Symilacja_wypadkow_drogowych_BW.pdf

(867 KB) Pobierz

189586830 UNPDF

MODELOWANIE INśYNIERSKIE

ISSN 1896771X

34, s. 2936, Gliwice 2007

WPŁYW ZŁOśONOŚCI MODELU KIEROWCY

NA WYNIKI SYMULACJI WYPADKÓW DROGOWYCH

M AREK G ZIK , E UGENIUSZ Ś WITOŃSKI , D AGMARA T EJSZERSKA ,

W OJCIECH W OLAŃSKI , P AWEŁ P OTKOWA

Katedra Mechaniki Stosowanej, Politechnika Śląska

email: marek.gzik@polsl.pl, eugeniusz.switonski@polsl.pl, dagmara.tejszerska@polsl.pl,

wojciech.wolanski@polsl.pl, pawel.potkowa@polsl.pl

Streszczenie. W pracy przeprowadzono analizę porównawczą modeli kierowcy,

o róŜnym stopniu złoŜoności na podstawie symulacji komputerowych wypadków

drogowych. Przeprowadzone badania pozwoliły ocenić wpływ załoŜeń

upraszczających modelu na wyniki analizy wypadków samochodowych,

a porównanie wyników poszczególnych symulacji umoŜliwiło oszacowanie róŜnic

pomiędzy przypadkami zderzeń dla róŜnego stopnia złoŜoności modelu kierowcy.

1. WSTĘP

Na podstawie badań statystycznych opracowano zestawienie najczęstszych przyczyn

zgonów osób w róŜnym wieku rys.1. Badania ujawniały, Ŝe w grupie od 5 do 25 lat wypadki

drogowe dominują wśród przyczyn urazów i zgonów. Jest to grupa młodych osób o duŜym

potencjale produkcyjnym, których wypadki często eliminują z Ŝycia społecznego. Koszty

wypadków, leczenia oraz rehabilitacji decydują o podejmowanych przedsięwzięciach w celu

poprawy bezpieczeństwa uŜytkowników dróg. Modelowanie w biomechanice zderzeń jest

jednym z dynamicznie rozwijających się elementów w strategii ochrony przed urazami.

Rys. 1. Najczęstsze przyczyny zgonu osób w róŜnym wieku [7]

