Pasivní bezpečnost

17Úno 2012
Napsal uživatel Ing. Robert Sedlák 
PDFTiskEmail
1  ÚVOD
Článek byl publikován v roce 2006.
obr 03Žádný řidič nechce příliš přemýšlet o možnosti vážné dopravní nehody. Ale zamysleme se: každých 13 minut zahyne v automobilu jeden člověk, každých 9 sekund dojde ke zranění způsobenému nehodou; v průměru je na evropských silnicích 25 000 mrtvých a milion zraněných řidičů a jejich spolujezdců za jeden rok. Tato čísla ukazují, jak je důležité zlepšit bezpečnost auta při havárii. EuroNCAP - European New Cars Assessment Programme provedl poprvé v Evropě rozsáhlé testování, jehož výsledky byly zveřejněny. Je to také poprvé co byly použity takové metody testování, které se maximálně přibližují skutečným nárazům a umožňují tak lepší posouzení. Zkoušky, které používá EuroNCAP byly vyvinuty tak, aby zahrnovaly co možná nejvíce typů kolizí, které vedou k vážným až smrtelným zraněním. Do testu jsou vybírány nejprodávanější modely své řady. Výrobce do této volby nemůže zasahovat. EuroNCAP neví, jestli například model s jiným motorem nemůže podat zcela jiné výsledky, než testovaná verze. Je na výrobci, aby zajistil u ostatních verzí alespoň tak dobré výsledky jako u testovaného modelu. Nejsou zde žádné "prošel - neprošel" možnosti, ale hodnocení hvězdičkami, které ukazují, jak si jednotlivá auta vedla v jednotlivých testech. Maximální počet bodů je 34 .

2  AIRBAGY


2.1  HISTORIE AIRBAGŮ

              takzvaných smart airbagů


Před 26 lety byl do osobního auta namontován první sériový airbag. Vývoj zařízení, které prokazatelně zachraňuje životy, však není zdaleka u konce. Budoucnost patří vakům, které se přizpůsobí výšce postavy i její hmotnosti. Nápad umístit před řidiče „měkké polštáře", které by jej ochránily v případě kolize, pochází už z 50. let minulého století. Tou dobou se začali výrobci automobilů více zajímat o bezpečnost. Snaha vyústila v zavedení bezpečnostních pásů, v konstrukci automobilu se objevil pojem deformační zóny. Ale na správné technické řešení airbagu nikdo nepřišel. Motoristé se dočkali až v roce 1980, kdy se po třináctiletém vývoji v mercedesu objevuje vůbec první airbag řidiče. Není však určen každému. K dispozici je pouze pro limuzínu třídy S, a to ještě za příplatek. V Evropě mu ještě dlouho nikdo nevěnuje pozornost, zatímco v USA se rychle stává módní záležitostí. Teprve v 90. letech nastává jeho čas, když jej postupně automobilky začnou nabízet jako součást standardní výbavy. Česko však dodnes patří k zemím, kde motoristé na airbazích příliš nelpějí. Zatímco v bohatších státech západní Evropy jsou čtyři airbagy běžným standardem, u nás jsou v levnějších vozech bez příplatku pouze dva, někdy dokonce jen jeden. Přitom účinnost airbagů při záchraně lidského života bývá při těžkých autonehodách nezastupitelná. A hodnocení v testech EuroNCAP je směrodatné jen tehdy, je-li vůz vybaven plným počtem airbagů. Vdobře vybaveném autě jsou cestující nafukovacími vaky chráněni ze všech stran. Přitom návod, jak se v sousedství tolika airbagů chovat, v návodu k obsluze auta většinou chybí. Zahraniční studie popisují vážná zranění kuřáků dýmky, ale i případ, kdy airbag vrazil tužku do těla řidiče, když se mu vzpříčila v kapse saka.V ohrožení života přitom nejsou jen děti, které na sedadle s aktivním čelním airbagem cestují v sedačce proti směru jízdy. Stačí, když pasažér sedí v nepřirozené poloze. Například nebezpečně blízko volantu nebo se hlavou opírá o dveře v těsném sousedství bočních airbagů. Smrtelnému nebezpečí se vystavuje každý, kdo si v autě s airbagy nezapne bezpečnostní pás. A řízení takto vybaveného auta lékaři nedoporučují ani ženám v pokročilém stádiu těhotenství. Někdy stačí i maličkost. Například palce, které řidič opírá o střed volantu. Pokud airbag vystřelí, pak mu je velmi pravděpodobně zlomí. Lékařské statistiky byly k první generaci airbagů neúprosné. U starších lidí evidovaly po nehodě polámaná žebra, u nositelů kontaktních čoček zase poranění oční rohovky. Příčinou byla často neadekvátní reakce airbagu. Ten vystřelil vždy se stejnou intenzitou i rychlostí, i když závažnost nehody tomu neodpovídala. Koncem 90. let se proto v autech objevily takzvané smart airbagy, které braly v úvahu intenzitu nárazu. V kombinaci s předpínači bezpečnostních pásů, které v první fázi nárazu tělo přitáhnou k sedadlu, možné vedlejší následky nehody podstatně zmírnily. Současné bezpečnostní systémy počítají se třemi intenzitami nárazu. Při menší nehodě zafungují pouze předpínače pásů. Při větším nárazu vystřelí airbag, ale elektronika zároveň vyhodnotí vážnost situace a podle toho vybere ze dvou úrovní objemu nafouknutí a dvou rychlostí vystřelení. Airbagy u dražších vozů berou v úvahu i polohu sedadla. Pokud je u airbagu moc blízko, intenzita výstřelu airbagu se zmenší. Zatímco u prvních airbagů zvyšovali výrobci postupně rychlost reakce, napříště tomu má být právě naopak. Mercedes slibuje, že airbagy blízké budoucnosti budou výrazně pomalejší. S pomocí radarové techniky dokáže elektronika už předem vyhodnotit hrozící havárii, airbag tak může vystřelit ještě dříve, než k ní dojde. Nafouknutí bude možné rozdělit do několika fází. Nebude tak prudké, zároveň umožní montáž ještě objemnějších vaků, které ochrání větší prostor. K tomu se má airbag budoucnosti přizpůsobit velikosti, váze i věku cestujícího. Stálí uživatelé vozu zadají do počítače potřebné údaje a vůz pokaždé pomocí biometrických dat cestujícího identifikuje. Airbagy  budoucnosti najdou své místo nejen uvnitř vozidla, ale i na jeho přední kapotě. V případě srážky ochrání chodce, který je zatím v silniční provozu nejzranitelnější.Zatímco zkoušky vaků pro chodce zatím jen probíhají, první airbag pro motocykly se stal realitou. Letos jej uvedla na trh japonská Honda.

