Безопасность транспортных средств

Рис.18. Зона жизнеобеспечения автомобиля

Кроме того, должны быть предусмотрены следующие меры, снижающие тяжесть последствий при столкновении:

Необходимость перемещения руля и рулевой колонки и поглощения ими энергии удара, а также равномерного распределения удара по поверхности груди водителя, рис. 19.

Рис. 19. Конструкция травмобезопасных рулевых колонок

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, пневмоподушки);

отсутствие травмоопасных элементов перед пассажирами и водителем;

оборудование кузова травмоопасными стеклами.

Эффективность применения ремней безопасности в сочетании с другими мероприятиями подтверждена статистическими данными. Так, использование ремней уменьшает количество травм на 60 - 75% и снижает их тяжесть.

Одним из эффективных способов решения проблемы ограничения перемещения водителя и пассажиров при столкновении является применение пневматических подушек, которые при столкновении автомобиля с препятствием наполняются сжатым газом за 0,03 - 0,04с, воспринимают на себя удар водителя и пассажиров и тем самым снижают тяжесть травмы, рис.20.

Рис.20. Схема действия пневмоподушек

По результатам исследований, проведенных в США, пневматические подушки снижают риск смертельного исхода для водителей:

на 31 % - при прямом лобовом столкновении;

19 % - при всех лобовых столкновениях;

11 % - при любом другом столкновении.

При испытаниях на лобовое столкновение легковых автомобилей, оборудованных пневматическими подушками, принимая в расчет их массу, были получены следующие результаты снижения риска гибели водителя:

легкие автомобили (масса до 1260 кг) - на 31 %;

средние автомобили (масса 1260...1420 кг) - на 25 %;

тяжелые автомобили (масса более 1420 кг) - на 39 %.

Надежность защиты водителя и пассажиров от получения травм различной степени тяжести и гибели увеличивается при комбинировании разных систем ограничения перемещения человека в салоне.

Так, в случае использования пневматических подушек снижение риска получения травм, угрожающих жизни человека, достигает 40 %, травм средней тяжести - 10 %, а при совместном использовании пневматических подушек и ремней безопасности соответственно 64 и 66 %.

В случае бокового столкновения водитель и пассажиры получают серьезные ранения от удара о дверь. Для того, чтобы снизить тяжесть таких ранений, используют специальные заполнители для дверей и современные композитные материалы, хорошо поглощающие энергию удара.

Некоторые производители оборудуют выпускаемые ими автомобили системами защиты от удара о боковые элементы автомобиля, а именно боковые пневматические подушки (от удара о двери) и пневматические шторы (от удара о наддверную часть потолка).

Такие системы постепенно становятся обязательным атрибутом новых автомобилей, их задача - поглощение энергии удара головы и грудной клетки человека о потолок, дверь и внешние объекты (например, дерево, столб или другой автомобиль). Боковые пневматические подушки могут устанавливаться в двери, сиденье или балке автомобильной рамы.

Важный элемент внутреннего обустройства автомобиля - сиденья. Использование сидений специальной конструкции может существенно повысить безопасность водителя и пассажиров, что достигается применением амортизаторов, усилением креплений сидений, фиксацией спинок передних сидений защелками, ограничением перемещения головы в момент удара при помощи подголовников.

В последние годы серьезное внимание стали уделять надежному креплению подушки заднего сиденья и его спинки. При фиксации спинок сидений с помощью защелки пассажиры на заднем сиденье не ударяются о детали интерьера передней части салона.

Большое внимание должно уделяться пассивной безопасности детей. Детей весом до 9 кг обязательно следует перевозить в детском кресле с обратной посадкой, установленном на заднем сиденье и пристегнутом ремнями безопасности. Заднее сиденье всегда безопаснее переднего, даже оборудованного пневматической подушкой.