189586830.261.png

189586830.272.png

189586830.283.png

189586830.294.png

189586830.001.png

189586830.012.png

189586830.023.png

189586830.034.png

189586830.045.png

189586830.056.png

189586830.067.png

189586830.078.png

189586830.089.png

189586830.100.png

189586830.111.png

189586830.122.png

189586830.133.png

189586830.144.png

189586830.155.png

189586830.166.png

189586830.177.png

189586830.188.png

189586830.199.png

189586830.210.png

189586830.221.png

189586830.232.png

189586830.233.png

189586830.234.png

189586830.235.png

189586830.236.png

189586830.237.png

189586830.238.png

189586830.239.png

189586830.240.png

189586830.241.png

189586830.242.png

189586830.243.png

189586830.244.png

189586830.245.png

189586830.246.png

189586830.247.png

189586830.248.png

189586830.249.png

189586830.250.png

189586830.251.png

189586830.252.png

189586830.253.png

189586830.254.png

189586830.255.png

189586830.256.png

189586830.257.png

189586830.258.png

189586830.259.png

189586830.260.png

189586830.262.png

189586830.263.png

189586830.264.png

189586830.265.png

189586830.266.png

189586830.267.png

189586830.268.png

189586830.269.png

189586830.270.png

189586830.271.png

189586830.273.png

189586830.274.png

189586830.275.png

189586830.276.png

189586830.277.png

189586830.278.png

189586830.279.png

189586830.280.png

189586830.281.png

189586830.282.png

189586830.284.png

189586830.285.png

189586830.286.png

189586830.287.png

189586830.288.png

189586830.289.png

189586830.290.png

189586830.291.png

189586830.292.png

189586830.293.png

189586830.295.png

189586830.296.png

189586830.297.png

189586830.298.png

189586830.299.png

189586830.300.png

189586830.301.png

189586830.302.png

189586830.303.png

189586830.304.png

189586830.002.png

189586830.003.png

189586830.004.png

189586830.005.png

189586830.006.png

189586830.007.png

189586830.008.png

189586830.009.png

189586830.010.png

189586830.011.png

189586830.013.png

189586830.014.png

189586830.015.png

189586830.016.png

189586830.017.png

189586830.018.png

189586830.019.png

189586830.020.png

189586830.021.png

189586830.022.png

189586830.024.png

189586830.025.png

189586830.026.png

189586830.027.png

189586830.028.png

189586830.029.png

189586830.030.png

189586830.031.png

189586830.032.png

189586830.033.png

189586830.035.png

189586830.036.png

189586830.037.png

189586830.038.png

189586830.039.png

189586830.040.png

189586830.041.png

189586830.042.png

189586830.043.png

189586830.044.png

189586830.046.png

189586830.047.png

189586830.048.png

189586830.049.png

189586830.050.png

189586830.051.png

189586830.052.png

189586830.053.png

189586830.054.png

189586830.055.png

189586830.057.png

189586830.058.png

189586830.059.png

189586830.060.png

189586830.061.png

189586830.062.png

189586830.063.png

189586830.064.png

189586830.065.png

189586830.066.png

189586830.068.png

189586830.069.png

189586830.070.png

189586830.071.png

189586830.072.png

189586830.073.png

189586830.074.png

189586830.075.png

189586830.076.png

189586830.077.png

189586830.079.png

189586830.080.png

189586830.081.png

189586830.082.png

189586830.083.png

189586830.084.png

189586830.085.png

189586830.086.png

189586830.087.png

189586830.088.png

189586830.090.png

189586830.091.png

189586830.092.png

189586830.093.png

189586830.094.png

189586830.095.png

189586830.096.png

189586830.097.png

189586830.098.png

189586830.099.png

189586830.101.png

189586830.102.png

189586830.103.png

189586830.104.png

189586830.105.png

189586830.106.png

189586830.107.png

189586830.108.png

189586830.109.png

189586830.110.png

189586830.112.png

189586830.113.png

189586830.114.png

189586830.115.png

189586830.116.png

189586830.117.png

189586830.118.png

189586830.119.png

189586830.120.png

189586830.121.png

189586830.123.png

189586830.124.png

189586830.125.png

189586830.126.png

189586830.127.png

189586830.128.png

189586830.129.png

189586830.130.png

189586830.131.png

189586830.132.png

189586830.134.png

189586830.135.png

189586830.136.png

189586830.137.png

189586830.138.png

189586830.139.png

189586830.140.png

189586830.141.png

189586830.142.png

189586830.143.png

189586830.145.png

189586830.146.png

189586830.147.png

189586830.148.png

189586830.149.png

189586830.150.png

189586830.151.png

189586830.152.png

189586830.153.png

189586830.154.png

189586830.156.png

189586830.157.png

189586830.158.png

189586830.159.png

189586830.160.png

189586830.161.png

189586830.162.png

189586830.163.png

189586830.164.png

189586830.165.png

189586830.167.png

189586830.168.png

189586830.169.png

189586830.170.png

189586830.171.png

189586830.172.png

189586830.173.png

189586830.174.png

189586830.175.png

189586830.176.png

189586830.178.png

189586830.179.png

189586830.180.png

189586830.181.png

189586830.182.png

189586830.183.png

189586830.184.png

189586830.185.png

189586830.186.png

189586830.187.png

189586830.189.png

189586830.190.png

189586830.191.png

189586830.192.png

189586830.193.png

189586830.194.png

189586830.195.png

189586830.196.png

189586830.197.png

189586830.198.png

189586830.200.png

189586830.201.png

189586830.202.png

189586830.203.png

189586830.204.png

189586830.205.png

189586830.206.png

189586830.207.png

189586830.208.png

189586830.209.png

189586830.211.png

189586830.212.png

189586830.213.png

189586830.214.png

189586830.215.png

189586830.216.png

30 M. G ZIK , E. Ś WITOŃSKI , D. T EJSZERSKA , W. W OLAŃSKI , P. P OTKOWA

Zestawienie liczby wypadków drogowych w Polsce w latach 19982006 przedstawia tab. 1.

