Специальные защитные удерживающие системы

Применение специальных защитных удерживающих средств (ЗУС) является необходимым условием обеспечения безопасности человека в автомобиле при ДТП.

В АТС используются следующие виды специальных ЗУС: ремни безопасности (РБ), надувные защитные системы (НЗС), детские удерживающие устройства (ДУУ) и подголовники.

Ремни безопасности

Ремни безопасности являются наиболее распространенным видом специальных ЗУС, обязательное применение которых регламентировано во всех странах с развитой автомобилизацией.

Ремень безопасности (ремень) - устройство, состоящее из лямок с запирающей пряжкой, регулирующих устройств и деталей крепления, которое может быть прикреплено к внутренней части кузова ТС и которое сконструировано таким образом, чтобы при столкновении или резком замедлении ТС уменьшало вероятность ранения водителя и пассажиров путем ограничения возможности перемещения их тел. Такое устройство обычно принято называть «комплект ремня» и может включать также любые устройства для поглощения энергии и втягивания лямок ремня.

Система, состоящая из сидения, прикрепленного надлежащим образом к конструкции ТС, и ремня безопасности, у которого по крайней мере один несъемный элемент для крепления расположен на каркасе сидения, называется удерживающей системой.

Автомобили стали широко оснащаться РБ в 60-х гг. прошлого столетия, а в 1970 году были приняты Правила ООН № 16, регламентирующие требования к РБ.

В СССР в 1973 г. были приняты требования об обязательном оснащении РБ новых легковых автомобилей, а в ПДД с 1-го апреля 1975 г. было введено положение об обязательном применении их водителями и пассажирами легковых автомобилей, а затем в 1990 г. это требование было распространенно на грузовые автомобили и автобусы, оснащенные РБ.


Ремни безопасности подразделяются на поясные РБ (ремень, который охватывает туловище пассажира на высоте таза); диагональные РБ (ремень, который охватывает грудную клетку по диагонали от бедра до противоположного плеча); РБ с креплением в трех точках (диагонально-поясный ремень, представляющий собой сочетание поясного и диагонального ремня); РБ ранцевого типа (комплект ремня, состоящий из поясного ремня и плечевых лямок).

В АТС в основном используются диагонально-поясные РБ и, как исключение, на защищенных сиденьях и при наличии сложностей для установки верхней точки крепления - поясные РБ.

На рис. 3.12 показаны перемещения отдельных частей тела пользователя, закрепленного поясным и диагонально-поясным РБ. Последние обеспечивают более высокий уровень защиты водителя и пассажиров ТС, так как в значительно большей степени удерживают все части тела человека, предохраняя их от контакта с элементами автомобиля при травмоопасных значениях v_ч-а.




Применение РБ, по данным статистики, уменьшает количество погибших и пострадавших в ДТП на 55-75%, обеспечивая защиту при фронтальных столкновениях и при опрокидываниях ТС.



Комплект РБ состоит (рис. 3.13) из:

• лямки (гибкая часть ремня, предназначенная для удержания тела и передачи нагрузки на стационарные детали крепления);
• пряжки (приспособление, позволяющее быстро расстегивать и застегивать РБ);
• устройства для регулировки длины лямки ремня (устройство, позволяющее регулировать ремень с учетом индивидуальных особенностей водителя и пассажира и положение сиденья), которое может быть частью пряжки, втягивающим устройством или любой другой частью РБ;
• устройства предварительного натяжения (дополнительные или встроенные устройства для прижатия лямки ремня к сиденью в целях натяжения ремня в начальный момент удара);
• деталей крепления (части комплекта ремня, включая необходимые крепежные элементы, с помощью которых крепится комплект к соответствующим стационарным элементам на ТС);
• устройства для поглощения энергии (устройства для рассеивания энергии, являющиеся частью комплекта ремня и работающее независимо или совместно с лямкой РБ);
• устройства регулировки ремня по высоте (устройства для регулирования по высоте положения верхней точки крепления ремня в зависимости от положения сиденья и роста человека); такое устройство может рассматриваться как часть ремня или часть устройства крепления ремня;
• втягивающего устройства (устройство для частичного или полного втягивания лямки РБ).

Для эффективного выполнения заданных функций комплект РБ должен обеспечивать:

• надежное удержание тела пользователя в автомобиле при ДТП, предотвращая перемещение (так называемое «подныривание») тела под лямки РБ при фронтальных столкновениях и выпадение пользователя из автомобиля при опрокидываниях;
• малотрудоемкую (удобную) фиксацию тела РБ и освобождение от РБ;
• оптимальные распределения нагрузки при ДТП по наиболее прочным частям тела человека за счет рационального размещения мест крепления РБ;
• травмобезопасное обратное перемещение тела, обусловленное упругими свойствами лямок РБ;
• минимальный зазор между лямками РБ и телом пользователя;
• травмобезопасное нагружение тела в местах его контакта с лямками РБ;
• нормированное перемещение тела в результате растяжения лямок РБ;
• малотрудоемкое регулирование положения верхней точки крепления РБ;
• автоматическое втягивание лямок, находящихся в нерабочем состоянии;
• автоматическую сигнализацию о наличии в автомобиле пользователя, не закрепленного РБ.

