Жаяу жүргіштерді жол апаттарынан қорғау: көлік дизайны мен технологиялардың рөлі
Pedestrian safety through vehicle design
Жалқы жол апаттары жыл сайын 270 мыңнан астам адамның өмірін алып жатыр. Мақалада жаяу жүргіштерді қорғау үшін көлік дизайны мен ADAS жүйелері талданған.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
2013 жылдың мамыр айында Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы (ДДҰ) әлемдік жолдарда әр жылы 270 000-нан астам жаяу жүргіншінің қаза болатынын хабарлады, бұл жол-көлік оқиғаларынан қаза тапқан 1,24 миллион адамның 22 пайызын құрайды. Проблеманың ауқымы зор болғанына қарамастан, жаяу жүргіншілердің қазасын азайтуға жасалған көптеген әрекеттер тарихи түрде білім беру және жол қозғалысын реттеуге ғана бағытталған. 1970 жылдардан бері апат инженерлері көлік құралының конструкциялық қағидаларын әзірлеу үшін көліктегі жолаушыларды қорғауда сәтті қолданылған конструкциялық принциптерді пайдалана бастады. Бұл жаяу жүргіншілерге келтірілетін жарақаттардың ықтималдығын азайтуға, немесе жаяу жүргінші мен көлік арасындағы апаттың болу мүмкіндігін төмендетуге бағытталған. Осыған байланысты, көліктің құрылымын бұзбай, энергияны сіңіретін (жұмсақ) бампер, капот, лобовой стекло және тіректерін қайта жасау қажет. 2005 жылдан бері ADAS (автоматтандырылған жүргізушіге көмекші озық жүйелер) енгізілгеннен кейін, жаңа жаяу жүргіншіні анықтау, апаттан сақтану және оның салдарын азайту жүйелері пассивті емес, белсенді қорғау жүйелері арқылы жақсартулар ұсынады. Мысалы, omniview технологиясы жүргізушіге қозғалыс жасамас бұрын көліктің айналасындағы жағдайды көруге мүмкіндік береді. Көптеген аймақтарда ауыр көліктерге жаяу жүргіншілерді тікелей көру талабы қойылып, айнаға жүгінуден бас тартылуда.
In May 2013, the World Health Organization (WHO) reported that more than 270,000 pedestrians lose their lives on the world’s roads each year, accounting for 22% of the total 1.24 million road traffic deaths. Despite the magnitude of the problem, most attempts at reducing pedestrian deaths had historically focused solely on education and traffic regulation. Since the 1970s, crash engineers have begun to use design principles that have proved successful in protecting car occupants to develop vehicle design concepts that reduce the likelihood of injuries to pedestrians in the event of a car pedestrian crash, or reduce the likelihood of a car pedestrian crash in the first place. These involve redesigning the bumper, hood (bonnet), windshield and pillar to be energy absorbing (softer) without compromising the structural integrity of the car. With the advent of ADAS (Automated Advanced Driver Assist Systems) since 2005, new pedestrian detection and crash avoidance and mitigation systems offer improvements through active rather than passive protection systems. For example, omniview technology allows a driver to see what is around the vehicle before moving. More regions are requiring heavy vehicles to have direct vision of pedestrians, rather than relying on mirrors.
Жаяу жүргіншілердің апатының анатомиясы
Көптеген жаяу жүргіншілерге қатысты жол апаттарына алға қозғалатын автомобильдер себеп болады (автобустар және тік капотты/капоттары бар басқа көліктерден өзгеше). Мұндай жағдайда тұрған немесе келе жатқан жаяу жүргіншіге автомобиль соғып, оның жылдамдығы автомобильдің жылдамдығына дейін жетеледі де, автомобиль тоқтағанша ол алға қарай қозғалады. Жаяу жүргінші екі рет соққы алады – біріншіде автомобильден, екіншіде жерге, бірақ өлімге алып келетін жарақаттардың көп бөлігі автомобильмен болатын әрекеттесуден туындайды. Көлік құралын жобалаушылар көбінесе автомобиль мен жаяу жүргінші арасындағы қарым-қатынасты түсінуге баса назар береді, ол мынадай оқиғалар тізбегімен сипатталады: көліктің бамперы алдымен жаяу жүргіншінің төменгі аяқтарына тиеді, капоттың алдыңғы жиегі жоғарғы жамбасқа немесе ішкі ағзаларға соғады, ал бас пен жоғарғы дене бөлігі капоттың үстіңгі бетіне және/немесе лобовой шыныға тиеді.
