Внутренняя пассивная безопасность грузовых автомобилей и автобусов

На начальном этапе развития работ по обеспечению пассивной безопасности основное внимание уделялось легковым автомобилям, которые приносили и продолжают приносить обществу наибольшие потери при ДТП. В результате для конструкций грузовых автомобилей и автобусов в недостаточной степени разрабатывались нормативы по безопасности, не регламентировались требования в международных предписаниях и неудовлетворительно реализовывались прогрессивные мероприятия по обеспечению пассивной безопасности. При этом считалось, что, с одной стороны, производители таких дорогих транспортных средств, как грузовые автомобили и автобусы, должны собственными силами обеспечивать высокий уровень их безопасности, ориентируясь в целях обеспечения конкурентноспособности на жесткие фирменные нормативы, а с другой стороны принимался во внимание тот факт, что для водителей и пассажиров грузовых автомобилей и автобусов обеспечивается потенциально более высокий уровень защиты из-за большой массы этих ТС и соответственно значительно меньшего среднего значения ΔV_а при ДТП, что потенциально приводит к снижению тяжести травмирования при столкновениях.

Анализ статистики ДТП показывает, что основными травмоопасными типами ДТП для водителей и пассажиров грузовых автомобилей и автобусов являются фронтальные столкновения и опрокидывания.

Одной из основных причин травмирования водителей и пассажиров грузовых автомобилей и автобусов при фронтальных столкновениях и опрокидываниях является нарушение жизненного (остаточного) пространства из-за возможных деформаций кабины (кузова). Поэтому при оценке ударно-прочных свойств этих ТС в качестве основного критерия используется сохранение жизненного пространства при характерных нагружениях кабин (кузовов) при ДТП.


На уровень обеспечения пассивной безопасности при фронтальных столкновениях существенное влияние оказывают особенности конструкции передней части, а именно: расположение кабины за двигателем (капотная компоновка) и над двигателем (безкапотная компоновка). Транспортным средством с кабиной над двигателем принято считать ТС, в котором более половины длины двигателя располагается за наиболее удаленной передней точкой основания ветрового стекла. С учетом выбранного критерия менее безопасной считается безкапотная компоновка кабины.

Оценка прочности кабины грузового автомобиля при фронтальных столкновениях проводится путем динамического нагружения передней и задней частей кабины с помощью прямоугольного плоского маятника (рис. 3.8).



При нагружении передней части по требованиям Правил ООН № 29 энергия удара (Е1) составляет 29,4 кДж для ТС категории N1 и категории N2, имеющих полную массу не более 7,5 т, и 55 кДж - для ТС категории N3 и ТС категории N3 и ТС категории N2, имеющих полную массу более 7,5 т.

Нормируемая энергия удара постепенно повышается по мере внедрения конструктивных элементов с более высокой энергоемкостью.


Испытаниям должны подвергаться все транспортные средства категории N1 и N2 с полной массой не более 7,5 т и транспортные средства с кабиной над двигателем категории N2 с полной массой свыше 7,5 т и N3.

Анализ статистики ДТП показывает, что при фронтальных столкновениях возможны случае перемещения груза по грузовой платформе вперед с разрушением задней стенки кабины и нарушением жизненного пространства внутри кабины.

Для предотвращения такого опасного перемещения груза в кабину при фронтальных столкновениях задняя стенка кабины грузового автомобиля с полной массой 7 т в соответствии со Шведскими требованиями безопасности должны подвергаться испытаниям и выдерживать динамическое нагружение плоским маятником с энергией удара 30 кДж.

Оценка прочности кабины грузового автомобиля при опрокидывании должно производиться для двух разновидностей опрокидывания - на 90° и 180°.

При опрокидывании грузового автомобиля на 90° и скольжении автомобиля на боку основную нагрузку воспринимает верхняя передняя часть кабины со стороны опрокидывания. Для оценки прочности кабины для такого случая целесообразно использовать основные положения Шведской методики испытания, которая предусматривает нагружения передней стойки кабины цилиндрическим маятником длиной 800 мм, диаметром 600 мм и массой 1000 кг.

При этом должны выдерживаться следующие условия:

• центральная продольная ось кабины должна составлять угол 15° с вертикальной плоскостью движения нагружателя;
• точка контакта нагружателя с передней стойкой кабины должна находиться на расстоянии 150 мм, ниже верхнего проема двери кабины;
• энергия удара должна составлять 25 кДж для автомобилей категории N3 и 15 кДж-для автомобилей категории N1 и N2.

Для оценки прочности кабины грузового автомобиля при опрокидывании на 90° в Правилах ООН № 29 предусматривается использовании круглого маятника длиной 2,5 м для одновременного нагружения обоих передних стоек (рис. 3.9). Такая методика в меньшей степени соответствует типичному механизму нагружения кабины при опрокидывании автомобиля на боковину.




Оценка прочности кабины при опрокидывании грузового автомобиля на 180° и более проводится в два этапа. Сначала прилагается динамическая нагрузка ЕЗ с помощью жесткого элемента (плоского маятника) к верхнему боковому краю кабины, величиной 20 кДж для автомобилей категории N1 и N2 (с полной массой до 7,5 т) и 40 кДж -для остальных автомобилей категории N2 и N3 (рис. 3.10). Затем нагружается крыша посредством приложения статической нагрузки (Р), соответствующей максимальной разрешенной нагрузке на переднюю ось транспортного средства, причем максимальное ее значение не может превышать 100 кН.