2.2  AIRBAG ŘIDIČE A SPOLUJEZDCE
Při nehodě vozidla čelním nárazem mohou řidič i spolujezdec utrpět těžká poranění hlavy a hrudníku, jsou-li nekontrolovatelně vrženi na volant, přístrojovou desku nebo na čelní sklo. Zapnutý bezpečnostní pás (i s napínačem) sice tento náraz zmenšuje, při vyšších rychlostech mu však nemůže zcela zabránit. Aby se takovému nárazu předešlo, aktivuje se při čelním nárazu ve zlomcích sekundy airbag, tzn. že se nafoukne vzduchový vak jak u řidiče před volantem, tak i u spolujezdce před přístrojovou deskou. Časový průběh aktivace airbagu řidiče se dá popsat tímto způsobem: Aktivace senzoru zpomalení po 2 ms od střetu. Po 10 ms je automobil již silně zpomalen a je-li překročena prahová hodnota, airbag se aktivuje. Po 20 ms se airbag začíná rozpínat, řidič i posádka vozu se pohybují dopředu, deformační prvky na předku automobilu jsou již čátečně deformovány. Asi po 30 ms je airbag již úplně nafouknut, energie srážky je částečně snížena zapnutým bezpečnostním pásem, který se prodloužil. Po 40 ms dochází ke kontaktu obličeje a těla s airbagem. Po 50 ms se řidič hlavou a horní částí těla zabořuje do airbagu, plyn se pod tímto tlakem vytlačuje do stran, deformační zóny karoserie jsou zdeformovány, vozidlo se zastavuje. Asi po 90 ms je airbag již téměř prázdný, řidič na sedadle se pohybuje zpět. Uváděné časové hodnoty jsou specifické pro jednotlivé automobily. Jen s minimální časovou změnou platí uvedené hodnoty i pro airbag spolujezdce.

