Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биомеханика дорожно-транспортных происшествий. Учебное пособие
.pdf
Вред здоровью средней тяжести. Признаками вреда здоровью сред
ней тяжести являются: отсутствие опасности для жизни, отсутствие
последствий, указанных в статье 111 УК РФ, длительное расстройство
здоровья, значительная стойкая утрата общей трудоспособности менее
чем на одну треть.
Длительное расстройство здоровья определяется как временная
утрата трудоспособности продолжительностью свыше трех недель
(более 21 дня). К таким повреждениям обычно относятся изолирован
ные или немногочисленные неосложненные переломы двухтрех ребер,
односторонние переломы таза без нарушения непрерывности тазового
кольца, ушибы внутренних органов (при отсутствии разрывов) груди и
живота.
Под значительной стойкой утратой трудоспособности менее чем на
одну треть следует понимать утрату трудоспособности от 10 до 30%
включительно. К таким состояниям могут относиться: частичные
нарушения функции спинного мозга; остаточные явления ушиба и
сотрясения мозга; нарушения кровообращения вследствие травмы
периферических сосудов; ограничение движений в крупных суставах
конечностей и др.
Легкий вред здоровью. Признаками легкого вреда здоровью явля
ются кратковременное расстройство здоровья и незначительная стой
кая утрата общей трудоспособности.
Кратковременное расстройство здоровья определяется как времен
ная утрата трудоспособности продолжительностью не свыше трех не
дель (21 дня). Повреждениями, вызывающими кратковременное рас
стройство здоровья, обычно являются переломы небольших костей
(например, костей носа, отростков окуловой кости, ногтевых фаланг
пальцев).
Под незначительной стойкой утратой трудоспособности следует
понимать стойкую утрату общей трудоспособности, равную 5%. К
последствиям различных травм, повлекшим незначительную стойкую
утрату трудоспособности, могут быть отнесены травматические ради
кулиты различной локализации: дефекты фаланг пальцев рук с
деформацией фаланги; нарушение функций или отсутствие ногтевой
фаланги первого пальца стопы и др.
Если после ДТП у пострадавшего обнаруживают повреждения
(ссадины, кровоподтеки, небольшие раны, не влекущие за собой вре
менной утраты трудоспособности или незначительной стойке утраты
трудоспособности), то такие повреждения не расценивают как вред
здоровью и тяжести их не определяют.
21
Классификация по признаку «тип ДТП»
Классификация на фронтальные и боковые столкновения, удар
сзади и опрокидывание позволяет охватить основную часть ДТП (95—
98 %), при которых отмечаются случаи травмирования водителей и
пассажиров автотранспортных средств [13]. Основными признаками,
которые следует учитывать при классификации аварий по типам ДТП,
являются характерные особенности воздействия перегрузок на чело
векаучастника ДТП и зоны (части) автомобиля, воспринимающей
основную энергию удара во время аварии.
На рис. 9 приведены значения углов ударов при основных типах
столкновений автомобилей. За угол удара принят угол между
центральной продольной вертикальной плоскостью исследуемого авто
мобиля участника ДТП и вектором скорости объекта соударения (при
движущемся объекте соударения) или вектором скорости исследуемого
автомобиля (при возмущенном характере движения, когда вектор
скорости не совпадает по направлению с продольной вертикальной
плоскостью автомобиля). Угол удара отсчитывается от 0 до 180° вправо
или влево от центральной продольной вертикальной плоскости
автомобиля.
Фронтальное столкновение — тип ДТП, при котором направление
вектора скорости движения объекта соударения или автомобиля со
ставляет с продольной вертикальной плос
костью автомобиля угол 0<а
<45°, а зона
1
соударения (контакта) расположена в пе
редней части. Принятый для фронтального
столкновения угол удара обусловлен харак
терными особенностями зоны удара води
телей и пассажиров об элементы интерьера
и возможностями поглощения энергии
удара передней частью автомобиля.
Боковое столкновение — тип ДТП, при
котором направление вектора скорости
движения объекта соударения или авто
мобиля составляет с продольной верти
кальной плоскостью автомобиля угол
Рис. 9. Типы столкновений
автомобилей:
и 2 – углы столкновения
1
фронтального и бокового;
соответственно
– угол удара
3
при наезде сзади
135°>а
находится в боковой части кузова.
