se elibereze manechinul din centura de siguranŃă;
• să se scoată manechinul din vehicul;
• nu trebuie să apară vârfuri sau muchii ascuŃite care să sporească riscul rănirilor;
• pierderile de lichid de înlocuire sau combustibil nu trebuie să depăşească 30
grame/minut.
Referitor la protecŃia ocupanŃilor se impun criterii de performanŃă la nivelul capului,
toracelui, abdomenului şi articulaŃiei pubiene.
7.1.3 Comportarea structurii vehiculului în situaŃia coliziunii din spate
Mai puŃin periculoase asupra sănătăŃii ocupanŃilor decât coliziunile frontale sau laterale,
coliziunile din spate afectează mai mult structura de rezistenŃă a vehiculului ciocnit; de
148
aceea şi prescripŃiile tehnice impuse deocamdată autoturismelor se referă numai la
comportarea structurii habitaclului.
Pentru coliziune se utilizează o barieră mobilă sub forma unui cărucior tractat,
prevăzut cu o suprafaŃă de impact plană, cu lăŃimea de 2500 mm, înălŃimea de 1800
mm şi cu muchiile racordate cu raze cuprinse între 40 şi 50 mm. Elementul de lovire este
confecŃionat din oŃel, acoperit pe suprafaŃa de impact cu un strat de placaj cu grosimea de
20 mm. SuprafaŃa de impact trebuie să fie verticală, perpendiculară pe planul
longitudinal median al autovehiculului; în momentul impactului se admit abateri de 300
mm ale axei verticale mediane a suprafeŃei de lovire de-o parte şi de alta a planului
longitudinal median al autovehiculului; în acelaşi timp se impune ca suprafaŃa de impact
să cuprindă toată lăŃimea vehiculului încercat. Masa totală a barierei mobile trebuie să fie de
1100 ± 20 kg. In momentul impactului, între marginea inferioară a suprafeŃei de lovire şi sol
trebuie să existe o înălŃime de 175 ± 25 mm. Coliziunea se face cu o viteză cuprinsă între 35
şi 38 km/h.
În locul barierei mobile de tip cărucior se poate folosi şi un pendul, cu axa de oscilaŃie
de cel puŃin 5 m; masa redusă şi dimensiunile suprafeŃei de impact a elementului de
lovire al pendulului sunt similare ca şi la bariera de tip cărucior.
Bariera mobilă (cărucior sau pendul) trebuie să fie prevăzută cu un dispozitiv care să
împiedice un eventual al doilea impact.
Vehiculul supus încercării trebuie să se afle în stare neîncărcată sau lestat cu cel mult
10% din greutatea proprie. Se admite cuplarea unei trepte de viteze şi acŃionarea frânei
de ajutor.
După coliziune, se impun următoarele condiŃii:
• se măsoară înaintea coliziunii distanŃa longitudinală dintre proiecŃia verticală pe
podea a punctului R de la scaunul amplasat cel mai în spate şi un punct de
referinŃă dispus pe o parte nedeformabilă a podelei (spre partea din faŃă). Se
măsoară aceeaşi distanŃă după coliziune, iar diferenŃa rezultată trebuie să fie mai
mică de 75 mm (considerată ca suficientă pentru asigurarea spaŃiului longitudinal
de supravieŃuire);
149
• nici un element rigid din habitaclu nu trebuie să fie afectat încât să prezinte
vârfuri ascuŃite şi muchii tăietoare care pot mări pericolul de rănire a ocupanŃilor;
• portierele laterale nu trebuie să se deschidă în timpul impactului;
• să se poată deschide un număr suficient de portiere fără a fi necesară utilizarea
unor scule, astfel ca să poată fi evacuaŃi toŃi ocupanŃii.
7.2 Regulamentul ECE 29. PrescripŃii uniforme privind omologarea
vehiculelor utilitare
Prezentul Regulament se aplica vehiculelor utilitare destinate transportului de
mărfuri. El nu se aplică tractoarelor agricole.
Prin „omologarea vehiculului”, omologarea unui tip de vehicul, conform prescripŃiilor
prezentului regulament, în ceea ce priveşte protecŃia ocupanŃilor cabinei unui vehicul
utilitar în cazul unui şoc frontal sau al unei răsturnări ori a unei deplasări a încărcăturii;
Prin ‘tip de vehicul’, autovehiculele care nu prezintă între ele diferenŃe esenŃiale,
aceste diferenŃe referindu-se, în mod special, la următoarele puncte:
• dimensiuni, forme şi materiale ale elementelor cabinei vehiculului;
• fixarea cabinei pe şasiu;
Prin „plan transversal”, un plan vertical perpendicular pe planul longitudinal median
al vehiculului;
Prin „plan longitudinal”, un plan paralel cu planul longitudinal median al vehiculului.
7.3 PrescripŃii
Cabina vehiculului trebuie să fie construită şi fixată pe vehicul în aşa fel încât să se
evite la maxim riscurile de vătămare ale ocupanŃilor în caz de accident.
Cabina va fi supusă, la alegerea producătorului, fie la toate încercările specificate în
continuare, fie doar la încercările A şi B. Totuşi, un tip de vehicul care a fost omologat
150
în conformitate cu Regulamentul 33 va putea fi considerat corespunzător exigenŃelor
privind şocul la coliziune frontală (încercarea A).
7.4 Metode de încercare
Înaintea încercărilor uşile cabinei vor fi închise, nu încuiate. Pentru încercarea A se va
monta motorul sau o machetă a cărei masă, montaj şi dimensiuni sunt echivalente cu
cele ale motorului.
7.4.1 Ancorajul cabinei
Pentru încercarea A, cabina va fi montată pe un vehicul. Pentru încercările B şi C,
cabina va fi montată, la alegerea producătorului, fie pe un vehicul, fie pe un cadru
distinct. Vehiculul sau cadrul trebuie să fie fixate conform prescripŃiilor din paragrafele
următoare.
7.5 Încercarea la impact frontal (încercarea A)
7.5.1 Descrierea pendulului
Pendulul va fi din oŃel, cu masa uniform repartizată: masa sa va fi de 1500 kg ± 250
kg. SuprafaŃa de lovire dreptunghiulară şi plană, va avea 2500 mm în lăŃime şi 800 mm
în înălŃime. Muchiile pendulului vor fi rotunjite cu o raza de curbura de cel puŃin 15 mm.
Asamblarea pendulului trebuie să fie o construcŃie rigidă. Pendulul va fi suspendat
liber prin două tije fixate rigid pe pendul şi distanŃate cu cel puŃin 1000 mm. Tijele vor
avea lungimea minimă de 3500 mm, măsurată între axa de suspendare şi centrul
geometric al pendulului.
Pendulul va fi poziŃionat astfel încât, în poziŃie verticală, faŃa sa frontală să fie în
contact cu partea cea mai avansată a vehiculului; centrul său de masă să fie situat la
150 mm sub punctul R şi la maxim 1400 mm deasupra solului; centrul său de masă sa
fie situat în planul longitudinal de simetrie al vehiculului.
151
Pendulul va lovi cabina din faŃă înspre spate. DirecŃia de impact va fi orizontală şi
paralelă cu planul longitudinal de simetrie al vehiculului. Energia de impact va fi de
3000 kgfm pentru vehiculele cu o masă totală autorizată care nu depăşeşte 7000 kg şi
de 4500 kgfm pentru cele cu o masă totală autorizată depăşind această valoare.
7.5.2 Rezistenta acoperişului (încercarea B)
Acoperişul cabinei trebuie să reziste la o sarcină statică corespunzând unei mase
maxime pentru axa (axele) faŃă a vehiculului de maxim de 10 tone. Această sarcină va
fi repartizată uniform pe toate elementele portante ale structurii acoperişului cabinei sau
ale compartimentului conducătorului, cu ajutorul unui suport rigid de formă
corespunzătoare.
7.5.3 RezistenŃa peretelui din spate (încercarea C)
Peretele din spate al cabinei trebuie să reziste la o sarcina statică de 200 kg pe tona
de sarcina utilă autorizată. Această sarcină va fi aplicată cu ajutorul unei plăci rigide,
perpendiculară pe axa longitudinală de simetrie a vehiculului, acoperind cel puŃin toată
suprafaŃa din spate a cabinei, situată deasupra lonjeroanelor şi deplasându-se paralel
cu aceasta axă.
7.6 PrescripŃii privind fixarea autovehiculelor pe bancul de încercări
7.6.1 Impact frontal
Încercarea A se va efectua pe o cabină montată pe un vehicul în felul următor Figura
7-2, de mai jos. Fiecare lanŃ sau cablu de ancorare trebuie să fie din oŃel şi să poată
rezista la o forŃă de tracŃiune de cel puŃin 100 kN.
7.6.2 Instalarea şasiului
Lonjeroanele şasiului se aşează pe blocuri de lemn, pe toată lăŃimea lor şi pe o
lungime de cel puŃin 150 mm. Partea din faŃă a blocurilor nu trebuie să fie mai avansată
152
decât extremitatea din spate a cabinei, nici mai în spate decât mijlocul ampatamentului.
La cererea producătorului, şasiul va fi aşezat în poziŃia corespunzătoare celei pe care o
ocupă la sarcină plină.
7.6.3 Fixarea longitudinală
Mişcarea de recul a şasiului se limitează cu ajutorul lanŃurilor sau al cablurilor A,
fixate în faŃa şasiului şi simetric în raport cu axa longitudinală, distanŃa între punctele de
fixare fiind de cel puŃin 800 mm. După tensionare, lanŃurile sau cablurile trebuie să
formeze cu planul orizontal un unghi de cel mult 25º în jos, iar proiecŃia lor pe un plan
orizontal trebuie să formeze un unghi de cel mult 10º în raport cu axa longitudinală a
vehiculului. LanŃurile sau cablurile se pot încrucişa.
Figura 7-2 Ancorarea autovehiculului
153
7.6.4 Fixarea laterală
Mişcarea laterală este limitată de lanŃurile sau cablurile B, fixate în mod simetric pe
saşiu în raport cu axa sa longitudinală. Punctele de fixare pe şasiu trebuie să se afle la
cel mult 5 m şi la cel puŃin 3 m de faŃa vehiculului. După tensionare, lanŃurile şi cablurile
trebuie să formeze cu planul orizontal un unghi de cel mult 20º în jos, iar proiecŃia lor
pe un plan orizontal trebuie să formeze un unghi de cel puŃin 25º şi de cel mult 45º în
raport cu axa longitudinală a vehiculului.
7.6.5 Tensionarea lanŃurilor sau cablurilor şi fixarea părŃii din spate
LanŃul sau cablul C este mai întâi tensionat cu o sarcină aproximativa de 100 kgf. Se
întind apoi cele 4 lanŃuri sau cabluri A şi B şi se supune lanŃul sau cablul C la un efort de
tracŃiune de cel puŃin 1000 kgf. Unghiul format de acest lanŃ sau acest cablu cu planul
orizontal nu poate depăşi 15º. O forŃă verticală de blocare de cel puŃin 50 kgf trebuie
aplicată în punctul O între saşiu şi sol.
7.6.6 Montaj echivalent
La cererea producătorului, încercarea poate fi efectuată cu cabina montată pe un
cadru special, cu condiŃia de a se aduce dovada că acest montaj reproduce pe cel
existent pe vehicul.
7.7 Rezistenta acoperişului
7.7.1 Cabina montată pe vehicul
Se vor lua măsuri pentru ca vehiculul să nu se deplaseze în mod sensibil în timpul
încercării. În acest scop, se va acŃiona frâna de mână, se va cupla o treaptă de viteză,
la roŃile din faŃă se montează cale de blocare.
Deformarea diferitelor elemente ale suspensiei (arcuri, pneuri etc.) se elimină cu
ajutorul unor piese rigide.
154
7.7.2 Cabina montată pe un cadru
Trebuie luate masuri pentru ca, în timpul încercării, cadrul să nu se deplaseze în mod
sensibil.
7.8 RezistenŃa peretelui din spate al cabinei
7.8.1 Cabina montată pe vehicul
Se vor lua măsuri pentru ca vehiculul să nu se deplaseze în mod sensibil în timpul
încercării. În acest scop, se va acŃiona frâna de mână, se va cupla o treaptă de viteză,
la roŃile din faŃă se montează cale de blocare.
7.8.2 Cabina montată pe un cadru
Trebuie luate masuri pentru ca, în timpul încercării, cadrul să nu se deplaseze în mod
sensibil.
7.9 Determinarea punctului ‘H ‘ şi unghiul real de înclinare a spătarului şi
verificarea relaŃiei lor cu punctul ‘R’ şi unghiul prevăzut pentru înclinarea
spătarului
Figura 7-3 Determinarea punctului H cu ajutorul manechinului tridimensional
155
Punctul ‘H’, care caracterizează poziŃia în habitaclu a unui ocupant în poziŃia aşezat
este proiecŃia, pe un plan longitudinal, a axei teoretice de rotaŃie a picioarelor faŃă de
toracele unui corp omenesc, reprezentat de manechinul descris în continuare.
Punctul ‘R’, sau ‘punct de referinŃă al locului pe scaun’ este punctul de referinŃă
indicat de constructor, care are coordonate determinate în raport cu structura
vehiculului. El corespunde poziŃiei teoretice a articulaŃiei bazinului (punct ‘H’) pentru
poziŃia, de conducere sau de folosire normală, cea mai joasă şi cea mai din spate dată
fiecăruia din scaunele prevăzute de către producătorul vehiculului.
„Unghiul de înclinare a spătarului” este înclinarea spătarului faŃă de verticală.
„Unghiul real de înclinare al spătarului” este unghiul format de verticala care
trece prin punctul H şi linia de referinŃă a toracelui corpului uman, reprezentat de
manechinul descris în paragraful următor.
„Unghiul prevăzut de înclinare a spătarului” este unghiul prevăzut de
producător, care determină înclinarea a spătarului pentru poziŃia, de conducere sau de
folosire normală, cea mai de jos şi cea mai din spate dată fiecăruia din scaune de către
producătorul vehiculului. El este format de punctul ’R’ cu verticala şi linia de referinŃă a
toracelui şi corespunde, teoretic, unghiului real de înclinare.
7.9.1 Determinarea punctelor ‘H’ şi a unghiurilor reale de înclinare a
spătarelor
Se vor determina un punct ‘H’ şi un ‘unghi real de înclinare al spătarului’ pentru
fiecare loc pe scaun, prevăzut de către producător.
Atunci când scaunele situate pe acelaşi rând pot fi considerate similare (bancheta,
scaune identice etc.), nu se va determina decât un singur punct ‘H’ şi un singur
‘unghiul real de înclinare a spătarului’ pe un rând de scaune, plasând manechinul
pe un loc considerat reprezentativ pentru rândul respectiv. Acest loc va fi:
• pentru rândul din faŃă, scaunul conducătorului;
• pentru rândul/rândurile din spate, un loc situat spre exterior.
156
Pentru fiecare determinare a punctului ‘H’ şi a ‘unghiului real de înclinare a
spătarului’, scaunul considerat se va plasa în poziŃia, de conducere sau de folosire
normală, cea mai de jos şi cea mai din spate prevăzută pentru acest scaun de către
producător. Spătarul, dacă are înclinarea reglabilă, este blocat aşa cum este specificat
de către producător sau, în lipsa specificării, în aşa fel încât unghiul real de înclinare să
fie cât mai aproape cu putinŃa de 25º.
7.10 Caracteristicile manechinului
Se va folosi un manechin tridimensional a cărui masă şi contur sunt cele ale unui
adult de talie mijlocie. Acest manechin este reprezentat în Figura 7-4 şi Figura 7-5.
Acest manechin cuprinde:
• două elemente care simulează unul spatele şi celalalt şezutul corpului, articulate
intr-o axă care reprezintă axa de rotaŃie între bust şi coapse. ProiecŃia acestei axe
pe latura manechinului este punctul ’H’ al manechinului;
• două elemente simulând gambele şi articulate în raport cu elementul simulând
şezutul;
• două elemente simulând labele picioarelor, legate de picioare prin două articulaŃii
simulând gleznele;
• un element simulând şezutul este prevăzut cu o nivelă care permite controlul
înclinării sale în sens transversal.
