БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ЯЩЕНКО. В. Ф. Юхименко а. А. Яценко безопасность
 Скачать 3.57 Mb.
|
|
Федеральное агентство по образованию РФ Владивостокский государственный университет экономики и сервиса _________________________________________________________ В.Ф. ЮХИМЕНКО А.А. ЯЦЕНКО БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Учебное пособие Владивосток Издательство ВГУЭС 2009 2 ББК 39.33-08 Б 39 Рецензенты: Г.В. Матохин, д-р техн. наук, профес- сор каф. сварочного производства ДВГТУ; А.И. Кузнецов, начальник службы безо- пасности движения и техники безопасно- сти «Приморавтотранс»; А.И. Клюшин, доцент каф. СТЭА ВГУЭС Юхименко, В.Ф., Яценко, А.А. Б 39 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ: учебное пособие. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2009. – 208 с. Учебное пособие составлено в соответствии с учебной про- граммой курса, а также требованиями образовательного стандарта России к учебной дисциплине «Безопасность транспортных средств». Рассмотрены основные понятия безопасности транспорт- ного средства; нормативное регулирование и стандартизация тре- бований к безопасности транспортных средств; конструктивная безопасность транспортных средств; устойчивость и управляе- мость; послеаварийная безопасность; основные факторы неблаго- приятного влияния на окружающую среду. Предназначено студентам специальности 19070265 «Орга- низация и безопасность движения (автомобильный транспорт)». ББК 39.33-08 Печатается по решению РИСО ВГУЭС © Издательство Владивостокский государственный университет экономики и сервиса, 2009 3 ВВЕДЕНИЕ Автомобильный транспорт играет значительную роль в развитии экономики любой страны. Высокие темпы автомобилизации в послед- ние десятилетия объясняются большей, в сравнении с другими транс- портными средствами (далее – ТС), эффективностью и возможностью автономной (независимой от других видов транспорта) работы и мо- бильностью автомобиля. Как следствие, парк автомобилей и объем пе- ревозок грузов и пассажиров автомобильным транспортом растет зна- чительно быстрее, чем на других видах транспорта. Ежегодно в мире выпускается около 55 млн автомобилей, из них 45 млн легковых, что обеспечивает прирост мирового парка автомоби- лей на 15–18 млн единиц в год. В Российской Федерации производится около 1 млн автомобилей и импортируется около 500 тыс. автомобилей в год. В настоящее время мировой парк автомобилей составляет более 600 млн единиц, из которых примерно 80% – легковые автомобили. Однако наряду с положительной ролью, которую автомобильный транспорт играет в развитии экономики, существуют и негативные фак- торы, связанные с процессом автомобилизации (например загрязнение окружающей среды, возникновение градостроительных проблем, свя- занных с обустройством городских улиц и дорог для проезда транспорта и выделением площадок для стоянок транспортных средств, рост дефи- цита нефтепродуктов и т.д.). К числу наиболее отрицательных факто- ров, обусловленных автомобилизацией, относятся дорожно-транспорт- ные происшествия (ДТП), их последствия, характеризующиеся ранени- ем и гибелью людей, материальным ущербом от повреждения транс- портных средств, грузов, дорожных или иных сооружений, выплатой пособий по инвалидности и временной нетрудоспособности, а также отрицательное влияние на окружающую среду, вызывающее неизбеж- ное ухудшение экологической обстановки. Материальный ущерб от ДТП в экономически развитых странах достигает 10% годового национального дохода. Следовательно, решение проблемы повышения безопасности до- рожного движения (БДД) имеет большую социальную и экономическую значимость и является одной из кардинальных проблем автомобилиза- ции. В условиях непрерывного повышения интенсивности дорожного движения с вовлечением больших масс людей, транспортных и матери- альных средств деятельность по предупреждению ДТП и снижению тяжести их последствий является многоплановой, требующей научного комплексного подхода. Основным методом сложных познавательных комплексных процессов на современном уровне является системный подход к процессам и явлениям окружающего мира, поэтому системный 4 подход находит все более широкое применение при исследованиях про- блемы обеспечения БДД. Автомобиль – неотъемлемый элемент нашей жизни сейчас и в обо- зримом будущем. Особенностью автомобилизации в Российской Феде- рации является непрерывный рост в последние годы числа пассажир- ских транспортных средств. Поэтому нужно сделать все возможное, чтобы свести к минимуму негативное влияние автомобиля на жизнь человека. 5 Раздел I. ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И БДД 1.1. Цели и задачи дисциплины Сформулировать у студентов чѐткое понимание конструктивных и эксплуатационных факторов, определяющих безопасность автотранс- портных средств как основного элемента комплекса «человек – автомо- биль – дорога – окружающая среда» (ЧАДС), и познакомить с методами повышения безопасности дорожного движения (БДД) за счѐт усовер- шенствования конструкций и условий эксплуатации автомобилей. Задачи дисциплины определены требованиями квалификационной характеристики специальности 190702.65. 1.2. Практическая направленность дисциплины и еѐ связь с другими дисциплинами В результате изучения дисциплины студент должен знать: – основные тенденции развития конструкций автомобилей в облас- ти обеспечения и повышения безопасности ТС; – закономерности изменения показателей безопасности в условиях эксплуатации; – конструктивные элементы (системы) ТС, обеспечивающие их ак- тивную, пассивную и экологическую безопасность; – расчѐтные и экспериментальные методы определения основных показателей безопасности ТС; – нормативные документы, методы оценки и сертификации ТС по безопасности. А также должен уметь: – составлять задания на испытания ТС и оценивать их результаты с учѐтом современных требований безопасности; – разрабатывать технические требования к конструктивным систе- мам и элементам ТС; – самостоятельно анализировать конструкции ТС и их технический уровень; – учитывать конструктивные особенности и характер изменения показателей безопасности в процессе эксплуатации ТС; – определять перспективы повышения безопасности ТС, используя современную научно-техническую информацию. Эта дисциплина включает в себя круг вопросов, излагаемых в дис- циплинах «Организация дорожного движения», «Техническая эксплуа- тация автомобилей», «Эксплуатационные и потребительские свойства 6 автомобиля», «Безопасность дорожного движения», «Инженерная пси- хология». 1.3. Эксплуатационные свойства и безопасность конструкций ТС и их место в решении проблем обеспечения БДД Безопасность транспортного средства включает в себя комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий, тяжесть их по- следствий и отрицательное влияние на окружающую среду. Различают активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность транспортного средства (рис. 1.1). Нормативные документы и законодательные акты в отношении различных элементов безопасности транспортных средств разрабаты- ваются практически всеми странами, выпускающими автомобили. Учи- тывая международный характер требований безопасности, ряд стран (Германия, Франция, Италия, Англия и др.) в рамках Комитета по внут- реннему транспорту Европейской Экономической Комиссии Организа- ции Объединенных Наций (ЕЭК ООН) подписали в 1958 г. «Соглаше- ние о принятии единообразных условий официального утверждения и о взаимном признании официального утверждения предметов, оборудо- вания и частей моторных перевозочных средств». В соответствии с этим документом страны-участницы обязаны: – разрабатывать и принимать единые рекомендации по требовани- ям к параметрам транспортных средств и отдельным его узлам, а также методикам испытаний; – проводить испытания и проверки соответствия узлов или пара- метров автомобиля нормативным требованиям по разработанным мето- дикам испытаний; – присваивать знак официального утверждения транспортного средства по результатам испытаний; – признавать на территории всех стран – участниц Соглашения ме- ждународный знак официального утверждения, присвоенный страной, проводившей испытание. Знак официального утверждения наносится на отдельные изделия, узлы автомобиля (фары, фонари и др.). Знак содержит сведения о том, в какой стране проводилось испытание данного узла, номер официально- го документа, в котором зарегистрированы результаты испытаний, но- мер Правил ЕЭК ООН, требованиям которых удовлетворяет данный узел. В Правилах ЕЭК ООН перечислены требования к автомобильным осветительным приборам, светосигнальным приборам, к шуму транс- портных средств, к тормозным системам и т.д. 7 Рис. 1.1. Структура безопасности автомобиля 8 Под активной безопасностью транспортного средства понимают- ся его свойства, снижающие вероятность возникновения дорожно- транспортного происшествия. Активная безопасность обеспечивается несколькими эксплуатационными свойствами, позволяющими водителю уверенно управлять автомобилем, разгоняться и тормозить с необходи- мой интенсивностью, совершать маневры, которые требует дорожная обстановка, без значительных затрат физических сил. Основные из этих свойств: тяговые, тормозные, устойчивость, управляемость, проходи- мость, информативность, обитаемость. Совокупность тяговых и тор- мозных свойств называют динамическими свойствами, или динамично- стью. Перечисленные свойства подробно рассмотрены в следующих