правление вектора скорости движения
объекта соударения или автомобиля со
ставляет с продольной вертикальной плос
>45°, а зона соударения (контакта)
2
Удар сзади — тип ДТП, при котором на
22
костью автомобиля угол 180°>а
>135°, а зона соударения (контакта)
3
находится в его задней части.
Опрокидывание — тип ДТП, в процессе которого происходит
вращение автомобиля относительно продольной или поперечной его
оси. Опрокидывания, происходящие в результате столкновений ав
тотранспортных средств или наезда на неподвижные препятствия,
классифицируются как фронтальные столкновения.
При большом разнообразии условий ДТП классификация проис
шествий по основным типам не позволяет достаточно полно охарак
теризовать причины, вызывающие травмирование участников ДТП.
Поэтому целесообразно дополнительное разделение отдельных
типов ДТП на виды по следующим классификационным признакам:
направлению удара; месту удара; характеру взаимного расположения и
движения соударяемых объектов в первоначальный момент ДТП;
разновидности объектов соударения; ударнопрочностным характе
ристикам объектов соударения.
Фронтальные и боковые столкновения, а также удары сзади
делятся по направлению удара — на прямые и косые; месту удара—
центральные, нецентральные и скользящие (для фронтальных
столкновений и ударов сзади), удары в пассажирский салон и вне его
(для боковых столкновений); характеру взаимного расположения и
движения соударяемых объектов в первоначальный момент ДТП —
столкновение с движущимся (встречный и попутный) и неподвижным
объектом; разновидности объектов соударения — легковые и грузовые
автомобили, автобусы, троллейбусы, тракторы, дорожные машины, а
также здания, деревья, опоры путепроводов, ограждающие устройства
дорог, мостов и прочие препятствия; ударнопрочностным характе
ристикам объектов соударения — столкновения с деформируемыми
(перемещаемыми) и недеформируемыми объектами, подразделяемыми
в свою очередь на объекты, вызывающие распределенное, локали
зованное или экстремальное нагружение.
Столкновение называется прямым, когда угол удара равен, 0, 90 и
180° с допускаемым отклонением не более ±5°. При других значениях
угла удара столкновение считается косым.
Столкновение называется центральным, если векторы скорости
соударяемых объектов проходят через центры тяжести и совпадают с
продольной вертикальной плоскостью автомобиля. В противном
случае столкновение — нецентральное, или эксцентричное.
Специфическим видом являются скользящие столкновения, когда
деформация кузова происходит вдоль боковой поверхности, а дефор
мируемая зона охватывает более половины ее длины.
23
Боковые столкновения целесообразно классифицировать по месту
приложения нагрузки: удар в пассажирский салон или вне его. В
первом случае зона максимальной деформации расположена в боковой
части салона.
Деформируемый объект способен поглощать энергию удара; при
столкновении с недеформируемым объектом энергия рассеивается в
основном за счет деформации или перемещения ударяемого автомо
биля. Характер нагружения при этом зависит от геометрических и
ударнопрочностных параметров объектов соударения. Локализо
ванный характер нагружения отмечается при столкновениях с пред
метами, когда размеры зоны контакта не превышают 350—400 мм
(деревья, опоры путепроводов и светильников и т. д.).
Особое место по уровню травмоопасности занимают объекты,
вызывающие экстремальный характер нагружения. При таком виде
ДТП травмирование человека происходит в результате проникновения
объекта соударения в салон автомобиля через оконные проемы, а также
при столкновениях с предметами, имеющими малую контактную
поверхность. Вероятность экстремального характера нагружения в
основном определяется высотой расположения оконных проемов,
расстоянием от водителя (пассажира) до выступающей части
наружной поверхности автомобиля, а также величиной возможной
деформации транспортных средств в условиях ДТП.
Опрокидывания делятся по различным признакам:
направлению удара (поперечные, продольные и сложные);
месту удара (опрокидывания на 1/4 (90 ) оборота и опрокиды
вания на 1/2 (180°) оборота и более);
характеру движения (на горизонтальной и наклонной поверх
ностях);
распределению контактных нагрузок (опрокидывания на ровной и
неровной поверхностях, на грунт и твердое покрытие).
На величину и характер нагружения кузова автомобиля оказывает
существенное влияние угол опрокидывания в процессе ДТП.