Liczby pokazują, Ŝe mimo ogromnego rozwoju motoryzacji w Polsce, zwiększenia liczby

pojazdów poprawa bezpieczeństwa w ruchu drogowym jest zauwaŜalna we wszystkich

kategoriach. Na taki stan rzeczy ma wpływ wiele czynników, jednak do najwaŜniejszych

moŜna zaliczyć rozwiązania infrastruktury dróg, poprawa bezpieczeństwa biernego

podróŜujących pojazdami za sprawą między innymi takich rozwiązań jak: poduszki

powietrzne, pirotechniczne napinacze pasów, strefy kontrolowanego zgniotu.

Tabela 1. Liczba wypadków drogowych w Polsce w latach 19982006 [4]

Rok

Liczba

wypadków

Liczba zabitych

Liczba rannych

2006

45 844

5103

57930

2005

48 100

5444

61191

2004

51 069

5 712

64 661

2003

51 078

5 640

63 900

2002

53 559

5 827

67 498

2001

53 799

5 534

68 194

2000

57 331

6 294

71 638

1999

55 106

6 730

68 449

1998

61 588

7 080

77 560

2. MODELE KIEROWCY

Badania modelowe wypadków komunikacyjnych są wciąŜ rozwijane i udoskonalane

w poszukiwaniu coraz to bardziej szczegółowych modeli, na podstawie których będzie moŜna

uzyskiwać wyniki porównywalne z rzeczywistymi [6]. Modele te bazują głównie na

matematycznych równaniach opisujących ruch elementów traktowanych jako sztywne bryły

połączone przegubami oraz elementami spręŜystotłumiącymi. Taką metodologię

zastosowano równieŜ w prezentowanych badaniach [2]. Badania zostały przeprowadzone na

podstawie modeli numerycznych sformułowanych przy uŜyciu aplikacji Working Model 2D.

W procesie formułowania modeli kierowcy przyjęto następujące załoŜenia upraszczające:

Model kierowcy odpowiada cechami fizycznymi męŜczyźnie o masie 75kg. Uwzględnia

główne części budowy anatomicznej: głowę, kręgosłup, klatkę piersiową, kończyny górne

i dolne,

uwzględnione części budowy anatomicznej połączone zostały przegubowo oraz

elementami spręŜysto – tłumiącymi w otwarty łańcuch kinematyczny,

elementy spręŜysto tłumiące reprezentują sumaryczne oddziaływanie więzadeł dysków

międzykręgowych oraz mięśni, traktowane jako elementy liniowo spręŜyste,

model kierowcy został umieszczony w pojeździe w pozycji gdzie części ciała wzajemnie

ustawione zostały w sposób właściwy względem samochodu, a połączenie kierowcy

z samochodem zrealizowano za pośrednictwem elementów spręŜysto – tłumiących

reprezentujących pasy bezpieczeństwa,

analizowano ruch w płaszczyźnie strzałkowej oraz czołowej.

189586830.217.png

W PŁYW ZŁOśONOŚCI MODELU KIEROWCY NA WYNIKI SYMULACJI WYPADKÓW … 31

2.1. Modele kierowcy w płaszczyźnie strzałkowej

RóŜnica w budowie modeli dotyczy uszczegółowienia w rozbudowanym modelu budowy

klatki piersiowej. W przypadku modelu uproszczonego klatka piersiowa jest reprezentowana

jedynie przez dwa elementy, natomiast model rozbudowany uwzględnia dwanaście kręgów

piersiowych, Ŝebra oraz mostek (rys.2).

a)

b)

Y

Y

X

X

Rys. 2. Model kierowcy w płaszczyźnie strzałkowej:

a), uproszczony b) rozbudowany

Modele zostały zweryfikowane w oparciu o dostępne dane literaturowe [4] i posłuŜyły do

określenia miejsc najbardziej podatnych na urazy podczas przedniego zderzenia samochodu.