Лямки РБ изготавливаются в основном из полиэфирной ленты. Ширина ленты 46...55 мм, а толщина - не более 1,8 мм.

Применение более широкой ленты и тем самым увеличение площади контакта лямок ремней с телом человека и снижение удельных нагрузок ограничивается скручиванием ленты и необходимостью увеличения ширины центральной стойки кузова автомобиля и габаритов инерционной катушки.

Из конструктивных соображений для уменьшения размеров и массы деталей, удобства монтажа ширина и толщина ленты должны быть минимально допустимыми, но одновременно исключать разрыв ленты при ДТП.


Основной задачей РБ является поглощение кинетической энергии человека при фронтальных столкновениях. Основная доля энергии при использовании РБ поглощается за счет деформации передней части автомобиля и растяжения лямок ремня. Энергопоглощающие свойства ремней определяют их способность поглощать и рассеивать энергию закрепленного ремнями человека при его перемещении относительно автомобиля. Способность поглощать энергию определяет энергоемкость РБ, а рассеивать энергию - энергопоглощаемость. Разницу между энергоемкостью и энергопоглощаемостью составляет часть энергии, накопленной РБ при растяжении и возвращаемой человеком в виде упругой отдачи (восстановления). Энергопоглощающие свойства ленты после нагружения при ДТП резко снижаются, поэтому РБ после ДТП требует замены.

Для возможности восстановления защитных свойств РБ лента лямок должна иметь:

• разрывную статическую нагрузку не менее 25 кН;
• относительное удлинение при нагрузке 10 кН в пределах 10...15%;
• энергопоглощаемость не менее 70%;

Относительное удлинение ленты является основным параметром, определяющим растяжение РБ и величину перемещения тела человека в салоне автомобиля.

В результате растяжения лямок конструкция РБ должна обеспечивать возможность нормированного перемещения тела человека на величину до 200...300 мм для контрольных точек бедра и груди при Δv_a=50 км/ч.

Ограничение силы в зоне контакта и перемещения тела человека достигается в основном за счет оптимизации ударно-прочностных свойств автомобиля и лямок РБ, а также применением в конструкциях РБ ограничителей усилий и устройств предварительного натяжения лямок в начальный момент столкновения.

Прочность ленты лямок должна исключать их разрыв в условиях динамического нагружения при ДТП из-за сложного (волнового) характера распространения нагрузки по ленте ремня от тела человека к местам крепления, неравномерности нагружения отдельных нитей основы и снижения прочности ленты вследствие мгновенного местного нагрева в местах наибольшего напряжения и трения.

Пряжка предназначается для фиксации тела ремнем и её отмыкания при эвакуации человека из автомобиля. Основными требованиями к пряжке являются обеспечение ее способности оставаться работоспособной после приложения нагрузки до 15 кН и удобство пользования при замыкании и отмыкании.

Конструкция пряжки у диагонально-поясных РБ часто совмещается с креплением РБ к кузову автомобиля, а у поясных - с регулирующим длину лямок устройством.

Регулирующее устройство предназначается для регулирования длины лямок. Основными требованиями к устройству являются удобство пользования и обеспечение минимального удлинения лямок в регулирующем устройстве в условиях нагружения при ДТП.

Наличие в конструкции втягивающего устройства исключает необходимость оснащения РБ регулирующим длину лямок устройством, так как при этом автоматически устанавливается необходимая длина в зависимости от габаритов пользователя.

Детали крепления лямок РБ к кузову обеспечивают удержание тела человека относительно кузова автомобиля и оптимальную геометрию размещения лямок РБ. Детали крепления должны иметь прочностные характеристики, обеспечивающие восприятие усилий до 15 кН без разрушения. Расположение мест крепления должно обеспечивать угол наклона относительно горизонтальной плоскости нижней (поясной) лямки в пределах 30°...80°, а верхняя (диагональная) лямка должна контактировать с ключицей тела пользователя в районе плечевого сустава и центральной части грудной клетки.

Для возможности правильного размещения диагональной лямки относительно роста человека, верхняя точка крепления должна быть оборудована малотрудоемким регулятором, позволяющим без использования каких-либо инструментов вручную изменять высоту размещения точки крепления в диапазоне относительно среднего положения, регламентированного Правилами ООН № 14.

Втягивающее устройство. Эффективное функционирование РБ может быть обеспечено при минимальном зазоре между телом пользователя и лямками РБ. За счет использования в конструкциях РБ втягивающих устройств (ВУ) обеспечивается автоматическая установка необходимого зазора и длины лямок РБ, а также не ограничивается свободное перемещение пользователя, закрепленного РБ, и исключается необходимость размещения вручную лямок, когда РБ находится в нерабочем состоянии.

Усилие, с которым втягивающее устройство воздействует на ленту лямок, не должно вызывать дискомфорта в зонах контакта лямок с телом пользователя.