Классификация опрокидываний на 1/4, 1/2 оборота и более позволяет
выделить виды опрокидывания с нагружением (1/2 оборота и более) и
без нагружения (1/4 оборота) элементов крыши вертикальной состав
ляющей нагрузки.
24
Контрольные вопросы
1. Дайте определение ДТП.
2. Что является основными причинами ДТП?
3. Назовите основные виды ДТП.
4. Какой уровень автомобилизации в РФ?
5. Какова структура автопарка РФ по возрасту?
6. Какова структура автопарка РФ по производителям?
7. Назовите категории ДТП.
8. Какова классификация ДТП по признакам?
25
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА
СОУДАРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛИ
«АВТОМОБИЛЬ-ОБОЛОЧКА»
2.1. Основные положения моделирования
Задачей моделирования является: установление необходимых
требований к модели, чтобы процессы, исследуемые с ее помощью,
были подобны процессам, протекающим в моделируемом (натурном)
объекте.
При исследовании такого сложного явления, как соударение двух
тел, научно обоснованная постановка экспериментов и обработка их
результатов невозможны без привлечения методов теории подобия и, в
частности, моделирования. Это особенно важно при рассмотрении
таких явлений, которые зависят от большого числа параметров и
которые не могут быть описаны даже упрощенными математическими
уравнениями.
При изучении любого механического процесса обычно начинают с
выявления основных, определяющих факторов с последующим
построением модели при помощи простейших образов и явлений, ранее
подробно изученных и известных.
Для таких задач, как процесс соударения тел, можно ограничиться
установлением факторов, необходимых для полного определения
искомой величины, численные значения которой иногда можно
находить только экспериментально.
Сущностью метода моделирования является замена изучения в
натуре изучаемого подобного явления на модели в лабораторных
условиях. При этом по результатам опытов с моделями можно сделать
вывод о характере явлений, протекающих в натурных условиях.
Движение тела в процессе удара в общем случае будет определяться
двумя уравнениями — уравнением движения центра инерции тела и
уравнением поворота тела вокруг оси, проходящей через центр
тяжести. Поскольку движение тела в процессе удара является
неустановившимся, то в качестве параметров, определяющих кинема
тические масштабы закона движения тела, следует принять некоторый
геометрический параметр, например местного смятия α и время t.
Кроме того, согласно уравнениям движения, в число определяющих
параметров войдут масса т и момент инерции I тела, а также плотность
его материала ρ. Состояние тела, за исключением зоны контакта, будет
определяться модулями упругости Е и G и напряжением σ.
26
Если деформируемый элемент при ударе сминается лишь частично,
то под Е, G и σ следует понимать физические параметры несминаемой
части деформируемого элемента.
Кроме уравнений движения и состояния необходимо учесть и
начальные условия. Начальные условия заключаются в том, что и
момент касания деформируемого элемента с телом заданы величина и
направление относительной скорости движения центра инерции V
угла θ
между векторами скорости и ее нормалью к свободной
0
и
0
поверхности деформируемого объема.
Таким образом, в число параметров, определяющих движение
ударяющегося тела, войдут:
параметр, определяющий геометрический масштаб тела или
деформируемого элемента D;
кинематические параметры движения — текущий момент вре
мени t, характерный геометрический параметр α (величина местного
смятия), начальная скорость V
и угол θ0;
0
динамические параметры движения — масса т и момент инерции
I тела, положение центра тяжести тела х
;
с
физические постоянные — ускорение свободного падения g,
плотности материала тела ρ
и деформируемого элемента ρ, модули
т
упругости Е, С, компонента напряжения σ.
Процесс удара протекает за весьма короткий промежуток времени,
в течение которого тело практически не успевает совершить поворот
вокруг поперечной оси, проходящей через центр тяжести, в процессе
удара напряжения в сечениях тела не превосходят предела пропор
циональности материала, поэтому и по другим причинам несуще
ственными становятся некоторые параметры.
Учитывая вышеизложенное, можно сформулировать правила
полного моделирования ударных процессов.
Для того чтобы ударные процессы на модели и натурном объекте
были полностью подобны, необходимо и достаточно удовлетворить
следующие требования:
рабочие части модели и натурного объекта должны быть геомет
рически подобны;
одноименные критерии подобия для модели и натуры должны
быть равны.