2.3  BOČNÍ AIRBAGY
Boční airbagy mají objem mezi 10 a 20 litry. Jsou zabudovány buď ve dveřích nebo v sedačkách (Obr.1 a 2). Boční airbagy mohou být montovány i u zadních sedadel. Pro rozbalení a nafouknutí vzduchového vaku systému bočních airbagů používají různí výrobci koaxiální nebo trubkové vyvíječe plynu, ale i studené vyvíječe plynu.
   
obr 01                                                    
Obr. 1 Airbag zabudovaný do sedadel [5]

obr 02                                                      Obr. 2 Airbag zabudovaný do dveří
[5]

Protože při bočním nárazu není k dispozici téměř žádná deformační zóna, musí k aktivaci bočního airbagu a dosažení jeho správné polohy dojít ještě rychleji než u čelních airbagů. Boční náraz je řídící jednotkou rozpoznán během 6 ms, po 20 ms je airbag úplně nafouknut a schopen své funkce. Aby byly boční náraz a nutnost aktivace airbagu okamžitě a správně vyhodnoceny, nachází se vpravo i vlevo co možná nejdále od sebe jeden snímač. Při výměně některého snímače se musí dávat pozor na jeho montážní polohu (např. šipka ven). Aktivován je vždy ten airbag, který je na straně nárazu, protože úlohou bočního airbagu je na jedné straně zmírnit zranění způsobená nárazem na dveřní konstrukci, boční sklo atd. a na druhé straně i včasné zpomalení pohybu posádky ve směru nárazu. Tím se zmírňují špičky zatížení působícího na tělo.

2.4  HLAVOVÝ AIRBAG, OKENNÍ VAK
Při bočním nárazu je zatížení působící na hlavu a krční obratle velmi vysoké, přestože je aktivován boční airbag. Aby se zmenšila i tato špičková namáhání, byl jako doplněk k bočnímu airbagu pro ochranu v oblasti pánve a prsou vyvinut ještě hlavový airbag pro ochranu hlavy a krku. Hlavový airbag se aktivuje současně s bočním. Existují pro něj dvě různé vrianty. Na rozdíl od všech ostatních airbagů je hlavový airbag v první variantě – ITS (Inflatabe Tubular Structure – nafukovatelná trubková konstrukce) – těsný proti úniku plynu, tzn. že plyn vyrobený vyvíječem nemůže ze vzduchového
vaku anebo trubice unikat. Zvláštností tohoto typu airbagů (Obr. 3 a 4) je buňková nebo trubková struktura vaku. Je-li prázdný, může být snadno uložen v A-sloupku nebo ve střeše vozidla.

obr 03                                                     Obr. 3 Hlavový trubkový airbag [5]                                                         


obr 04                                          Obr. 4 Hlavový a boční airbag spojeny dohromady
[5]

obr 05                                                                 Obr. 5 Okenní vak
[6]

Teprve po naplnění a vyvolání tlaku uvnitř vaku se jeho průměr několikrát zvětší a jeho délka se naproti tomu zkrátí asi o 10%. Tím se hlavový airbag vytáhne silou asi 1500 N do určené polohy. Jeho objem pak činí asi 11 litrů. Jeden konec a vyvíječ plynu tohoto hlavového airbagu jsou umístěny v uzlu A-sloupku, jeho druhý konec pak v horní části sloupku C. Při opravách nebo při výměně hlavového airbagu je velmi důležité pečlivé provádění všech úkonů s přesným dodržováním všech bodů pro uchycování a upevňování. Platí to i pro druhou variantu hlavového airbagu, který se někdy označuje také jako okenní vak. U tohoto systému se rozpíná vzduchem plněný závěs z čalounění střešního rámu přes boční sklo (Obr. 5). Okenní vak se v závislosti na výrobci systému rozpíná od sloupku A ke sloupku B nebo přes celý bok interiéru automobilu. Ani okenní vak se po aktivaci nevypouští okamžitě, nýbrž zůstává naplněný delší dobu, aby posádku chránil i nadále při případném převracení vozidla.

2.5  KOLENNÍ AIRBAGY
Kolenní airbagy (Obr. 6) jsou umístěny pod přístrojovou deskou, vystřelí při čelním střetu současně s čelními airbagy a pomáhají snížit nárazové síly působící na řidiče a spolujezdce.

obr 06                                                Obr. 6 Kolenní airbagy řidiče a spolujezdce

obr 07                                                    Obr. 7 Airbag pro dolní část nohou
[7]

2.6 AIRBAG PRO DOLNÍ ČÁST NOHOU
Tento systém chrání nohy cestujících, kotníky a lýtka při čelních střetech. Po nafouknutí dojde k odstranění nohou z deformujícího se prostoru pro nohy ve vozidle (Obr. 7).