Wynik walidacji modeli w płaszczyźnie strzałkowej pokazano na rysunku 3 i 4.

a)

b)

c)

Rys. 3. Poziome przemieszczenie środka cięŜkości głowy w funkcji czasu podczas wypadku:

a) z uproszczonego modelu, b) z rozbudowanego modelu c) z badań doświadczalnych

a)

b)

c)

Rys. 4. Pionowe przemieszczenie środka cięŜkości głowy w funkcji czasu podczas wypadku:

a) z uproszczonego modelu, b) z rozbudowanego modelu c) z badań doświadczalnych

189586830.218.png

189586830.219.png

189586830.220.png

189586830.222.png

189586830.223.png

189586830.224.png

189586830.225.png

189586830.226.png

32 M. G ZIK , E. Ś WITOŃSKI , D. T EJSZERSKA , W. W OLAŃSKI , P. P OTKOWA

W pierwszej fazie ruchu (rys.3 a i b oraz rys.4 a i b) kierowca wykonuje jedynie ruch do

przodu, w kolejnych uwidoczniony jest ruch fleksyjny głowy. Jest to związane z zadziałaniem

pasów bezpieczeństwa, które zatrzymują ruch tułowia. Symulację przeprowadzono dla

prędkości w chwili zderzenia 8km/h, co odpowiada warunkom eksperymentów na

ochotnikach.

2.2. Modele kierowcy w płaszczyźnie czołowej

a)

b)

Rys. 5. Model kierowcy w płaszczyźnie czołowej:

a), uproszczony b) rozbudowany

Modele kierowcy w płaszczyźnie czołowej (rys.5) zostały zweryfikowane w oparciu

o dostępne dane literaturowe [1,4] i posłuŜyły do określenia miejsc najbardziej podatnych na

urazy podczas bocznego zderzenia samochodu. Wyniki walidacji modeli w płaszczyźnie

czołowej pokazano na rysunku 6.

a)

b)

Rys. 6. Zderzenie boczne przebieg prędkości w funkcji czasu [1,4]:

189586830.227.png

W PŁYW ZŁOśONOŚCI MODELU KIEROWCY NA WYNIKI SYMULACJI WYPADKÓW … 33

a) National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), b) test FMVSS 214,

c) wyniki symulacji numerycznych dla modelu uproszczonego,

d) wyniki symulacji numerycznych dla modelu rozbudowanego

3. WYNIKI SYMULACJI WYPADKÓW DROGOWYCH

Dla modeli samochodów przedstawionych na rys.7 wraz z uproszczonym

i rozbudowanym modelem kierowcy przeprowadzono szereg symulacji wypadków

samochodowych w płaszczyźnie czołowej i strzałkowej przy róŜnych prędkościach zderzeń.

a)

b)

Rys. 7. Model pojazdu wraz z kierowcą: a) model uproszczony, b) model rozbudowany

3.1. Symulacja wypadków w płaszczyźnie strzałkowej

a)

x(t)

y(t)

b)

x(t)

y(t)

189586830.228.png

189586830.229.png

189586830.230.png

189586830.231.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

SAM NAPRAWIAM - SAMOCHOD... - WSZYSTKIE DOSTEPNE W SIECI KSIAZKI - SPIS LINKOW DO NICH.rar (1 KB)
Ruch_uliczny-Prawa_jest_prawa,czy_to_lewa_jest_prawa.pdf (44 KB)
EGZAMIN PRAKTYCZNY.doc (76 KB)
Ruch_prawostronny_-_dlaczego.pdf (87 KB)
samochodowa_pluskwa_lokalizator.pdf (605 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin