Caroserii Si Sisteme de Siguranta Pasiva II - Adrian Soica

ADRIAN ŞOICA

CAROSERII ŞI SISTEME

PENTRU SIGURANŢA PASIVĂ

- II -

REPROGRAFIA UNIVERSITĂŢII „TRANSILVANIA”

BRAŞOV – 2008

Prefaţă

Structura caroseriei împreună cu elementele de siguranţă ale pasagerilor şi pietonilor sunt

elemente esenţiale care definesc stilul, 'personalitatea", potenţialul de securitate ca şi (într-o mare

măsură) dinamicitatea şi cota de piaţă ale unui anumit model de autovehicul. Materialul, corespunde programei analitice pentru cursurile de Caroserii şi sisteme pentru siguranţa

pasivă predat studenţilor din anii terminali la specializările Autovehicule Rutiere, precum şi studenţilor de

la master. El poate fi sprijin inginerilor care lucrează în domeniul cercetării şi proiectării, precum şi

doctoranzilor în acest domeniu. Cursul este structurat pe 7 capitole.

În primul capitol, intitulat EVOLUŢIA SIGURANŢEI PASIVE, autorul prezintă noţiunea de

siguranţă pasivă, împreună cu evoluţia acesteia de la începutul secolului XX până în prezent.

Sunt trecute în revistă principalele regulamente internaţionale de încercare la crash frontal şi

lateral a autovehiculelor.

Al doilea capitol numit SISTEME DE PROTEJARE A VIEŢII PASAGERILOR UNUI

AUTOVEHICUL. PRINCIPII, pune în evidenţă principiile care au stat la dezvoltarea sistemelor

de reţinere a pasagerilor, analizează pe scurt imperfecţiunile sistemelor existente şi prezintă

ameliorările care au fost aduse sistemelor de reţinere a pasagerilor. În ultimul subcapitol sunt

prezentate date statistice privind eficienţa sistemului airbag.

În capitolul al treilea SUBANSAMBLELE SISTEMELOR DE REŢINERE ŞI PROTECŢIE A

PASAGERILOR sunt prezentate principalele sisteme de protecţie a ocupanţilor unui

autovehicul, centura de siguranţă şi airbagul. Sunt prezentate etapele care trebuiesc urmărite de

fabricanţii de centuri de siguranţă, pentru conceperea de produse care să fie conforme cu

regulamentele în vigoare. Într-o prezentare exhaustivă, bogat completată de scheme şi imagini

sunt prezentate: mecanismul retractor cu blocare mecanică şi electrică, mecanismul de

pretensionare a centurii de siguranţă, mecanismul limitator de efort şi modalităţile de ancorare a

centurilor de siguranţă în autovehicul. Sunt prezentate de asemenea noţinile de bază privind

sistemul airbag, tipuri de airbag existente, un model de calcul pentru cantitatea de combustibil

utilizat la umflarea, rolul unităţii electronice de declanşare a sistemului airbag. De asemenea sunt

prezentate câteva reguli minimale care trebuiesc respectate atunci când ne aflăm într-un

autovehicul echipat cu sisteme airbag, precum şi efectele nefaste a nerespectării acestora.

Capitolul al patrulea CERCETĂRI PRIVIND SIGURANŢA PASIVĂ A PIETONILOR

abordează, pentru început o descriere a factorilor care influenţează comportamentul pietonilor în

situaţiile de trafic rutier existente. Creşterea numărului de autovehicule atrage după sine mărirea

probabilităţii de apariţie a accidentelor rutiere în care sunt implicaţi pietonii. Sunt abordate două

metode de calcul a cheltuielilor necesare pentru fiecare pieton accidentat. Din analize se observă

că uneori este mai uşor să se modifice infrastructura rutieră, decât să se cheltuiască sume

importante pentru spitalizarea şi tratamentul post convalescenţă al victimelor. În continuare sunt

defalcate pe regiuni importante ale corpului uman cercetările efectuate privind vătămarea

capului, a toracelui respectiv a membrelor inferioare. Sunt explicate cinematica şi dinamica

capului unui pieton, simularea impactului capului, modul de evaluare a traumelor şi sunt

formulate unele considerente privind modalităţile de reducere a vătămărilor suferite de pietoni.