раз- делах. Под пассивной безопасностью транспортного средства понима- ются его свойства, снижающие тяжесть последствий дорожно- транспортного происшествия. Различают внешнюю и внутреннюю пас- сивную безопасность автомобиля. Основным требованием внешней пассивной безопасности являет- ся обеспечение такого конструктивного выполнения наружных поверх- ностей и элементов автомобиля, при котором вероятность повреждений человека этими элементами в случае дорожно-транспортного происше- ствия была бы минимальной. Как известно, значительное количество происшествий связано со столкновениями и наездами на неподвижное препятствие. В связи с этим одним из требований к внешней пассивной безопасности автомо- билей является предохранение водителей и пассажиров от ранений, а также самого автомобиля от повреждений с помощью внешних элемен- тов конструкции. Примером элемента пассивной безопасности может быть травмо- безопасный бампер, назначение которого – смягчать удары автомобиля о препятствия при малых скоростях движения (например при маневри- ровании в зоне стоянки). Конструкция бампера должна обеспечивать необходимое соотношение жесткости и прочности, чтобы при столкно- вении на небольших скоростях бампер смягчал удар и защищал от по- вреждения кузов автомобиля и пассажиров, а при столкновении на зна- чительных скоростях бампер и передняя часть автомобиля деформиро- вались бы совместно, поглощая значительную часть энергии удара и защищая водителя и пассажиров от серьезных травм. Известны конструкции бамперов, которые соединены с кузовом посредством упругих резиносодержащих элементов или телескопиче- ских амортизаторов. Как известно, пределом выносливости перегрузок для человека явля- ется 50–60 g (g – ускорение свободного падения). Пределом выносливости 9 для незащищенного тела является величина энергии, воспринимаемая не- посредственно телом, соответствующая скорости движения около 15 км/ч. При скорости 50 км/ч энергия превышает допустимую примерно в 10 раз. Следовательно, задача состоит в снижении ускорения тела человека при столкновении за счет продольных деформаций передней части кузова ав- томобиля, при которых поглощалось бы как можно больше энергии. Перегрузки, возникающие при столкновении автомобиля с препят- ствием, могут быть определены по формуле S V J a 2 2 , (1.1) где V a – скорость движения перед столкновением; ΔS – величина деформации. Следовательно, чем больше деформация автомобиля и чем дольше она происходит, тем меньшие перегрузки испытает водитель при столк- новении с препятствием (рис. 1.2). Рис. 1.2. Деформация и замедление автомобиля при столкновении К внешней пассивной безопасности имеют отношение декоратив- ные элементы кузова, дверные ручки, зеркала и другие детали, закреп- ленные на кузове автомобиля. На современных автомобилях все шире применяются утопленные ручки дверей, не наносящие травм пешеходам в случае дорожно-транспортного происшествия. Бамперы некоторых автомобилей имеют пластмассовые боковые части, что также способствует снижению тяжести травм пешеходов и 10 повреждений других транспортных средств при дорожно-транспортном происшествии. К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования: – создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдер- жать значительные перегрузки; – исключение травмоопасных элементов внутри кузова (кабины). Водитель и пассажиры при столкновении после мгновенной оста- новки автомобиля еще продолжают двигаться, сохраняя скорость дви- жения, которую автомобиль имел перед столкновением. Именно в это время происходит большая часть травм в результате удара головой о ветровое стекло, грудью о рулевое колесо и рулевую колонку, коленями о нижнюю кромку щитка приборов. Анализ дорожно-транспортных происшествий показывает, что по- давляющее большинство погибших находилось на переднем сиденье, поэтому при разработке мероприятий по пассивной безопасности в пер- вую очередь уделяется внимание обеспечению безопасности водителя и пассажира, находящегося на переднем сиденье. Конструкция и жесткость кузова автомобиля выполняются такими, чтобы при столкновениях деформировались передняя и задняя части кузова, а деформация салона (кабины) была по возможности минималь- ной для сохранения зоны жизнеобеспечения, т.