CC BY
94
УДК 656.11
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ АВТОМОБИЛЯ ПРИ НАЕЗДЕ ИЛИ СТОЛКНОВЕНИИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
© В.А. Ковалев1, Е.С. Воеводин2, Е.В. Фомин3, В.П. Горячев4
Сибирский федеральный университет, 660074, Россия, г. Красноярск, ул. Киренского, 26.
Предлагается метод определения скорости транспортного средства при наезде или столкновении, когда отсутствуют основные параметры для стандартной модели расчета. Динамика нагрузки ремня безопасности, используемого как средство для ограничения перемещения людей внутри автомобиля при резких замедлениях, позволяет установить скорость движения по деформации ремня и соответствующему ей перемещению человека. Ключевые слова: дорожно-транспортное происшествие; наезд; столкновение транспортных средств; деформация ремня безопасности; перемещение человека.
VEHICLE SPEED DETERMINATION UNDER COLLISION OR RUNNING OVER V.A. Kovalev, E.S. Voevodin, E.V. Fomin, V.P. Goryachev
Siberian Federal University,
26 Kirensky St., Krasnoyarsk, 660074, Russia
A method to determine the speed of the vehicle under running over or collision in the absence of basic parameters for the standard calculation model is proposed. The loading dynamics of the sa fety belt used as a means limiting people's movement inside a vehicle under sudden deceleration allows to determine the driving speed by the deformation of the belt and corresponding movement of a person.
Keywords: road accident; running over; collision of vehicles; safety belt deformation; movement of a person.
При анализе обстоятельств дорожно-транспортного происшествия (ДТП) одним из основных параметров является скорость транспортного средства в момент инцидента. По величине скорости определяют причинно -следственные связи, обусловливающие ДТП.
Скорость транспортных средств в момент наезда или столкновения в существующих методиках определяют по следу тормозного пути, осколкам стекол, деформациям транспортных средств, оценке со слов очевидцев [1, 2, 3, 4].
Во многих случаях этих методов бывает недостаточно: при наезде на неподвижное препятствие без торможения следы отсутствуют; схемы дорожно-транспортных происшествий иногда составляются не вполне корректно и пр. Оценка свидетелями скорости транспортного средства весьма приблизительна. Более адекватным является применение подходов, основанных на анализе физических процессов, происходящих в процессе ДТП [5].
Рассмотрим дорожно-транспортную ситуацию, при которой произошел наезд транспортного средства на неподвижное препятствие, приведший к разрыву ремня безопасности. Требуется определить скорость транспортного средства на момент наезда.
В процессе наезда на неподвижное препятствие или столкновения транспортных средств человек, не пристегнутый ремнем безопасности, продолжает движение по инерции с прежней скоростью и ударяется о детали внутреннего интерьера кузова автомобиля, который к этому времени успевает остановиться. При наличии ремня скорость человека гасится в процессе деформации передней части автомобиля ремнем безопасности.
Для решения поставленной задачи определим примерную нагрузку во время наезда, приходящуюся на человека, пристегнутого ремнем безопасности.
Вначале автомобиль движется со средним замедлением ja, а человек - со средним замедлением j4. Если жесткость ср ремня постоянна, то
mч■jч = Ср^ч - Ss), (1)
где mч - масса человека, кг; ср - жесткость ремня, кг/м; Sч и Sа - соответственно перемещения человека и автомобиля, м. Поскольку
Sa = Vо•t - 0(2)
1 Ковалев Валерий Александрович, кандидат технических наук, профессор кафедры транспорта, тел.: 89059968385. Kovalev Valery, Candidate of technical sciences, Professor of the Transport Department, tel.: 89059968385. Воеводин Евгений Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры транспорта, тел.: 89131918095. Voevodin Evgeny, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Transport Department, tel.: 89131918095.
2Фомин Евгений Валериевич, старший преподаватель кафедры транспорта, тел.: 89048905337, e-mail: 2325337@mail.ru Fomin Evgeny, Senior Lecturer of the Transport Department, tel.: 89048905337. e-mail: 2325337@mail.ru
3Горячев Вадим Петрович, старший преподаватель кафедры транспорта, тел.: 89130312211.
Goryachev Vadim, Senior Lecturer of the Transport Department, tel.: 89130312211.
то
Откуда
Путь перемещения человека
тч• ¡ч = Ср• Бч - Уо• ^ Ср + 0,5¡а• Г2• ср.
5ч ■ Ср = тч •¡ч + У о ■ ^ Ср - 0,5¡а •
а 1 ср.
5Ч = -0,5^*2.
Решая дифференциальное уравнение (5), получим скорость человека:
К= I-4 • ¡а + У0-
\ сР
Решая дифференциальное уравнение (6), получим замедление человека:
■ - ЙТ - г ■ ' - '
]ч = I • г • ]а ]а
или
-/ч = 7а • ^ 1).
Время движения автомобиля до остановки
t=
1а
где Уо - скорость автомобиля на момент наезда на неподвижное препятствие, м/с.
Максимальную силу Рмакс, приложенную к телу человека, определим из следующих соотношений:
^чк = макс + ^ 1)' 5чмаксг
с _ (^макс-^1)
^чмакс = ^ ' ср
где Р1 - сила, действующая на человека со стороны ремня в момент остановки автомобиля,
Wчк - кинетическая энергия человека,
р1 = тч ¡ч;
ю = ^
'"ий-
Преобразуем выражение (10) с учетом выражения (11), получим:
тч • V
2 _ (^2макс-^20
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10) (11)
(12)
(13)
(14)
где
Откуда
С учетом выражений (6), (8), получим:
^Макс ™ч СР
mч•Vч ^ср РМакс .