Блокировка лямок во втягивающем устройстве происходит при резком торможении и опасном наклоне кузова (при возможном опрокидывании). Для этого втягивающее устройство должно иметь 3 вида блокировки: по параметрам замедления движения автомобиля, скорости втягивания лямки и наклона кузова более 25°.

К втягивающим устройствам предъявляются высокие требования по безотказности срабатывания систем блокировки.

Устройство втягивающего устройства, совмещенного с преднатяжителем, приведено на рис. 3.14. В неподвижном корпусе 7 катушки вращается торсион 8, одним концом соединенный с возвратной пружиной 9, а другим - с подвижной частью 4 храповика, маховиком 2 и маятником 1. Неподвижная часть 6 храповика закреплена на корпусе 7.



На торце подвижной части храповика выфрезерованы три профильные канавки, в которых расположены стальные шарики 3. При плавных движениях тела человека вытягиванию ремня препятствует только сила возвратной пружины 5, а шарики находятся в глубокой части канавок. В случае выдергивания ремни с большой скоростью маховик 2 вследствие инерции начинает вращаться позднее храповика. Шарики выкатываются в мелкую часть канавок и, преодолевая сопротивление пружины 5, перемещают подвижную часть храповика до зацепления ее с неподвижной частью. Маятник обеспечивает функции преднатяжите-ля ремня при больших замедлениях автомобиля. Нижняя часть маятника перемещается вперед, а верхняя соединяет части 4 и 6 храповика. В современных устройствах преднатяжение ремны осуществляется срабатыванием пиропатрона по сигналу электронного блока управления системы пассивной безопасности автомобиля.

Устройство предварительного натяжения. Наличие одежды и небольшое усилие, с которым вытягивающее устройство воздействует на ленту лямок (увеличение этого усилия невозможно из-за возникновения дискомфорта для пользователя) приводит к значительному свободному перемещению тела пользователя, закрепленного РБ, что снижает защитные свойства РБ и не исключает опасного смещения тела («подныривания») под лямки РБ.



Устройство предварительного натяжения позволяет существенно снизить зазор между лямками РБ и телом человека. На рис. 3.15 показана конструкция преднатяжителя, совмещенного с пряжкой РБ, с приводом от поршневой системы. При фронтальном столкновении сигнал от датчика столкновения передается на блок управления и при значении ДУ > 20 км/ч в блоке формируется сигнал для передачи на пиротехнический патрон 4 (рис. 3.16). При этом срабатывает детектор пиротехнического патрона и образовавшийся газ перемещает поршень, производя натяжение соединенного с ним замка (а затем и лямок РБ) с усилием 1,5...2,0 кН. Время срабатывания устройства не более 20...25 мсот начального момента столкновения.



Часто устройство предварительного натяжения компонуют совместно с втягивающим устройством (инерционной катушкой), используя различные виды приводов (тросовый, шариковый, роторный, реечный и др.) и осуществляя вращение торсионного вала втягивающего устройства и намотку ленты лямки с усилием до 2,0 кН.

На рис. 3.17 показана работа роторного преднатяжителя. При срабатывании пиропатрона 1 ротор 2, соединенный с валом инерционной катушки, начинает вращение и намотку (подтягивание) лямки ремня на вал. При освобождении камеры № 1, а затем камеры № 2 срабатывают второй и третий пиропатроны (рис. 3.17, б и в). Отработанные газы выходят через выпускные каналы 5 и 7, и происходит натяжение лямок с конечным усилием.



При столкновениях автомобилей с ДУ > 60...70 км/ч могут отмечаться случаи травмирования тела водителя или пассажиров, закрепленных РБ, в местах контакта с лямками РБ. Для исключения таких травм РБ могут оснащаться устройствами, ограничивающими силу натяжения лямок при значениях усилий, превышающих 6...7 кН. При этом происходит дополнительное перемещение тела вперед и не допускается возникновение травмоопасного контактного усилия. Такими приспособлениями может оснащаться втягивающее устройство (см. рис. 3.14) или ограничение силы натяжения лямок достигается дополнительным сшиванием ленты лямок, которая рассчитывается на разрыв при заданной разрывной нагрузке.

Типы РБ, которыми должны быть оснащены АТС различных категорий, приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Типы РБ, которыми должны быть оснащены АТС (Правила ООН № 16)

Категория АТС	Сиденья, расположенные по направлению движения				Сиденья, расположенные против направления движения
	Боковые (крайние)		Центральные
	Передние	Прочие	Передние	Прочие
М1	Аг	Аг	Аг	Аг	В, Вг
М2 < 3,5 т	Аг	Аг	Аг	Аг	Вг
М2 > 3,5 т М3	Вг или Аг	Вг или Аг	Вг или Аг	Вг или Аг	Вг
N1	Аг	В, Вг	В, Вг или А, Аг	В, Вг	В, Вг
N2 N3	В, Вг или А, Аг	В, Вг	В, Вг или А, Аг	В, Вг	В, Вг

Примечание. А - диагонально-поясные РБ; В - поясной РБ; г - наличие втягивающего устройства.