Masele, reprezentând masa fiecărui element al corpului, sunt situate în puncte
adecvate, constituind centrele de greutate corespunzătoare, pentru a realiza o masă
totală a manechinului de aproximativ 76,6 kg. Detalii pentru diferite mase sunt date în
tabelul de la Figura 7-5.
Linia de referinŃă a toracelui manechinului este luată în consideraŃie printr-o dreaptă
trecând prin punctul de articulaŃie al piciorului de bazin şi punctul de articulaŃie teoretică
a gâtului pe torace vezi Figura 7-4.
157
7.11 PoziŃionarea manechinului
Instalarea manechinului tridimensional se efectuează în modul următor:
• Se plasează vehiculul pe un plan orizontal şi se reglează scaunele după cum s-a
indicat în paragrafele anterioare;
Figura 7-4 Elementele constructive ale manechinului tridimensional
• Se acoperă scaunul pentru încercări cu o pânză pentru a uşura instalarea corectă
a manechinului;
• Se aşează manechinul pe locul pentru încercări, axele articulaŃiilor sale fiind
perpendiculare pe planul longitudinal de simetrie al vehiculului;
Se aşează labele picioarelor manechinului în felul următor:
158
• pentru locurile din faŃă, în aşa fel încât nivela care permite controlul înclinării
şezutului în sens transversal sa fie adusă la orizontală;
• pentru locurile din spate, labele picioarelor sunt aşezate în aşa fel încât să fie, în
măsura posibilităŃilor, în contact cu scaunele din faŃă.
În cazul în care labele picioarelor se sprijină pe niveluri diferite ale podelei, laba
piciorului care ajunge prima în contact cu scaunul din faŃă serveşte ca referinŃă, iar
cealaltă labă a piciorului este aşezată în aşa fel încât nivela care permite controlul
înclinării transversale a şezutului să fie adusă la orizontală;
Dacă punctul ‘H’ se determină pe un loc median, labele picioarelor sunt plasate de o
parte şi de cealaltă a tunelului;
Se aşează masele pe coapse, se aduce la orizontală nivela transversală a şezutului şi
se aşează masele pe elementul care reprezintă şezutul;
Se îndepărtează manechinul de spătarul scaunului folosind bara de articulaŃie a
genunchilor şi aducând spatele spre înainte. Se repune manechinul la loc pe scaun
lăsând ca şezutul să alunece spre spate până ce va întâmpina rezistenŃă, apoi se va
rabate, din nou, spre înapoi spatele pe spătarul scaunului;
Se va aplica de două ori o forŃă orizontală de cca. 10 daN ± 1daN 10 kgf ± 1 kgf) pe
manechin. DirecŃia şi punctul de aplicare a forŃei sunt reprezentate printr-o săgeata
neagră pe Figura 7-5;
Se plasează masele sub laturile stânga şi dreapta apoi masele bustului. Se menŃine la
orizontală nivela transversală a manechinului.
MenŃinând nivela transversală a manechinului la orizontală, se aduce spatele spre
înainte până ce masele bustului vor fi deasupra punctului ‘H’, astfel se va anula orice
frecare pe spătarul scaunului;
Se aduce uşor spatele spre înapoi, pentru a se termina instalarea sa.
Nivela transversală a manechinului trebuie să fie orizontală, în caz contrar, se va
proceda din nou aşa cum este indicat mai sus.
159
Dacă exista elemente ale vehiculului care împiedică instalarea manechinului
tridimensional, este permisă deplasarea sau demontarea lor.
Figura 7-5 Dimensiunile şi masele manechinului
7.12 Rezultate
Manechinul fiind instalat conform paragrafului anterior, punctul ‘H’ şi unghiul real de
înclinare a spătarului considerat sunt constituite de punctul ‘H’ şi unghiul de înclinare al
liniei de referinŃă a toracelui manechinului.
160
Coordonatele punctului ‘H’ în raport cu trei planuri perpendiculare şi unghiul real de
înclinare a spătarului sunt măsurate pentru a fi comparate cu datele furnizate de
constructorul vehiculului.
7.13 Verificarea poziŃiei relative a punctelor ‘R’ şi ‘H’ şi a raportului între
unghiul prevăzut şi unghiul real de înclinare a spătarului
Rezultatele măsurătorilor efectuate conform paragrafului anterior pentru punctul ‘H’
şi unghiul real de înclinare a spătarului trebuie comparate cu coordonatele punctului ‘R’
şi ale unghiului prevăzut de înclinare a spătarului care sunt indicate de către
producătorul vehiculului.
Verificarea poziŃiei relative a punctelor ‘R’ şi ‘H’ şi a raportului între unghiul prevăzut
şi unghiul real de înclinare a spătarului va fi considerată ca satisfăcătoare pentru locul
pe scaun dacă punctul ‘H’, aşa cum este definit de către coordonatele sale, se găseşte
într-un dreptunghi longitudinal cu centrul în ‘R’, ale cărui laturi orizontale şi verticale
sunt de 30 mm şi respectiv 20 mm, şi dacă unghiul real de înclinare a spătarului nu se
îndepărtează cu mai mult de 3º de unghiul de înclinare prevăzut.
Dacă sunt îndeplinite aceste condiŃii, punctul ‘R’ şi unghiul prevăzut de înclinare vor fi
folosite pentru încercări şi, dacă este necesar, manechinul va fi ajustat pentru ca
punctul ‘H’ să coincidă cu punctul ‘R’ şi pentru ca unghiul real de înclinare a spătarului
sa coincidă cu unghiul prevăzut.
Dacă punctul ‘H’ sau unghiul real de înclinare nu corespunde prescripŃiilor de mai sus,
se vor efectua alte două determinări ale punctului ‘H’ sau ale unghiului real de înclinare
(în total trei determinări). Dacă rezultatele obŃinute în cursul a două din aceste trei
operaŃii corespund prescripŃiilor, rezultatul încercărilor va fi considerat ca satisfăcător.
Dacă rezultatele a cel puŃin două din trei încercări nu corespund prescripŃiilor
anterioare, rezultatul încercării va fi considerat ca nefiind satisfăcător.
Dacă se produce situaŃia descrisă în paragraful de mai sus, sau dacă verificarea nu se
poate efectua deoarece producătorul nu a furnizat datele despre poziŃia punctului ‘R’,
sau despre unghiul prevăzut de înclinare a spătarului, media rezultatelor de la trei
161
determinări poate fi folosită şi considerată ca aplicabilă în toate cazurile în care punctul
‘R’ sau unghiul prevăzut de înclinare a spătarului este menŃionat în prezentul
Regulament.
Figura 7-6 Manechinul folosit pentru verificarea spaŃiului de supravieŃuire
162
Tabelul 7.1
1 Material - Polistiren cu densitatea 0,0169 g/cm³ Masa - 4,54 kg
1 Dimensiuni AA - lăŃimea capului -15,3 cm AB - înălŃimea combinată a capului cu gâtul - 24,4 cm D - distanŃa din vârful capului până la articulaŃia gâtului - 35,9 cm E - adâncimea piciorului - 10,6 cm F - distanŃa de la şezut la partea de sus a umărului - 62,0 cm J - înălŃimea sprijinului cotului - 21,0 cm M - înălŃimea genunchiului - 54,6 cm O - adâncimea toracelui - 2,3 cm P - distanŃa de la partea din spate a şezutului, la genunchi - 59,5 cm R - distanŃa de la cot la vârful degetelor - 49,0 cm S - lungimea labei piciorului - 26,6 cm T - lungimea capului - 21,1 cm U - distanŃa de la şezut, la vârful capului - 90,0 cm V - lăŃimea umerilor - 45,3 cm W - lăŃimea labei piciorului - 7,7 cm a - distanŃa între punctele centrale ale şoldurilor - 17,2 cm b - lăŃimea toracelui - 30,5 cm c - lăŃimea capului şi a bărbiei - 22,1 cm d - grosimea antebraŃului - 9,4 cm e - distanŃa între linia centrală verticală a toracelui şi spatele capului - 10,2 cm f - distanŃa între articulaŃia umărului şi articulaŃia cotului - 28,3 cm g - articulaŃia genunchiului, înălŃimea deasupra solului - 50,5 cm h - grosimea coapsei - 16,5 cm i - înălŃimea coapsei (în poziŃia aşezată) - 56,5 cm j - distanŃa de la vârful capului la punctul ” H” - 81,9 cm k - distanŃa între articulaŃia soldului şi articulaŃia genunchiului - 42,6 cm m - articulaŃia gleznei, înălŃimea deasupra solului - 8,9 cm
163
7.14 Regulamentul ECE 96/79 (NHTSA 214). ConstrucŃia barierei deformabilă
7.14.1 Structura barierei
Sursa Internet
Figura 7-7 Bariera deformabilă poziŃionată pe bariera mobilă
Dimensiunile diferitelor componente ale barierei sunt:
• ÎnălŃimea de 650 mm;
• LăŃimea 1000 mm;
• Profunzimea de 450 mm (în axa alveolei).
Materialul din care este confecŃionată este Aluminiu 3003 (ISO 209), densitatea 28,6
kg/m3. Grosimea foliei, din care este construită structura NIDA, este de 0,076 mm,
dimensiunea unei alveole este 6,4 mm. RezistenŃa la rupere este de 0,342 MPa + 0% -
10%.
NOTĂ: Toate dimensiunile trebuie să respecte o toleranŃă de ± 2,5 mm.
ÎnălŃimea de 330 mm (măsurat în axa benzii de lipire a structurii NIDA);
LăŃimea 1000 mm;
164
Profunzimea de 90 mm (în axa alveolei).
Materialul din care este confecŃionată este Aluminiu 3003 (ISO 209), densitatea 28,6
kg/m3. Grosimea foii, din care este construită structura NIDA, de 0,076 mm,
dimensiunea unei alveole este 19,14 mm. RezistenŃa la rupere este de 1,711 MPa + 0%
- 10%.
Este de preferat să se utilizeze un adeziv pe bază de poliuretan format din doi
componenŃi ( de exemplu răşina XB 5090/1 şi întăritorul XB 5304 fabricat de CIBA
GEIGY, sau un produs echivalent).
7.15 Certificarea structurii alveolare a barierei deformabile
În documentul NHTSA TP-214 D se prezintă o procedură de încercare completă, în
vederea certificării structurii de tip fagure, din componenŃa barierei deformabile. Câteva
etape şi condiŃii de testare pentru structura alveolară a barierei deformabile se vor
prezenta în continuare.
7.16 Prelevarea eşantioanelor
Cu scopul de asigurare a uniformităŃii rezistenŃei la rupere dintr-o parte în alta a feŃei
din faŃă a barierei, este de preferat prelevarea a 8 eşantioane. Deoarece o astfel de
structură a fost omologată, 7 din cele 8 eşantioane trebuie să satisfacă criteriile de
rezistenŃă la rupere prezentate în punctele continuare.
Localizarea eşantioanelor depinde de dimensiunile structurii alveolare. Într-o primă
fază este de preferat prelevarea a 4 eşantioane măsurând fiecare 300 mm x 300 mm x
50 mm în grosime, decupate din blocul care constituie faŃa dinspre înainte a barierei.
Fiecare din aceste eşantioane de mari dimensiuni trebuie să fie tăiat într-o serie de
eşantioane de 150 mm x 150 mm x 50 mm. Omologarea se va baza pe rezultatele
obŃinute în urma încercărilor la care se vor supune eşantioanele, provenind fiecare din
cele 4 puncte de prelevare. La cererea clientului se vor pune la dispoziŃia clientului alte
eşantioane.
165
7.17 Viteza şi distanŃa de rupere
Eşantionul se va rupe cu o viteză egală cu cel puŃin 5,1 mm/min şi nu trebuie să
depăşească 7,6 mm/min. Profunzimea de rupere minimă va fi de 16,5 mm.
7.18 AchiziŃia datelor
Datele, care permit compararea forŃei aplicate în raport cu ruperea obŃinută, trebuie
să fie achiziŃionate sub o formă analogică sau numerică pentru fiecare eşantion testat.
În cazul în care datele sunt achiziŃionate analogic, e necesară conversia lor ulterioară în
format numeric. Toate datele numerice trebuiesc achiziŃionate la o frecvenŃă de cel
puŃin 5 Hz.
7.19 Procedura de lipire
Imediat înainte de lipirea lor suprafeŃele foilor de aluminiu, care trebuie lipite, se vor
curăŃa cu ajutorul unor solvenŃi potriviŃi, precum tricloretanul. De preferinŃă această
operaŃie se va executa în cel puŃin două reprize, pentru a elimina urmele de grăsime şi
alte impurităŃi depuse, apoi se recomandă lustruirea suprafeŃelor curăŃate cu ajutorul
hârtiei abrazive de 120 Nu se va utiliza hârtie abrazivă pe bază de carbură de siliciu sau
metalică. SuprafeŃele trebuie lustruite convenabil. În timpul operaŃiilor se recomandă
schimbarea cu regularitate a hârtiei abrazive, pentru a se evita colmatarea acesteia, în
acest fel se înlătură pericolul de a avea un efect de polizare. După lustruire suprafeŃele
se vor curăŃa din nou, după cum s-a menŃionat anterior. Per total suprafeŃele se vor
curăŃa cu un solvent de cel puŃin 4 ori. Toate impurităŃile şi depunerile rezultate din
operaŃiile de abraziune trebuiesc îndepărtate, cunoscându-se efectul negativ al acestora
asupra calităŃii lipirii.
Adezivul se va aplica pe o singură faŃă cu ajutorul unui rulou de cauciuc, prevăzut cu
nervuri. În cazul în care structura NIDA trebuie lipită pe o folie de aluminiu, adezivul se
va aplica doar pe folia de aluminiu. Cantitatea maximă de adeziv, aplicat într-un strat
omogen pe toată suprafaŃa care se va lipi, este de 0,5 kg/m2, cu scopul de a obŃine un
film a cărui grosime maximă să fie de 0,5 mm.
166
7.20 ConstrucŃia structurii NIDA
Structura alveolară principală se va lipii pe placa de aşezare (bază) cu ajutorul
adezivului, în aşa fel încât axele alveolelor să fie perpendiculare pe placă.
Găurile de trecere, care permit montarea barierei, se vor practica în bridele de
montaj. Aceste orificii vor avea un diametru de 9,5 mm. De preferinŃă se vor realiza 5
orificii, la distanŃa de 40 mm de marginea superioară a bridei superioare. În brida
inferioară se vor practica, în acelaşi mod alte 5 orificii, la 40 mm de capătul inferior al
bridei. Orificiile vor fii situate la distanŃa 100, 300, 500, 700 şi 900 mm de fiecare
margine a barierei. Toate găurile se vor uzina cu o abatere de maxim 1 mm faŃă de
cotele nominale.
Sursa Internet
Figura 7-8 Bariera deformabilă vedere de ansamblu
7.21 Montajul
Se preferă fixarea solidă a barierei deformabile, la extremitatea unei mase mai mari
sau egale cu 7x104 kg, sau pe o structură solidară cu masa. Fixarea părŃii din faŃă a
barierei se va realiza astfel încât vehiculul să nu poată intra în contact cu nici o parte a
structurii pe o distanŃă mai mare de 75 mm, măsurată de la suprafaŃa superioară a
barierei (brida superioară exclusă), la un moment oarecare al impactului.
167
Partea din faŃă a suportului pe care este fixată bariera deformabilă va fi plană şi
continuă pe toată înălŃimea şi lungimea acesteia, şi se va situa într-un plan vertical ± 1°
şi perpendicular ± 1° pe axa pistei de accelerare a autovehiculului. Aria de fixare nu va
suferi deplasări mai mari de 10 mm în timpul încercării. În anumite cazuri se va apela la
sisteme suplimentare de reŃinere, cu scopul de a preveni deplasarea blocului de beton.