În ceea ce priveşte vătămarea toracelui s-au prezentat modalităţi de încercare a rezistenţei

toracelui, limitele de rezistenţă ale acestuia şi s-au prezentat modele matematice ale toracelui

propuse de diferiţi cercetători. Membrele inferioare, deşi nu suferă leziuni fatale sunt abordate

deoarece costurile sociale şi disabilităţile fizice pe care le provoacă necesită măsuri speciale

privind arhitectura frontală a viitoarelor autovehicule. Sunt simulate impacturi la nivelul

piciorului şi analizaţi factorii geometrici ai autovehiculelor, care provoacă vătămări, sunt

propuse diverse metode de reducere a urmărilor unui accident rutier. De asemenea sunt

prezentate modele fizice ale membrelor inferiore.

În capitolul 5, MODELE MATEMATICE ALE PIETONULUI, sunt propuse modele pentru

pietoni, pornind de la cel monomasă. Sunt descrise ecuaţiile mişcare ale pietonului sub acţiunea

forţelor şi momentelor date de autovehicul în urma impactului. În urma rezolvării ecuaţiilor

rezultă traiectoriile diferitelor puncte ale corpului uman în faza de impact primar cu

autovehiculul, de la primul contact, până la impactul cu parbrizul şi capota.

În capitolul 6, CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND COLIZIUNEA AUTOTURISM –

MANECHIN PIETON, sunt descrise procedurile de realizare a unei încercări experimentale

privind coliziunea dintre autoturisme şi pietoni. Pentru definirea încercărilor s-au considerat ca

reprezentative pentru cazul accidentelor pieton – automobil următoarele două situaţii:

Pieton în poziţie laterală (traversând strada), automobil frânând;

Pieton în poziţie cu faţa spre autoturism.

Sunt descrise etapele de instrumentare a manechinului pieton, pregătirea autoturismului,

aparatura de achiziţii de date şi de determinare a vitezei autoturismului, camerele de filmare

rapidă, şi instalaţia de tracţiune a autovehiculului. În ultima parte a capitolului sunt prezentate

modurile de interpretare a diagramelor obţinute în urma impactului şi coroborarea acestor date

cu înregistrările grafice obţinute cu camerele de mare viteză.

Ultimul capitol, NORMATIVE ŞI REGULAMENTE ÎN VIGOARE PRIVIND SIGURANŢA

PASIVĂ A AUTOVEHICULELOR, descrie etape din procesul de încercare şi omologare a

autovehiculelor privind siguranţa pasivă a ocupanţilor acestuia.

Lucrarea este valoroasă atât sub aspectul conţinutului cât şi prin forma de elaborare, problemele

tratate fiind susţinute de un bogat material grafic, sub formă de figuri, table, ecuaţii, riguros şi clar

prezentate.

În elaborarea cursului au fost valorificate o serie de lucrări din literatura de specialitate străină şi

autohtonă precum şi contribuţiile personale ale autorului, cursul analizat punând în evidenţă calităţile

didactice şi de cercetător ale autorilor. Au fost puse în valoare o serie de preocupări didactice şi ştiinţifice

acumulate de-a lungul activităţii desfăşurate.

Cursul se adresează în egală măsură studenţilor din învăţământul superior tehnic, care studiază

această disciplină, ca şi tuturor celor interesaţi de ingineria mecanică.

Braşov

Prof.dr.ing. Vasile CÂMPIAN

Prof.dr.ing. Nicolae ISPAS

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



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


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


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 + 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 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 -


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


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.


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.


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


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)






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)






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)





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.


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.


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


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.

BIBLIOGRAFIE

1. *** KYOWA Electronic Instruments Co., Ltd., Catalog 2014B, Sensor System

Solutions, Tokyo, 2000.

2. ***ANSYS56 Documentation Guide.

3. ***Catalog First Technology Safety Systems, Precision crash test dummies, 1999.

4. ***ColecŃia de reviste “Automotive Engineer”, 1998 – 2001.

5. ***ColecŃia de reviste “Ingenieurs de l’Automobile”, 1990 – 1998.

6. ***Dubbel, Manualul inginerului mecanic, Editura tehnică, 1998.

7. ***Hutte, Manualul inginerului, Editura Tehnică, 1995.

8. ***Introduction to Pro/Engineer, Training Guide for Release 20.0, Parametric

Technology Corporation, 1998.

9. ***Mică enciclopedie matematică, Editura tehnică, Bucureşti - 1980.