Надувные защитные системы

Надувная защитная система (НЗС или «подушка безопасности» -«air bag») - это ЗУС, автоматически развертывающаяся при ДТП и обеспечивающая защиту пользователя (человека) за счет энергопоглощения его тела (части тела) при контакте с газонакопляемым модулем (эластичной оболочкой). НЗС является дополнительной к ремням безопасности защитной удерживающей системой.

Широкое развертывание работ по созданию НЗС было начато в конце 60-х годов XX в., когда Америка в противовес Европе пыталась решить проблему обеспечения внутренней пассивной безопасности за счет автоматически срабатывающих систем без использования ремней безопасности. Однако только в конце прошлого столетия, когда на автотранспортные средства стали совместно устанавливаться подушки безопасности и РБ, можно считать началом нового качественного этапа по совершенствованию пассивной безопасности за счет автоматически действующих систем.

На рис. 3.18 показаны подушки безопасности (ПБ), используемые для обеспечения внутренней пассивной безопасности легковых автомобилей.



Подушки безопасности используются в качестве удерживающих средств для защиты при фронтальных и боковых столкновениях, они также могут применяться для защиты пешеходов.

Боковые подушки являются единственным ЗУС при боковых столкновениях.

В зависимости от места расположения и функционального назначения различают следующие виды подушек безопасности: фронтальные (для защиты водителя и переднего пассажира и коленей при фронтальных столкновениях) и боковые (для защиты боковой части грудной клетки и головы, а также для предотвращения соударения водителя с передним пассажиром при боковых столкновениях).

Фронтальная подушка безопасности водителя располагается в рулевом колесе и предназначается для снижения тяжести травмирования головы и груди. Объем нейлонового газонакопляемого модуля подушки 60...80 л.

Фронтальная подушка безопасности переднего пассажира объемом до 130 л располагается в верхней части панели приборов и, как правило, оснащается автоматическим устройством для отключения при отсутствии пассажира.

В конструкциях фронтальных подушек используются газогенераторы с двух- и многоступенчатым срабатыванием в зависимости от тяжести ДТП (так называемые «адаптивные подушки безопасности»).

Объем боковых подушек не превышает 15 л. Боковые подушки для защиты боковой части таза, грудной клетки и брюшной полости располагаются в боковой части спинок сидений, а для защиты головы (так называемые «шторки») - в верхней части боковины кузова над дверьми.

Боковая подушка для исключения соударений водителя с передним пассажиром (так называемая «центральная боковая подушка») располагается в боковой части спинки сидения или подлокотника переднего ряда сидений. Центральная подушка может устанавливаться также в центральной части заднего сидения.

Защитные свойства подушек безопасности проявляются в том, что они предотвращают соударения частей тела человека с достаточно жесткими элементами кузова (рулевым колесом, панелью приборов и др.).

Для этого эластичный модуль подушки должен быть в момент контакта с телом человека быть в развернутом состоянии и обеспечивать поглощение энергии с травмобезопасным уровнем перегрузок (усилий) для человека.

Учитывая большую скорость (более 300 км/ч) развертывания эластичного модуля, не допускается во избежание дополнительного травмирования контактирование тела человека в этот период с подушкой.

Конструкция НЗС включает в себя датчики удара (конденсаторного, пьезоэлектричесого или емкостного типа), электронный блок управления (совмещенный с контролем, индикацией и формированием сигнала для пред натяжителей ремней безопасности), газогенератор и эластичный модуль подушки.

От датчиков удара (не менее 3), фиксирующих тяжесть столкновения, электрический сигнал передается в электронный блок управления (см. рис. 3.16) в котором за 3...5 мс формируется команда для поджигания газообразующего топлива в газогенераторе с помощью электрозапала (пиропатрона).

Производительность и временные характеристики срабатывания газогенератора имеют важнейшее значение для обеспечения защитных свойств НЗС.

В газогенераторе используются кристаллы твердого топлива, при сгорании которого выделяется газ, надувающий эластичную подушку. В качестве топлива используется смесь ядовитого азида натрия (NaN₃) и нитрата калия (KNO₃), 45% массы которой при сгорании превращается в чистый азот (2NaN₃→2Na+3N₂), а образовавшийся опасный для организма натрий нейтрализуется реакцией с нитратом калия (10Na+2KNO₃→K₂O+5Na₂O+N₂). Образовавшиеся твердые части удерживаются установленными в газогенераторах фильтрами, а чистый и безопасный азот поступает в эластичную подушку. Сгорание топлива и наполнение подушки для водителя длится 30...35 мс, а подушки для пассажира - до 50 мс.

За счет создаваемого избыточного давления газа, выделяемого газогенератором, эластичная подушка в течение 30...40 мс остается наполненной и обеспечивает дополнительное к ремням безопасности поглощение энергии перемещающегося тела человека, т.е. выполняет защитные функции.

Затем через имеющиеся в подушке отверстия (клапаны) газ попадает в салон автомобиля и эластичный модуль освобождается от газа. Такое «сдутие» подушки снижает вероятность упругого «отскока» тела человека от подушки.

Газогенераторы по форме исполнения могут быть трубчатые или куполообразные. Куполообразная форма используется в устанавливаемых в центре рулевого колеса подушках безопасности для защиты водителя.