Основные положения описанной выше методики используются в Правилах ООН № 29, однако динамическое нагружение пока регламентировано меньшим значением энергии удара (17,6 кДж).

Для комплексной оценки пассивной безопасности грузовых автомобилей может быть использован метод испытания на поперечное опрокидывание с использованием уклона 25° (рис. 3.11).



Что касается оценки ударно-прочностных свойств кузовов автобусов, то хотя оценка прочности кузова при фронтальных столкновениях до настоящего времени не нормируется, следует ожидать появления нормативов, близких к тем, которые приняты для кабин грузовых автомобилей.

Оценка прочности автобуса при опрокидывании является достаточно сложной задачей, ввиду большой длины автобуса и невозможности поэтому использования при испытании ударного маятника.

Исторически сложилось, что наиболее масштабные исследования безопасности автобусов при опрокидывании были проведены в 1970-1980 гг. на российском автополигоне в г. Дмитрове Московской области. Отработанный на полигоне метод испытания на поперечное опрокидывание (оно является характерным для автобусов и грузовых автомобилей) с использованием уклона 25° позволял комплексно оценивать пассивную безопасность автобуса при опрокидывании. Но при разработке непосредственно Правил ООН № 66 (они были приняты в 1986 г.) для оценки безопасности автобуса венгерскими специалистами была предложена упрощенная методика испытания с нагружением кузова за счет падения автобуса с выступа высотой 0,8 м. Однако анализ и результаты использования этой методики показали, что действующие до настоящего времени Правила ООН № 66 имеют ряд принципиальных недоработок. Основным недостатком является то, что у значительной части автобусов после падения на нижнюю площадку и характерной деформации верхней части кузова до нижнего края оконных проемов, с возможным разрушением несущих верхнюю часть стоек, может не отмечаться нарушения остаточного (жизненного) пространства в салоне автобуса (это относится к автобусам, имеющим высоту расположения подоконного бруса более 1750 мм). Если такой автобус в реальных условиях ДТП будет продолжать опрокидывание на 180° и более при уже возможно произошедшем разрушении несущих стоек, то верхняя часть кузова автобуса теряет свои защитные свойства и пассажиры автобуса становится практически беззащитными. Проведенные исследования показали, что для возможности объективной оценки ударно-прочностных свойств автобусов при опрокидывании в используемую в Правилах ООН № 66 методику необходимо внести поправки и испытания проводить в условиях падения автобуса с высоты не 0,8 м, а 1,2 м. При оценке в таких условиях испытаний можно будет исключить тяжелые последствия при ДТП автобусов с опрокидыванием, которые характерны в настоящее время.

В табл. 3.1 приведен перечень международных предписаний Правил ООН, регламентирующих пассивную безопасность грузовых автомобилей и автобусов. Основная часть Правил, указанных в таблице, разрабатывалась в первую очередь для легковых автомобилей, из них Правила № 11, 12, 94 и 95 были распространены на грузовые автомобили малой грузоподъемности. Правила № 14, 16, 17, 25, 43 регламентируют требования к компонентам автомобиля - ремням безопасности, сиденьям, подголовникам и стеклам для всех категорий транспортных средств, а Правила № 107 касаются регламентации функциональных свойств автобусов, в том числе и некоторых характеристик по пассивной безопасности. Специфическими являются Правила ООН, специально разработанные для грузовых автомобилей. (Правила ООН № 29) и для автобусов (Правила ООН № 66 и 80).

Таблица 3.1. Правила ООН, регламентирующие требования пассивной безопасности к конструкции автобусов и грузовых автомобилей

Наименование Правил ООН	Номер Правил ООН	Категории автомобилей	Обеспечение защиты при
			фронтальном столкновении	боковом столкновении	ударе сзади	опрокиды-вании
Замки и петли дверей	11	N1	+	+	+	+
Травмобезопас-ность рулевого управления	12	N1	+
Крепление ремней безопасности	14	М2, М3, N	+			+
Ремни безопасности	16	М3, М2, N	+			+
Прочности сидений и их крепления	17	N, М2, М3 (кроме сидений, испытанных по Правилам № 80)	+		+
Подголовники	25	М2, М3, N	+		+
Кабины грузовых автомобилей	29	N	+			+
Безопасные стекла	43	М2, М3, N	+	+	+	+
Прочность крыши автобусов	66	М2, М3				+
Прочность сидений автобусов	80	М2, М3	+		+
Защита при фронтальном столкновении	94	N1	+
Защита при боковом столкновении	95	N1		+
Безопасность автобусов	107	М2, М3	+	+	+	+

Правила ООН № 29 регламентируют требования к ударно-прочностным свойствам кабин грузовых автомобилей при фронтальных столкновениях и опрокидываниях, а Правила ООН № 66 регламентируют требования к прочности верхней части автобуса. Основное требование в этих Правилах - прочность передней части конструкции при фронтальных столкновениях и прочность верхней части конструкции при опрокидываниях должна быть такой, чтобы во время и после испытаний не нарушалось остаточное (жизненное) пространство. Правила ООН № 80 регламентируют требования к сиденьям (прочности их крепления и энергопоглощаемости спинок), которые устанавливаются на автобусах, предназначенных для перевозки более 16-ти пассажиров, исключая водителя и экипаж.

Следует отметить, что с учетом системного подхода требования пассивной безопасности к отдельным элементам автомобиля в основном разрабатываются в целях обеспечения их безопасности функционирования в режимах, воспроизводящихся в условиях проведения соответствующих краш-тестов.