Marginea barierei deformabile se va alinia corect în raport cu blocul de beton, în funcŃie
de latura autovehiculului testat.
Bariera deformabilă se va fixa pe blocul de beton cu ajutorul a 10 buloane, 5 pe brida
de montaj superioară şi 5 pe brida de montaj inferioară. Buloanele au un diametru de 8
mm minim. Se vor utiliza benzi de fixare din oŃel pentru bridele superioară şi inferioară
de montaj. Aceste benzi vor avea 60 mm înălŃime, 1000 mm lungime, iar grosimea de
minim 3 mm. Cinci orificii de 9,5 mm se vor uzina prin aceste benzi, astfel încât acestea
să corespundă cu orificiile practicate în bridele de montaj ale barierei. Toate
dispozitivele de strângere şi fixare trebuie să reziste la încercarea de impact.
7.22 Pregătirea autovehiculului pentru testele de coliziune decalate
7.22.1 Zona de încercări
Aria în care se vor desfăşura încercările trebuie să fie suficient de mare pentru a se
putea amenaja pista de lansare, bariera şi instalaŃiile tehnice necesare. Partea finală a
pistei, cu minimum cinci metri înainte de locul de impact, trebuie să fie orizontală, plană
şi lisă.
Sursa EuroNCAP
Figura 7-9 Schema coliziunii decalate 40%
168
7.22.2 Bariera
FaŃa anterioară a barierei este formată dintr-o structură deformabilă, definită
anterior, şi este perpendiculară ± 1° pe traiectoria pe care se va deplasa autovehiculul
supus testării. Bariera este aşezată pe o masă a cărei greutate nu este mai mică de
7x105 N, şi a cărei faŃă anterioară este verticală ± 1°. Această masă este ancorată de
sol, sau este amplasată pe sol şi echipată cu dispozitive suplimentare de oprire şi
ancorare astfel încât deplasările să-i fie limitate.
7.22.3 Orientarea barierei
Orientarea barierei se face astfel încât primul contact al vehiculului cu ea să se
situeze pe partea pe care este amplasată coloana de direcŃie. Deoarece testele se pot
realiza cu autovehicule care au postul de conducere amplasat pe partea stângă sau
dreaptă, serviciul tehnic responsabil de încercări va alege postul de conducere amplasat
cel mai puŃin favorabil.
7.22.4 Alinierea autovehiculului în raport cu bariera
Autovehiculul va suferi o coliziune de tipul 40% ± 20 mm grad de acoperire.
7.23 Starea autovehiculului
7.23.1 SpecificaŃii generale
Vehiculul supus testelor trebuie să fie reprezentativ pentru producŃia de serie, cu
toate echipamentele instalate normal şi puse în stare de funcŃionare. Se pot înlocui
anumite componente, prin mase echivalente, astfel încât o astfel de substituŃie să nu
influenŃeze sensibil rezultatele măsurate.
Pentru încercări se consideră că masa autovehiculului este masa de ordine de mers
cu autovehiculul gol. Rezervorul de carburant trebuie umplut cu apă, astfel încât masa
sa să fie 90% din cea a unui rezervor plin, conform specificaŃiilor date de constructor,
cu o toleranŃă de ±1%.
169
Toate circuitele auxiliare (frânare, răcire, etc.) pot fi golite, dar masa lichidului
trebuie compensată.
Dacă masa aparatelor de la bordul autovehiculului depăşeşte cele 25 kg autorizate,
ele pot fi compensate prin lipsă, ele neavând nici un efect sensibil asupra acurateŃei
rezultatelor. Totuşi masa aparaturii de măsură nu trebuie să depăşească sarcina de
referinŃă pe fiecare axă cu mai mult de 5%, în valori absolute acest ecart nu trebuie să
fie mai mare de 20 kg.
7.23.2 Amenajarea habitaclului
PoziŃia volanului, dacă acesta este reglabil, trebuie plasat în poziŃia normală
prevăzută de constructor, sau în poziŃia mediană a plajei de reglare. La sfârşitul
deplasării propulsate a autovehiculului, volanul trebuie să fie liber, poziŃionat pentru
deplasarea rectilinie înspre înainte
Geamurile mobile ale autovehiculului sunt în poziŃia închis. Pentru măsurătorile în
curs, şi în acord cu constructorul, ele pot fi coborâte, cu condiŃia ca manivela de
acŃionare să fie poziŃionată pe opŃiunea închis.
Levierul de schimbare a vitezelor trebuie să fie la punctul mort.
Pedalele trebuie să fie în poziŃia normală de repaus. Dacă sunt ajustabile, ele trebuie
să fie plasate în poziŃia mediană, dacă constructorul nu indică o altă poziŃionare.
Uşile trebuie să fie închise dar nu blocate.
Trapa superioară, dacă autovehiculul este prevăzut, va fi în poziŃia închis. Parasolarul
trebuie rabatat. Oglinda retrovizoare interioară trebuie să fie în poziŃie normală de
utilizare.
Tetierele reglabile în înălŃime trebuie să fie în poziŃia de ridicare maximă.
Scaunele din faŃă trebuie să fie amplasate la punctul H, sau în poziŃie mediană, sau
în poziŃia de blocare cea mai apropiată de cea a înălŃimii definită de constructor (dacă
sunt reglabile independent în înălŃime). În cazul unei banchete, se va lua ca referinŃă
punctul H al locului conducătorului auto.
170
Spătarul scaunelor din faŃă trebuie reglat astfel încât înclinarea torsului manechinului
să fie cât mai apropiată posibil de cea recomandată de constructor, pentru o utilizare
normală. În cazul absenŃei oricăror indicaŃii particulare spătarul scaunelor din faŃă va fi
înclinat 25° spre înapoi, în raport cu axa verticală.
Banchetele din spate, dacă sunt reglabile, trebuie să fie în poziŃia cea mai înspre
înapoi posibilă.
7.24 Manechinele antropometrice
Un manechin de tipul Hybrid III, echipat şi reglat conform specificaŃiilor proprii
acestui tip, este instalat în fiecare din scaunele faŃă. Pentru încercări autoturismul va fi
echipat cu sistemele de reŃinere prevăzute de constructor.
7.25 Amplasarea şi instalarea manechinelor
Planul de simetrie al manechinului trebuie să coincidă cu planul median al scaunului.
Figura 7-10 Amplasarea manechinelor în habitaclu
Pentru bancheta conducătorului, planul de simetrie al manechinului trebuie să se afle
în planul vertical care trece prin centrul volanului, acest plan fiind paralel cu planul
median, longitudinal al autovehiculului. PoziŃia manechinului din dreapta trebuie să fie
171
simetrică cu cea a manechinului aşezat pe scaunul conducătorului, în raport cu planul
longitudinal, median al autovehiculului.
Dacă autovehiculul este dotat pe locul din faŃă cu banchetă destinată pasagerilor,
manechinele se vor amplasa astfel încât planul lor de simetrie să coincidă cu planul
median al locurilor definite de constructor.
7.26 Instalarea manechinelor
7.26.1 Capul
Panoul transversal al aparatelor de măsură instalate în capul manechinului trebuie să
fie în poziŃie orizontală.
Pentru punerea la nivel al capului manechinului supus testărilor în autovehiculul
echipat pe partea dreaptă cu scaun cu spătar nereglabil, trebuie să se îndeplinească
următoarele:
Reglarea poziŃiei punctului H în limitele prescrise în continuare. Aceasta se poate face
prin reglarea unghiului pelvian al manechinului. Dacă, după aceste operaŃii, panoul nu
este încă la nivel se va regla suportul gâtului manechinului, cu aproximativ 2,5°, până la
poziŃionarea corectă a capului.
7.26.2 BraŃele
Manechinul amplasat pe locul conducătorului trebuie să aibă braŃele adiacente
torsului, axele mediane fiind, pe cât este posibil, verticale. Manechinul amplasat pe locul
din dreapta trebuie să aibă braŃele în contact cu spătarul şi cu flancurile scaunului.
Palmele manechinului amplasat pe scaunul conducătorului trebuie să fie în contact cu
marginea exterioară a volanului, la nivelul axei mediane, orizontale a marginii volanului.
Degetele trebuiesc să fie poziŃionate pe marginea volanului şi fixate lejer cu bandă
adezivă, astfel încât mâinile manechinului supus unor forŃe crescătoare de cel puŃin 9 N,
dar care să nu depăşească 22 N, să se poată desprinde de volan.
172
Palmele manechinului amplasat în dreapta trebuie să fie în contact cu exteriorul
coapselor. Degetul mic trebuie să atingă perna scaunului.
7.26.3 Torsul
În autovehiculele dotate cu banchete, partea superioară a torsului manechinelor
instalate trebuie să exercite o apăsare pe spătar. Planul sagital median al manechinului
de pe locul conducătorului trebuie să fie vertical şi paralel cu axa longitudinal mediană a
autovehiculului şi trece prin centrul volanului.
Planul sagital median al manechinului aşezat pe locul pasagerului din dreapta trebuie
să fie vertical şi paralel cu axa mediană longitudinală a autovehiculului şi la aceeaşi
distanŃă de axa mediană longitudinală a autovehiculului, ca şi planul sagital median al
manechinului „conducător”.
În autovehiculele echipate cu scaun individual, partea superioară a torsului
manechinelor trebuie să se sprijine pe spătarul scaunelor. Planul sagital median al
acestor manechine trebuie să fie vertical şi să coincidă cu axa mediană longitudinală a
scaunelor.
7.26.4 Partea superioară a membrelor inferioare
Partea superioară a picioarelor manechinelor, amplasate pe locul conducătorului şi al
pasagerului din dreapta, trebuie să se sprijine pe perna scaunului, în măsura în care
poziŃiile părŃilor inferioare a picioarelor permit. DistanŃele iniŃiale între suprafeŃele
exterioare ale genunchilor trebuie să fie de 270 mm ± 10 mm. În măsura în care este
posibil, piciorul stâng al manechinului aşezat pe scaunul conducătorului şi picioarele
manechinului aşezat pe locul din dreapta trebuie să fie într-un plan longitudinal vertical.
În măsura în care este posibil gamba dreaptă a manechinului „conducător” va fi într-un
plan vertical.
7.26.5 Partea inferioară a membrelor inferioare
Gamba dreaptă, împreună cu laba piciorului manechinului aşezat pe locul
conducătorului se va sprijini pe pedala de acceleraŃie, fără a exercita vreo apăsare,
173
călcâiul fiind sprijinit de podea, talpa piciorului fiind în planul pedalei. Dacă laba
piciorului nu poate fi amplasată pe pedală, ea va trebui să facă un unghi de 90° cu tibia,
călcâiul sprijinindu-se de podea. Călcâiul piciorului stâng se va poziŃiona cât mai spre
înainte şi se va sprijini de podea. Piciorul stâng se va rezema, pe cât posibil cu talpa de
partea oblică a podelei. Axa mediană longitudinală a piciorului va fii paralelă cu axa
mediană longitudinală a vehiculului.
Călcâiele manechinului amplasat pe scaunul din dreapta conducătorului vor fi
poziŃionate cât mai în faŃă posibil şi se vor sprijini de planşeu, cu tălpile pe partea
înclinată a acestuia. Axele mediane longitudinale ale picioarelor vor trebui să fie paralele
cu axa mediană longitudinală a autovehiculului.
Aparatele de măsură instalate nu trebuie să influenŃeze în nici un fel deplasarea
manechinului în timpul crash-ului. Temperatura manechinelor şi a instrumentaŃiei
trebuie să fie stabilizată şi menŃinută în plaja de 19 – 22° C.
Hainele manechinelor vor fi din bumbac, mulate, cămaşă cu mâneci scurte şi
pantaloni, conform specificaŃiilor FMVSS 208. Manechinele vor purta în fiecare picior
încălŃăminte militară, după standardul american MIL-S 13192, a căror greutate nu va
depăşi 0,57 ± 0,1 kg fiecare.
7.27 Reglarea sistemelor de reŃinere
Manechinele vor fi asigurate cu centura de siguranŃă. Centura abdominală va fi
pretensionată cu o forŃă de 9 – 18 N.
7.28 Propulsia şi traiectoria autovehiculului
Autovehiculul este pus în mişcare sau prin grupul său motopropulsor, sau prin alte
dispozitive de propulsie. În momentul impactului, vehiculul nu trebuie să fie supus
acŃiunii vreunui dispozitiv auxiliar de ghidare sau propulsie. Traiectoria autovehiculului
trebuie să fie astfel încât să se îndeplinească condiŃiile de încercare dorite.
174
7.29 Viteza de încercare
În momentul impactului, vehiculul trebuie să aibă viteza de 56 –0/+1 km/h. Totuşi,
dacă încercarea s-a desfăşurat la o viteză de impact superioară, iar vehiculul a
corespuns cerinŃelor de siguranŃă impuse, încercarea se consideră a fi efectuată cu
succes.
7.30 Procedura de certificare a gambei şi labei piciorului manechinului
7.30.1 Încercări de rezistenŃă la şoc a părŃii anterioare a piciorului
manechinului
Scopul încercărilor este de a măsura răspunsul piciorului şi gleznei manechinului
Hybrid III la şocuri bine definite, provocate de un pendul cu suprafaŃa dură. Pentru
încercări sunt utilizate părŃile inferioare ale membrelor inferioare ale manechinului,
genunchii fiind incluşi. Genunchii sunt fixaŃi pe suportul de încercat cu ajutorul unui
simulator dinamometric.
7.30.2 Metode de încercare
Înainte de încercări, fiecare gambă va fi menŃinută timp de 4 ore la o temperatură de
22 ± 3° C şi o umiditate relativă de 40 ± 30 %. SuprafeŃele impactorului şi pielea
manechinului, care vin în contact, vor fi curăŃate cu alcool izopropilic. Accelerometrul
montat în pendul va fi orientat astfel ca axa sa de lucru să fie paralelă cu direcŃia de
impact, la contactul cu piciorul. Suportul de încercări se va fixa rigid, pentru a se evita
orice mişcare posibilă în timpul impactului. Axa mediană a simulatorului dinamometric al
femurului trebuie să fie verticală, cu o toleranŃă de ± 0, 5°. Montajul se reglează astfel
încât linia care uneşte articulaŃia genunchiului şi şurubul de fixare a gleznei să fie
orizontală, cu o toleranŃă de ± 3°, călcâiul se va sprijini pe foi de material cu un
coeficient mic de frecare. Înainte de fiecare încercare articulaŃia genunchiului se va
ajusta în strângere folosind mase în plaja de 1,5 ± 0, 5 g. ArticulaŃia gleznei se va regla
astfel ca mişcările ei să fie libere, apoi se va strânge pentru a fixa laba piciorului pe folia
din material cu coeficient redus de frecare.
175
Pendulul rigid este compus dintr-un cilindru orizontal al cărui diametru este 50 ± 2
mm şi un braŃ de suport al pendulului al cărui diametru este de 19 ± 1 mm. Cilindrul
are masa de 1,25 ± 0,02 kg, în aceasta fiind incluse toată instrumentaŃia şi braŃul
suport al pendulului. BraŃul pendulului are de 285 ± 5 g. Masa tuturor părŃilor
pendulului, care au o mişcare de rotaŃie şi care sunt ataşate de braŃul suport nu trebuie
să depăşească 100 g. Lungimea între axa orizontală centrală a cilindrului şi axa de
rotaŃie a ansamblului pendulului este de 1250 ± 1 mm. Axa longitudinală a cilindrului
este orizontală şi perpendiculară pe direcŃia de impact. Pendulul trebuie să lovească
partea de dedesubt a piciorului, la o distanŃă de 185 ± 2 mm de călcâiul care se
reazemă pe platforma orizontală şi rigidă, în aşa fel încât axa longitudinală mediană a
braŃului pendulului să facă cu verticala un unghi de incidenŃă maxim de 1° la impact.