В зависимости от вида источника образования газа для наполнения эластичной подушки газогенераторы подразделяются на твердотопливные и гибридные. В твердотопливных газогенераторах газ (в основном азот) образуется в результате сгорания таблеток (колец) твердого топлива.

Гибридные газогенераторы состоят из корпуса, в котором находится инертный газ (аргон или гелий) под высоким давлением (от 200 до 600 бар) и твердое топливо с пиропатроном. Сгорание твердого топлива приводит к открытию баллона со сжатым газом и наполнению эластичной подушки образовавшейся смесью.

На рис. 3.19 схематично показана работа двухступенчатого гибридного трубчатого газогенератора и порядок его активизации при ДТП небольшой тяжести (при ΔV_а < 30 км/ч).



Генератор оснащен двумя резервуарами с твердым топливом и баллоном с сжатым газом. При срабатывании пиропатрона 1 (рис. 3.19,2) образовавшийся газ открывает мембрану с сжатым газом и газовая смесь поступает в эластичную подушку. Через заданное время срабатывает пиропатрон 2 (рис. 3.19,3) и образуется дополнительная газовая смесь, обеспечивая создание достаточного для защиты избыточного давления.

При ДТП с большим значением ΔV_а оба пиропатрона срабатывают практически одновременно, обеспечивая быстрое развертывание подушки и повышенное давление в ней.

Программа активизации двухступенчатого газогенератора (рис. 3.19,4) может учитывать не только тяжесть ДТП, но и массу и позу (положение) водителя или пассажира на сидении. При незанятом сидении соответствующая подушка безопасности отключается вручную или автоматически.

Временные и силовые характеристики развертывания подушки безопасности должны быть согласованы с ударно-прочностными свойствами автомобиля. Поэтому создание универсальных эффективно функционирующих НЗС при установке на различные модели автомобилей проблематично.

Легковой автомобиль целесообразно минимально оборудовать:

• двумя подушками безопасности для защиты водителя и сидящего на переднем сидении пассажира при фронтальном столкновении;
• восемью подушками безопасности для защиты водителя и всех крайних пассажиров при боковом столкновении (по отдельной ПБ для защиты груди и головы).

При наличии в автомобиле НЗС в целях обеспечения безопасности необходимо придерживаться следующих правил:

• Все находящиеся в салоне люди должны быть закреплены ремнями безопасности.
• Водитель и пассажиры должны сидеть прямо (ровно), не облокачиваясь на подлокотник или дверь.
• Руки на рулевом колесе должны размещаться на ободе колеса.
• При наличии боковых подушек безопасности не следует надевать на сидения чехлы.
• При пользовании очками желательно использовать пластмассовые линзы.
• При наличии НЗС детское сидение должно размещаться спинкой вперед.
• Детей ростом менее 150 см не следует размещать на сидениях, оснащенных НЗС.
• Интервал замены НЗС должен быть не более 15 лет.

НЗС достаточно агрессивная система из-за большого звукового воздействия при срабатывании, вероятности травмоопасного случайного развертывания и взрывоопасности при неправильной эксплуатации и утилизации. Поэтому НЗС требует профессионального обслуживания и диагностики на фирменных станциях технического обслуживания.

В настоящее время отсутствуют международные и отечественные предписания, регламентирующие технические требования к НЗС. Оценка эффективности установленных на автомобиле НЗС (во взаимодействии с ударно-прочностными свойствами автомобиля и используемыми ремнями безопасности) проводится при краш-тестах, имитирующих фронтальное и боковое столкновение.

Детские удерживающие устройства

Мировое автомобильное сообщество достигло значительных успехов в реализации мероприятий по совершенствованию конструкций транспортных средств для обеспечения безопасности водителей и пассажиров при дорожно-транспортных происшествиях (ДТП). Благодаря внедрению усовершенствованных конструкций ремней безопасности, подушек безопасности, активных подголовников, а также повышению энергопоглощающих свойств и травмобезопасности элементов оборудования внутри и снаружи транспортного средства человек внутри автомобиля может практически не опасаться за свою жизнь при соблюдении установленным Правилами скоростном режиме движения. Однако большинство из вышеуказанных мероприятий предназначается для защиты при ДТП взрослого человека.

Анализ статистики ДТП показывает, что жизнь и здоровье детей при перевозке их в автомобиле до последнего времени еще недостаточно защищены. Последнее десятилетие отмечается большой результативностью исследований по повышению безопасности детей в автомобиле.

Для эффективной защиты детей в случае ДТП предназначаются детские удерживающие устройства (ДУУ). По данным Всемирной организации здравоохранения, использование в транспортных средствах детских удерживающих устройств позволяет снизить смертность среди детей на 54%, риск получения травм - на 76%, а тяжелых травм - на 92%.

