автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Повышение эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы на основе анализа напряженно-деформированного состояния бампера автомобиля

На правах рукописи

НОВОПИСНЫЙ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ БАМПЕРА АВТОМОБИЛЯ

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 МАЯ 1Ш

Орёл-2012

005016276

005016276

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» на кафедре «Организация и безопасность движения»

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор Шутов Александр Иванович

Официальные оппоненты:

Баранов Юрий Николаевич

доктор технических наук, доцент, «Государственный университет — учебно-научно-производственный комплекс», профессор кафедры «Сервис и ремонт машин»

Шатерников Владимир Степанович

кандидат технических наук, доцент, Государственное областное учреждение Центр экспертизы на автомобильном транспорте «Бел-городцентравто», эксперт

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет»

Защита состоится «23» мая 2012 г. в 12 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.182.07 при ФГБОУ ВПО «Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс» по адресу: 302030, Орел, ул. Московская, 77, ауд. 426.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Госуниверситета - УНПК

Отзывы на автореферат направлять в диссертационный совет по адресу: 302020, г. Орел, ул. Наугорское шоссе, д. 29.

Автореферат разослан 12 апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Севостьянов А.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Дорожное движение - одна из наиболее характерных и неотъемлемых частей современной цивилизации. В настоящее время автомобильный парк планеты, опередив самые смелые прогнозы и овладев всеми континентами, превзошел 500 млн. автомобилей. Среди них более 80% составляют легковые автомобили. К числу негативных экономических, социальных и экологических последствий движения людей и товаров по дорогам относятся загрязнение воздуха, выбросы парниковых газов, потребление невосстанавливаемых ресурсов, бытовые неудобства, вызванные соседством с оживленной автотрассой, и шум. Аварийность на автомобильном транспорте - одна из острейших социально-экономических проблем. Наиболее крупные дорожно-транспортные происшествия (ДТП) получают такой же отклик в средствах массовой информации, как катастрофы на железных дорогах и авиакатастрофы. Помимо случаев смерти, дорожно-транспортные происшествия приводят к значительному числу менее тяжелых травм: по оценкам, в мире ежегодно происходит от 20 до 50 млн. несмертельных травм. Эти несмертельные травмы также являются важной причиной инвалидности.

С увеличением количества ДТП повышается объем работ, связанных с проведением дорожно-транспортной экспертизы. Одним из основных вопросов, который необходимо решить для дальнейшего анализа дорожно-транспортной ситуации, является определение скорости движения транспортных средств непосредственно перед ДТП. Несмотря на многочисленность работ по данной проблеме, на сегодняшний день имеется ряд возможностей повышения эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы. В частности, необходимо обратить внимание на исследование элементов конструкции бампера автомобиля при столкновении и особенности совершенствования расчетной модели его конструкции на безопасность, основанные на современных достижениях науки и техники.

Цель и задачи работы. Цель - повышение эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы в зависимости от изменения напряженно-деформированного состояния бампера автомобиля на основе разработанных теоретических и научно-методических положений.

Первоначально сформулированы задачи, которые были решены для достижения поставленной цели:

- разработан критерий оценки безопасности конструкции бампера легково-

го автомобиля;

- разработана методика определения напряженно-деформированных показателей бампера автомобиля с учетом его конструктивных особенностей;

- разработана методика проведения дорожно-транспортной экспертизы путем определения скорости столкновения автомобиля в зависимости от деформаций конструкции бампера;

- обоснована эффективность соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.

Объектом исследования является математическая модель бампера автомобиля и изменение его напряженно-деформированного состояния под воздействием динамической нагрузки.

Предметом исследования является напряженно-деформированное состояние бампера автомобиля и факторы, влияющие на него.

Теоретической и методологической основой диссертационного исследования является математическое моделирование ударных процессов, в частности метод конечных элементов.

Научная новизна исследования заключается в разработке следующих теоретико-методических и прикладных положений повышения эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы, которые выносятся на защиту:

- математическая модель универсального бампера автомобиля;

- методика определения напряженно-деформированных показателей бампера автомобиля с учетом его конструктивных особенностей;

- методика проведения дорожно-транспортной экспертизы путем определения скорости столкновения автомобиля в зависимости от деформаций конструкции бампера;

- обоснование эффективности соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.