Pendulul trebuie să fie ghidat astfel încât orice mişcare laterală, verticală sau de
pivotare să fie exclusă.
Între două încercări executate pe aceeaşi gambă trebuie să existe un ecart în timp de
30 minute.
Când talpa fiecărui picior este lovită cu viteza de 6,7 ± 0,1 m/s momentul de
încovoiere maxim al tibiei, în lungul axei y (My) trebuie să fie de 120 ± 25 Nm. Când
tibia este lovită cu 2,1 ± 0,3 m/s forŃa de impact, adică produsul dintre masa pendulului
şi deceleraŃia măsurată, trebuie să fie de 2,3 ± 0,3 kN.
7.30.3 Încercări de rezistenŃă la şoc a părŃii posterioare a piciorului
fără încălŃăminte.
Când talpa fiecărui picior este lovită cu viteza de 4,4 ± 0,1 m/s acceleraŃia maximă a
pendulului trebuie să fie în plaja 295 ± 50 g. Spre deosebire de cazul precedent
pendulul va percuta partea de dedesubt a piciorului la o distanŃă de 62 ± 2 mm de la
baza călcâiului.
7.30.4 Încercări de rezistenŃă la şoc a părŃii posterioare a piciorului
încălŃat.
Când talpa fiecărui picior este lovită cu viteza de 6,7 ± 0,1 m/s forŃa maximă de
compresiune a tibiei Fz va avea valoarea de 3, 3 ± 0, 5 kN. Ca şi în cazul precedent
176
pendulul va percuta partea de dedesubt a piciorului la o distanŃă de 62 ± 2 mm de la
baza călcâiului.
7.31 Regulamentul ECE 42. Bara de protecŃie şi elementele sale constructive.
Teste de impact cu cărucior mobil
Securitatea pasivă urmăreşte nu numai protecŃia ocupanŃilor la impact, ci şi a
mărfurilor transportate sau a unor subansamble ale vehiculului. Un rol important în
protecŃia structurii vehiculului la coliziuni frontale, din spate, sau în colŃuri revine barelor
paraşoc din faŃă şi din spate.
Pentru încercări se foloseşte un pendul cu lungimea minimă a braŃului de 3350 mm,
având la capăt corpul de impact a cărui masă trebuie să se poată modifica încât să
ajungă egală cu masa totală maximă constructivă a autoturismului.
Încercările se fac pentru următoarele variante de impact:
• longitudinal axial în faŃă şi în spate;
• longitudinal decalat cu 300 mm în plan orizontal în raport cu axa mediană, din
faŃă şi din spate;
• în colŃuri, astfel ca planul A al corpului de impact să formeze un unghi de 60° cu
planul longitudinal median.
Încercările se desfăşoară atât cu autoturismul gol cât şi încărcat; în ultimul caz,
autoturismul se încarcă cu călători sau cu mase adiŃionale de câte 75 kg (masa standard
a unui ocupant) dispuse în funcŃie de numărul de locuri, conform indicaŃiilor din tabelul 9.2.
Pe parcursul probelor nu trebuie acŃionat sistemul de frânare, iar schimbătorul de viteze
trebuie pus pe poziŃia neutră.
Pentru coliziunile frontale şi din spate, se impune o viteză de impact de 4 km/h; la
coliziunile în colŃuri se impune viteza de 2,5 km/h.
Viteza de impact W se obŃine prin reglarea unghiului 0 al pendulului, între cele două
mărimi existând relaŃia:
177
2
104.0cos
⋅=W
arG (8.1)
în care W se exprimă în km/h. În urma încercărilor menŃionate anterior, trebuie
îndeplinite următoarele condiŃii tehnice:
• sistemul de iluminare trebuie să rămână în funcŃiune şi să fie vizibile toate lămpile.
Se admit refaceri a unor eventuale dereglaje a farurilor sau înlocuiri de becuri la
care s-au rupt filamentele;
• uşile, capacul portbagajului şi capota motorului trebuie să poată fi acŃionate
normal;
• uşile laterale nu trebuie să se deschidă în timpul impactului;
• sistemele de răcire şi de alimentare cu combustibil nu trebuie să permită scurgeri
de lichid sau să sufere vreo altă avarie;
• circuitul de gaze arse nu trebuie să prezinte neetanşeităŃi sau alte avarii care să
conducă la o funcŃionare anormală;
• echipamentul de propulsie, suspensia, anvelopele, direcŃia şi sistemul de frânare
trebuie să aibă o funcŃionare normală.
Tabelul 7.2. Dispunerea călătorilor (sau maselor echivalente) în funcŃie de
capacitatea de încărcare a autoturismului
Număr locuri Număr Dispunere
2şi3
2
2 pe scaunele din faŃă 4şi5
3
2 pe scaunele din faŃă 1 pe scaunul din spate
6şi7
4
2 pe scaunele din faŃă 2 pe scaunele cele mai din spate
8şi9
5
2 pe scaunele din faŃă 3 pe scaunele cele mai din spate
178
Prin această procedură se determină rezistenŃa la impact a elementelor barei de
protecŃie (în general din module de plastic) ataşate vehiculului în cazul acelor Ńări care
au adoptat regulamentul ECE 42 sau un regulament similar.
Barele paraşoc trebuie să fie astfel concepute şi plasate încât să reziste şi să
protejeze sistemele de iluminare – semnalizare, răcire, frânare, eşapament, alimentare
cu combustibil, închidere şi blocare uşi şi capote, în urma unui impact la viteză redusă.
7.31.1 Metoda de testare
Testul definit în această procedură tinde să reproducă cât mai fidel condiŃiile care
apar în cazul impactului unui vehicul cu bara de protecŃie, în cazul staŃionării şi cu frâna
neacŃionată.
Pentru simplitatea metodei elementele barei de protecŃie au fost rigidizate de sol. Un
cărucior mobil loveşte bara cu o viteză, în aşa fel încât nivelul energiei sa corespundă cu
cel al impactului «pendulului» (vezi procedura de testare 32-09-839).
Acest test permite să se înregistreze orice solicitare sau penetrare a barei.
7.31.2 FacilităŃi de testare necesare
ConstrucŃie rigidă încastrată într-o construcŃie de cărămidă şi care poate fi uşor
asamblată sau dezasamblată.
Un cărucior mobil care se deplasează pe pneuri, iar pe partea cu care se loveşte este
montat un berbec; pentru anumite teste berbecul este înlocuit cu o suprafaŃa plană.
Un cărucior ghidat pe şine, cu excepŃia ultimilor 30 cm înaintea impactului.
Un sistem de antrenare a căruciorului, ca de exemplu conectarea acestuia la un cablu
de care este prinsă o greutate care cântăreşte aproximativ 200 kg şi care se mişcă
vertical, de sus în jos, sub efectul gravitaŃiei şi care este capabil să tragă căruciorul
înapoi.
179
Figura 7-11 Dimensiunile corpului de impact (berbecului)
7.31.3 Echipamentul de măsurare necesar
Viteza la care se produce impactul este măsurată cu ajutorul unor senzori
fotoelectrici.
DeceleraŃia maximă din momentul impactului este măsurată cu ajutorul unui
accelerometru, care măsoară acceleraŃii de ±10 g.
PenetraŃia maximă a berbecului în volumul reprezentat de bara de protecŃie este
măsurată cu ajutorul unui senzor potenŃiometric.
Un aparat de aer condiŃionat capabil să măsoare temperaturi cuprinse între - 20º C şi
+ 40º C.
7.31.4 Pregătirea elementelor barei de protecŃie
Elementele barei de protecŃie trebuie să corespundă cu proiectanŃilor şi cu cerinŃele
destinaŃiei lor specifice.
180
O perioadă de cel puŃin 48 de ore trebuie să treacă în cazul când unul din elementele
de testare este proaspăt vopsit, până când acesta va fi supus testării.
PărŃile trebuie depozitate la temperatura mediului ambiant şi ferite de intemperii.
7.31.5 CondiŃiile de montare
Toate elementele barei de protecŃie sunt montate pe un cadru rigid conform
normelor impuse de proiectant, greutatea căruciorului trebuie ajustată conform valorii
specificate. Sistemul de acŃionare trebuie ajustat în aşa fel încât acŃiunea sa, să înceteze
cu 10 cm înaintea punctului de impact.
Planul A al berbecului trebuie sa fie vertical şi perpendicular pe axa mediană
longitudinală a căruciorului.
7.31.6 Impactul longitudinal
Bara de protecŃie este poziŃionată astfel încât tăblia din faŃa sa fie în contact cu
berbecul. Planul cadrului care suportă bara trebuie să fie perpendicular pe planul
longitudinal al căruciorului. PoziŃia relativă a axei mediane longitudinală a berbecului în
raport cu cea a barei de protecŃie este ajustată în funcŃie de tipul impactului dorit,
centrat sau necentrat, Figura 7-12;
7.31.7 Impactul cu părŃile extreme
Bara este poziŃionată în aşa fel încât unul din colŃurile tăbliei din faŃă este în contact
cu centrul berbecului. Planul A al berbecului formează un unghi de 60º cu planul
median longitudinal al barei, Figura 7-12.
181
Figura 7-12 Schema încercării barelor paraşoc la viteze reduse
182
Sursa Gheorghe Tămase
Figura 7-13 Testul de încercare frontal axial al barei de protecŃie
Sursa Gheorghe Tămase
Figura 7-14 Testul de încercare oblic frontal la 60º al barei de protecŃie
183
7.31.8 PoziŃionarea senzorilor
Senzorii de penetrare
Oricare ar fi tipul impactului, fixarea senzorilor, se face paralel cu linia centrului
impactului, plasaŃi în planul de simetrie vertical şi aflaŃi la 400 mm faŃă de aceasta linie.
Senzorii de deceleraŃie ai căruciorului
Montarea senzorilor de deceleraŃie se face de-a lungul axei longitudinale a
căruciorului şi pe cadru.
Senzorii de viteză
Senzorul de viteză este de fapt un senzor fotoelectric fix. Acesta trebuie fixat la o
distanŃă de 100 mm faŃă de punctul de impact al berbecului.
7.31.9 Testul de încercare
Cu bara fixată, se notează poziŃia părŃii din faŃa în corelare cu cadrul prin
înregistrarea valorilor dimensiunilor A, B, C, D, E, F, G, aşa cum este arătat în Figura
7-15. O tijă de frânare mobilă se plasează de-a lungul axei mediane longitudinale a
barei. PoziŃia ei iniŃială este data de punctul H, aşa cum este arătat în Figura 7-15.
Figura 7-15 Cotele care urmează a fi înregistrate în urma testului
184
O altă tijă de frânare mobilă, cuplată cu echipamentul de măsurare a penetraŃiei
berbecului este plasat de-a lungul axei mediane longitudinale a berbecului şi are un
capăt aplicat împotriva feŃei plane a berbecului. În felul acesta se poate înregistra
mărimea penetraŃiei berbecului în elementul de încercat.
Fiecare element de încercat este supus la mai multe teste respectând următoarele
reguli:
• impact longitudinal, centrat, la cota Hc (încărcat);
• impact longitudinal, centrat, la cota Hv (neîncărcat);
• impact longitudinal, necentrat, la cota Hc;
• impact longitudinal, necentrat, la cota Hv;
• impactul colŃului, la cota Hc;
• impactul colŃului, la cota Hv.
Testele trebuie efectuate la 2.15 km/h, 2.8 km/h, 3.5 km/h pentru impactul
longitudinal, sau 2.1 km/h pentru impactul colŃului.
După fiecare impact, se înregistrează dimensiunile A’, B’, C’, D’, E’, F’, G’, H’.
7.31.10 Rezultatele măsurătorilor
Se notează deceleraŃia maximă a căruciorului (sau forŃa maximă care acŃionează
asupra cadrului rigid), penetraŃia maximă a berbecului şi viteza de impact toate cu o
precizie de două zecimale.
Se înregistrează următoarele grafice:
• deceleraŃia căruciorului şi gradul de penetrare a berbecului în funcŃie de timp;
• deceleraŃia căruciorului (sau forŃa maximă care acŃionează asupra cadrului rigid)
în funcŃie de gradul de penetrare a berbecului.
185
• Nivelul de filtrare al semnalelor trebuie sa fie de 100 Hz;
• Se măsoară temperatura elementului de încercat;
• DeformaŃiile permanente ale elementului de încercat cum ar fi: A-A’,…, G-G’;
• DeformaŃia maximă a elementului de încercat din timpul impactului (diferenŃa H-
H’);
• Orice avarie suferită de elementul de încercat (rupturi, uzuri, semne, etc.),
lungimea acesteia, şi locaŃia ei (se ataşează o fotografie sau o schiŃă de mână).
Impactul centrat: axa mediana longitudinală a berbecului coincide cu axa mediană
longitudinală a barei de protecŃie.
Impactul necentrat: axa mediană longitudinală a berbecului este paralelă cu axa
mediană longitudinală a barei de protecŃie; marginea berbecului nu trebuie să se
găsească în afara unui câmp delimitat de două plane care trec prin extremităŃile barei
şi paralele cu planul median longitudinal al barei.
7.32 Dispozitive antiîmpănare
Dispozitivele antiîmpănare sunt structuri care se anexează barelor de protecŃie;
dispozitivele antiîmpănare faŃă se montează pe vehicule din categoriile N2 şi N3 iar cele
antiîmpănare spate se montează şi pe vehiculele din categoriile O3 şi O4. După cum se
observă, asemenea dispozitive se montează numai pe vehicule mari, fiind destinate să
împiedice intrarea sub vehicul a autoturismelor, motocicletelor şi bicicletelor în cazul unor
coliziuni frontale sau din spate.
ProtecŃia „antiîmpănare faŃă" poate fi oferită şi de părŃi ale şasiului sau caroseriei
care, prin formă şi amplasament pot împiedica pătrunderea sub vehicul a
autovehiculelor din categoriile L, M şi N în situaŃia unei coliziuni frontale.
Dispozitivul antiîmpănare faŃă se construieşte sub forma unei traverse a cărei
înălŃime trebuie să fie de cel puŃin 100 mm la vehiculele din categoria N2 şi de cel puŃin 120
mm la vehiculele din categoria N3. Nu se admit îndoituri către înainte ale marginilor
186
laterale ale traversei; muchiile traversei trebuie să fie rotunjite cu o rază de cel puŃin
2,5 mm.
Dacă dispozitivul este conceput ca să poată ocupa mai multe poziŃii, trebuie să fie
prevăzut cu un sistem de zăvorâre care să asigure fixarea sigură în poziŃia de funcŃionare
dorită. SuprafeŃele exterioare ale traversei trebuie să fie netede sau ondulate orizontal;
se admite prezenŃa pe suprafaŃa exterioară a capetelor şuruburilor sau niturilor de montaj
cu condiŃia să fie rotunjite şi să nu iasă în afara suprafeŃei cu mai mult de 10 mm.
Sursa Gaiginschi, R., Filip, I.
Figura 7-16 Schema pentru amplasarea punctelor de aplicaŃie a forŃelor
Dispozitivul antiîmpănare faŃă trebuie să aibă o rezistenŃă suficient de mare la forŃe
aplicate asupra lui pe direcŃie longitudinală. RezistenŃa se verifică static, prin aplicarea
unor forŃe în diverse puncte ale suprafeŃei exterioare. încercările pot fi efectuate pe
vehicul, pe un element de structură a vehiculului echipat cu dispozitivul antiîmpănare,
sau pe un banc de încercări special. În timpul încercării, vehiculul sau structura separată
a sa trebuie să fie asigurate contra deplasării longitudinale. Dacă încercările se fac pe
vehicul, acesta trebuie să fie gol, să se afle pe o suprafaŃă plană, dură şi netedă, roŃile
din faŃă să fie direcŃionate pentru mersul în linie dreaptă iar anvelopele să fie umflate la
presiunea recomandată de producător. În prima fază se marchează punctele de aplicare
a forŃelor. Astfel, punctele P1 sunt dispuse la o distanŃă de cel mult 200 mm către
interior faŃă de planul longitudinal vertical tangent la extremităŃile exterioare ale
anvelopelor, Figura 7-16 roŃilor din faŃă. Punctele P2 sunt situate simetric faŃă de planul
187
longitudinal median al vehiculului, iar distanŃa între ele trebuie să fie cuprinsă între 700
mm şi 1200 mm. ÎnălŃimea punctelor P1 şi P2 nu trebuie să fie mai mare de 445 mm.