Детей массой более 9 кг следует перевозить в детском кресле с посадкой лицом вперед, а затем в детском удерживающем устройстве. В любом случае дети в возрасте до 12 лет должны находиться только на заднем сиденье и быть пристегнутыми ремнями безопасности. По результатам исследований, для ребенка, сидящего на заднем сиденье, риск гибели при лобовом столкновении на 36 % ниже, чем для ребенка, сидящего на переднем сиденье.

Последнее время многие производители автомобилей начали оборудовать свои модели сиденьями нового стандарта, которые облегчают установку детского кресла и повышают безопасность ребенка.

Большое внимание уделяется исследованию влияния конструкции и расположению рулевой колонки на безопасность водителя при возникновении ДТП. При хорошо сконструированной и правильно расположенной рулевой колонке опасность травмирования водителя уменьшается на 30...40 %. Имеются разные конструкции безопасного рулевого колеса, например, снабженные предохранительной мягкой накладкой, рулевое колесо с гибким ободом и т.п.

Снижение тяжести последствий ДТП для других участников дорожного движения является неотъемлемой характеристикой современного автомобиля.

Результаты испытаний автомобилей показывают:

конструкция автомобиля определяет тяжесть ранения пешехода и степень повреждения другого автомобиля в случае ДТП. Например, изменение конструкции капота таким образом, чтобы между крышкой капота и верхними элементами двигателя находилось не менее 5...8 см пустого пространства уже позволяет значительно снизить тяжесть травм пешехода в результате ДТП;

алюминиевый капот лучше поглощает энергию удара, поэтому снижает тяжесть последствий ДТП для пешехода;

при наезде на пешеходов до 55 % всех травм пешеходов вызвано ударом о бампер. Тяжесть травм коленей пешеходов возрастает, если бампер автомобиля расположен на высоте 50...53 см от поверхности дороги. Если бампер расположен на уровне половины тела человека, пешеход получает еще более тяжелые травмы тазовых костей. Таким образом, чем ниже расположен бампер, тем меньше вероятность травм коленей и тазовых костей, а чем меньше жесткость бампера, тем меньше тяжесть этих травм.

Противопожарные и эвакуационные мероприятия

Под послеаварийной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства в случае аварии не препятствовать эвакуации людей, не наносить травм при эвакуации и после нее. Основными мерами послеаварийной безопасности являются противопожарные мероприятия по эвакуации людей, аварийная сигнализация.

Наиболее тяжелым последствием дорожно-транспортного происшествия является возгорание автомобиля. Чаще всего возгорание происходит при тяжелых происшествиях, таких как столкновение автомобилей, 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 эвакуации - 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 системе зажигания или возникшей от трения деталей кузова о дорогу или о кузов другого автомобиля. В газобаллонных автомобилях причиной возгорания может служить не герметичность и неправильная эксплуатация газового оборудования.

В настоящее время отсутствует единое мнение по оптимальному месту расположения топливного бака. При конструировании автомобиля руководствуются следующими соображениями:

1. бак располагают дальше от двигателя;

2. стараются устанавливать бак сзади, так как чаще происходят встречные столкновения;

3. устанавливают систему автоматического отключения электроэнергии при дорожно - транспортном происшествии;

4. обеспечивают пожаробезопасность топливных баков, заливных горловин и топливопроводов;

обеспечивают дверные замки системой блокировки, предотвращающей открывание дверей при движении и не препятствующей быстрой 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 огнетушителей на легкосъемных кронштейнах.

К элементам послеаварийной безопасности относятся конструктивные свойства автомобиля, предотвращающие возникновение опасных явлений (пожар, заклинивание дверей), возникающих в результате ДТП. К элементам послеаварийной безопасности можно также отнести средства аварийной сигнализации и связи, средства оказания медицинской помощи пострадавшим в результате ДТП.