2 2 2 ^макс = тч^Уч •ср + (Шч^]ч) .
- 7а + ( К) - 7аО
^ ^ 1)
тч )
С учетом выражения (9) преобразуем выражение (17),
где
^Макс ™ч ср
Г к
ср
1)
Тогда
(15)
(16)
(17)
(18)
р
2
с
р
2
2
+
р
2
2
+
=
'макс
т2ч]э2 +
т,
{Щ ^ 'а)
где
Откуда Тогда
^м2акс = тЧ; • )а2 + тч2 • -Р • 702 - 2 • • т? • У01-Р + тЧ; • .
22
Уо2 • ^ч^Ср - 2 -Уа • т^ • + 2 • т^ -уа2
• 2 I СР
\ тч 2 "1ч У а _ гмакс
у02 - 2 • ^--+ ^ - 1мак£. = 0 .
(19)
(20) (21)
(22)
Преобразуем выражение (22), получим формулу для расчета скорости автомобиля на момент наезда на неподвижное препятствие с учетом нагрузки на человека, пристегнутого ремнем безопасности:
+
N
2^тч Уа ^макс
ср тЧ'Ср
(23)
Для примера рассчитаем скорость автомобиля на момент наезда на неподвижное препятствие, при которой происходит разрыв ремня безопасности.
Для среднего замедления центра тяжести автомобиля при наезде на неподвижное препятствие (40-60)д, массы водителя, кг,
(24)
где Сч - вес водителя, Сч = 80 кг. Откуда
80
™ч = = 8,16, ч 9,8
жесткости ремня безопасности ср = 70 кН/м и нагрузки на человека не менее 70 кН скорость автомобиля на момент удара будет составлять для среднего замедления 40д:
40д • 8,16
V. =
7000
8,16
7000
40д • 8,16
7000
8,16
2 • 8,16 • (40#)2
70002
Для среднего замедления 60д:
7000 I 7000 8,16 • 7000
= 39,4 м/с или 142 км/ч.
60# • 8,16
^ =
7000
8,16
7000
60# • 8,16
7000
8,16
2 • 8,16 • (60#)2
70002
7000 I 7000 8,16 • 7000
= 41,4 м/с или 149 км/ч.
Графическая интерпретация вышеприведенных расчетов показана на рис. 1, 2.
Из рисунков видно, что с увеличением веса водителя скорость автомобиля, при которой происходит разрыв ремня безопасности в момент наезда на неподвижное препятствие, снижается.
Кроме того, применение ремней безопасности существенно увеличивает диапазон скоростей безопасного движения, снижает вероятность смертельного исхода и других видов травм, характерных при повреждениях различной тяжести водителей и пассажиров, не пристегнутых ремнями безопасности.
2
2
р
р
с
ч
тч =
а
+
2
+
+
2
0
40 60 80 100 120
Масса водителя, кг
Рис. 1. Зависимость скорости автомобиля, при которой происходит разрыв ремня безопасности в момент наезда на неподвижное препятствие, от веса водителя при величине замедления 40 д
Масса водителя, кг
Рис. 2. Зависимость скорости автомобиля, при которой происходит разрыв ремня безопасности в момент наезда на неподвижное препятствие, от веса водителя при величине замедления 60 д
Рассмотренный метод экспертного исследования дорожно-транспортного происшествия позволяет реально определить сложившиеся обстоятельства, выявить и систематизировать факторы, способствующие возникновению и развитию события и установить его технические причины.
Предложенный метод экспертного исследования позволяет получить научно обоснованное восстановление обстоятельств дорожно-транспортного происшествия и выявить данные, которые могут быть доказательными для установления истины по делу о ДТП.
Предложенный метод решения вопроса определения скорости движения транспортного средства в данной дорожно-транспортной ситуации позволяет суду, судьям, органам дознания и следователям разобраться в механизме дорожно-транспортного происшествия и дать правильную оценку действиям всем его участникам.
Статья поступила 24.03.2015 г.
Библиографический список
1. Судебно-автотехническая экспертиза: методическое пособие для экспертов-автотехников, следователей и судей /под ред. В.А. Иларионова. М.: ВНИИСЭ, 1980. Ч. 2. 491 с.
2. Иларионов В.А. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий: учебник для вузов. М.: Транспорт, 1989. 255 с.
3. Евтюков С.А., Васильев Я.В. Дорожно-транспортные происшествия: расследования, реконструкция, экспертиза / под ред. проф. С. А. Евтюкова. СПб.: Изд-во ДНК, 2008. 392 с.
4. Корухов Ю.Г. Транспортно-трасологическая экспертиза по делам о дорожно-транспортных происшествиях. Диагностическое исследование: методическое пособие для экспертов, следователей и судей. [Электронный ресурс] М.: ВНИИСЭ. 1988. Вып. 2. иР1_: Ь|Йр://у1атоЬНе.ги/раде.рЬ|р?^=681 (21.01. 2014).
5. Афанасьев Л.Л. Дьяков А.Б., В.А. Иларионов В.А. Конструктивная безопасность автомобиля: учеб. пособие для студентов втузов, обучающихся по специальности «Организация дорожного движения». М.: Машиностроение, 1983. 212 с.