ForŃele de încercare trebuie aplicate separat, în fiecare din punctele menŃionate; ele trebuie
să atingă valoarea impusă în cel mai scurt timp posibil iar dispozitivul de antiîmpănare
trebuie să le suporte o perioadă de cel puŃin 0,2 secunde.
În punctele P1 se aplică succesiv pe direcŃie orizontală, în plan longitudinal, o forŃă
egală cu 50% din greutatea maximă a tipului de vehicul căruia îi este destinat
dispozitivul, dar nu mai mare de 80000 N.
În punctele P2 se aplică succesiv, tot pe direcŃie orizontală şi în plan longitudinal, o
forŃă egală cu 100% din greutatea vehiculului căruia îi este destinat dispozitivul, dar nu
mai mare de 160000 N. Se consideră că rezistenŃa dispozitivului de antiîmpănare faŃă este
suficientă dacă punctele de aplicaŃie a forŃelor menŃionate nu se deplasează către partea
din spate, pe direcŃie orizontală, cu mai mult de 400 mm.
La dispozitivele de antiîmpănare faŃă se admite o gardă la sol de cel mult 400 mm.
LăŃimea nu trebuie să depăşească gabaritul în lăŃime al autovehiculului la nivelul anvelopelor
roŃilor axei din faŃă, dar nici mai mică cu cel mult 100 mm de fiecare parte laterală.
Acestea sunt construite dintr-o traversă care trebuie să aibă o înălŃime a secŃiunii de
cel puŃin 100 mm, iar modulul ei de rezistenŃă la încovoiere trebuie să fie de cel puŃin 20
cm3. La fel ca şi dispozitivele faŃă, cele din spate nu trebuie să aibă o lăŃime mai mare
decât lăŃimea vehiculului măsurată între extremităŃile laterale ale anvelopelor axei
spate; se admite ca lăŃimea (minimă) să fie redusă cu cel mult 100 mm pe fiecare parte
laterală. Nu se admit îndoituri spre spate ale marginilor dispozitivului şi nici muchii
ascuŃite.
Amplasarea unui dispozitiv de antiîmpănare spate este obligatorie dacă:
• vehiculul se poate deplasa cu o viteză mai mare de 30 km/h;
• platforma de încărcare este situată la o înălŃime mai mare de 700 mm, iar între
capătul din spate al platformei de încărcare şi centrul ultimei axe este o distanŃă
mai mare de 1000 mm.
188
Şi în situaŃia vehiculului gol, garda la sol a dispozitivului antiîmpănare spate nu trebuie
să fie mai mare de 500 mm.
RezistenŃa dispozitivului se verifică prin aplicarea unor forŃe în diverse puncte ale
traversei. O forŃă orizontală egală cu 50% din greutatea maximă a vehiculului, dar nu
mai mare de 100000 N se aplică succesiv în două puncte dispuse simetric în raport cu planul
median longitudinal şi situate la o distanŃă de 700...1000 mm între ele. Alte încercări
constau în aplicarea succesivă a unei forŃe orizontale egală cu 12,5% din greutatea
maximă a vehiculului, sau de cel mult 25000 N (se alege valoarea cea mai mică) în două
puncte situate la 300 mm (spre interior) în raport cu planele longitudinale verticale
tangente la extremităŃile laterale ale anvelopelor roŃilor ultimii axe şi într-un punct din
planul longitudinal median.
Se consideră că rezistenŃa dispozitivului antiîmpănare spate este satisfăcătoare dacă în
timpul încercărilor sau după, partea posterioară a dispozitivului, în punctele de aplicare
a forŃelor nu se distanŃează în raport cu partea din spate a vehiculului cu o distanŃă mai
mare de 400 mm.
7.33 ProtecŃia laterală a vehiculelor utilitare, a remorcilor şi semiremorcilor
Vehiculele din categoriile N2, N3, O3 şi O4 trebuie echipate cu dispozitive de protecŃie
laterală pentru a împiedica căderea sub o parte a vehiculului şi călcarea cu roŃile a
pietonilor, cicliştilor sau motocicliştilor.
Dispozitivele de protecŃie laterală nu mai sunt necesare dacă elemente ale caroseriei
sau şasiului îndeplinesc funcŃia de protecŃie conform condiŃiilor tehnice impuse
dispozitivelor adiŃionale speciale. Nu se admite ca dispozitivele laterale de protecŃie să
mărească gabaritul pe lăŃime al vehiculului; acestea pot fi montate „retras" cu cel mult
120 mm în raport cu planul gabaritului lateral al vehiculului. Este indicat ca extremitatea din
faŃă a dispozitivului să fie îndoită către interior, ca să nu producă agravări ale rănirilor
prin „agăŃare"; extremitatea din spate nu trebuie să fie retrasă cu mai mult de 30 mm
pe o distanŃă totală de cel puŃin 250 mm, măsurată de la capăt.
SuprafaŃa laterală exterioară a dispozitivului de protecŃie trebuie să fie continuă şi
netedă; se admit totuşi şi întreruperi, cu condiŃia ca spaŃiul liber să aibă o lungime de
189
cel mult 25 mm iar partea din spate a lui să nu fie mai proeminentă ca partea din faŃă
(tot pentru a împiedica „agăŃarea"). Toate marginile şi capetele trebuie rotunjite cu o
rază de cel puŃin 2,5 mm, iar capetele şuruburilor sau niturilor de fixare trebuie şi ele
rotunjite, fără să iasă în afara suprafeŃei cu mai mult de 10 mm.
Marginea din faŃă a dispozitivului de protecŃie laterală trebuie să se afle pe
autovehicul la o distanŃă de cel mult 300 mm în spatele planului transversal
perpendicular, tangent la partea din spate a anvelopelor roŃilor axei din faŃă; la remorci
cu proŃap se impune ca aceeaşi distanŃă să fie de cel mult 500 mm, iar la semiremorci cu şa,
de cel mult 250 mm în spatele planului transversal median al suportului.
Marginea din spate trebuie să se afle la o distanŃă de cel mult 300 mm în raport cu
planul transversal vertical tangent în faŃa anvelopelor roŃilor situate imediat în spate.
Între sol şi dispozitivul de protecŃie laterală trebuie lăsată o înălŃime de gardă de cel
mult 550 mm.
Dispozitivele de protecŃie laterală trebuie să fie rigide şi fixate astfel ca să nu se
desfacă din cauza vibraŃiilor. RezistenŃa dispozitivului se încearcă static, prin aplicarea
perpendiculară pe oricare parte a feŃei exterioare a unei forŃe de 1000 N prin
intermediul unui berbec cu secŃiune circulară plană având diametrul de 220 mm. Se
consideră că rezistenŃa este satisfăcătoare dacă deformarea dispozitivului nu depăşeşte
30 mm pe o lungime de 250 mm a capătului din spate şi 150 mm pe restul lungimii
dispozitivului.
7.34 CondiŃii tehnice impuse centurilor de siguranŃă destinate ocupanŃilor
adulŃi
Ansamblul centurii de siguranŃă cât şi modul ei de montare pe autovehicul trebuie să
fie concepute astfel ca să nu influenŃeze şoferul asupra conducerii şi nici să nu provoace
disconfort ocupanŃilor. Chinga centurilor (elementele flexibile) nu trebuie să aibă o formă
care ar putea provoca leziuni în urma unei eventuale coliziuni; elementele rigide ale centurii
nu trebuie să aibă muchii ascuŃite care ar putea să provoace prin frecare, uzura sau ruperea
chingii. Dacă centura are şi componente confecŃionate din mase plastice, ea trebuie astfel
instalată încât acestea să nu poată fi prinse în mecanismul de reglare al scaunului sau în uşa
190
vehiculului. Componentele metalice, susceptibile de oxidare, trebuie protejate anticoroziv în
vederea menŃinerii pe o durată mare a uşurinŃei cuplării sau decuplării.
Închizătorul centurii trebuie astfel realizat încât modalităŃile de deschidere şi închidere
să fie evidente; el trebuie să aibă o lăŃime de cel puŃin 46 mm în locul de prindere al
chingii. Închizătorul nu trebuie să se deschidă involuntar chiar când nu este tensionat,
sau sub acŃiunea unei forŃe mai mici de 10 N. El trebuie să se deschidă cu o singură
mână, cu o mişcare executată pe o singură direcŃie, când este supus unei forŃe de
tracŃiune de 300 N.
Deschiderea închizătorului trebuie să se facă prin comanda unui buton de culoare roşie
sau portocalie; pentru a nu fi confundat, nici o altă parte a închizătorului nu trebuie să
aibă o asemenea culoare, închizătorul trebuie să-şi menŃină buna funcŃionare după ce
este supus la un număr de 5000 cicluri consecutive de închidere-deschidere în condiŃiile
folosirii normale. După aceste probe este încercat la tracŃiune în condiŃii dinamice, la
deschidere în stare tensionată, la tracŃiune în condiŃii statice şi se verifică comportarea lui în
condiŃii climatice speciale. Încercarea dinamică constă în probarea după o metodologie
adecvată, a întregului ansamblu al centurii de siguranŃă. În acest scop centura se
fixează pe un cărucior echipat cu scaun şi manechin şi prevăzut cu ancoraje dispuse similar
ca pe autovehicul. Pentru a reproduce fidel fixarea, pe cărucior se rigidizează o secŃiune de
vehicul împreună cu scaunele aferente centurilor care se încearcă. Toate scaunele care
compun un grup se încearcă simultan. Dacă scaunele au spătarul reglabil, acesta se
fixează înclinat spre spate cu un unghi de 25° - pentru vehiculele din categoriile M1 şi N1,
şi de 15° - pentru toate celelalte categorii. Centura se ajustează pe un manechin care are
prevăzută o scândură cu grosimea de 25 mm între spate şi spătarul scaunului; după
reglaj, scândura se scoate.
Masa totală a căruciorului (cu scaune, manechin, etc.) trebuie să fie cuprinsă între 435 şi
475 kg. Căruciorul trebuie frânat după ce atinge o viteză stabilă cuprinsă între 49 şi 51
km/h; oprirea trebuie făcută pe o distanŃă de 350...450 mm pe parcursul căreia
căruciorul trebuie să rămână în poziŃie orizontală. VariaŃia deceleraŃiei căruciorului în
funcŃie de timp (exprimat în milisecunde) trebuie să se înscrie în domeniul haşurat din Figura
7-17, ale cărui coordonate se dau în tabelul 7.3.
191
Pentru oprirea în condiŃiile expuse a căruciorului se foloseşte un tampon telescopic
special.
Încercarea de tracŃiune statică se efectuează pe o maşină specială, pe capetele
căreia se fixează părŃile centurii care se ancorează pe vehicul. Se aplică o sarcină de
9800 N pentru ansamblul centurii; piesele de fixare (inclusiv închizătorul dacă face parte
din acestea) se încearcă pe aceeaşi maşină, dar cu o sarcină de 14 700 N.
Încercarea de deschidere a închizătorului se face după ce ansamblul centurii a fost
verificat dinamic după metodologia expusă. Apoi, centura se montează la o maşină de
încercat la tracŃiune şi i se aplică o forŃă de 300 N. Dacă închizătorul este fixat pe un
element rigid, aplicarea sarcinii se face sub acelaşi unghi format de închizător în cadrul
probelor dinamice. Se acŃionează prin intermediul unei bile cu raza de 2,5...2,6 mm în
centrul butonului de comandă a deschiderii, cu o viteză de mişcare a acestuia cuprinsă între
380 şi 420 mm/minut. ForŃa necesară de deschidere nu trebuie să depăşească 60 N.
Sursa Gaiginschi, R., Filip, I.
Figura 7-17 VariaŃia impusă deceleraŃiei căruciorului la încercarea centurilor de siguranŃă
Pe parcursul încercărilor dinamice şi statice, nu se admit ruperi, deformaŃii,
desprinderi sau deschideri ale închizătorului.
Dispozitivul de reglare al centurilor fără retractor trebuie să fie uşor manevrabil. El se
încearcă la microalunecare, în condiŃii dinamice şi la tracŃiune statică; în urma încercărilor
nu se admit fisurări, deformări sau desprinderi. Se impune totodată ca forŃa necesară
reglajului să nu depăşească 50 N.
192
Tabelul 7.3 Punctul timpul acceleraŃi [ms] [m/s2] A 10 15 g B 15 20 g C 25 26 g D
45
26 g E 55 20 g
F 60 0 G
18
32 g H 60 32 g
I 80 0
La retractoarele cu blocare se impune ca între două poziŃii succesive de blocare,
chinga să nu se deplaseze cu mai mult de 25 mm. Chinga trebuie să poată fi derulată sub
acŃiunea unei forŃe de 14...22 N, aplicată pe direcŃia de desfăşurare. Retractoarele cu
blocare se încearcă la coroziune şi la rezistenŃă la praf. După fiecare din aceste încercări
retractorul se supune la un număr de 5000 cicluri de desfăşurare-înfăşurare. După aceste
verificări se fac încercările de rezistenŃă în condiŃii dinamice şi statice.
La retractoarele cu blocare de urgenŃă se impun următoarele condiŃii tehnice:
• să se blocheze când deceleraŃia vehiculului atinge 4,4 m/s2 - pentru tipul 4 (cu
prag jos al deceleraŃiei) şi 8,3 m/s2 - pentru tipul 4 N (cu prag ridicat al
deceleraŃiilor şi utilizat la vehicule din categoriile M2, M3, N1 şi N3);
• să nu se blocheze când acceleraŃia liniară a chingii este mai mică de 7,8 m/s2 - la
tipul 4 şi sub 9,8 m/s2 - la tipul 4 N;
• să nu se blocheze când dispozitivul de blocare este înclinat cu maxim 12° în
raport cu poziŃia normală de instalare;
• să se blocheze dacă dispozitivul de blocare este înclinat cu minim 27° - pentru tipul 4
şi cu minim 40°, pentru tipul 4 N, în raport cu poziŃia normală de instalare;
La variantele la care funcŃionarea este asigurată de o sursă exterioară de energie,
retractorul trebuie să se blocheze imediat în cazul unei întreruperi a sursei de energie.
Retractorul cu blocare de urgenŃă se încearcă la un număr de 40 000 cicluri de
înfăşurare-desfăşurare şi la rezistenŃă mecanică.
193
Chingile nu trebuie să se răsucească (ar provoca creşteri periculoase ale presiunii
aplicate local pe abdomen sau torace) sau să se scămoşeze sub acŃiunea energiei de impact
a corpului. Sub o sarcină statică de tracŃiune de 9800 N, lăŃimea chingii nu trebuie să
scadă sub 46 mm. După condiŃionări speciale (frig, căldură, lumină, apă), sarcina statică de
rupere a chingii trebuie să fie de cel puŃin 14 700 N.
După încercarea dinamică a ansamblului centurii se impun următoarele condiŃii:
• pentru centurile subabdominale, bazinul manechinului trebuie să se deplaseze
către în faŃă pe o distanŃă cuprinsă între 80 şi 200 mm;
• pentru celelalte tipuri de centuri, bazinul manechinului trebuie să se deplaseze ca
în cazul precedent, iar toracele, între 100 şi 300 mm;
• nu se admit nici un fel de ruperi, deschiderea închizătorului, fisurări ale sistemelor
de blocare şi de reglare etc.