Для снижения вероятности возникновения пожара в результате ДТП регламентируют величину утечки топлива из топливного бака, наливной горловины и топливопроводов при фронтальном ударе и при наезде сзади; применение огнестойкой перегородки между топливным баком и салоном автомобиля; требования к самому топливному баку по статическому электричеству; требования к электропроводке и ее защите; свойства материалов внутренней отделки кузова по горючести (по скорости сгорания) для предотвращения быстрого распространения пламени и образования в салоне ядовитых газов (продуктов сгорания).

Наибольшую опасность для водителя и пассажиров представляет возгорание транспортного средства. Хотя, по данным статистики, вероятность возгорания при ДТП составляет 0,3...1,2 %, оно приводит к тяжелейшим последствиям.

Требования к пожарной безопасности транспортного средства определены нормативными документами, в которых предусмотрены:

раздельное размещение топливного бака и двигателя, при этом установка топливного бака в задней части транспортного средства в пределах базы предпочтительнее, так как лобовые столкновения и наезды на препятствия отличаются особой тяжестью последствий;

автоматическое отключение бортовых источников энергии;

обеспечение пожаробезопасности топливных баков, горловин, топливопроводов;

система блокировки в момент ДТП дверных замков, конструкция замков удерживающих устройств (ремней безопасности), позволяющая легко освободиться от них, чтобы быстро покинуть транспортное средство;

наличие устройств аварийной эвакуации (люки в крыше, инструменты в салоне для разбивки стекол и т.д.);

обеспечение бортовыми средствами тушения.

Рассмотренные виды безопасности связаны между собой и влияют друг на друга.

Например, замки автомобильных дверей должны выдерживать большие перегрузки не открываясь, чтобы предотвратить выпадение пассажиров при ДТП (пассивная безопасность). Вместе с тем они не должны заклиниваться и препятствовать эвакуации пострадавших из автомобиля (послеаварийная безопасность).

Взаимосвязь различных видов безопасности и противоречивость требований, предъявляемых к конструкции транспортных средств, вынуждают конструкторов и технологов принимать компромиссные решения.

Влияние расхода горюче-смазочных материалов на экологию

Под экологической безопасностью транспортного средства понимается его свойство снижать степень отрицательного влияния на окружающую среду. Экологическая безопасность охватывает все стороны использования автомобиля.

В результате работы автомобильного двигателя в атмосферу выбрасываются вредные вещества, отрицательно влияющие на окружающую среду. На долю отработавших газов автотранспортных средств приходится свыше 50% всех вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, а в городах стран с большим автомобильным парком автомобили являются основным источником загрязнения воздуха. За каждый километр пробега автомобиль выбрасывает в атмосферу около 100г токсичных газов.

Двигатель средней мощности выбрасывает в атмосферу за один день эксплуатации около 10 м³ отработавших газов, в состав которых входят окись углерода, углеводороды, окислы азота и многие другие токсичные вещества.

Установлены следующие нормы среднесуточных предельно допустимых концентраций токсичных веществ в атмосфере:

углеводороды 0,0015 г/м³;

окись углерода 0,0010 г/м³;

двуокись азота 0,00004 г/м³.

Отработавшие газы, смешиваясь с туманом, образуют смог. В дни смога резко увеличивается число аллергических заболеваний.

Практически все мероприятия, направленные на улучшение топливной экономичности, влияют как на количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ, так и на их состав.

Большинство мероприятий, направленных на повышение топливной экономичности, приводит к снижению содержания в отработавших газах СО - сильно токсичного вещества. Например в отработавших газах дизелей содержание СО ниже более чем в 10 раз, чем в отработавших газах бензиновых двигателей. К снижению СО приводят также все мероприятия, улучшающие смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах, более равномерное распределение топлива по цилиндрам, правильное дозирование, применение электронных систем впрыскивания, бесконтактных систем зажигания, регулирование оптимальной температуры воды. Существенно меньше количество СО содержится в отработавших газах двигателей, работающих на природном газе.

В отработавших газах дизелей повышается содержание NO_х, СН и особенно опасных ароматических углеводородов (бензопирена), сажи.

