CC BY
181
УДК 656.13.08
ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИК РАССЛЕДОВАНИЯ ВСТРЕЧНЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ АВТОМОБИЛЕЙ
Е.А. Новописный, аспирант, БГТУ им. В.Г. Шухова
Аннотация. Приведены стандартные методики расследования встречных столкновений автомобилей, выявлены их недостатки и перспективные направления развития.
Ключевые слова: методика расследования столкновений, встречные столкновения, причины столкновения.
Введение
Встречные столкновения (в пределах угла ±22,5 градусов относительно продольной линии транспортного средства) составляют 60-65% от общего числа столкновений и отличаются наибольшей тяжестью последствий, особенно на магистралях и на дорогах вне населённых пунктов. Встречные прямые столкновения в зависимости от степени перекрытия транспортных средств (ТС) друг друга по передней части могут быть центральными (векторы скоростей центров масс на одной линии), внецентренными и касательными [1].
Наиболее частыми видами фронтальных столкновений легковых и грузовых автомобилей являются нецентральные прямые и косые удары. Наиболее травмоопасными элементами для водителей всех транспортных средств и пассажиров легковых и грузовых автомобилей являются: рулевой механизм, ветровое стекло, двери и стойки кузова или кабины.
Открывание или заклинивание дверей при дорожно-транспортном происшествии (ДТП) приводит к выбрасыванию человека или снижению уровня послеаварийной безопасности автомобиля, обусловленному трудностями эвакуации пассажиров [2].
При неодинаковых массе и скорости более лёгкий или двигающийся с меньшей скоростью автомобиль будет отброшен назад от места столкновения.
При таком столкновении автомобили не вращаются. Обломки машин занимают небольшую площадь дороги.
Место столкновения определяется по расположению автомобилей, следам скольжения колёс до удара и после него с учётом указанных выше особенностей [3].
Анализ публикаций
Приводятся описания стандартных методик расследования столкновений, без выявления их слабых сторон и перспектив дальнейшего развития.
Цель и постановка задачи
Основной целью данной статьи является анализ существующих методик расследования столкновений, выявление их слабых сторон и возможные перспективные направления дальнейшего развития.
Характеристика стандартных методик расследования столкновений
Главным вопросом к экспертам по такому ДТП является вопрос о расположении ТС в момент столкновения относительно средней линии дороги. Для ответа на этот вопрос в порядке убывания значимости рассматриваются следующие данные с места ДТП:
- координаты следов шин ТС на подходе к месту столкновения, резкое изменение на-
правления следов, следы бокового скольжения шин при развороте ТС;
- расположение осыпи земли, осколков, стёкол и пластмасс, пятен масла, тосола; следы от деталей, груза;
- размеры и характер повреждений ТС;
- координаты расположения ТС на проезжей части после ДТП.
На рис. 1 показана схема расположения ТС при наиболее распространённом встречном внецентренном столкновении.
Рис. 1. Схема расположения ТС при встречном столкновении
Наибольшую информацию дают следы шин ТС на поверхности дороги.
Так, если на месте ДТП были зафиксированы следы торможения ТС-1 до столкновения, то по их обрыву и началу бокового скольжения можно вполне достоверно найти положение этого ТС в момент столкновения, а ТС-2 на масштабной схеме разместить в контакте с ТС-1 с учётом повреждения передней части. При этом нельзя стыковать повреждённые машины с целью определения угла между ними, так как зоны смятия образуются в сложном процессе взаимодействия ТС с разворотом относительно друг друга на большой угол до рассоединения.
Однако такой подход в практике экспертов часто наблюдается, в результате получают нереально большие углы между продольными осями ТС, по которым в зону контакта ТС должны были при высокой скорости заходить от кюветов, что не могло иметь места. При прямолинейном подходе ТС, особенно одной категории, поперечное расхождение каждого из них было обусловлено импульсом силы
тУ = |р& , (1)
о
а по равенству этого импульса получаем соотношение
т1У1 = т2У2, (2)
щ/т2 = У2/у =^2Фу&У2 Д/2Фу&У1 . (3)
Отсюда при равенстве фу или с учётом раз-
ных их значений по сторонам дороги (возможно, с выходом одного из ТС на обочину) находится соотношение у2/у1. По этому соотношению и сумме размера у1+у2+у0 на схеме ДТП находятся координаты у1 или у2 центров масс и поперечное расположение ТС в момент первого контакта. Если известно движение до столкновения одного из ТС под углом к линии дороги, то это также можно учесть в виде начального условия [4]. Кинетическая энергия затрачивается на поступательное и вращательное движение ТС со скольжением его шин
тУ2/2 = mgфxS + 2mgфуаЬу IЬ , (4)
где фх и фу - значения реализуемого сцепления в продольном и боковом направлениях; а и Ь - координаты центра масс ТС; у - угол разворота продольной оси; S - перемещение центра масс ТС.
По схеме на рис. 1 перемещение центров масс ТС произошло в направлении их прежнего движения на расстоянии около двойной габаритной длины каждого из них, причём поперёк дороги они сместились примерно на величину своей длины, т. е. центры масс переместились по направлению около 30° к линии дороги.