Ancorajele trebuie concepute şi amplasate astfel ca centura să nu alunece pe corpul
pasagerului când este fixată corect şi chinga ei să nu se deterioreze prin frecare cu părŃile
rigide ale componentelor autovehiculului cu care vine în contact. Centurile de siguranŃă
ale locurilor laterale din faŃă de la vehiculele din categoriile M1, M2, N1, N2 şi N3 trebuie
prevăzute cu două ancoraje inferioare şi unul superior; dacă în faŃă există şi locuri centrale,
centurile destinate lor se fixează numai în două ancoraje inferioare. Pentru toate celelalte
locuri laterale din vehiculele din categoria M1 centurile trebuie să aibă două ancoraje
inferioare şi unul superior.
Celelalte locuri (neprotejate) din vehiculele aparŃinând categoriilor M1, M2, N1, N2 şi N3
trebuie prevăzute cu cel puŃin două ancoraje inferioare.
Ancorajele se încearcă cu dispozitive speciale la tracŃiune cu forŃe direcŃionate
asemănător cu cele dezvoltate de corpul uman asupra centurilor de siguranŃă.
Încercările pot fi efectuate direct pe vehiculul aflat în stare de exploatare sau pe
structuri secŃionate din vehicul.
Vehiculul trebuie fixat astfel încât să nu se influenŃeze întărirea punctelor sau zonelor
de ancorare şi nici să nu se producă vreo deformare a structurii lui; se consideră că
această condiŃie este îndeplinită dacă fixarea se face într-o zonă a vehiculului situată înainte
194
cu cel puŃin 500 mm sau în spate cu cel puŃin 300 mm faŃă de punctul de ancorare al
centurii. Este indicat ca fixarea să se facă pe suporŃi amplasaŃi perpendicular pe axele
roŃilor sau perpendicular pe linia de sprijin a suspensiei. Se încearcă simultan toate
ancorajele aceluiaşi grup de scaune. Se aplică forŃe de tracŃiune spre înainte, într-un
plan longitudinal paralel cu planul longitudinal median al vehiculului şi înclinate cu
10°±5° deasupra orizontalei. Creşterea sarcinii trebuie să se facă cât mai rapid, iar
ancorajele trebuie să reziste la sarcina impusă cel puŃin 0,2 secunde.
Pentru a reproduce înclinaŃiile şi formele ocupate de chingile centurilor în situaŃia
unei coliziuni, se utilizează dispozitive care reproduc orientarea chingii superioare a
torsului Figura 7-18,a sau geometria chingii pentru torace, Figura 7-18,b precum şi
dispozitive de abatere Figura 7-18,c şi de tracŃiune adecvate acestora.
La centurile cu trei puncte de fixare prevăzute cu retractor cu revenirea amplasată pe
ancorajul superior, prin intermediul unui dispozitiv de tracŃiune, Figura 7-18,c şi a unui
dispozitiv de reproducere a geometriei torsului Figura 7-18,a se aplică la ancorajul superior
o forŃă de tracŃiune de 13500 ± 200 N. La vehiculele din alte categorii decât M1 şi N1 se
aplică o forŃa de tracŃiune de 6750 ± 200 N, cu excepŃia celor din categoriile M3 şi N3
pentru care se aplică o forŃă de 4500 ± 200 N; simultan, la ancorajele inferioare se
aplică prin dispozitivul din Figura 7-18,a aceleaşi forŃe ca şi la ancorajul superior.
Aceeaşi metodologie se aplică şi centurilor cu fixare în trei puncte, fără retractor.
195
Sursa Gaiginschi, R., Filip, I.
Figura 7-18 Dispozitive de tracŃiune a centurilor de siguranŃă: a - care reproduc torsul; b - care reproduc toracele; c - destinate abaterii chingii
Pentru centurile cu două ancoraje inferioare se foloseşte dispozitivul din Figura
7-18,a , prin care se aplică o sarcină de 22250 ± 200 N; la vehiculele din alte categorii
decât M1 şi N1 sarcina trebuie să fie de 11100 ± 200 N, cu excepŃia celor din categoriile M3 şi
N3, la care se impune o sarcină de 7400 ± 200 N.
Alte tipuri de centuri speciale care au chingi subabdominale şi au prinderea în trei
puncte, se încearcă cu dispozitivul din Figura 7-18,b, cu aceleaşi forŃe ca şi la centurile
normale cu prindere în trei puncte. După încercări se evidenŃiază orice deteriorare a
ancorajelor.
7.34.1 Dispozitive de reŃinere pentru copii
Dispozitivele de reŃinere pentru copii, Figura 7-19, sunt concepute şi utilizate în
scopul diminuării riscurilor de rănire a copiilor aflaŃi în vehicule, în cazul unei coliziuni
sau a unei frânări bruşte ele acŃionează pe principiul limitării deplasării corpului. Folosirea
dispozitivelor de reŃinere pe scaune rabatabile sau amplasate longitudinal este interzisă.
Dispozitivele de reŃinere pentru copii se clasifică în funcŃie de masă, de destinaŃie, de
eficienŃă etc. în funcŃie de masă se clasifică în patru grupe:
• grupa 0, destinată copiilor cu masa până la 10 kg;
• grupa I, pentru copii cu masa între 9 şi 18 kg;
• grupa II, pentru copii cu masa între 15 şi 25 kg;
• grupa III, pentru copii cu masa între 22 şi 36 kg.
196
Sursa Autoliv
Figura 7-19 Scaun pentru pasageri copii
După destinaŃie, se împart în trei categorii:
• categoria „universală", destinată utilizării pe orice vehicul;
• categoria „semiuniversală", destinată anumitor tipuri de vehicule;
• categoria „specială" destinată unui singur tip de vehicul care este prevăzut de
producător cu ancorajele specifice.
Dispozitivele de reŃinere pentru copii se pot împărŃi în două clase:
• clasa „integrală", caracterizată prin combinaŃiile de elemente flexibile cu
echipamente de închidere, reglare, fixare şi, în unele cazuri prevăzute cu scaun
suplimentar şi/sau scut de impact ce poate fi fixat cu propriile sale chingi;
• clasa „neintegrală", care poate cuprinde un dispozitiv parŃial de reŃinere care,
folosit împreună cu o centură de siguranŃă pentru adulŃi, poate constitui un
dispozitiv complet de reŃinere.
197
În afara clasificărilor menŃionate apar şi alte denumiri ale unor dispozitive de reŃinere
care specifică o anume proprietate a lor. Se pot menŃiona astfel:
• pernă de sprijin - reprezentând o pernă suficient de rezistentă, prinsă prin
intermediul centurii de siguranŃă pentru adulŃi;
• scaun de siguranŃă pentru copii - care este un scaun cu o montură şi amplasare
specială;
• nacelă, un dispozitiv pentru reŃinerea în poziŃie culcată a copilului, coloana sa
vertebrală fiind perpendiculară pe planul longitudinal median al vehiculului. Astfel,
forŃele de reŃinere în caz de coliziune nu acŃionează asupra membrelor;
• port-bebe, un dispozitiv care reŃine copilul în poziŃie semilungită, cu faŃa înapoi;
• ham, un dispozitiv compus dintr-o chingă subabdominală (care trece prin faŃa
bazinului), o chingă de reŃinere a umărului şi uneori, o chingă între picioare;
• centură în Y, compusă dintr-o chingă care trece printre picioarele copilului şi din
chingi pentru reŃinerea fiecărui umăr.
Dispozitivele de reŃinere de tip „universal" sau „specific" pentru un anume tip de vehicul
se pot instala numai pe locurile în poziŃia aşezat din faŃă sau din spate. Cele din
categoria „semiuniversal" se folosesc în condiŃiile:
• pe locurile din spate, dispozitive orientate către înainte;
• pe locurile din faŃă, dispozitive orientate către înapoi.
Nu este admisă instalarea unui dispozitiv de reŃinere pentru copii, care este îndreptat
înspre înapoi pe un scaun în faŃa căruia se prevede o pernă de aer tip AIRBAG. Pe
asemenea scaune trebuie prevăzute expres inscripŃii sau pictograme care să avertizeze
asupra pericolului.
Pentru dispozitivele de reŃinere a copiilor se impun următoarele condiŃii generale:
• să nu permită răsucirea chingilor sau gruparea elementelor elastice spre o anume
zonă a corpului;
198
• să nu aibă muchii tăietoare sau proeminenŃe care ar prezenta riscuri de rănire sau
ar provoca deteriorarea tapiŃeriei scaunelor sau a hainelor ocupanŃilor;
• să nu permită ca părŃile vulnerabile ale corpului (abdomen, zona pubiană etc.) să
fie expuse unor forŃe suplimentare de inerŃie;
• să protejeze contactele prin frecare ale chingilor cu părŃi rigide din interiorul
habitaclului.
La dispozitivele din grupele I şi II de masă prevăzute cu un spătar, înălŃimea acestuia
trebuie să aibă cel puŃin 500 mm. Dacă se utilizează retractoare, ele trebuie să fie
obligatoriu de tip cu blocare automată sau cu blocare de urgenŃă.
Dispozitivul trebuie conceput astfel ca să poată fi utilizat şi de grupele de masă care
încadrează grupa pentru care este destinat.
Dispozitivele de reŃinere pentru copii se încearcă după metodologii care Ńin seamă de
grupa sau categoria de clasificare; nu lipsesc încercările dinamice sau statice, care se
efectuează aproximativ similar ca la centurile pentru adulŃi.
Încercările dinamice se fac numai asupra dispozitivelor de reŃinere care nu au mai fost
supuse în prealabil la alte sarcini. Pentru măsurători se utilizează manechine care Ńin
seamă de masele, configuraŃia şi conformaŃia corpului unui copil. La încercările
dinamice, efectuate tot cu ajutorul unui cărucior pe care se fixează ancorajele
dispozitivului de reŃinere, trebuie respectate următoarele condiŃii:
• acceleraŃia rezultantă a toracelui nu trebuie să depăşească 147 m/s2 (15g),
exceptând intervalele cu o durată cumulată mai mică de 3 ms;
• componenta verticală a acceleraŃiei de la abdomen spre cap să nu depăşească
294 m/s2 (30g), exceptând intervalele cu o durată cumulată mai mică de 3 ms.
Pe parcursul încercărilor dinamice nu se admit ruperi la componentele dispozitivului şi
nici deblocări ale sistemelor de închidere şi de reglare.
Retractoarele cu blocare automată nu trebuie să permită derulări cu mai mult de 30
mm ale chingii între două poziŃii succesive de blocare. Dacă retractorul echipează o
centură subabdominală, forŃa de înfăşurare a chingii trebuie să fie mai mare de 7 N.
199
Retractoarele cu blocare de urgenŃă trebuie să îndeplinească următoarele condiŃii:
• să se blocheze la o deceleraŃie a vehiculului de 4,4 m/s2 (0,45g);
• să nu se blocheze dacă acceleraŃia liniară a chingii nu depăşeşte 7,8 m/s2;
• să nu se blocheze când înclinarea dispozitivului sensibil nu depăşeşte 12° în raport
cu poziŃia de instalare;
• să se blocheze când dispozitivul sensibil este înclinat cu mai mult de 27° în raport
cu poziŃia de instalare.
Chingile dispozitivelor de reŃinere pentru copii trebuie să fie late de minim 25 mm -
pentru grupele de masă 0 şi I şi de minim 38 mm pentru grupele II şi III. Sarcina de
rupere statică trebuie să fie cel puŃin de 3600 N - la cele pentru grupele 0 şi I, cel puŃin de
5000 N - la cele pentru grupa II şi cel puŃin de 7200 N - la cele pentru grupa III.
Ansamblul dispozitivului de reŃinere pentru copii se verifică la şoc frontal, la viteza de
50 km/h, şi la şoc din spate, la viteza de 30 km/h.
7.35 Ancorajul scaunelor pentru autoturisme
Scaunele a căror poziŃie poate fi reglată trebuie să fie prevăzute cu dispozitive de
blocare a reglajelor şi deplasărilor, care să funcŃioneze automat. Dacă dispozitivele de
blocare nu prezintă riscul unor pericole de rănire în cazul unor coliziuni, ele pot echipa şi alte
echipamente de confort, cum ar fi rezemători laterale, rezemători de cap etc. AcŃionarea
comenzii de deblocare trebuie să fie amplasată pe partea exterioară a scaunului dinspre
portieră; acŃionarea trebuie concepută încât să poată fi accesată cu uşurinŃă chiar de către
ocupantul scaunului din spate.
Spatele scaunului se împarte în trei zone, pentru fiecare dintre acestea impunându-se
respectarea unor condiŃii tehnice speciale.
Zona 1 se află în spatele spătarului scaunului şi este delimitată orizontal de partea
superioară a spătarului şi un plan perpendicular pe linia de referinŃă a scaunului, situat cu
100 mm mai jos de partea superioară a spătarului, iar vertical, este cuprinsă între două
plane longitudinale verticale dispuse la 100 mm de o parte şi de alta a planului longitudinal
200
de simetrie al scaunului. Linia de referinŃă a spătarului coincide cu linia de referinŃă a
toracelui manechinului tridimensional aşezat pe scaun, deci se poate considera că este
paralelă cu înclinaŃia spătarului. La scaunele şi banchetele prevăzute cu rezemătoare de cap,
zona 1 este cuprinsă între două plane longitudinale verticale aflate la 700 mm de o parte şi
de alta a planului longitudinal de simetrie al scaunului (sau locului de pe banchetă) şi este
situată între un plan perpendicular pe linia de referinŃă a scaunului aflat la 635 mm
deasupra punctului R şi partea superioară a rezemătoarei de cap.
Zona 2 cuprinde partea de deasupra planului perpendicular pe linia de referinŃă,
situat la o distanŃă de 100 mm mai jos de partea superioară a spătarului din care se
elimină zona 1. Dacă scaunul sau bancheta au rezemătoare de cap integrată, zona 2
cuprinde părŃile situate deasupra unui plan perpendicular pe linia de referinŃă a scaunului,
aflat la 440 mm deasupra punctului R, din care se elimină zona 1.
Zona 3 reprezintă partea spătarului de deasupra planului orizontal care trece prin
punctul R, din care se elimină zonele 1 şi 2.
PărŃile din spatele scaunelor situate în zona 1 trebuie să treacă testul de disipare a
energiei de impact, care se face după aceeaşi metodologie şi cu aceeaşi aparatură ca şi
în cazul încercării suprafeŃelor din zona de impact a capului aflate în partea din faŃă a
habitaclului; la fel, se impune ca deceleraŃia să nu depăşească 80 g pe o perioadă de cel
mult 3 ms. Aceste condiŃii nu se impun pentru scaunele amplasate cel mai în spate şi
nici scaunelor dispuse spate în spate.
Pe spatele scaunelor nu trebuie să se găsească proeminenŃe ascuŃite sau zone cu
asperităŃi care pot mări riscul de rănire în cazul unei coliziuni. Se admit proeminenŃe pe
spatele spătarului dacă au marginile rotunjite cu o rază de 2,5 mm în zona 1, cu o rază de 5
mm în zona 2 sau cu o rază de 3,2 mm în zona 3.
SuprafeŃele componente ale zonei 2 pot prezenta raze de rotunjire mai mici de 5
mm, dar mai mari de 2,5 mm dacă satisfac testul de disipare a energiei de impact;
aceste suprafeŃe trebuie să fie „pline" pentru a se evita contactul direct cu structura de
rezistenŃă a scaunului.
RezistenŃa scaunului se verifică prin încercări ale spătarului, dispozitivelor sale de
reglare, a ancorajului, a sistemelor de reglare, blocare şi de deplasare a scaunului.
201
Înaintea încercării, spătarul scaunului se reglează şi apoi se blochează într-o poziŃie
înclinată cu 25° faŃă de verticală. Dacă spătarul este prevăzut cu rezemătoare de cap
reglabilă, aceasta se fixează în poziŃia cea mai înaltă. Cu ajutorul unui dispozitiv care
reproduce spatele unui manechin tridimensional se aplică armăturii spătarului scaunului un
moment de 530 Nm în raport cu punctul R. In cazul unei banchete cu mai multe locuri
încercarea se efectuează simultan pentru toate locurile. Se consideră că încercarea este
pozitivă dacă nu se produce nici o ruptură a structurii de ansamblu a scaunului.
Ancorajele şi dispozitivele de reglare şi blocare a deplasării scaunului se verifică în
condiŃii dinamice. Încercarea de rezistenŃă la efectele inerŃiei se efectuează cu scaunele
montate pe structura de rezistenŃă a vehiculului, fixată rigid pe un cărucior de încercare.
Se fac două încercări care diferă prin poziŃia scaunului:
• blocat cu 10 mm în spatele celei mai avansate poziŃii, cu perna fixată în poziŃia
cea mai de sus (dacă este reglabilă înălŃimea pernei);
• blocat cu 10 mm înaintea celei mai retrase poziŃii, cu perna fixată pe înălŃimea cea
mai mică.
Căruciorul este deplasat astfel ca ansamblul structurii de rezistenŃă a vehiculului pe
care se fixează scaunul să fie supus unei deceleraŃii orizontale de cel puŃin 196 m/s2
(20g) pe o perioadă de aproximativ 3 ms; se face o încercare către înainte şi alta către
înapoi, pentru a solicita ancorajele în ambele sensuri, direcŃia deceleraŃiilor fiind paralelă
cu planul longitudinal median al vehiculului.
Încercarea de coliziune frontală cu barieră fixă se face după aceeaşi metodologie şi cu
aceeaşi aparatură ca la încercările pentru evaluarea comportării structurii autovehiculului la
asemenea coliziuni. În mod obişnuit, când se fac astfel de încercări se verifică şi
ancorajele scaunelor.
Testele dinamice sunt pozitive dacă nu apar fisurări sau ruperi ale armăturii scaunului
ori ale ancorajelor. Se acceptă totuşi deformaŃii permanente sau chiar ruperi cu condiŃia ca
ele să nu crească riscul de vătămare în cazul unei coliziuni. Pe parcursul încercărilor
dinamice nu se admit deblocări ale dispozitivelor de reglare. La scaunele rabatabile se
impune menŃinerea funcŃiilor de deplasare pentru ca astfel ocupanŃii să poată ieşi după o
202
eventuală coliziune. Se acceptă ca după încercările dinamice, dispozitivul de reglare sau
blocare să nu mai fie în stare de funcŃionare.
7.36 Ancorajul scaunelor autobuzelor
PrescripŃiile tehnice sunt elaborate astfel încât să se poată evalua comportarea în caz de
accident a ocupanŃilor, a structurii scaunului şi a ancorajelor sale.
O primă serie de încercări urmăresc protecŃia pasagerului faŃă de scaunul amplasat în
faŃă. Verificările se fac în regim dinamic şi static.
În primul caz, împreună cu scaunul care se încearcă se mai foloseşte şi un scaun
auxiliar de acelaşi tip, amplasat în spatele lui, ambele având aceeaşi înălŃime de 750
mm. Scaunele se montează pe o platformă de încercare rigidă şi se fixează similar ca pe
vehicul. Dacă spătarul scaunului este reglabil, înclinarea lui faŃă de verticală trebuie să
fie de aproximativ 25° spre spate; când este prevăzut cu rezemătoare de cap, aceasta
trebuie reglată în poziŃia cea mai de jos. Platforma de încercare se fixează rigid pe un
cărucior. Pe scaunul auxiliar se aşează un manechin prevăzut cu senzori de acceleraŃie
(pe cele trei direcŃii fundamentale) în centrul capului, de deplasare şi acceleraŃie în torace şi
cu senzori de forŃă în oasele femurale.
Căruciorul se pune în mişcare cu o instalaŃie adecvată şi când atinge o viteză
stabilizată cuprinsă între 30 şi 32 km/h este supus unei coliziuni cu un dispozitiv special,
conceput şi realizat astfel ca deceleraŃia lui să rămână în limitele de 8-12 g. Încercarea
statică constă în aplicarea asupra spătarului scaunului a unor forŃe a căror valoare depinde
de înălŃimea locului de acŃionare. ForŃele trebuie să se exercite pe o direcŃie orizontală,
în planul longitudinal vertical de simetrie al locului de pe scaun, având sensul către
înainte.
Se consideră că pasagerul este protejat de scaunul amplasat imediat în faŃa lui dacă:
• în timpul încercării dinamice (coliziunea căruciorului), nici o parte a trunchiului şi
capului manechinului nu depăşesc un plan vertical transversal dispus la 1,6 m în
faŃa punctului R al scaunului auxiliar;
203
• deplasarea maximă în plan orizontal a punctului de aplicaŃie a forŃei statice la
scaunul încercat nu depăşeşte 400 mm.
Alte încercări urmăresc evaluarea gravităŃii rănirii ocupanŃilor scaunelor. S-au ales
pentru apreciere criterii biomecanice de acceptabilitate, similare oarecum cu criteriile de
performanŃă utilizate în cazul coliziunii frontale a vehiculului.
Spre deosebire de acestea, încercările referitoare la rănirea ocupanŃilor scaunelor se
efectuează cu aceeaşi metodologie şi echipamente ca şi la încercările dinamice privind
protecŃia pasagerului în raport cu scaunul din faŃa sa.
Se consideră că încercarea este pozitivă dacă:
• nu se produc ruperi ale scaunului şi suporturilor de fixare;
• scaunul rămâne fixat, chiar dacă cedează (se rupe) un ancoraj. În acest caz forŃa
trebuie să se menŃină cel puŃin 0,2 secunde după rupere;
• toate dispozitivele de blocare rămân blocate pe durata încercării. Se admite totuşi
ca aceste dispozitive să nu mai fie în stare de funcŃionare;
• nici o parte a scaunului nu prezintă muchii ascuŃite sau vârfuri care ar putea
provoca răniri pasagerilor în eventualitatea unei coliziuni reale.
PărŃile rigide sau proeminenŃele rigide situate pe spatele spătarului scaunului trebuie
rotunjite cu raze de cel puŃin 5 mm.
7.37 Tetiere
Tetiera are rolul de a limita deplasarea către înapoi a capului unui adult pentru a
preveni rănirea zonei cervicale a coloanei vertebrale a ocupantului scaunului în situaŃia
unei coliziuni din spate. Rezemătorile de cap trebuie concepute şi realizate astfel ca să nu
se constituie într-o sursă de pericol pentru ceilalŃi ocupanŃi ai vehiculului.
Se impune în mod deosebit ca rezemătorile de cap să nu conŃină pe nici o faŃă a lor
proeminenŃe sau muchii ascuŃite care ar putea produce rănirea ocupanŃilor. Marginile
rezemătorilor de cap trebuie tapisate pentru a evita contactul direct al capului cu
elementele structurii de rezistenŃă; în zonele care pot fi atinse de un cap fals cu diametrul de
204
165 mm, elementele structurii trebuie să aibă o rază de curbură de cel puŃin 5 mm. Dacă nu
se pot îndeplini aceste cerinŃe se impune ca părŃile menŃionate să treacă testul de
absorbŃie a energiei de impact.
Rezemătoarea de cap trebuie fixată astfel încât după încercarea eficienŃei ei să nu iasă în
afara capitonajului nici o parte rigidă a dispozitivului de fixare sau a armăturii scaunului.
EficienŃa rezemătorii de cap se verifică static; dacă rezemătoarea este reglabilă, va fi
încercată în poziŃia cea mai înaltă. La banchetele cu mai multe locuri, verificarea se face
simultan pentru toate locurile. În prima fază se trasează în planul longitudinal vertical de
simetrie al scaunului (sau al locului de pe banchetă) linia de referinŃă determinată cu
ajutorul manechinului tridimensional (linia de referinŃă a trunchiului manechinului). Cu
un cap sferic cu diametrul de 165 mm se aplică pe rezemătoarea de cap, la o distanŃă de
65 mm sub vârful ei, o forŃa care să genereze un moment de 373 Nm în raport cu punctul H
(articulaŃia coxofemurală a manechinului aşezat pe scaun). ForŃa se aplică perpendicular pe
linia de referinŃă a scaunului, în planul longitudinal de simetrie al lui (sau al locului de pe
banchetă). Dacă rezemătoarea are o construcŃie de tip cu zăbrele, forŃa se aplică pe
elementul cel mai apropiat de partea plină a rezemătorii. În continuare forŃa se măreşte
până când momentul în raport cu punctul H atinge o valoare de 890 Nm, şi asta în
condiŃiile în care nu se produc rupturi ale spătarului sau scaunului.
Rezemătorile de cap care nu au înălŃimea reglabilă trebuie să aibă vârful situat la o
distanŃă de cel puŃin 750 mm deasupra punctului R; la rezemătorile cu înălŃime reglabilă
trebuie să se poată obŃine o distanŃă de 700 mm între punctul R şi vârful rezemătorii
pentru o poziŃie intermediară de reglaj a ei.
În poziŃia cea mai coborâtă, între rezemătoarea de cap reglabilă în înălŃime şi partea
superioară a spătarului scaunului trebuie să fie o distanŃă de cel mult 25 mm. LăŃimea
rezemătoarei de cap trebuie să acopere o zonă de cel puŃin 85 mm de o parte şi de
cealaltă a planului longitudinal de simetrie al locului de pe scaun sau banchetă.
Rezemătoarea de cap împreună cu sistemul ei de fixare trebuie să permită o
deplasare către înapoi a capului (sub acŃiunea momentului static de 373 Nm) de cel mult
102 mm.
CUPRINS 1 EVOLUłIA SIGURANłEI PASIVE ....................................................................1
1.1 GeneralităŃi ........................................................................................................................................................1 2 SISTEME DE PROTEJARE A VIEłII PASAGERILOR UNUI AUTOVEHICUL. PRINCIPII .........................................................................................................9
2.1 Principii de reŃinere ........................................................................................................................................11 2.1.1 Analogia oului şi metodele de aplicare ale acestui principiu...............................................................11
2.2 ImperfecŃiunile sistemelor clasice de tip centură cu rulare ......................................................................14 2.3 ÎmbunătăŃirea reŃinerii în cazul unui şoc frontal ........................................................................................15 2.4 Eficacitatea airbagului....................................................................................................................................15
3 SUBANSAMBLURILE SISTEMELOR DE REłINERE ŞI PROTECłIE A PASAGERILOR .................................................................................................17
3.1 ConcepŃia sistemelor de siguranŃă pasivă interioară.................................................................................17 3.2 Regulamente şi Directive în vigoare ............................................................................................................18 3.3 Ansamblul centură de siguranŃă...................................................................................................................19 3.3.1 GeneralităŃi ..........................................................................................................................................19 3.3.2 Retractorul acŃionat mecanic ...............................................................................................................19 3.3.3 Retractorul cu blocare comandată electronic .......................................................................................21 3.3.4 Mecanismul de pretensionare a centurii de siguranŃă ..........................................................................23 3.3.5 Limitatorul de efort..............................................................................................................................27 3.3.6 Ajustarea înălŃimii de prindere a centurilor. Centuri de siguranŃă ancorate de scaun. Tetiere............29
3.4 Ansamblu AIRBAG ..........................................................................................................................................33 3.4.1 NoŃiuni de bază....................................................................................................................................33 3.4.2 Calculul cantităŃii de combustibil, NaN3, necesară umflării complete a unui airbag...........................38 3.4.3 EvoluŃia airbagului ..............................................................................................................................39 3.4.4 Dezactivarea airbagului .......................................................................................................................40 3.4.5 Dezvoltarea viitoarelor airbaguri .........................................................................................................41 3.4.6 Unitatea electronică de comandă - Arhitectură şi funcŃionalitate ........................................................45
3.5 SiguranŃa la volan. PoziŃia corectă de conducere ......................................................................................48 4 CERCETĂRI PRIVIND SIGURANłA PASIVĂ A PIETONILOR.........................50
4.1 GeneralităŃi ......................................................................................................................................................50 4.2 Evaluarea accidentelor rutiere pieton - automobil.....................................................................................55 4.2.1 Metoda orientativă ...............................................................................................................................57 4.2.2 Metoda estimativă................................................................................................................................58
4.3 Evaluarea leziunilor. Scara AIS – Abreviated Injury Scale .......................................................................59 4.4 Studiul leziunilor la nivelul capului ...............................................................................................................61 4.4.1 Cinematica şi dinamica impactului......................................................................................................63 4.4.2 Simularea impactului capului ..............................................................................................................67 4.4.3 Evaluarea potenŃialului de vătămare a capului ....................................................................................68 4.4.4 Măsuri în vederea reducerii vătămării capului pietonului ...................................................................72 4.4.5 Concluzii..............................................................................................................................................77
4.5 Aspecte privind leziunile la nivelul toracelui ...............................................................................................78 4.5.1 Testări de impact cu pendulul .............................................................................................................78 4.5.2 Limitele de rezistenŃă ale toracelui la impact frontal ...........................................................................79 4.5.3 Modelarea matematică a toracelui .......................................................................................................83
4.6 Elemente ale profilului geometric al autovehiculului care influenŃează vătămările pietonilor .............84 4.7 Cercetări asupra vătămărilor produse membrelor inferioare ale pietonului...........................................85 4.7.1 Simularea impactului picior - autovehicul...........................................................................................86 4.7.2 Rezultate obŃinute în urma simulărilor ................................................................................................88 4.7.3 Modelul CAD al genunchiului.............................................................................................................94
4.8 Viitoare direcŃii de cercetare .........................................................................................................................95 5 MODELE MATEMATICE ALE PIETONULUI.....................................................97
5.1 Modelul pietonului mono-masă .................................................................................................................... 97 5.2 Modelul matematic cu mai multe mase .................................................................................................... 105
6 CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND COLIZIUNEA AUTOTURISM – MANECHIN PIETON.......................................................................................108
6.1 Regulamante, metode de încercare şi aparatura de măsurare ............................................................. 108 6.1.1 Manechinul pieton............................................................................................................................. 111 6.1.2 Pregătirea autoturismului .................................................................................................................. 114 6.1.3 InstalaŃia de tracŃiune pentru autovehiculele supuse coliziunilor ...................................................... 116 6.1.4 Filmarea rapidă şi sistemele speciale de iluminare ........................................................................... 116 6.1.5 Măsurarea vitezei autoturismului ...................................................................................................... 117 6.1.6 InstalaŃia de achiziŃie de date la coliziune ......................................................................................... 119
6.2 Desfăşurarea testelor şi analiza rezultatelor ............................................................................................ 122 6.2.1 Contactul cu autoturismul ................................................................................................................. 125 6.2.2 Faza de zbor ...................................................................................................................................... 127 6.2.3 Faza de târâre .................................................................................................................................... 127
6.3 Concluzii ........................................................................................................................................................ 127 7 NORMATIVE ŞI REGULAMENTE ÎN VIGOARE PRIVIND SIGURANłA PASIVĂ A AUTOVEHICULELOR ...................................................................................143
7.1 Introducere ................................................................................................................................................... 143 7.1.1 CondiŃii tehnice impuse vehiculelor în cazul coliziunilor frontale.................................................... 143 7.1.2 Comportarea structurii vehiculului şi protecŃia ocupanŃilor în situaŃia coliziunii laterale ................. 146 7.1.3 Comportarea structurii vehiculului în situaŃia coliziunii din spate .................................................... 147
7.2 Regulamentul ECE 29. PrescripŃii uniforme privind omologarea vehiculelor utilitare ........................ 149 7.3 PrescripŃii....................................................................................................................................................... 149 7.4 Metode de încercare .................................................................................................................................... 150 7.4.1 Ancorajul cabinei .............................................................................................................................. 150
7.5 Încercarea la impact frontal (încercarea A) ............................................................................................. 150 7.5.1 Descrierea pendulului........................................................................................................................ 150 7.5.2 Rezistenta acoperişului (încercarea B) .............................................................................................. 151 7.5.3 RezistenŃa peretelui din spate (încercarea C) .................................................................................... 151
7.6 PrescripŃii privind fixarea autovehiculelor pe bancul de încercări ......................................................... 151 7.6.1 Impact frontal .................................................................................................................................... 151 7.6.2 Instalarea şasiului .............................................................................................................................. 151 7.6.3 Fixarea longitudinală......................................................................................................................... 152 7.6.4 Fixarea laterală .................................................................................................................................. 153 7.6.5 Tensionarea lanŃurilor sau cablurilor şi fixarea părŃii din spate......................................................... 153 7.6.6 Montaj echivalent .............................................................................................................................. 153
7.7 Rezistenta acoperişului................................................................................................................................ 153 7.7.1 Cabina montată pe vehicul ................................................................................................................ 153 7.7.2 Cabina montată pe un cadru .............................................................................................................. 154
7.8 RezistenŃa peretelui din spate al cabinei .................................................................................................. 154 7.8.1 Cabina montată pe vehicul ................................................................................................................ 154 7.8.2 Cabina montată pe un cadru .............................................................................................................. 154
7.9 Determinarea punctului ‘H ‘ şi unghiul real de înclinare a spătarului şi verificarea relaŃiei lor cu punctul ‘R’ şi unghiul prevăzut pentru înclinarea spătarului ......................................................................... 154 7.9.1 Determinarea punctelor ‘H’ şi a unghiurilor reale de înclinare a spătarelor...................................... 155
7.10 Caracteristicile manechinului .................................................................................................................... 156 7.11 PoziŃionarea manechinului ........................................................................................................................ 157 7.12 Rezultate ..................................................................................................................................................... 159 7.13 Verificarea poziŃiei relative a punctelor ‘R’ şi ‘H’ şi a raportului între unghiul prevăzut şi unghiul real de înclinare a spătarului..................................................................................................................................... 160 7.14 Regulamentul ECE 96/79 (NHTSA 214). ConstrucŃia barierei deformabilă ....................................... 163 7.14.1 Structura barierei ............................................................................................................................... 163
