Naukowcy uważają, że „crash boxy” mogą uratować życie kierowcom autobusów

Działania mające na celu poprawę bezpieczeństwa kierowców autobusów w życiu codziennym mogą być krokiem w dobrym kierunku. W nowym raporcie Instytutu Ekonomiki Transportu (ITE) naukowcy przedstawiają nowe metody testowania i specjalny środek konstrukcyjny – „crash box” – który może znacząco zmniejszyć ryzyko obrażeń zagrażających życiu.

Autorami raportu są Tor-Olav Nævestad i Manuel Laso. Pierwszy z nich jest badaczem w Instytucie Ekonomiki Transportu i od dawna zajmuje się bezpieczeństwem w transporcie autobusowym, w tym bezpieczeństwem kolizji. Manuel Laso jest kierownikiem projektu w międzynarodowej firmie specjalizującej się w projektowaniu i testowaniu pojazdów. Firma prowadzi tor testowy, uważany przez wielu za najlepszy w Europie, ale oferuje również symulację cyfrową – technikę umożliwiającą testowanie pomysłów na wczesnym etapie – zanim powstanie samochód osobowy, autobus lub ciężarówka. W pracach nad raportem to właśnie ta druga technika, symulacja cyfrowa, jest wykorzystywana do analizy kolizji autobusów.

– Z poprzednich badań wynika, że ​​bezpieczeństwo kierowców autobusów w razie kolizji jest niewystarczające. Wiedzieliśmy to już wcześniej z wypadków, które mieliśmy – mówi Tor-Olav Nævestad.

Wcześniejsze badania wykazały potrzebę dokładniejszego przyjrzenia się możliwym wzmocnieniom, które mogłyby zwiększyć bezpieczeństwo kierowców autobusów. Nadal nie ma globalnego standardu ochrony autobusów przed zderzeniami czołowymi, a w Norwegii obowiązuje jedynie standard znany jako R-29.

– Podczas testów pojazdów pod kątem zgodności z normą R-29, prostokątny stalowy element uderzający jest wbijany niczym wahadło w przednią ścianę kabiny, mniej więcej tuż pod przednią szybą. Jednak z trzech śmiertelnych kolizji autobusów w Norwegii wiemy, że nie jest to typowa forma kolizji. W trzech wypadkach, w których prędkość była niska, zderzenie nastąpiło przy znacznie węższym nałożeniu się autobusów.

CRASH BOX: Crash box jest wbudowany w podłogę pod siedzeniem kierowcy. Jego celem jest przeniesienie jak największej energii zderzenia z przodu, poza kierowcę.

Pierwszą częścią testu było zatem skonstruowanie symulacji cyfrowych, które zakładały, że zderzają się ze sobą tylko części autobusów. Węższy punkt uderzenia w zderzeniu oznacza, że ​​znacznie więcej energii musi zostać pochłonięte na ograniczonym obszarze.

– Jako punkt wyjścia wzięliśmy trzy wypadki w Norwegii. Dzięki raportom Norweskiej Komisji Badania Wypadków mamy szczegółowe informacje o skali szkód i mechanizmach ich powstawania – mówi Nævestad.

Trzy wypadki to wypadki w Nafstad w 2017 r., w Tangen w 2021 r. i w Fredrikstad w 2022 r. Podczas pracy nad symulacją obaj badacze sprawdzali, jak duża powierzchnia przodu autobusów zderza się ze sobą, pod jakim kątem autobusy uderzają o siebie i jaką prędkość miały w momencie zderzenia.

Dane zebrane z wypadków pozwoliły badaczom tak zaprogramować symulację cyfrową, aby wynik był zbliżony do tego, co opisano w raportach o wypadkach.

Kolejnym krokiem projektu było zbadanie, jakie zmiany konstrukcyjne mogłyby zmniejszyć ryzyko dla kierowców w tego typu kolizjach. Rezultatem była stalowa rama chroniąca obszar, w którym siedzi kierowca, czyli klatka bezpieczeństwa.

Celem projektu jest skierowanie energii zderzenia na obszar za kierowcą. „Kiedy samochód osobowy zderza się z samochodem, duża część energii jest przechwytywana przez przód pojazdu. To tam znajduje się między innymi silnik i oś. W autobusie kierowca siedzi przed osią, a przed nim również nie ma silnika. Dlatego kiedy autobus zderza się z samochodem, to kierowca przejmuje siłę uderzenia” – mówi Nævestad.

PRZESTRZEŃ DLA PRZETRWANIA: Ilustracja pokazuje, jak dwa autobusy, każdy z własnym crash boxem, zostaną dotknięte zderzeniem, gdy oba autobusy poruszają się z prędkością 30 kilometrów na godzinę. Nakładanie się obu autobusów wynosi 15 procent, a one zderzają się ze sobą czołowo (kąt 0 stopni). Ilustracja po lewej stronie przedstawia sytuację tuż przed zderzeniem, natomiast ilustracja po prawej przedstawia sytuację w momencie zderzenia, 130 milisekund po uderzeniu. Zgodnie z tą symulacją kierowcy nie będą mieli kierownicy całkowicie wciśniętej w tors. W autobusie z żółtym crash boxem kierownica przesunęła się o 32,7 cm w tym samym czasie, gdy fotel przesunął się o 18,6 cm do przodu. W autobusie z zielonym crash boxem kierownica została dociśnięta o 25,7 cm do kierowcy, podczas gdy fotel został dociśnięty o 18,6 cm do przodu.

Zdaniem badaczy, crash-box ma na celu przekazanie energii dalej do autobusu, do materiałów, które mogą ją pochłonąć poprzez odkształcenie.

– Chodzi o to, aby zachować przestrzeń przetrwania dla kierowcy i skierować energię do tyłu autobusu, w kierunku osi.

Cyfrowe testy crash-boxa pokazują, że rozwiązanie to może zmniejszyć siłę docisku kierownicy do kierowcy podczas kolizji. Symulacje pokazują, że rozwiązanie zaproponowane w raporcie przyczynia się do zmniejszenia tego nacisku o 50–60 procent. W wielu przypadkach może to mieć decydujące znaczenie dla ustalenia, czy obrażenia zagrażają życiu.

Z I BEZ: Po lewej stronie znajduje się symulacja tego, jak wypadek wciska kierownicę w przestrzeń kierowcy. W symulacji oba autobusy poruszają się z prędkością 30 kilometrów na godzinę, zderzają się pod kątem 0 stopni z 15-procentowym nałożeniem. Na ilustracji po lewej stronie widzimy wynik bez crash-boxa, a po prawej wynik z crash-boxem.

Naukowcy, którzy opracowali raport, mają nadzieję, że jego wyniki zainspirują producentów autobusów do podjęcia działań na rzecz poprawy bezpieczeństwa.

– Prawdopodobnie znajdą własne rozwiązania, ale mamy nadzieję, że to będzie inspiracją. Ponadto ONZ również pracuje nad opracowaniem nowych standardów bezpieczeństwa, a ten raport pokazuje, co można osiągnąć – mówi Nævestad.