Вчені вважають, що "аварійні бокси" можуть врятувати життя водіїв автобусів

Зусилля, спрямовані на підвищення безпеки повсякденного життя водіїв автобусів, можливо, зробили крок у правильному напрямку. У новому звіті Інституту економіки транспорту дослідники демонструють нові методи випробувань та спеціальний конструктивний захід – «краш-бокс» – який може значно знизити ризик травм, що загрожують життю.

Звіт підготовлено Тор-Олавом Невестадом та Мануелем Ласо. Перший є дослідником в Інституті економіки транспорту та довгий час працював у сфері безпеки автобусних перевезень, зокрема безпеки у разі зіткнень. Мануель Ласо є керівником проектів у міжнародній компанії, що спеціалізується на проектуванні та випробуванні транспортних засобів. Компанія керує тим, що багато хто вважає найкращим випробувальним полігоном у Європі, але також пропонує цифрове моделювання – метод, який дозволяє тестувати ідеї на ранній стадії – до того, як буде побудовано автомобіль, автобус чи вантажівку. У роботі над звітом саме останній метод, цифрове моделювання, використовується для аналізу зіткнення автобуса.

– У попередніх дослідженнях ми бачили, що безпека водіїв автобусів під час зіткнень є недостатньою. І це також було те, що ми вже знали з аварій, які з нами траплялися, – каже Тор-Олав Невестад.

Попередні дослідження дійшли висновку, що необхідно уважніше розглянути можливі підсилення, які могли б підвищити безпеку водіїв автобусів. Досі не існує глобального стандарту захисту автобусів від лобового зіткнення, а в Норвегії застосовується лише стандарт, відомий як R-29.

– Під час перевірки транспортних засобів на відповідність вимогам R-29 прямокутний сталевий ударний елемент розгойдується, як маятник, у передню стінку кабіни приблизно на рівні трохи нижче лобового скла. Але з трьох смертельних зіткнень автобусів у Норвегії ми знаємо, що це нетипова форма зіткнення. У трьох аваріях, де швидкість загалом була низькою, зіткнення сталося зі значно меншим перекриттям між автобусами.

АМОРТИЗАЦІЙНИЙ БОКС: Амортизаційний бокс вбудований у підлогу під сидінням водія. Його мета — передати якомога більше енергії зіткнення спереду повз водія.

Тому першою частиною випробування було створення цифрових симуляцій, які припускають, що лише частини автобусів стикаються одна з одною. Вужча точка удару під час зіткнення означає, що набагато більше енергії має поглинатися в обмеженій області.

– Ми вирішили взяти за основу три аварії, що відбулися в Норвегії. Тут, завдяки звітам Ради з розслідування нещасних випадків Норвегії, ми маємо детальну інформацію про масштаби пошкоджень та механізми їх виникнення, – каже Невестад.

Ці три аварії сталися в Нафстаді у 2017 році, Тангені у 2021 році та Фредрікстаді у 2022 році. Працюючи над моделюванням, два дослідники розглядали, наскільки велика площа передньої частини автобусів зіткнулася один з одним, під яким кутом автобуси врізалися один в одного та яку швидкість мали автобуси в момент зіткнення.

Дані про аварії дозволили дослідникам запрограмувати цифрове моделювання таким чином, щоб результат був подібним до того, що описано у звітах про аварії.

Наступним кроком у проєкті було дослідження того, які зміни в конструкції могли б зменшити ризик для водіїв у таких типах зіткнень. Результатом стала сталева рама, що захищає зону, де сидить водій, аварійний бокс або каркас безпеки.

Мета конструкції полягає в тому, щоб спрямувати енергію зіткнення в область позаду водія. «Коли легковий автомобіль зіткнеться, значна частина енергії поглинається передньою частиною транспортного засобу. Саме там, серед іншого, розташовані двигун і вісь. В автобусі водій сидить перед віссю, і перед ним також немає двигуна. Тож, коли автобус зіткнеться, удар приймає на себе водій», — каже Невестад.

ЗАБЕЗПЕЧУЄ МОЖЛИВОСТІ ВИЖИВАННЯ: На ілюстрації показано, як два автобуси, кожен з власним аварійним боксом, постраждають від зіткнення, якщо обидва автобуси рухаються зі швидкістю 30 кілометрів на годину. Перекриття між двома автобусами становить 15 відсотків, і вони врізаються один в одного лоб в лоб (кут 0 градусів). На ілюстрації ліворуч показано ситуацію безпосередньо перед зіткненням, тоді як на ілюстрації праворуч показано ситуацію в момент зіткнення, через 130 мілісекунд після удару. Згідно з цим моделюванням, водії не матимуть повністю притиснутого керма до тулуба. В автобусі з жовтим аварійним боксом кермо перемістилося на 32,7 см одночасно з тим, як сидіння перемістилося вперед на 18,6 см. В автобусі із зеленим аварійним боксом кермо було притиснуто на 25,7 см до водія, тоді як сидіння було притиснуто вперед на 18,6 см.

За словами дослідників, аварійний бокс призначений для передачі енергії далі в автобус до матеріалів, які можуть поглинати енергію шляхом деформації.

– Сенс полягає в тому, щоб зберегти простір для виживання водія та натомість направити енергію назад в автобусі до осі.

Цифрові випробування краш-боксу показують, що це рішення може зменшити силу притискання керма до водія під час зіткнення. Моделювання показує, що запропоноване у звіті рішення сприяє зменшенню на 50–60 відсотків. У кількох випадках це може бути вирішальним у визначенні того, чи стануть травми небезпечними для життя.

ЗІ ЗАСТОСОВАНОЮ ТА БЕЗ: Ліворуч показано симуляцію того, як у разі аварії кермо потрапляє в зону водія. У симуляції обидва автобуси рухаються зі швидкістю 30 кілометрів на годину, автобуси стикаються один з одним під кутом 0 градусів з перекриттям 15 відсотків. На ілюстрації ліворуч ми бачимо результат без краш-боксу, а праворуч – результат з краш-боксом.

Дослідники, які стояли за звітом, тепер сподіваються, що результати дослідження можуть надихнути виробників автобусів у їхній роботі над покращенням безпеки.

– Вони, ймовірно, знайдуть власні рішення, але ми сподіваємося, що це може стати натхненням. Крім того, ООН також працює над розробкою нових стандартів безпеки, і цей звіт ілюструє дещо з того, чого можна досягти, каже Невестад.