Основными требованиями к конструкции ДУУ и условиям их применения в автотранспортных средствах являются следующие:

• конструкция ДУУ должна обеспечивать безопасность детей при всех типах ДТП (фронтальных, боковых, задних столкновениях и опрокидываниях);
• конструкции ДУУ и автотранспортного средства должны обеспечивать надежные крепления ДУУ на сиденья автомобиля (преимущественно с использованием системы ISOFIX);
• конструкция ДУУ должна обеспечивать надежное крепление ребенка в кресле ДУУ;
• выбор типа используемой для безопасного удержания ребенка при ДТП ДУУ должен определяться массой (ростом) ребенка;
• установка ДУУ на месте, оборудованном фронтальной надувной защитной системой, не является безопасной;
• в общественном транспорте (автобусах) не может быть обеспечена безопасность детей в возрасте до 3 лет без применения ДУУ.

Нормативные требования к конструкции детских удерживающих устройств (детских сидений) регламентируются Правилами ООН № 44 «Единообразные предписания, касающиеся удерживающих устройств для детей, находящихся в механических транспортных средствах», которые периодически корректируются и ужесточаются. С 2013 г. начали действовать также Правила ООН № 129 «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения усовершенствованных детских удерживающих систем (УДУС), используемых в автотранспортных средствах», обеспечивающие более высокий уровень защиты детей.

Основными отличиями Правил № 129 по сравнению с Правилами № 44 являются: проведение испытаний на боковой удар, а также использование ДУС только со специальным креплением ISOFIX, обеспечивающим надежное крепление в автомобиле детского сидения.

Детские удерживающие системы разделяют на несколько групп в зависимости от возраста и веса ребёнка. Все кресла делятся по европейской классификации на 5 групп, которые приведены на рис. 3.20.



Для подтверждения соответствия Правилам ООН № 44 или № 129 детские сидения сертифицируются.

Сертификация автокресла предполагает проведение краш-тестов и комплекса дополнительных испытаний на прочность каждой детали. Наличие сертификата является основанием для допуска сидения к продаже.

На детские сидения, сертифицированные по европейскому стандарту ЕСЕ R44/04, обязательно устанавливаются специальные знаки - ярлыки в виде наклейки или бирки оранжевого цвета с информацией о кресле как знаки официального утверждения ДУУ (рис. 3.21). Правила ООН №№ 44 и 129 предписывают наличие ярлыков с менее объемной информацией.



Применение детских сидений в России стало обязательным с 2007 г. ДУУ для обеспечения безопасности детей требуют правильного подбора и использования. Помимо функциональных свойств автомобильные сиденья, используемые для детей, различаются по способу фиксации. Существуют крепления детских сидений при помощи ремней безопасности и с использованием системы ISOFIX.

Крепление при помощи штатных ремней автомобиля считается наиболее «универсальным» вариантом. Им можно воспользоваться для закрепления кресла в любом автомобиле, имеющем обычные ремни безопасности, соотвествующие требованиям Правил ООН № 16.

Так как процедура данного способа крепления детских автокресел довольно сложна, то при ее выполнении необходимо точно следовать соответствующей инструкции, прилагаемой кДУУ.

Преимуществом крепления автомобильными ремнями является их универсальность, так как установка ремней безопасности обязательна для всех автомобилей, а недостатком: вероятность неправильной установки сиденья, вследствие чего не исключаются недостаточная его эффективность, а так же возможность смещения в случае ДТП с несколькими ударами из расчетного положения.

Крепление при помощи системы ISOFIX в автомобиле представляет собой крепление специальными скобами, расположенными под спинкой автомобильного сиденья (рис. 3.22). С их помощью детское сидение жестко крепится к кузову автомобиля, а ребенок в нём пристегивается внутренним пятиточечным ремнем.



Реализуется это следующим образом: два нижних кронштейна, расположенных на задней части ДУУ на расстоянии 280 мм друг от друга, имеют специальные «язычки», которыми они захватывают дужку скобы крепления ISOFIX, расположенного в основании спинки автомобильного сиденья (см. рис. 3.22). Чтобы отстегнуть сиденье, надо просто разблокировать замки, нажатием специальных кнопок.

Кресла, оснащенные ISOFIX жестко крепятся к кузову автомобиля, что делает сиденье более устойчивым в процессе столкновения.

Для большей устойчивости кресла с ISOFIX часто используют третью точку крепления - верхний страховочный трос, так называемый «якорный» ремень (toptether) (рис. 3.23).



Он располагается в верхней части спинки кресла и крепится к скобе, расположенной в полу или на потолке автомобиля (в зависимости от типа кузова и модели). О наличии этой точки крепления должно быть указано в руководстве по эксплуатации автомобиля.

Использование третьей точки крепления спинки сидения снижает нагрузку на основные крепления ISOFIX и уменьшает вероятность «кивка» сиденья вперед при фронтальном ударе.

Эту же функцию может выполнять и дополнительный упор в пол салона автомобиля (см. рис. 3.23). Подобная «нога» выглядит более громоздко, чем «якорный» ремень. Ее преимущество в универсальности, так как не все модели автомобилей имеют скобу для закрепления «якорного» ремня.

Основным преимуществом системы ISOFIX является простая, быстрая и при этом правильная и надежная установка детского сидения. Это очень важно, так как многочисленные исследования ДТП и результаты краш-тестов показывают, что максимально защитить ребенка в машине в случае аварии сможет только правильно установленное детское автокресло.