10. ***Standarde internaŃionale pentru manechine antropometrice destinate incercărilor

de coliziune la impact lateral. ISO/TR 9790-1-6.

11. ***The Math Works Inc., Simulink – Dynamic Sistem Simulation for Matlab, 1999.

12. Alexandru, P., ş.a., Teoria şi proiectarea mecanismelor vol. 2, Braşov, 1999.

13. Asandei, C., Cercetări asupra dinamicii evenimentelor rutiere pieton – automobil,

teza de doctorat, Braşov, 2001.

14. Avramescu, N., ş.a., Dinamica accidentelor grave de circulaŃie 1990-1999, M.I.

direcŃia PoliŃiei Rutiere, 2000.

15. Baciu, C., Aparatul locomotor, (anatomie funcŃională, biomecanică, semiologie

clinică, diagnostic diferenŃial), Editura Medicală, Bucureşti 1981.

16. Bedewi, P. G., Bedewi, N. E., Modeling of occupant biomechanics with emphasis on

the analysis of lower extremity injuries, FHWA/ NHTSA, 1996.

17. Bedewi, P. G., Human Finite Element Modeling with Applications for Vehicle

Occupant and Crashworthiness Simulations, The George Washington University,

August 1995.

18. Black, N., Dumbleton, . H., Clinical Biomechanics, Churchill Livingstone, 1981.

19. Blaimont, P., Contribution a l’etude biomechanique du femur humain, Acta orthop.

Belgica, 1968.

20. Blăjină, O. A., Maple în matematica asistată de calculator, Editura Albastră, Cluj –

Napoca, 2001.

21. Bratu, P., Sisteme elastice de rezemare pentru maşini şi utilaje, Editura Tehnică,

1990.

22. Câmpian, O., Şoica, A., Încercarea si omologarea autovehiculelor, Editura

Universitatii Transilvania din Brasov, 2004.

23. Cesari, D., „Vehicle Design and Pedestrian Safety”, WorkShop: “New

technologies for Reducing Injuries from Vehicles în European Traffic”, Italy, nov.

2004.

24. Chun, Z., King – Hay, Y., MADYMO Model Simulation of a Pedestrian Car Accident,

Wayne State University, Detroit, 1996.

25. Dettinger, J., Beitrag zur Verfeinerung der Rekonstruktion von Fussgangerungfallen,

Verkehrsunfall und Fahrzeugtechnik, 12/1996.

26. Dettinger, J., Beitrag zur Verfeinerung der rekonstruktion von Fussgangerunfallen,

Vuf. 1/1997.

27. Dietmar, O., Verletzengsmechanik des Kopfanpralls von Fussgangern bei

Windschutyscheiben kontact auf PKV, Verkehrs Unfall und Fahrzeug Technik,

11/1998.

28. Digges, K. H., Bedewi, P.G., ş.a. Determination and Modeling of Ankle Injury

Causation, FHWA/NHTSA, 1996.

29. Dragomir, D., Proiectare asistată de calculator pentru inginerie mecanică, Editura

Teora, 1996.

30. DR. STEPHAN DATENTECHIK, PC-CRASH A Simulation Program for Vehicle

Accidents, Technical and Operating Manual, Version 8.0 - November 2006, Linz,

Austria.

31. Edward L. M., ş.a., Structural and Mechanical Properties of the Developing Human

Skull with Numerical Simulation During Impact Loading, 1996.

32. Foster, J.K., Hybrid III 50 the Percentile Dummy, Vector Ressearch inc. Calibration

Documents, 1985.

33. Foster, J.K., Kortge, J., Hybrid III Biomechanically Based Crash Test Dummy, SAE

770938/985.

34. Foster, J.K., Part 572 Antropometric Test Dummy – Calibration Test Techniques and

Equippment, 1985.

35. Franchini, G., Zusemmenstoss mit Fussganger Tagungsbereich – Wiewchoft und

Kraftfahreung, Belgrad,1975.

36. Fricke, I, Lynn, B., Traffic Accident Reconstruction, vol. 2 of the The Traffic

Investigation manual, 1990.

37. GafiŃanu, M., ş.a., Organe de maşini, Editura Tehnică, 1981.

38. Gaiginschi, R., Filip, I., Expertiza tehnică a accidentelor rutiere, Editura

Tehnică, Bucureşti, 2002.