Количество токсичных веществ в отработавших газах в значительной степени зависит от технического состояния систем и агрегатов автомобиля, которые влияют на расход топлива. Своевременное техническое обслуживание этих систем и агрегатов может существенно замедлить повышение токсичности отработавших газов автомобилей, находящихся в эксплуатации.

Автомобили, работающие вне дорог, уплотняют верхний слой почвы, разрушая растительный покров. Бензин и масла, пролитые на землю, приводят к гибели растений. Окислы свинца, содержащиеся в отработавших газах автомобилей, заражают деревья и кустарники.

В соответствии с международными обязательствами Российской Федерации по участию в Женевском соглашении с 1 июля 2000 г. в качестве государственных стандартов введены все заявленные к применению в России Правила ЕЭК ООН.

Введение в действие Правил ЕЭК ООН в качестве государственных стандартов обеспечивает как совершенствование конструктивной безопасности, так и в целом повышение безопасности дорожного движения и уменьшение экологического воздействия

транспортных средств на окружающую среду, способствует приведению показателей отечественной техники к европейским нормам, содействует повышению ее конкурентоспособности на международном рынке, признанию за рубежом результатов введенной в России системы сертификации.

Продолжается процесс гармонизации отечественной системы стандартизации с международными и региональными системами, расширения масштабов прямого применения международных и региональных стандартов, правил и директив в качестве государственных стандартов Российской Федерации.

С учетом актуальности проблемы снижения загрязняющего воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду введены в действие в качестве государственных стандартов Российской Федерации Правила ЕЭК ООН, устанавливающие требования к загрязняющим выбросам и дымности отработавших газов автомототранспортных средств, - ГОСТ Р 41.83 - 99 (Правило ЕЭК ООН № 83) «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении выбросов загрязняющих веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателей» и ГОСТ Р 51832 - 2001 (Правило ЕЭК ООН № 49) «Двигатели внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, работающие на бензине, и автотранспортные средства полной массой более 3,5 т, оснащенные этими двигателями. Выбросы вредных веществ. Технические требования и методы испытаний» (с изменениями от 01.07.2004).

Для транспортных средств, использующих газовое топливо, действует ГОСТ Р 17.2.02.06 - 99 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах газобаллонных автомобилей» (с изменениями от 05.2001).

Таким образом, в России, как и в других европейских странах, для новых автомобилей с дизелями действуют нормы Евро-2, а для легковых автомобилей дифференцированное введение норм Евро-2 осуществляется с 1 июля 2002 г.

Введение в России европейских норм обеспечивает уменьшение выбросов загрязняющих веществ от одного автомобиля в 2 - 2,8 раза при работе на дизельном топливе и примерно в 10 раз при использовании неэтилированного бензина и нейтрализатора отработавших газов.

В настоящее время автотранспортный комплекс во всем мире является одним из самых экологически опасных объектов хозяйственной деятельности. Значительные количества вредных веществ оказывают влияние на все компоненты окружающей среды и здоровье населения, поступая в атмосферный воздух, почву, поверхностные и грунтовые воды и оседая на растительном покрове.

Основные негативные последствия, связанные с эксплуатацией транспортных средств, - это потери полезной площади земли, загрязнение атмосферы, истощение природных ресурсов, уничтожение флоры и фауны, шум, вибрации, электромагнитные излучения.

В настоящее время особую актуальность имеет загрязнение атмосферного воздуха вредными веществами, содержащимися в отработавших газах, к которым относятся прежде всего оксид углерода (СО), углеводороды (СН_х), оксиды азота (NO_х), твердые частицы (сажа).

Вступая в реакцию с окружающим воздухом, эти вещества образуют фотохимический смог, вызывающий резь в глазах, аллергические, сердечно-сосудистые, нервные заболевания людей.