Использование системы ISOFIX становится все более популярным. В некоторых автомобилях эта система предусматривается уже в базовой комплектации. При снятом детском автокресле крепежные элементы почти не видны и не причиняют неудобства пассажирам.

В целом преимущества крепления ISOFIX состоят в:

• более высокой степени защиты ребенка в случае ДТП, более высокой устойчивости к серии ударов при аварии;
• удобстве использования: быстрая установка, быстрое снятие;
• исключении опрокидывания, смещения и маятникового движения сиденья.

Ежегодно детские сидения становятся более безопасными, совершенствуются и методы тестирования. Более пристально стали оценивать ускорение головы при фронтальном ударе. Кроме того, впервые стали использоваться усовершенствованные манекены более отчетливо схожие с телом ребенка.

Результаты многочисленных краш-тестов детских сидений показывают, что кресла с креплением ISOFIX имеют самый высокий уровень обеспечения безопасности детей при ДТП.

Анализ состояния работы по широкому внедрению в практику использования в РФ на легковых автомобилях безопасных конструкций детских сидений показывает необходимость:

• введения в Технический регламент Таможенного Союза «О безопасности колесных транспортных средств» требований к ДУУ;
• организации контроля за качеством ДУУ, реализуемыми через торговую сеть, чтобы исключить массовую продажу несертифициро-ванных ДУУ;
• контроля со стороны ГИБДД за использованием при перевозке детей только сертифицированных ДУУ, запрещение использования травмоопасного так называемого «корректора» лямок ремней безопасности.

Для этого необходимо принимать срочные меры по нормативноправовому и организационному регулированию детской безопасности для скорейшего использования при перевозке детей на легковых автомобилях только усовершенствованных детских удерживающих систем с креплением типа ISOFIX, как наиболее безопасных и надежных.

Более сложным является решение вопросов, связанных с перевозкой детей в специализированном транспорте (так называемых школьных автобусах).

В школьных автобусах рекомендуется разрешать перевозку детей в возрасте от 3 до 16 лет с использованием в качестве удерживающего средства поясного ремня безопасности и запретить перевозку детей в автобусах в возрасте до 3 лет.

При необходимости перевозки групп детей в возрасте до 3 лет следует использовать только специальные школьные автобусы и оснащать их диагонально-поясными ремнями безопасности и местами крепления усовершенствованных детских сидений (ISOFIX).

Установленные в автобусе ремни безопасности должны использоваться в качестве удерживающей системы для детей в возрасте от 3 лет.

В специальных автобусах для перевозки детей в возрасте от 1,5 лет:

• сиденья должны быть оборудованы диагонально-поясными ремнями безопасности с устройством, обеспечивающим малотрудоемкое регулирование положения верхней точки крепления ремня;
• ремни безопасности должны соответствовать Правилам ООН № 16, а в отношении расположения и прочности мест крепления ремней безопасности - Правилам ООН № 14;
• устройство малотрудоемкого регулирования положения верхней точки крепления лямки ремня должно обеспечивать возможность размещения этого крепления на высоте 560-660 мм от точки сидения H(R).

Установленные в таком специальном автобусе ремни безопасности должны использоваться детьми в возрасте старше 12 лет в качестве удерживающей системы, а также применяться для крепления детских удерживающих устройств (детских сидений), соответствующих требованиям Правил ООН № 44 при перевозке детей в возрасте от 1,5 до 12 лет.

Сиденья также должны быть оборудованы местами для крепления усовершенствованных детских удерживающих устройств, соответствующих требованиям Правил ООН № 129, креплениями ISOFIX.

Подголовники

Около 10% травм, полученных водителями и пассажирами транспортных средств при ДТП, связаны с повреждениями шейного отдела позвоночника так называемыми хлыстовыми травмами шеи при попутных столкновениях автомобилей. При росте интенсивности движения вероятность попутных столкновений с участием большого числа автомобилей увеличивается. Применение подголовников является эффективным средством снижения тяжести последствий резких угловых перемещений головы, а также при перемещении тела назад при фронтальных столкновениях в результате упругих свойств лямок ремней безопасности. Их использование как специального удерживающего средства регламентировано Правилами ООН № 17 и 25, ГТП ООН № 7, директивами ЕС и рядом национальных нормативов.

Впервые подголовники были введены в стандартное оснащение автомобилей фирмой «Мерседес Бенц» в 1968 году.

Для обеспечения безопасности к подголовникам предъявляются следующие основные требования:

• высота подголовника должна быть не менее 700 мм (относительно точки Н (R) сиденья), ширина подголовника - не менее 170 мм;
• конструкция подголовника должна иметь энергопоглощающее покрытие;
• конструкция подголовника должна предотвращать возможность углового отклонения головы относительно позвоночника при ударе сзади на угол более 5-10°;
• передняя часть подголовника должна иметь конфигурацию, предотвращающую поперечное смещение головы при косом ударе.