Many pedestrian crashes involve a forward moving car (as opposed to buses and other vehicles with a vertical hood/bonnet). In such a crash, a standing or walking pedestrian is struck and accelerated to the speed of the car and then continues forward as the car brakes to a halt. The pedestrian is impacted twice, first by the car and then by the ground, but most of the fatal injuries occur due to interaction with the car. Vehicle designers usually focus on understanding the car pedestrian interaction, which is characterized by the following sequence of events: the vehicle bumper first contacts the lower limbs of the pedestrian, the leading edge of the hood hits the upper thigh or pelvis, and the head and upper torso are struck by the top surface of the hood and/or windshield.
Жаяу жүргіншілердің жарақаттануын азайту
Көптеген жаяу жүргіншілердің өлімі мидың жарақаттануынан, бас қатты капотқа немесе жел әйнегіне соққаннан туындайды. Сонымен қатар, әдетте өлімге алып келмейтін болса да, төменгі аяқ-қолдағы (көбінесе тізе буыны мен ұзын сүйектердегі) жарақаттар мүгедектіктің ең көп кездесетін себебі болып табылады. Алдыңғы қорғаныс жүйесі (FPS) – көлік құралының алдыңғы бөлігіне орнатылатын, жаяу жүргіншілер мен велосипедшілерді алдыңғы соқтығысу кезінде қорғауға арналған құрылғы. Автомобиль дизайны жол-жағдайлық оқиғаларда жаяу жүргіншілердің жарақаттану ауқымы мен ауырлығына елеулі әсер етеді. Volvo компаниясы жаяу жүргіншілер мен велосипедтерді танитын, автоматты тежегішпен жабдықталған ADAS жүйесін жасады, бұл жаяу жүргіншілермен соқтығысу қаупін азайтуға бағытталған. Кейбір автомобильдерде қарсы қозғалысқа келе жатқан велосипедшілерге есік ашу қаупін болдырмайтын "есік" технологиясы да бар. 2017 жылы АҚШ-та жаяу жүргіншілердің жарақаттануы мен өлімі күрт өсті, себебі үлкен көліктердің көбеюі және автомобильдегі ойын-сауық және байланыс жүйелеріне байланысты жүргізушілердің назарсыздығы артты. Осыған байланысты, жаяу жүргіншілердің қауіпсіздігін қамтамасыз етуге арналған жүргізушіге көмекші жүйелер кеңінен таралған болуы мүмкін.
Most pedestrian deaths occur due to the traumatic brain injury resulting from the hard impact of the head against the stiff hood or windshield. In addition, although usually non fatal, injuries to the lower limb (usually to the knee joint and long bones) are the most common cause of disabilities. A Frontal Protection System (FPS) then can be device fitted to the front end of a vehicle to protect both pedestrians and cyclists in the event of a front end collision. Car design has been shown to have a large impact on the scope and severity of pedestrian injury in car crashes. Volvo has created a pedestrian and cycle recognition ADAS with automatic braking designed to reduce pedestrian collisions. Some car models also have 'dooring' technology, to prevent car doors being opened onto oncoming cyclists. With pedestrian injuries and fatalities increasing dramatically in the US in 2017, due to factors including larger cars and increasingly distracted driving with entertainment and communication systems in cars, pedestrian safety driver support systems may become widespread.
Басты қорғау
Көбінесе көліктердің капоты металл табақтан жасалады, бұл энергияны сіңіретін, салыстырмалы түрде аз қауіп төндіретін құрылым. Бастың ауыр жарақаттары көбінесе капот пен оның астындағы қатты қозғалтқыш бөліктері арасындағы арақашықтық жеткіліксіз болғанда пайда болады. Шамамен 10 см аралық жаяу жүргіншінің басының бақыланатын тоқтауына және өлім қаупінің айтарлықтай төмендеуіне жеткілікті. Капот астында орын жасау әрқашан оңай болмайды, себебі көбінесе аэродинамика және дизайн сияқты басқа да шектеулер болады. Капоттың кейбір бөліктерінде мұндай мүмкіндік болмайды, оларға капоттың бекітілетін жиектері және жел әйнегімен жанасатын бөлігі кіреді. Инженерлер бұл мәселені деформацияланатын бекіткіштерді пайдалану арқылы, сондай-ақ апат кезінде іске қосылып, капоттың қатты бөліктерін жабатын ауа қаптамалары сияқты инновациялық шешімдерді әзірлеу арқылы шешуге тырысты. Мысалы, Citroën C6 және Jaguar XK сияқты кейбір модельдерде, бампер соққыны сезгенде қозғалтқыш блогынан 6,5 см (2,5 дюйм, C6) артық кеңістік беретін жаңа капот дизайны қолданылған. 2012 және 2015 жылдары Volvo V40 және Land Rover Discovery Sport капоттың соққыны сезгенде жұмыс істейтін капот астындағы ауа қаптамасымен жабдықталған. Бұл ауа қаптамасы жел әйнегінің тіректерін де жауып, жаяу жүргіншінің басын қосымша қорғауға арналған. Дегенмен, бұл жаяу жүргіншілерге арналған ауа қаптамалары кеңінен қолданылмады.
The hood of most vehicles is usually fabricated from sheet metal, which is a compliant energy absorbing structure which poses a comparatively small threat. Most serious head injuries occur when there is insufficient clearance between the hood and the stiff underlying engine components. A gap of approximately 10 cm is usually enough to allow the pedestrian’s head to have a controlled deceleration and a significantly reduced risk of death. Creating room under the hood is not always easy because usually there are other design constraints, such as aerodynamics and styling. In some regions of the hood it can be impossible. These include along the edges on which the hood is mounted and the cowl, where the hood meets the windshield. Engineers have attempted to overcome this problem by using deformable mounts, and by developing more ambitious solutions such as airbags that are activated during the crash and cover the stiff regions of the hood. Some models, like the Citroën C6 and Jaguar XK feature a novel pop up bonnet design, which adds 6.5 cm (2.5", C6) extra clearance over the engine block if the bumper senses a hit. In 2012 and 2015, the Volvo V40 and the Land Rover Discovery Sport have an under the hood airbag designed to operate if the hood senses a hit. The airbag is also designed to cover the windshield pillars to help protect the pedestrian's head. However, these pedestrian airbags have not been taken up widely.
Аяқ-қолдарды қорғау
Көптеген аяқ жарақаттары көліктің бамперы мен капоттың алдыңғы жиегінен тікелей соққы салдарынан пайда болады. Бұл жамбас сүйегі мен тібіет сүйегі/шаныш сүйегінің сынға ұшырауына және буынның иілуінен тізе буындарының зақымдануына әкеледі. Осылайша, осы жарақаттарды азайтуға бамперді жұмсақ ету және жанасу аумағын ұлғайту, сондай-ақ көліктің алдыңғы бөлігінің геометриясын өзгерту арқылы тізе буынының иілуін шектеу арқылы түйіскендегі ең жоғары күшті азайту көмектеседі. Компьютерлік модельдеулер мен мәйіттермен жүргізілген тәжірибелер көрсеткендей, егер көліктің бамперы төмен болса, жамбас пен аяқ бірге айналады, бұл тізе буынының иілуін азайтады және буынның жарақаттану мүмкіндігін төмендетеді. Бампердің терең пішіндері және бампер астындағы құрылымдар (мысалы, ауа бөгеті) аяқтың айналуын шектеуге де көмектеседі.
Most limb injuries occur due to a direct blow from the bumper and the leading edge of the hood. This leads to contact fractures of the femur and the tibia/fibula and damage to the knee ligaments due to bending of the joint. Thus, attempts at reducing these injuries involve reducing the peak contact forces by making the bumper softer and increasing the contact area and by limiting the amount of knee bending by modifying the geometry of the front end of the car. Computer simulations and experiments with cadavers show that when cars have lower bumpers, the thigh and leg rotate together causing the knee to bend less and thus reducing the likelihood of ligament injuries. Deeper bumper profiles and structures under the bumper (such as the air dam) can also assist in limiting the rotation of the leg.
Трамвайлар
Трамвайлардағы ерте мысал ретінде, жаяу жүргіншілерді алдыңғы күтімдік шасси дөңгелектерінің арасында қалмауы үшін қорғаушы құрылғы қолданылған. Егер жаяу жүргінші қорғаушы құрылғыға соғылса, көліктің алдындағы қақпақ автоматты түрде төмен түсер еді. Бұл трамвайдың рельстен шығуына қарсы қорғайды, сондай-ақ жаяу жүргіншінің қаза болу мүмкіндігін азайтады. 1900-ші жылдардың басынан бастап Ұлыбритания трамвайларында мұндай қорғаушы құрылғылар міндетті болды.
An early example can be found on trams in the form of a lifeguard which prevents pedestrians from being caught between the wheels of the leading bogie should they be hit. When a pedestrian hit the lifeguard a scoop/grille would be automatically lowered in front of the vehicle. This protects the tram against derailment as well as reducing the likelihood of the pedestrian being killed. Lifeguards were compulsory on UK trams from early in the 1900s.