Перевороты транспортных средств: причины и механика возникновения.

Введение

Автомобильная авария, в которой транспортное средство переворачивается или опрокидывается.

Опрокидывание – это вид дорожно-транспортного происшествия, при котором транспортное средство переворачивается на бок или крышу. Опрокидывания характеризуются более высоким уровнем смертности, чем другие виды столкновений.

Динамика

Перевороты транспортных средств делятся на две категории: вызванные внешним воздействием и не вызванные внешним воздействием. Перевороты, вызванные внешним воздействием, происходят из-за сил, приложенных внешним объектом, таким как бордюр или столкновение с другим транспортным средством. Перевороты, не вызванные внешним воздействием, являются результатом действий рулевого управления, скорости и сцепления с дорогой. Прицепы, не имеющие сцепки типа "седло" (то есть использующие стандартное прицепное устройство вместо пятого колеса), более склонны к опрокидыванию, поскольку им не хватает тягача для дополнительной устойчивости.

Неоткрытые перекачки

Неосознанные опрокидывания происходят, когда силы, возникающие при повороте, дестабилизируют автомобиль. Когда автомобиль входит в поворот, на него действуют три силы: силы сцепления шин (центростремительная сила), инерционные силы (центробежная сила) и сила тяжести. Силы сцепления шин толкают автомобиль к центру окружности. Эта сила действует на уровне земли, ниже центра масс. Инерционная сила действует горизонтально через центр масс автомобиля, направленная от центра поворота. Эти две силы вызывают крен автомобиля наружу от поворота. Сила тяжести действует вертикально вниз через центр масс, в противоположном направлении. Когда силы сцепления шин и инерционные силы становятся достаточными для преодоления силы тяжести, автомобиль начинает опрокидываться.

Сбитые перекаты

Наиболее распространенный тип опрокидывания легковых автомобилей происходит, когда автомобиль скользит боком, а шины наталкиваются на бордюр, проваливаются в мягкий грунт или происходит подобное событие, вызывающее резкое увеличение поперечной силы. Физика этого процесса схожа с опрокидыванием при повороте. Согласно отчету за 2003 год, этот механизм был наиболее распространенным и составлял 71% случаев опрокидывания одного автомобиля. Другой тип опрокидывания происходит в результате столкновения с другим транспортным средством или объектом. Такие опрокидывания возникают, когда столкновение дестабилизирует автомобиль, например, когда узкий объект вызывает ускорение одной стороны автомобиля вверх, а другой – нет. Известно, что это происходит при наезде на концевые секции ограждений, направленные вниз. Боковое столкновение может привести к ускорению автомобиля вбок. Шины оказывают сопротивление изменению движения, и результирующая сила вращает автомобиль. Краш-тесты 1983 года показали, что легкие грузовики склонны к опрокидыванию после столкновения с некоторыми ранними конструкциями ограждений безопасности. Опрокидывание также может произойти при пересечении автомобилем рва или склона. Склоны крутизной более 33% (один вертикальный метр подъема или спуска на три горизонтальных метра) называются "критическими склонами", поскольку они могут привести к опрокидыванию большинства автомобилей. Автомобиль может перевернуться при наезде одним из колес на крупное препятствие или при маневрировании по неровной местности. "Нож" прицепа может привести к опрокидыванию тягача, если автомобиль находится в условиях, способствующих опрокидыванию (мягкий грунт или бордюр). Сильный ветер может опрокинуть высокие транспортные средства, такие как грузовики, автобусы и фургоны. К зонам риска относятся прибрежные дороги, равнины и открытые мосты. Транспортные средства, выезжающие из-за защищающих от ветра объектов, могут подвергаться внезапным порывам ветра, которые могут повлиять на устойчивость высоких транспортных средств.

Транспортные средства

Все транспортные средства в разной степени подвержены опрокидыванию. Как правило, склонность к опрокидыванию возрастает с увеличением высоты центра масс, уменьшением ширины колеи, чувствительностью рулевого управления и увеличением скорости. Порог опрокидывания для легковых автомобилей превышает 1 g бокового ускорения. Tesla Model S имеет необычно низкий риск опрокидывания – 5,7% – благодаря низкому центру масс. Легкие грузовики опрокидываются при боковых ускорениях от 0,8 до 1,2 g. Крупные коммерческие грузовики могут опрокинуться при боковых ускорениях всего 0,2 g. Грузовики опрокидываются чаще, чем легковые автомобили, поскольку обычно имеют более высокие кузова и больший дорожный просвет, что повышает центр масс. Внедорожники склонны к опрокидыванию, особенно модели, оснащенные подвеской с большим ходом для бездорожья. Увеличенная высота подвески для обеспечения большего дорожного просвета также повышает центр масс. Полноразмерные фургоны обычно не оснащаются внедорожной подвеской, но их увеличенная высота кузова делает их более подверженными опрокидыванию. Особенно печально известны пятнадцатиместные фургоны, такие как Ford E Series (27,9%), которые часто опрокидываются из-за увеличенной высоты, обусловленной усиленной подвеской, необходимой для перевозки большого количества пассажиров. Склонность к опрокидыванию возрастает при сильной загрузке транспортного средства. Рекомендуется не размещать груз на крыше таких фургонов и использовать водителей, имеющих опыт или прошедших обучение безопасной эксплуатации транспортного средства. В таких случаях знание поведения транспортного средства с грузом и без него, избежание резких маневров и снижение скорости на крутых поворотах может значительно снизить риск опрокидывания. Производители внедорожников часто размещают предупреждения на солнцезащитных козырьках водителя. Среди автомобилей, получивших известность из-за склонности к опрокидыванию, – Ford Bronco II, Suzuki Samurai, Jeep CJ, Mitsubishi Pajero/Montero и Isuzu Trooper. Военные автомобили имеют значительно более широкую колею, чем гражданские внедорожники, что затрудняет их опрокидывание. Однако самодельные взрывные устройства в Ираке и Афганистане приводят к опрокидываниям, нехарактерным для гражданских транспортных средств. Особенно уязвим наводчик башни. Высокий пассажирский автобус попал в заголовки американских газет, когда в 2011 году в Нью-Йорке в результате опрокидывания погибли 15 пассажиров. Автобус совершил резкий маневр, перевернулся на бок и врезался в столб, который оторвался от верхней части транспортного средства.

All vehicles are susceptible to rollovers to various extents. Generally, rollover tendency increases with the height of the center of mass, narrowness of the axle track, steering sensitivity, and increased speed. The rollover threshold for passenger cars is over 1 g of lateral acceleration. The Tesla Model S has an unusually low rollover risk of 5.7% due to its low center of mass. Light trucks will roll over at lateral accelerations of 0.8 to 1.2 g. Large commercial trucks will roll at lateral accelerations as low as 0.2 g Trucks are more likely to roll over than passenger cars because they usually have taller bodies and higher ground clearance. This raises the center of mass. SUVs are prone to rollover, especially those outfitted with long travel off road suspensions. The increased suspension height for increased clearance off road raises the center of mass. Full size vans don't usually have off road suspensions, but their increased body height makes them more prone to tip. Fifteen passenger vans such as the Ford E Series (at 27.9%), are particularly notorious for rolling over because their height is increased by the heavy duty suspensions necessary to carry large numbers of people. The rollover tendency is increased when the vehicles are heavily loaded. It is recommended to not load anything on the roof of such vans, and to use drivers experienced or trained in safe operation of the vehicle. In such cases, familiarity with the vehicle's behavior loaded and unloaded, avoiding sudden swerving maneuvers, and reducing speed through tight turns can greatly decrease the rollover risk associated with these vehicles. Manufacturers of SUVs often post warnings on the driver's sun visor. Among the vehicles which have received publicity for tendencies to roll over are the Ford Bronco II, Suzuki Samurai, Jeep CJ, Mitsubishi Pajero/Montero, and Isuzu Trooper. Military vehicles have a much wider wheel track than civilian SUVs, making them more difficult to roll over. However, IEDs in Iraq and Afghanistan cause roll overs not seen by civilian vehicles. The top turret gunner is particularly vulnerable. A tall passenger coach made US headlines when 15 passengers were killed in New York in 2011. The bus swerved, flipped on its side and hit a pole which split off the top of the vehicle.

Общий перечень рисков переоформления

Транспортные средства, продаваемые в Соединенных Штатах, отсортированы по риску, оцененному Национальным управлением безопасностью дорожного движения США. Нажмите <> для сортировки по другим параметрам. Год Производитель Модель Риск опрокидывания Gripg Высота ЦТ Произведено Тип Сиденья Комментарий 2011 Chevrolet Tahoe 24,6% 0,79 SUV 8 2011 Ford F 150 19,8% 0,71 Грузовик 4 2013 Toyota Hilux 19,1% 5 миллионов до 2009 Грузовик 4 Также известен как Tacoma 2011 Audi Q7 18,5% 0,85 SUV 4 2013 Mercedes Benz M Class 17,9% SUV 5 2013 Volvo XC90 17,9% 0,77 SUV 5 или 7 2013 BMW X5 17,4% 1 миллион до 2010 SUV 5 2013 Lexus RX 16,4% SUV 5 2012 Chrysler Town & Country 16,4% Minivan ? 2013 Toyota Sienna 14% Минивэн 7 или 8 2011 Toyota Prius 12,1% 0,79 3,4 миллиона до 2014 4 Гибрид 2011 Chevrolet Impala 11,3% Седан 4 2014 Mercedes Benz E Class 9,9% 0,87 Седан 4 2011 Chevrolet Volt 9,4% 93 000 до 2015 4 Гибрид 2011 BMW 535 9,3% 5 миллионов до 2009 Седан 4 2013 Chevrolet Camaro 8,7% 0,98 Купе 4 2013 Tesla Motors Model S 5,7% 100 000 до 2016 Седан 5 или 7 Электрический

Выход

После опрокидывания транспортное средство может оказаться на боку или крыше, часто блокируя двери и затрудняя эвакуацию пассажиров. Крупногабаритные пассажирские транспортные средства, такие как автобусы, трамваи и троллейбусы, имеющие двери только с одной стороны, как правило, оснащаются одним или несколькими способами использования окон для эвакуации в случае опрокидывания. Некоторые из них имеют специальные окна с ручками для открывания, позволяющие использовать их в качестве аварийного выхода. Другие оснащены инструментами для разбивания стекол и создания импровизированного выхода. Некоторые имеют аварийные двери или люки в крыше или на стороне, противоположной обычной входной двери. Некоторые сочетают два или более из этих способов эвакуации.

Роллевые решетки и клетки

Столкновения с переворотом особенно опасны для находящихся в автомобиле людей по сравнению с лобовыми, боковыми или задними столкновениями, поскольку в обычных легковых автомобилях крыша имеет тенденцию обрушиваться внутрь, травмируя голову. Установка каркаса безопасности значительно повысила бы безопасность автомобилей, но в большинстве легковых автомобилей это привело бы к настолько сильному уменьшению грузового и пассажирского пространства, что стало бы непрактичным. Jeep Wrangler, автомобиль, который отличается компактными размерами, узкой шириной и предназначен для езды по пересеченной местности, является исключением, поскольку в стандартную комплектацию входит дуга безопасности. Снижение популярности кабриолетов в США отчасти связано с опасениями по поводу недостаточной защиты при опрокидывании, так как большинство кабриолетов не имеют защиты, кроме рамы ветрового стекла. Некоторые кабриолеты обеспечивают защиту при опрокидывании с помощью двух выступающих изогнутых дуг за подголовниками. В некоторых кабриолетах Mercedes-Benz предусмотрена выдвижная дуга безопасности, которая автоматически активируется в случае аварии. Гоночные автомобили почти всегда оснащены каркасами безопасности, поскольку гонки часто приводят к опрокидыванию. Кроме того, эффект повышения жесткости шасси, обеспечиваемый каркасом безопасности, обычно считается преимуществом для автомобиля.

Предупреждающие знаки

В некоторых странах существуют специальные знаки, предупреждающие о крутых поворотах и других участках дороги, где повышена опасность опрокидывания грузовиков и других транспортных средств с высоким центром тяжести. Эти знаки могут содержать рекомендацию по безопасной скорости, позволяющей избежать опрокидывания. Эта скорость обычно определяется путем измерения максимальной силы перегрузки, допустимой при прохождении поворота, чтобы обеспечить значительный запас прочности до достижения предельного статического угла опрокидывания. В Великобритании знак "неблагоприятного поперечного уклона" сопровождается предупреждающим знаком, например, "круговое движение впереди", "поворот впереди", "перекресток на ( ) повороте впереди" или "серия поворотов впереди".

Европейские тяжелые грузовики

В Европейском союзе принято считать, что опрокидывания большегрузных автомобилей обычно не приводят к серьезным травмам. Некоторые европейские грузовики не оснащены системой ESC. В Швеции ежедневно происходит от одного до двух случаев опрокидывания.

Соединенные Штаты

В США смертельные случаи, связанные с опрокидыванием транспортных средств, составляли соответственно %, % и % от общего числа смертельных случаев в 1994, 2003 и 2004 годах. Смертельные случаи при опрокидывании одного транспортного средства составляли соответственно 82%, 82% и 81% от всех смертельных случаев, связанных с опрокидыванием, в 1994, 2003 и 2004 годах. Победителем считается водитель, чей автомобиль совершит наибольшее количество переворотов.