По способу регулирования положения головы пользователя подголовники подразделяются на обычные подголовники с ручным управлением положения (принято называть «пассивными») и подголовники с автоматически устанавливаемым при ДТП положением («активные» подголовники).

«Пассивный» подголовник может быть либо продолжением спинки сиденья (при этом отсутствует возможность регулировки подголовника под физиологические параметры человека, его использующего), либо отдельной подушкой подголовника, которая крепится к спинке сиденья при помощи металлических штырей, позволяющих перемещать подголовник и обеспечивать его настройку по высоте под конкретного человека. Высота подголовников должна быть отрегулирована так, чтобы середина подголовника находилась на уровне ушных раковин пользователя.

Основным недостатком «пассивных» подголовников являются большие (25-30°) угловые отклонения головы пользователя относительно позвоночника при попутных столкновениях из-за наличия значительного зазора между головой и подголовником, в результате чего хлыстовые травмы шеи могут происходить до контакта головы с подголовником.

Применение «активных» подголовников позволяет автоматически сокращать расстояние между головой и подголовником в конечной фазе ДТП, что существенно снижает риск получения хлыстовых травм.

При срабатывании в момент ДТП «активный» подголовник перемещается к задней части головы находящегося в сидении человека на ® 60 мм и приподнимается на ® 40 мм. Благодаря этому подголовник в момент контакта с головой занимает оптимальное положение с минимальным зазором между подушкой подголовника и головой, что снижает или полностью исключает вероятность получения хлыстовых травм.

Впервые в 1997 году на серийно выпускаемые автомобили фирмой «СААБ» стали устанавливаться вместо «пассивных» «активные» подголовники. Эффективность «активных» подголовников оказалась в 1,5-2 раза выше по сравнению с пассивными.

Конструкции «активных» подголовников подразделяют по типу привода на механические (реактивные), когда срабатывание подголовника происходит в результате инерционного перемещения туловища пользователя назад, и дистанционные, когда перемещение подушки подголовника происходит по сигналу датчика, расположенного в задней части автомобиля.

На рис. 3.24 показана конструкция активного подголовника с механическим приводом. Срабатывание такого подголовника происходит в результате срабатывания рычажного механизма (поз. 2) из-за инерционного перемещения спины сидящего человека назад.



При срабатывании подголовник занимает оптимальное положение с минимальным зазором между подушкой подголовника и головой до начала хлыстообразного перемещения головы, так как голова из-за менее жестких связей с автомобилем начинает движение с запаздыванием по сравнению с туловищем человека. При снижении давления на спинку сидения подголовник с помощью пружины возвращается в исходное положение. Срабатывание дистанционного привода подголовника может происходить (настраиваться) при достаточно низком значении изменения скорости автомобиля при ударе сзади, когда чаще повреждается не сам автомобиль, а могут происходить серьезные повреждения шейного отдела позвоночника человека. Механическая система в автомобиле работает исключительно за счет кинематических связей и может использоваться многократно.

Дистанционный привод представляет систему, в которой по сигналу датчика срабатывает исполнительный механизм подголовника (рис. 3.25).



Датчик столкновения, расположенный в задней части автомобиля, при ударе сзади передает сигнал на бортовой компьютер, который формирует команду на срабатывание исполнительного механизма подголовника, передняя часть которого перемещается вперед и вверх. Как правило, используется один бортовой компьютер для формирования сигнала на срабатывание подушек безопасности, устройств предварительного подтяга лямок ремней безопасности и активного подголовника. Понятно, что при этом используются сигналы разных датчиков. В состав исполнительного механизма могут входить пружинные механизмы, срабатывающие от пиропатрона. Система активируется при ударе сзади определенной силы. После срабатывания восстановление работоспособности системы производиться за счет замены пиропатрона.

Кроме вышеописанных конструкций «активных» подголовников находят применение более сложные системы защиты при попутных столкновениях.

На рис. 3.26 показана работа системы WHIPS, реализованной фирмой Volvo и обеспечивающей комплексную защиту головы, шеи и позвоночника пользователя при попутных столкновениях. Срабатывание системы происходит в три этапа.



На первом этапе после начала движения туловища назад спинка сидения за счет наличия специальных амортизаторов с ограниченным ходом предотвращает слишком глубокое вдавливание спины в сидение, обеспечивает поддержку позвоночника и предотвращает его излишний (травмоопасный) изгиб.

На втором этапе происходит смещение спинки назад относительно подушки сидения, за счет чего снижаются перегрузки тела и вероятность перемещения тела вперед. Одновременно срабатывает система перемещения вперед и вверх «активного» подголовника.

На третьем этапе происходит угловое отклонение спинки сидения назад для поглощения энергии удара и исключения катапультирования тела вперед. Система WHIPS обеспечивает защиту даже при низких значениях ЛVавтомобиля.

Оценивая уровень защиты водителей и пассажиров при попутных столкновениях можно констатировать, что разработанные системы защиты позволяют существенно снизить травмоопасность этого типа ДТП. Основная задача - это регламентация и широкое внедрение в конструкции автотранспортных средств «активных» подголовников и других комплексных защитных систем пассивной безопасности.