Можно вообще составить описание плоской модели каждого ТС на четырёх колёсах, а распределение реакций на них выразить через скорости скольжения Лх/Лу=Ух/Уу в соответствующих направлениях и с помощью электронной вычислительной машины (ЭВМ) рассчитать процесс перемещения ТС по времени и положению после столкновения с определением исходной скорости. Такими расчётами выявляется механизм развития процесса перемещения и разворота ТС по времени в зависимости от сочетания большо-
го числа влияющих факторов. Но недостаток исходных данных по параметрам ТС и с места ДТП заставляет вести подобные расчёты с допущениями по оригинальным методикам. Поэтому в практике используют изложенную методику определения скорости по приведённому выше энергетическому балансу. Но при этом необходимо рассмотреть вопрос о соотношении фх и фу в общей реализации сцепления
ф2 = ф2+ф2 . (5)
Темп изменения у зависит от величины разворачивающего момента, возникающего в процессе контактирования, массы и базы ТС, координат а и b центра масс ТС, а также равномерности сцепления по ширине дороги и степени заклинивания (разворота) левого переднего колеса.
Реактивный момент от сил сцепления возрастает и достигает по результатам исследований максимума при развороте ТС на угол у около 90°. Возрастает и общий угол разворота у, но из-за более высокого уровня пути перемещения центра масс затраты энергии на разворот ТС вокруг центра масс при низком сцеплении получаются относительно малыми по сравнению с затратами энергии на перемещение центра масс.
С учётом указанного выше в энергетическом балансе значения фх и фу можно принимать равными и причём оба на уровне ф=фу [5]. В условиях высокого сцепления из-за разного характера перераспределения реакций между колёсами значения фу целесообразно принимать на уровне фу=0,8ф, а в условиях низкого сцепления фу=ф. Тогда из энергетического баланса скорость каждого ТС после столкновения определится по выражению
V = .Jlg^js+labb^L) ,(м/с). (6)
В показанном на рис. 1 редком случае, когда ТС не смещают друг друга в своём направлении, кинетические энергии обоих ТС в момент столкновения были практически равными, т. е. можно записать равенство
mi (Vic2 - Vi2 )/2 = m2 (V2C2 - V22 )/2. (7)
По этому равенству, значениям скоростей У1 и У2 ТС после столкновения и, задаваясь, например, скоростью У2С для ТС-2 в момент столкновения, можно найти скорость для ТС-1 в момент столкновения, или же, наоборот, найти скорость ТС-2.
Потерями энергии на разрушения и деформации при этом обычно пренебрегают из-за их неопределённости и относительной малости по сравнению с энергетикой перемещений ТС с затратами на остановку масс и трение скольжения по дороге. Тогда после расчётного определения скоростей ТС после столкновения можно найти их скорости в момент столкновения, задаваясь скоростью одного из ТС по закону сохранения количества движения
т1У1с + (-т2У2с) = т1У1 + т2У2 . (8)
При наличии необходимого объёма информации о приведённой скорости с деформациями ТС по результатам их испытаний мож-о было бы более определённо найти значения У1С и У2С [6]. Если до столкновения имелись следы скольжения шин при торможении ТС длиной S до столкновения, то начальная скорость его находится по выражению
У0 = 0,5^ + 4 2фgS + Ус 2. (9)
Выводы
В настоящее время методики, используемые в экспертной практике, позволяют определить скорость движения транспортных средств путём расчёта энергии, затрачиваемой на образование следов юза колёс при торможении и при боковом скольжении транспортных средств, на перемещение транспортных средств после столкновения и другие.
Кроме того, при отсутствии следовой информации определить даже приблизительно значение скорости транспортных средств перед ДТП традиционно используемыми методами не представляется возможным.
Поэтому инженерные методы реконструкции обстоятельств ДТП с учётом деформаций конструкций позволяют оценивать возможность получения и соответствие интеграль-
ных величин деформаций, полученных столкнувшимися автомобилями в указанных водителями условиях, оценивать возможные траектории и характер движения автомобилей как до, так и после столкновения, т. е. являются перспективным направлением проведения экспертизы ДТП.
Литература
1. Балакин В. Д. Экспертиза дорожно-транс-
портных происшествий: Учебное пособие. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2005. -136 с.
2. Рябчинский А.И. Пассивная безопасность
автомобиля. - М.: Высшая школа, 1987.
- 262 с.
3. Домке Э.Р. Расследование и экспертиза
дорожно-транспортных происшествий:
Учебное пособие. - Пенза: ПГУАС, 2005. - 260 с.
4. Коллинз Д., Моррис Д. Анализ дорожно-
транспортных происшествий: Пер. с англ. - М.: Транспорт, 1971. - 128 с.
5. Иларионов В. А. Экспертиза дорожно-
транспортных происшествий: Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 1989. - 255 с.
6. Коршаков И.К. Пассивная безопасность
автомобиля. - М.: МАДИ, 1979.
Рецензент: В.К. Жданюк, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 24 апреля 2009 г.