2.7 STEHENNÍ AIRBAGY
Protiposuvný airbag (Obr. 8 a 9) je umístěn pod přední hranou sedačkového polštářku a slouží ke snížení nebezpečí podklouznutí pod bezpečnostními pásy při nárazu. Systém udržuje kolena a nohy v bezpečné vzdálenosti od přístrojové desky a zlepšuje ochranu poskytovanou bezpečnostními pásy, snižující riziko poranění břicha. To také vylepšuje ochranu poskytovanou čelními airbagy udržením cestujících v napřímené poloze.

obr 08                                                     Obr. 8 Bez protiposuvného airbagu 
[8]

obr 09                                                      Obr. 9 S protiposuvným airbagem 
[8]

2.8  ADAPTIVNÍ AIRBAGY
Mají čtyři ultrazvukové senzory (1) a senzory umístění sedačky (6), které poskytují počítači airbagu data k vytvoření třírozměrného obrazu oblasti předních sedadel. Tento obraz je obnovován každých 50ms, tj. poloviční čas mrknutí oka. Toto dovoluje systému dynamicky detekovat polohu cestujícího, například při vymrštění sedící osoby vpřed při panickém brzdění bezprostředně před srážkou.. Adaptivní systém (Obr. 10) je schopen určit, jak daleko sedí cestující na předních sedadlech od čelního airbagu. Váhové senzory (2) mohou rozpoznat, jestli na místě spolujezdce sedí dítě nebo jestli je sedadlo neobsazeno. Pasové senzory (3) detekují, zda jsou pasažéři připoutáni. Výstupy z těchto senzorů a s použitím adaptivních vyvíječů plynů (4) je schopen mikroprocesor airbagu přizpůsobit nafouknutí airbagu různým parametrům, jako je např. pozice, váha a velikost osoby.

obr 10                                                   Obr. 10 Systém adaptivních airbagů
[9]

2.9  AKTIVNÍ KAPOTA
Aktivní kapota (Obr.11) se zvedne okamžitě po střetu s chodcem. Senzor systému, který je umístěn v předním nárazníku vozidla, vyšle signál do dvou teleskopů, které zvednou zadní část kapoty a tím vytvoří deformovatelný a pružný povrch pro dopad hlavy chodce. Senzor je tak přesný, že dokáže rozlišit rozdíl mezi sloupem lampy a lidskou nohou.

obr 11                                       Obr. 11 Srážka chodce a automobilu s aktivní kapotou
[10]

obr 12                                     Obr. 12 Srážka chodce a automobilu bez aktivní kapoty
[10]


2.10  AIRBAGY PRO CHODCE
Jsou to párové airbagy umístěné ve sloupcích od čelního skla (Obr. 13). Tím se maximálně vykryje oblast v přední části vozu, která by mohla způsobit náraz na pevnou část. Čelní sklo a kapota jsou samy o sobě deformovatelné a jsou tedy také schopny absorbovat část energie po nárazu.

obr 13                                                          Obr. 13 Airbag pro chodce
[11]

2.11  MOTOCYKLOVÝ AIRBAG
Japonská továrna Honda uspěla při vývoji světově prvního airbag systému pro sériově vyráběné motocykly. Nový systém, který může pomoci při snížení závažnosti zranění při čelních srážkách, by měl být k dispozici na novém motocyklu Honda GoldWing pro evropský trh a to již v půli roku 2006. Motocyklový airbag systém se skládá z jednotky airbagu, která obsahuje bezpečnostní vak a vyvíječ plynu, senzory nárazu, které monitorují změny rychlosti a jednotku ECU (řídící jednotka motoru), která provádí výpočty k okamžitému vyhodnocení případné havárie. V případě silného čelního nárazu změří čtyři senzory umístěné na přední vidlici změnu rychlosti zapříčiněnou nárazem a předají tyto informace do jednotky ECU, která rozhodne, zda se jedná o kolizi a zda je nafouknutí airbagu nezbytné či nikoli. V případě, že jednotka ECU vyhodnotí situaci jako nezbytnou k aktivaci airbagu, pošle elektronický signál do jednotky vyvíječe plynu, který okamžitě reaguje nafouknutím airbagu. Díky okamžitému nafouknutí může airbag absorbovat část setrvačné energie jezdce, zpomaluje jeho pohyb a snižuje případná zranění způsobená nárazem do vozidla či kontaktem s vozovkou. Provedením četných nárazových testů, použitím pokrokové technologie počítačové simulace a rovněž zavedením testovacích figurín pro motocykly, nahromadila a analyzovala Honda širokou škálu údajů o chování motocyklů při nehodách. Honda rovněž maximálně využila zkušenosti z vývoje airbagů z automobilové divize a aplikovala expertízy při vývoji motocyklového airbag systému.