7.15 Certificarea structurii alveolare a barierei deformabile......................................................................... 164 7.16 Prelevarea eşantioanelor........................................................................................................................... 164 7.17 Viteza şi distanŃa de rupere...................................................................................................................... 165 7.18 AchiziŃia datelor.......................................................................................................................................... 165 7.19 Procedura de lipire..................................................................................................................................... 165
7.20 ConstrucŃia structurii NIDA .......................................................................................................................166 7.21 Montajul .......................................................................................................................................................166 7.22 Pregătirea autovehiculului pentru testele de coliziune decalate..........................................................167 7.22.1 Zona de încercări ...............................................................................................................................167 7.22.2 Bariera ...............................................................................................................................................168 7.22.3 Orientarea barierei .............................................................................................................................168 7.22.4 Alinierea autovehiculului în raport cu bariera ...................................................................................168
7.23 Starea autovehiculului ...............................................................................................................................168 7.23.1 SpecificaŃii generale ..........................................................................................................................168 7.23.2 Amenajarea habitaclului ....................................................................................................................169
7.24 Manechinele antropometrice ....................................................................................................................170 7.25 Amplasarea şi instalarea manechinelor...................................................................................................170 7.26 Instalarea manechinelor............................................................................................................................171 7.26.1 Capul .................................................................................................................................................171 7.26.2 BraŃele ...............................................................................................................................................171 7.26.3 Torsul.................................................................................................................................................172 7.26.4 Partea superioară a membrelor inferioare ..........................................................................................172 7.26.5 Partea inferioară a membrelor inferioare ...........................................................................................172
7.27 Reglarea sistemelor de reŃinere ...............................................................................................................173 7.28 Propulsia şi traiectoria autovehiculului ....................................................................................................173 7.29 Viteza de încercare.....................................................................................................................................174 7.30 Procedura de certificare a gambei şi labei piciorului manechinului ....................................................174 7.30.1 Încercări de rezistenŃă la şoc a părŃii anterioare a piciorului manechinului ......................................174 7.30.2 Metode de încercare...........................................................................................................................174 7.30.3 Încercări de rezistenŃă la şoc a părŃii posterioare a piciorului fără încălŃăminte. ..............................175 7.30.4 Încercări de rezistenŃă la şoc a părŃii posterioare a piciorului încălŃat. .............................................175
7.31 Regulamentul ECE 42. Bara de protecŃie şi elementele sale constructive. Teste de impact cu cărucior mobil ......................................................................................................................................................176 7.31.1 Metoda de testare...............................................................................................................................178 7.31.2 FacilităŃi de testare necesare ..............................................................................................................178 7.31.3 Echipamentul de măsurare necesar....................................................................................................179 7.31.4 Pregătirea elementelor barei de protecŃie...........................................................................................179 7.31.5 CondiŃiile de montare ........................................................................................................................180 7.31.6 Impactul longitudinal.........................................................................................................................180 7.31.7 Impactul cu părŃile extreme ...............................................................................................................180 7.31.8 PoziŃionarea senzorilor ......................................................................................................................183 7.31.9 Testul de încercare.............................................................................................................................183 7.31.10 Rezultatele măsurătorilor...............................................................................................................184
7.32 Dispozitive antiîmpănare ...........................................................................................................................185 7.33 ProtecŃia laterală a vehiculelor utilitare, a remorcilor şi semiremorcilor...............................................188 7.34 CondiŃii tehnice impuse centurilor de siguranŃă destinate ocupanŃilor adulŃi....................................189 7.34.1 Dispozitive de reŃinere pentru copii...................................................................................................195
7.35 Ancorajul scaunelor pentru autoturisme .................................................................................................199 7.36 Ancorajul scaunelor autobuzelor ..............................................................................................................202 7.37 Tetiere..........................................................................................................................................................203
Indexul figurilor Figura 2-1 Sistemul Air bag inventat de I.W. Hetrick ............................................................................................ 9 Figura 2-2 Analogia oului pentru cazul unui vehicul nedeformabil şi pasager nereŃinut................................ 11 Figura 2-3 Analogia oului pentru cazul unui vehicul deformabil şi pasager nereŃinut .................................... 12 Figura 2-4 Analogia oului pentru cazul unui vehicul nedeformabil şi pasager reŃinut rigid ........................... 13 Figura 2-5 Analogia oului pentru cazul unui vehicul deformabil şi pasager reŃinut cu sisteme nerigide ..... 13 Figura 2-6 Decalajul în timp produs de sistemele imperfecte de reŃinere a pasagerilor ................................ 14 Figura 3-1 Retractor al cărui sistem de blocare este format dintr-un pendul .................................................. 20 Figura 3-2 Mecanism de blocare a retractorului, cu pârghie .............................................................................. 21 Figura 3-3 Schema captorului pentru blocarea mecanismului retractor (sus); retractorul cu comandă
electronică (jos) ................................................................................................................................................ 22 Figura 3-4 Schema constructivă a unui pretensioner care acŃionează asupra închizătorului centurii .......... 25 Figura 3-5 Pretensioner care acŃionează asupra închizătorului centurii ........................................................... 25 Figura 3-6 PoziŃia închizătorului centurii înainte şi după acŃionarea pretensionerului .................................... 26 Figura 3-7 Schema mecanismului de pretensionare integrat în retractorul centurii de siguranŃă ................ 27 Figura 3-8 Schema unui mecanism RLE cu bară de torsiune ............................................................................. 28 Figura 3-9 Mecanism de reglare a punctului de prindere a centurii pe stâlpul B ............................................ 29 Figura 3-10 Centură de siguranŃă ancorată de structura scaunului .................................................................. 30 Figura 3-11 Reprezentarea mişcării gâtului în flexie şi extensie şi mecanismul de vătămare prin răsucire a
capului ................................................................................................................................................................ 31 Figura 3-12 Testarea capacităŃii de reŃinere a) poziŃia iniŃială a spătarului înainte de testare b)ForŃa
aplicată pentru testarea capacităŃii de reŃinere ............................................................................................ 32 Figura 3-13 Ansamblu airbag amplasat între coloana de direcŃie şi conducător ............................................. 34 Figura 3-14 Generator de gaz pe bază de propergol .......................................................................................... 35 Figura 3-15 Principalele elemente componente ale unui sistem airbag ........................................................... 36 Figura 3-16 Schema airbagului şi sistemul de umflare amplasate în volan ..................................................... 36 Figura 3-17 Sistemul de umflare utilizează combustibili solizi şi un dispozitiv de aprindere ......................... 37 Figura 3-18 Airbagul cu umflare a sacului în trepte ............................................................................................ 41 Figura 3-19 Strategia de umflare a airbagului în funcŃie de intensitatea şocului frontal ............................... 42 Figura 3-20 Airbagul de tip cortină ........................................................................................................................ 43 Figura 3-21 PoziŃionarea airbagurilor destinate protecŃiei frontale şi laterale ................................................. 44 Figura 3-22 Procesorul sistemului airbag .............................................................................................................. 46 Figura 3-23 Senzorul de deceleraŃie al sistemului airbag ................................................................................... 46 Figura 4-1 DistribuŃia severităŃii leziunilor (a), DistribuŃia vătămărilor pe regiuni ale corpului (b)............... 61 Figura 4-2 CorelaŃia HIC - AIS ................................................................................................................................ 63 Figura 4-3 Modele matematice pentru simularea corpului pietonului ............................................................... 66 Figura 4-4 Traiectoria capului pietonului în funcŃie de timp obŃinută în urma testelor cu cadavre .............. 67 Figura 4-5 ÎmpărŃirea capotei în zone cu potenŃial de vătămare diferit ........................................................... 69 Figura 4-6 Efectul punctului de impact asupra severităŃii vătămării, măsurată în HIC .................................. 70 Figura 4-7 Capotă cu structură de ranforsare mai puŃin rigidă.......................................................................... 71 Figura 4-8 Capotă cu structură de ranforsare rigidă ........................................................................................... 71 Figura 4-9 Efectul modificării regiunii capotă – aripă asupra valorii acceleraŃiei la impact ........................... 73 Figura 4-10 Efectul modificării capotei asupra acceleraŃiei în momentul impactului ...................................... 74 Figura 4-11 Testul EuroNCAP cu sistemul capotă activă .................................................................................... 75 Figura 4-12 Testul EuroNCAP pentru testarea capotei active la impactul cu capul pietonului (Sursa
Autoliv) ............................................................................................................................................................... 76 Figura 4-13 Coridorul ISO şi rezultatele încercărilor la viteza de 22.5 km/h ................................................... 81 Figura 4-14 Coridorul NHTSA al acceleraŃiei coloanei vertebrale şi rezultatul încercărilor la viteza de 27
km/h, lansare de pe sanie ............................................................................................................................... 81 Figura 4-15 Modelul matematic al toracelui, propus de Lobdell, pentru impactul frontal.............................. 83 Figura 4-16 ArticulaŃia genunchiului realizată de Aldman şi Bunketorp............................................................ 87 Figura 4-17 Automobil cu geometrie frontală variabilă A – muchia capotei, B – muchia superioară a barei,
C – avansul frontal al barei, D – unghiul de înclinare frontal, Structuri absorbante de energie (suprafeŃele haşurate)...................................................................................................................................... 89
Figura 4-18 Senzorii montaŃi în bara paraşoc la sistemul „active hood”...........................................................93 Figura 4-19 Modelul genunchiului 3D realizat de ESI - Group ...........................................................................94 Figura 5-1 Coordonatele pietonului monomasă în procesul de impact .............................................................97 Figura 5-2 Rotirea corpului (faza a) .......................................................................................................................98 Figura 5-3 Rotirea corpului (faza b) .......................................................................................................................99 Figura 5-4 Rotirea corpului (faza c)........................................................................................................................99 Figura 5-5 Rotirea în plan a corpului....................................................................................................................100 Figura 5-6 Modelul impactului dintre autoturism şi pietonul monomasă ........................................................101 Figura 5-7 Schema forŃelor care acŃionează asupra pietonului monomasă....................................................102 Figura 5-8 .................................................................................................................................................................104 Figura 5-9 Modelul matematic - schema generala .............................................................................................105 Figura 5-10 Pieton în poziŃia trecând strada .......................................................................................................105 Figura 6-1 Capul manechinului .................................................................................................................................111 Figura 6-2 Ansamblu torace ..................................................................................................................................112 Figura 6-3 Manechinul pieton – structura osoasă şi musculară .......................................................................113 Figura 6-4– amplasarea manechinului în raport cu autoturismul ....................................................................114 Figura 6-5 Cântărirea autoturismului ...................................................................................................................115 Figura 6-6 InstalaŃia de frânare îmbarcată în autoturism .................................................................................115 Figura 6-7 Camerele de filmare de mare viteză şi fotocelulele Tag Heuer ...................................................117 Figura 6-8 PoziŃionarea fotocelulelor Tag Heuer şi aparatura de startare automată ....................................118 Figura 6-9 Accelerometrul PCB uniaxial ...............................................................................................................119 Figura 6-10 Principii de montaj al accelerometrelor .........................................................................................119 Figura 6-11 Suportul pentru realizarea unui montaj triaxial al accelerometrelor ..........................................120 Figura 6-12 Amplificatorul de date .......................................................................................................................120 Figura 6-13 LanŃul de măsură pentru achiziŃia datelor......................................................................................121 Figura 6-14 Schema de desfăşurare a încercărilor experimentale ...................................................................123 Figura 6-15 Impactul primar în zona genunchiului ............................................................................................125 Figura 6-16 Mişcarea de rotaŃie a pietonului ......................................................................................................126 Figura 6-17 Diagrama Kuhnel privind distanŃa de aruncare a pietonilor ........................................................128 Figura 6-18 PoziŃia manechinului la începutul primului test .............................................................................139 Figura 6-19 PoziŃia finală a manechinului pieton pe sol după primul test ......................................................139 Figura 6-20 Urmele de ştergere de pe capotă şi parbrizul spart, la finalul primului test .............................140 Figura 6-21 DistanŃa de proiectare în lateral a manechinului în urma primului test .....................................140 Figura 6-22 PoziŃia iniŃială a manechinului în cadrul celui de al doilea test ...................................................141 Figura 6-23 Picioarele manechinului au fost târâte sub autoturism ................................................................141 Figura 6-24 Avariile autovehiculului în urma celui de al doilea test ................................................................142 Figura 7-1 Peretele cu care are loc coliziunea ....................................................................................................144 Figura 7-2 Ancorarea autovehiculului...................................................................................................................152 Figura 7-3 Determinarea punctului H cu ajutorul manechinului tridimensional.............................................154 Figura 7-4 Elementele constructive ale manechinului tridimensional..............................................................157 Figura 7-5 Dimensiunile şi masele manechinului................................................................................................159 Figura 7-6 Manechinul folosit pentru verificarea spaŃiului de supravieŃuire ...................................................161 Figura 7-7 Bariera deformabilă poziŃionată pe bariera mobilă .........................................................................163 Figura 7-8 Bariera deformabilă vedere de ansamblu.........................................................................................166 Figura 7-9 Schema coliziunii decalate 40%.........................................................................................................167 Figura 7-10 Amplasarea manechinelor în habitaclu ...........................................................................................170 Figura 7-11 Dimensiunile corpului de impact (berbecului) ...............................................................................179 Figura 7-12 Schema încercării barelor paraşoc la viteze reduse ......................................................................181 Figura 7-13 Testul de încercare frontal axial al barei de protecŃie ..................................................................182 Figura 7-14 Testul de încercare oblic frontal la 60º al barei de protecŃie ......................................................182 Figura 7-15 Cotele care urmează a fi înregistrate în urma testului .................................................................183 Figura 7-16 Schema pentru amplasarea punctelor de aplicaŃie a forŃelor .............................................................186 Figura 7-17 VariaŃia impusă deceleraŃiei căruciorului la încercarea centurilor de siguranŃă.....................................191 Figura 7-18 Dispozitive de tracŃiune a centurilor de siguranŃă: a - care reproduc torsul; b - care reproduc
toracele; c - destinate abaterii chingii ............................................................................................................195 Figura 7-19 Scaun pentru pasageri copii .............................................................................................................196
Top Related