39. Gaiginschi, R., Filip, I, s.a. SiguranŃa circulaŃiei rutiere vol II, Editura Tehnică,

Bucureşti, 2006

40. Ghinea, M., FireŃeanu, V., Matlab - calcul numeric - grafică - aplicaŃii, Editura Teora,

1995.

41. Goldstein, S., Frankenburg, E., Kuhn, J., Biomechanics of Bone, Edition Springer

Verlag, 1996.

42. Huang, Y., King, A. I., Finite Element Modeling of Gross Motion of Human cadavers

in Side Impact, SAE Technical Paper No 942207, 1994.

43. Jalobeanu C., Raşa, I., MathCAD, Probleme de calcul numeric şi statistic, Editura

Albastră, Cluj Napoca -1995.

44. Jerry, J., Pedestrian Accidents Reconstruction, 1994.

45. Kapandji, J. A., Physiologie articulaire, Fasc II, Maloine, Paris, 1980.

46. Kramer, M., Ein einfaches Modell zur Simulation des Fahrzeug – Fussganger –

Unfalls, ATZ nr. 3, 1974.

47. Kroell, C., Schneider, D., Nahum, A., Impact Tolerance and Response of the Human

Thorax II, SAE – Technical Paper, 1974.

48. Kuhnel, A., Der Fahrzeug Fussganger Unfall und seine Rekonstruktion Dissertation,

TU-Berlin, 1980.

49. Marike J. Van Der Horst, Human head neck response in frontal, lateral and rear end

impact loading; modelling and validation : Technische Universitet Eindhoven, 2002.

Proefschrift. - ISBN 90-386-2843-9

50. Mertz, H.J., Biofidelity of the Hybrid III Head, SAE Papers 851245.

51. Moser, A., și col., „The Pedestrian Model in PC-Crash – The Introduction of a Multi

Body System and its Validation”, International Congress and Exposition Detroit,

Michigan, mar. 1999.

52. Moser, A., și col., „Validation of the PC -Crash Pedestrian Model”, SAE 2000 World

Congress, March 2000, Detroit, MI, USA, Session: Accident Reconstruction:

Simulation & Animation, mar. 2000.

53. Michael, J., Sens, I., Philip, H., Perception Reaction Time Values for Accident

Reconstruction, SAE Papers 89732.

54. Nahum, A.M., Melvin, J.W., Accidental Injury, ed. Springer – Verlag, 1996.

55. Neathery, R. F., Lobdell, T. E., Mechanical Simulation of human Thorax Under

Impact, SAE – Technical Paper No 730982, 1973.

56. Nistor, N., Stoleru, M., Expertiza tehnică a accidentului de circulaŃie, Editura Militară,

1987.

57. Pauwels, F., Biomecanique de l’appareile moteur, Springer Verlag, Berlin, 1979.

58. Preda, I., Ingineria asistată pentru autovehicule, Editura UniversităŃii Transilvania,

Braşov, 1998

59. Rau, H., Erweiterte Analysemoglichkeiten von Fussgangerunfallen mit Hilfe der

rechnerischen Simulation suf der Basis des Mehrkorpersystems MADYMO, Vuf.

5/1998.

60. Rau, H., Kuhnel, A., Burg, H., Fussganger chwindikeiten und Zeugenansagen Dekra-

Fachschriftenschibe, Vuf. 8/1976.

61. Rau, H., Otte D., Schulz B., Coliziuni autoturism - pieton în domeniul superior al

vitezelor. Rezultate cu manechine în domeniul 70 - 90 km/h., Verkehrsunfall und

Fahrzeugtechnik, 12/2000.