Если достаточно обеспечить только кинематическое и динами
ческое подобие параметров движения тела, то
D
a
const;
vt
о
a
const;
0
const;
27
mg
33
aa
G
q
const
.
Процесс столкновения автомобилей происходит в течение десятых,
()
f
а иногда и сотых долей секунды. Основными факторами, влияющими
на величину разрушения (деформации) и его время, являются
конструкция автомобиля и скорость движения. При столкновении
автомобиля с транспортными средствами или препятствиями между
ними происходит взаимодействие, называемое ударом.
Удар – это механическое явление, происходящее в механической
системе, характеризуемое резким изменением скоростей ее точек за
очень малый промежуток времени и обусловленное кратковременным
действием очень больших сил. Столкновение автомобиля с препят
ствием состоит из двух фаз: первая — само столкновение (от момента
соприкосновения до момента наибольшего сближения) и вторая —
последующее перемещение (от момента наибольшего сближения до
момента разъединения) автомобиля.
В первой фазе — кинетическая энергия относительного движения
переходит в остаточную деформацию и частично в потенциальную
энергию упругой деформации, тепловую энергию, энергию звуковых
колебаний и др. Во второй фазе — при восстановлении или разъедине
нии потенциальная энергия упругой деформации преобразуется вновь
в кинетическую энергию автомобиля.
При неупругом ударе явление заканчивается на первой фазе и
соударяющиеся автомобили продолжают движение вместе как одно
целое с одинаковой скоростью.
Сложность теоретического исследования заключается в том, что
трудно учесть все факторы, влияющие на процесс столкновения и их
взаимосвязь между собой.
Как допущение автомобили предлагается представить в виде
следующих математических моделей – тонкостенная цилиндрическая
оболочка – такой математической моделью с некоторыми допущени
ями можно описать легковые автомобили, автобусы и автомобилифур
гоны. Кузов автомобиля — цилиндрическая тонкостенная оболочка,
закрепленная на раме, представленной в виде плоской прямоугольной
пластины. Такой математической моделью можно описать автомобили
с несущей рамой, т.е. все грузовые автомобили (рис. 10).
Цель исследований — определить и проанализировать все параметры,
сопутствующие столкновению, для автомобилей и человека внутри ТС.
Задача исследования состоит в определении следующих харак
теристик:
z
aa
тельно преграды в зависимости от скорости автомобиля
v
– перемещение свободного конца автомобиля относи
v
в момент
a
соударения и времени (t);
28
()
v
f
()
f
()af
()
f
()
j
f
a
a
a
ч
t
– скорость автомобиля в момент столкновения;
t
– замедление любых точек автомобиля во времени;
t
и
a
ч
v
– замедление человека в зависимости от вре
a
мени и скорости соударения;
a
чч
t
– интенсивность нарастания перегрузки.
а
б
в
Рис. 10. Моделирование процесса соударения
различных конструкций автомобилей:
а – модель автобуса, б – модель легкового автомобиля,
в – модель грузового автомобиля
29
Линия удара. Прямая, проходящая через точку соприкосновения
автомобилей при их столкновении, направленная параллельно относи
тельной скорости их центров тяжести в начале столкновения, называ
ется линией удара или столкновения (линия I – I на рис. 11). Понятие
линии удара имеет существенное значение, так как именно по этой
линии действует ударный импульс при столкновении автомобилей.
Различают следующие виды столкновений. Если скорости
автомобилей до столкновения параллельны линии удара, то столкно
вение называется прямым (рис. 11, а), а если не параллельны, то столк
новение называется косым (рис. 11, б). Столкновение называется цент
ральным, если линия удара проходит через центры тяжести автомо
билей, в противном случае оно будет эксцентричным или внецент
ральным.
Следует иметь в виду, что направление линии удара при столкно
вении автомобилей зависит не только от направления движения, но и
от величины скорости движения каждого из них. Если скорости дви
жения автомобилей различны, то линия удара будет расположена под
меньшим углом к продольной оси того из них, который перед
столкновением имел большую скорость.
а
б
Рис. 11. Виды столкновений:
а – прямые; б – косые; I–I – линия удара
Коэффициент восстановления. Рассеивание механической энер
гии при столкновении на необратимую деформацию автомобилей,
нагревание, звуковые колебания и т.п. характеризуется коэффи
циентом восстановления К, определяемым как отношение скорости
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]