е. минимально необхо- димого пространства, в пределах которого исключено сдавливание тела человека, находящегося внутри кузова (рис. 1.3). Рис. 1.3. Зона жизнеобеспечения автомобиля Кроме того, должны быть предусмотрены следующие меры, сни- жающие тяжесть последствий при столкновении: – необходимость перемещения руля и рулевой колонки и поглоще- ния ими энергии удара, а также равномерного распределения удара по поверхности груди водителя; 11 – исключение возможности выброса или выпадения пассажиров и водителя (надежность дверных замков); – наличие индивидуальных защитных и удерживающих средств для всех пассажиров и водителя (ремни безопасности, подголовники, пнев- моподушки); – отсутствие травмоопасных элементов перед пассажирами и води- телем; оборудование кузова травмобезопасными стеклами. Эффектив- ность применения ремней безопасности в сочетании с другими меро- приятиями подтверждена статистическими данными. Так, использова- ние ремней уменьшает количество травм на 60–75% и снижает их тя- жесть. Одним из эффективных способов решения проблемы ограничения перемещения водителя и пассажиров при столкновении является приме- нение пневматических подушек, которые при столкновении автомобиля с препятствием наполняются сжатым газом за 0,03–0,04 с, принимают на себя удар водителя и пассажиров и тем самым снижают тяжесть травмы. Подушки встроены в центральную часть рулевого колеса, в при- борный щиток и в заднюю часть спинок переднего сиденья. В нерабо- чем состоянии подушки незаметны. В момент удара специальный дат- чик дает сигнал устройству, которое наполняет подушки сжатым газом. После падения пассажира (водителя) на подушку происходит выпуск газа из нее через специальное калиброванное отверстие. Это необходи- мо для исключения отбрасывания пассажира (водителя) назад и нанесе- ния травм от сиденья или повреждения позвоночника при запрокидыва- нии головы. Несмотря на высокую эффективность, до недавнего времени подушки не находили широкого применения в связи с тем, что наполнение их газом сопровождается мощным звуковым ударом, который при закрытых окнах автомобиля может привести к полной потере слуха у людей, находящихся в автомобиле. В настоящее время эта проблема практически решена, и они получают все большее распространение наряду с традиционными эффек- тивными средствами защиты – ремнями безопасности. Существует ошибочное мнение, что если перед столкновением упереться руками и ногами, то можно значительно снизить тяжесть травм, не прибегая к ремням безопасности. Простейший расчет показы- вает, что это не так. При наезде автомобиля на препятствие со скоро- стью 30 км/ч водитель испытывает перегрузки, эквивалентные падению с высоты 3,5 м. При скорости 60 км/ч перегрузки эквивалентны паде- нию с высоты 14 м. Исход в данном случае, безусловно, зависит от того, на какую часть тела придется энергия удара. Сила, действующая на че- ловека при столкновении, измеряется тоннами, а при высоких скоростях – 12 десятками тонн. Противодействовать таким силам мышцами рук и ног – бесполезное занятие, поэтому правила дорожного движения обязывают водителя не начинать движение, не пристегнув ремни безопасности. Под послеаварийной безопасностью транспортного средства по- нимаются его свойства, снижающие тяжесть последействия ДТП (свое- временная эвакуация людей, травмобезопасность при эвакуации и после неѐ). Основными мерами послеаварийной безопасности являются про- тивопожарные мероприятия, мероприятия по эвакуации людей, аварий- ная сигнализация. Наиболее тяжелым последствием дорожно-транспортного проис- шествия является возгорание автомобиля. Чаще всего возгорание про- исходит при тяжелых происшествиях, таких как столкновение автомо- билей, наезды на неподвижные препятствия, а также опрокидывание. Несмотря на небольшую вероятность возгорания (0,03–1,2% от общего количества происшествий), их последствия тяжелейшие. Они вызывают почти полное разрушение автомобиля и при невозможности эвакуа- ции – гибель людей. В таких происшествиях топливо выливается из поврежденного бака или из заливной горловины. Возгорание происходит от горячих деталей системы выпуска отработавших газов, от искры при неисправной сис- теме зажигания или возникшей от трения деталей кузова о дорогу или о кузов другого автомобиля. Могут быть и другие причины возгорания. В настоящее время отсутствует единое мнение по оптимальному месту расположения топливного бака. При конструировании автомобиля руководствуются следующими соображениями: – бак располагают дальше от двигателя; – стараются устанавливать бак сзади, так как чаще происходят встречные столкновения; – устанавливают систему автоматического отключения источника электроэнергии при ДТП; – обеспечивают пожаробезопасность топливных баков, заливных горловин и топливопроводов; – обеспечивают дверные замки системой блокировки, предотвра- щающей открывание дверей при движении и не препятствующей быст- рой эвакуации людей после происшествия; – предусматривают устройства для аварийной эвакуации людей при невозможности открыть двери (люки в крышах, съемные стекла и т.п.); – обеспечивают салон и кабину необходимым количеством огне- тушителей на легкосъемных кронштейнах. |