2.12  MOTOCYKLOVÁ BUNDA S AIRBAGEM
Jedná se o speciální cordurovou bundu opatřenou airbagem. V případě nárazu se vytržením pojistky aktivuje bombička s plynnou látkou , která nafoukne airbag v oblasti zad a krční páteře. Airbag po aktivaci je možné znovu složit a opatřit novou bombičkou.

3  BEZPEČNOSTNÍ PÁSY
Nejdůležitějším a nejstarším pasivním bezpečnostním a zádržným systémem jsou bezpochyby bezpečnostní pásy, které při nehodě udrží připoutanou osobu na jejím sedadle a starají se o to, aby se posádka svou hmotností podílela na prudkém zpomalování automobilu; čím dříve se totiž posádka účastní zpomalení automobilu, tím méně na ni působí špičková namáhání. Proto je nutné, aby bezpečnostní pásy neustále těsně přiléhaly a byly pevně utaženy. Protože v praxi lze tohoto případu docílit jen stěží, existuje vždy určitá volnost pásu. Pro zmenšení vůle bezpečnostních pásů bez nepříznivého vlivu na jejich pohodlné používání v běžném provozu byly vyvinuty různé systémy, které mají pás v případě nehod napnout. K tomu existují v zásadě dvě možnosti – lze využít jednak automatického navíjení pásů, které pás táhne zpátky a tím ho napíná, nebo mechanismu, který táhne na zámek pásu a napíná ho. Kromě tohoto čistě mechanického předpínače zámku pásu existují ještě pyrotechnické systémy s mechanickou aktivací , ale i elektronické systémy spouštění s pomocí řídící jednotky airbagu. Pro všechny napínače pásů a předpínače zámků pásů platí, že pokud došlo k jejich aktivaci, musí se stejně jako v případě airbagů kompletně vyměnit. U čistě mechanických, resp. poloautomatických systémů je třeba dát pozor na přepravní pojistku. Pyrotechnické systémy napínačů pasů podléhají stejným bezpečnostním předpisům jako různé systémy airbagů.

4  ZÁVĚR
Vývoj v oblasti pasivní bezpečnosti by se neměl dále ubírat jen směrem ke zdokonalování systémů s airbagy a ochraně chodců při střetu s vozidlem. Další nabízející se alternativou je zabývat se také nebezpečností svodidel, značek a dopravních značení nejenom z pohledu například motocyklistů, pro které toto může zapříčinit velmi vážná a v mnoha případech také i smrtelná zranění; tyto pevné překážky představují nebezpečí pro všechny účastníky silničního provozu. Bylo by tedy dobré tyto překážky v budoucnosti vhodným způsobem nahradit barierami popř. elementy, které pohltí část nárazové energie a současně nebudou znamenat smrtelné ohrožení na životě.

                                                                                            Autor: Ing. Robert Sedlák
                                                    (autor souhlasil s uveřejněním článku na stránkách Znaleckéhoportálu.cz)

Zdroj: Literatura, zákony, vyhlášky a internetové stránky
[1] Bosch R.: Bezpečnostní a komfortní systémy, Robert Bosch GmbH, Stuttgart 1998
[2] Systémy automobilových airbagů [online]. 2006, poslední revize 10.11.2006.
     Dostupné z: < http://www.autoliv.com>
[3] Účel a důvody provádění crashtestů [online]. 2006, poslední revize
     10.11.2006. Dostupné z: <http://www.auto.cz/main.php?site=crash_proc>
[4] Motocyklový airbag [online]. 2006, poslední revize 10.11.2006. Dostupné z:
     <http://www.motorkari.cz/index.php?show=00000003247>
[5] Boční airbagy [online]. 2012, poslední revize 10.02.2012. Dostupné z:
     http://www.safercar.gov/Vehicle+Shoppers/Air+Bags/Side-Impact+Air+Bags
[6] Hlavový airbag [online]. 2012, poslední revize 10.02.2012. Dostupné z:
     http://www.iihs.org/research/qanda/airbags.html
[7] Airbag pro dolní část nohou [online]. 2012, poslední revize 10.02.2012. Dostupné z:   
     http://www.midsouthrescue.org/id13.html
[8] Protiposuvný airbag [online]. 2012, poslední revize 10.02.2012. Dostupné z:   
     http://www.autoliv.com/wps/wcm/connect/autoliv/home/what+we+do/airbags/frontal+airbags/lower+body+protection
[9] Adaptivní airbag [online]. 2012, poslední revize 10.02.2012. Dostupné z: 
     www.autoliv.com
[10] Aktivní kapota [online]. 2012, poslední revize 10.02.2012. Dostupné z:
       http://www.autoliv.com/wps/wcm/connect/autoliv/Home/Media/New+Products/Pedestrian+Protection/