62. Regulamentul nr.12 al ECE-ONU. ProtecŃia conducătorului fată de volan la impact

63. Regulamentul nr.14 al ECE-ONU. Ancorarea centurii de siguranŃă

64. Regulamentul nr.16 al ECE-ONU. Centuri de siguranŃă şi sisteme de reŃinere pentru

adulŃi

65. Regulamentul nr.17 al ECE-ONU. RezistenŃa scaunelor şi ancorajelor la autoturisme

66. Regulamentul nr.21 al ECE-ONU. Amenajarea interioară

67. Regulamentul nr.25 al ECE-ONU. Rezemătoare de cap

68. Regulamentul nr.26 al ECE-ONU. ProeminenŃe exterioare la autoturisme.

69. Regulamentul nr.29 al ECE-ONU. ProtecŃia ocupanŃilor cabinelor vehiculelor utilitare

70. Regulamentul nr.32 al ECE-ONU Comportarea structurii vehiculului la coliziunea

spate

71. Regulamentul nr.33 al ECE-ONU. Comportarea structurii vehiculului la coliziune

frontală

72. Regulamentul nr.42 al ECE-ONU Bare de protecŃie faŃă şi spate

73. Regulamentul nr.44 al ECE-ONU. Dispozitive de protecŃie pentru copii

74. Regulamentul nr.58 al ECE-ONU. Dispozitive de protecŃie antiîmpănare spate.

75. Regulamentul nr.61 al ECE-ONU. ProeminenŃe exterioare la autocamioane.

76. Regulamentul nr.73 al ECE-ONU. Dispozitive de protecŃie antiîmpănare laterală.

77. Regulamentul nr.80 al ECE-ONU. Scaunele autobuzelor şi ancorarea lor

78. Regulamentul nr.93 al ECE-ONU. ProtecŃia şi montarea dispozitivelor antiîmpănare

faŃă

79. Regulamentul nr.94 al ECE-ONU. ProtecŃia ocupanŃilor la coliziune frontală

80. Regulamentul nr.95 al ECE-ONU. ProtecŃia ocupanŃilor la coliziune laterală

81. Ripianu, A., Popescu, P., Bălan, B., Mecanica tehnică, Editura Didactică şi

Pedagogică, Bucureşti, 1982.

82. Rohm, M., Schimmelpfennig: Dynamik bei der Kollision Krad/Fussganger,

Verkehrsunfall und Fahrzeugtechnik, Vuf. 2/1997.

83. Ruşitoru, F., Şoica, A., Enache, V., Dima, D., Aspects Regarding the Vehicle

Pedestrian Collisions, The 4th European Academy of Forensic Science Conference,

EAFS2006, Helsinki, Finlanda.

84. Scheiber, E., Lixăndroiu, D., MathCAD, Prezentare şi probleme rezolvate, Editura

Tehnică, Bucureşti - 1994.

85. Scheiber, E., Lupu, M., Matematici speciale, rezolvarea problemelor asistată de

calculator cu exemplificări în Derive, MathCAD, Maple, Mathematica, Editura

Tehnică, Bucureşti -1998.

86. Searle, I., John, A., The Trajectories of Pedestrians, Motorcycle, Following a Road

Accident, SAE Paper 831622.

87. SR 13261:1995. Dispozitive de reŃinere pentru copii CondiŃii tehnice şi metode de

încercare

88. SR ISO 3560:1997. Încercarea la coliziune frontală cu barieră fixă

89. STAS 11270-88. Ancoraje pentru centuri de siguranŃă CondiŃii tehnice şi metode

încercare

90. STAS 6926/20-88. Determinarea rezistentei autoturismelor la impact cu viteză

redusă. Metode de încercare

91. STAS 9842-89. Centuri de siguranŃă şi sisteme de reŃinere pentru ocupanŃi adulŃi.

92. Şoica, A., Lache, S., Theoretical and Experimental Approaches to Motor Vehicle –

Pedestrian Collision, 3rd WSEAS International Conference on APPLIED and

THEORETICAL MECHANICS - MECHANICS'07, Tenerife, Canary Islands, Spain,

December 14-16, 2007, ISSN 1790-2769, pag 264-270.

93. Şoica, A., Lache, S., Case Study Regarding the Motor Vehicle – Pedestrian Collision,

WSEAS TRANSACTIONS on APPLIED and THEORETICAL MECHANICS, Issue 10,

Volume 2, October 2007, ISSN: 1991-8747.

94. Şoica, A., Asandei, C., Aspecte privind coliziunile de tipul autoturism – pieton,

ConferinŃa NAV-MAR-EDU, ConstanŃa, 2001.

95. Şoica, A., Florea, D., Aspects of human body modelling with application on car crash

tests, ConferinŃa „Prevention of traffic accidents on roads 2000”, Novi Sad –

Yugoslavia, 2000.

96. Şoica, A., Florea, D., Computer simulation of the pedestrian trajectory after the

vehicle impact, ConferinŃa „Prevention of traffic accidents on roads 2000”, Novi Sad

– Yugoslavia, 2000.