Отрицательное воздействие транспортных средств на окружающую среду заключается не только в выделении токсичных веществ, но и в сжигании кислорода (примерно 3,3 т кислорода на 1 т нефтепродуктов).

Методы, применяемые для снижения токсичности, можно подразделить на четыре группы:

* группа I - изменение конструкции, рабочего процесса, специального регулирования двигателей внутреннего сгорания и их систем;

группа II - применение другого вида топлива или изменение физико-химических свойств топлива;

группа III - очистка выбросов от токсичных компонентов с помощью дополнительных устройств;

группа IV - замена традиционных двигателей новыми малотоксичными силовыми установками.

Группа I включает в себя мероприятия по улучшению смесеобразования и обеднения смеси, дозирования и распределения ее по цилиндрам (электронные и электромеханические системы впрыска топлива, модифицированные быстропрогреваемые впускные клапаны).

Токсичность отработавших газов значительно уменьшается при применении бесконтактных транзисторных систем зажигания, карбюраторов новых типов (с быстродействующими заслонками, электронным управлением), при установке устройств для рециркуляции отработавших газов.

С помощью специальных регулировок (состава смеси, частоты вращения холостого хода, угла опережения зажигания и времени перекрытия клапанов) можно уменьшить содержание токсичных компонентов в отработавших газах.

Группа II имеет два основных направления - применение присадок к топливам, снижающих выброс свинца, серы, сажи и т.д., перевод двигателей на другие виды топлива (природный газ, пропан-бутан, водород).

Группа III включает в себя очистку выбросов от токсичных компонентов с помощью нейтрализаторов различных типов и очистителей, устанавливаемых на транспортных средствах.

Для снижения токсичности применяется неэтилированный бензин.

Основными источниками шума, производимым транспортным средством, являются двигатель, шасси (трансмиссия, кузов), шины, поток воздуха за транспортным средством.

Мероприятия по снижению шума, производимого транспортным средством, включают в себя совершенствование конструкций воздухоочистителей, впускных и выпускных трубопроводов, глушителей, синхронизаторов, применение косозубых шестерен постоянного зацепления и менее «шумных» подшипников, других шумопоглощающих и шумоизолирующих устройств.

Относительно внутреннего шума транспортных средств с 1 января 2001 г. принят и введен в действие ГОСТ Р 51616 - 2000 «Автомобильные транспортные средства. Шум внутренний. Допустимые уровни и методы испытаний», соответствующий требованиям международных стандартов. Данный стандарт распространяется на автомобильные транспортные средства категорий M1, M2, М3, N1, N2, N3, в том числе с электродвигателем, полуприцепы, предназначенные для перевозки пассажиров, троллейбусы и устанавливает допустимые уровни шума, которые воздействуют на водителя в кабине и пассажиров в пассажирском помещении автотранспортных средств, и методы испытаний.

Стандарт не распространяется на автотранспортные средства, находящиеся в эксплуатации.

Внешний шум транспортных средств при оценке их технического состояния в эксплуатации регламентирован ГОСТ Р 52231 - 2004 «Внешний шум автомобилей в эксплуатации. Допустимые уровни и методы измерения».

Литература

1.Артамонов М.Д и др. Основы теории и конструкции автомобиля. М., «Машиностроение», 1974, 288с.

2.Коноплянко В.И. и др. Основы управления автомобилем и безопасность движения. М., «ДОСАФ», 1989, 224с.

3. Литвинов А.С. Управляемость и устойчивость автомобиля. М., «Машиностроение», 1971, 416с.

4. Литвинов А.С. и др. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М., «Машиностроение», 1989, 240с.

5.Пугачёв И.Н.и др. Организация и безопасность дорожного движения: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / И.Н. Пугачёв, А.Э. Горев, Е.М. Олещенко. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 272 стр.

6. Цимбалин В.В. Испытания автомобилей. М., «Машиностроение», 1978, 199с.

Размещено на Allbest.ru