97. Şoica, A., Florea, D., Luca Motoc, D., Conducătorul auto ca factor integrant al

sistemului om – vehicul – mediu de circulaŃie, ConferinŃa NAV-MAR-EDU, ConstanŃa,

2001.

98. Şoica, A., Florea, D., Luca Motoc, D., The conceive of an antropomorphic dummy for

the car crash tests, A VIII-A ConferinŃă de Autovehicule Rutiere, Piteşti, 2000.

99. Şoica, A., Florea, D., Scafaru, C., Security systems and regulations regarding the

passenger’s safety, The IXth International Conference CONAT 99, Braşov, 1999.

100. Şoica, A., Stadiul actual al cercetărilor în domeniul reconstituirii accidentelor de

circulaŃie, Referat nr. 1 din teza de doctorat, Braşov, 2000.

101. Şoica, A., Tehnici de modeare dinamică a impactului autoturism – pieton, ,

Referat nr. 2 din teza de doctorat, Braşov, 2001.

102. Şoica, A., Mathematical model of the monomass pedestrian in interaction with

the vehicle - ConferinŃa „Prevention of traffic accidents on roads 2004", Novi Sad,

Yugoslavia, 14-15 octombrie 2004, pag. 42-48 .

103. Şoica, A., Casuistic analysis of road accidents involving pedestrians- ConferinŃa

„Prevention of traffic accidents on roads 2004", Novi Sad, Yugoslavia, 14-15

octombrie 2004,pag.208-214.

104. Şoica, A., Florea, D.: Measures undertaken in order to reduce injuries at touring

car – pedestrians collisions, The 10th International Congress, CONAT 2004,

Automotive and future technologies, Brasov, 20-22 october, 2004.

105. Tănase, Gh., Cercetări teoretice şi experimentale privind optimizarea structurii

faŃă în ceea ce priveşte siguranŃa pasivă a automobilului, teza de doctorat, Braşov,

2003.

106. Tecuşan, N., Ionescu, E., Tractoare şi automobile, Editura Didactică şi

Pedagogică, 1982.

107. Thompson, T., Pedestrian walking and running velocity study, Accident

Reconstruction Journal, vol. 3, 1991.

108. Tschirschwitz, C., Interdisziplinare Zusammenarbeit bei der Beweissicherung

nach Nutzfahrzeug Fussgangerunfallen, Vuf. 7-8/1999.

109. Untaru, M., şi colectiv, Dinamica autovehiculelor, Reprografia UniversităŃii

Transilvania Braşov, 1986.

110. Vaughan, R., Accident Reconstruction Technology and Animation, SAE papers

970962.

111. Viano, D. C., ş.a., Biomechanics in Human Chest Abdomen, and Pelvis in lateral

Impact, American Society of mechanical Engineers AMD Vol 106, 1989.

112. Viano, D. C., ş.a., Bolster Impacts to the Knee and Tibia of Human Cadavers and

Antropomorphic Dummy, SAE – Technical Paper, 1978.

113. **** Site web http://www.esi.fr

114. **** Site web http://www.gwu.gov

115. **** Site web http://www.idiada.es

116. **** Site web http://www.maceng.com

117. **** Site web http://www.ncac.gwu.edu

118. **** Site web http://www.sfdab.com

119. **** Site web http://www.tno.com

120. **** Site web http://www-nrd.nhtsa.dot.gov

121. **** Site web http://www.aaa.asn.au

122. **** Site web http://www.autoliv.com

123. **** Site web www.destatis.de

124. **** Site web www.eevc.org

125. **** Site web http://eur-lex.europa.eu/ro/index.htm

126. **** Site web http://www.euroncap.com

127. **** Site web http://www.unece.org/trans/main/

128. **** Site web http://www.cemt.org/irtad/IRTADPUBLIC/index.htm

129. **** Site web http://www.internationaltransportforum.org/

130. **** Site web http://www.howstuffworks.com

131. **** Site web http://www.securiteroutiere.equipement.gouv.fr/infos-

ref/observatoire/observatory.html

132. **** Site web http://www.ip-prevent.org/

133. **** Site web http://en.wikipedia.org/wiki/

134. **** Site web http://www.trauma.org

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

Date post:	25-Jul-2015
Category:	Documents
Upload:	adrian-radu
View:	1,702 times
Download:	18 times