Практическая значимость. Разработанные в диссертации теоретические положения, научно-методические подходы, методики и модели являются научной основой и одним из способов разработки мероприятий по повышению эффективности эксплуатации автомобилей и рекомендуются использовать автопроизводителями для корректировки конструкционных параметров бамперов автомобилей в целях обеспечения выполнения ими безопасных функций, а также дается оценка эффективности соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.

Практическое использование результатов работы позволяет повысить эффективность проведения дорожно-транспортной экспертизы, при этом обеспечивая необходимые качество и простоту реализации.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях и семинарах: международной научно-практической конференции «Безопасность движения и автомобильные дороги. Проблемы, перспективы» (Харьков, ХНАДУ, 2009 г.); международной научно-практической конференции «Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: опыт, проблемы, поиски решения» (Казань, 2010 г.); международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск, БГИТА, 2011 г.); 19 международной научно-технической конференции по транспортной, строительной и подъемно-транспортной технике «^апБ&МОТАиТО'П» (Болгария, 2011 г.); международной научно-практической конференции «Совре-

менные направления теоретических и прикладных исследований '2011» (Одесса, 2011 г.); международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте '2011» (Одесса, 2011 г.).

Реализация результатов работы. Теоретические, научно-методические, прикладные и экспериментальные исследования, направленные на повышение внешней пассивной безопасности автомобилей, рекомендованы к внедрению Государственным унитарным предприятием «Оценщик», ООО «Человек Автомобиль Дорога Экология Аварийный Комиссар», ОАО «Центр инновационных технологий», а также использовались в учебном процессе со студентами кафедры «Организация и безопасность движения» Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова при изучении дисциплин «Безопасность транспортных средств», «Техника транспорта, обслуживание и ремонт», «Расследование и экспертиза дорожно-транспортных происшествий» и при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Отличие научных результатов от других работ по данному направлению заключается в разработке новых подходов и методов для определения напряженно-деформированного состояния бампера с учетом влияния изменения конструкционных параметров и выявлении особенностей деформирования конструкции бампера в зависимости от перекрытия между соударяющимися объектами.

Личный вклад автора заключается в формировании идеи и цели диссертационной работы, в постановке задач и их решения, в разработке научно-методических и теоретических положений для всех элементов научной новизны исследования, новых методов, моделей и подходов на всех этапах выполнения диссертации - от научного поиска до реализации их в практической деятельности.

Публикации. Основные теоретические положения и научно-практические результаты опубликованы в 11 научных статьях, в том числе 3 статьи в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Структура и последовательность изложения результатов диссертационной работы определены целью и задачами исследования. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений, содержит 148 стр. текста, 12 табл., 67 рис. Библиографический список включает 115 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, ее практическая значимость и дана общая характеристика выполненной работы. Сформулировано направление исследования и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ основных научно-исследовательских работ и нормативно-технической литературы по вопросам развития конструкций бамперов автомобилей. Рассмотрена классификация и особенности совершенствования бамперов по типу упругого элемента. Анализ различных методик и подходов в области проведения дорожно-транспортной экспертизы выявил ограниченность их применения. К сожалению, недостаточно исследованными оказались элементы силовой конструкции автомобиля, обеспечивающие пассивную безопасность. В случае столкновения автомобилей особенно важным является предохранение как водителя и пассажиров, так и самих автомобилей от повреждений при помощи внешних элементов конструкции. Это обеспечивается применением бампера, поглощающего часть энергии удара при столкновении. Поэтому необходимо обратить внимание на исследование элементов конструкции бампера автомобиля при столкновении и совершенствования расчетной модели его конструкции на безопасность, а также на возможность использования данных о его напряженно-деформированном состоянии в области проведения дорожно-транспортной экспертизы.

На основании проведенного анализа сформирована цель исследования, исходя из чего поставлены задачи.

Вторая глава посвящена анализу существующих методов расчета бамперов транспортных средств на безопасность, выявлены их преимущества и недостатки, а также проанализирована возможность их применения в экспертной практике.

В качестве показателей, характеризующих обеспечение пассивной безопасности при фронтальном столкновении автомобилей, выделены максимальная деформация <?а тса, изменение скорости движения автомобиля при столкновении zfva> потеря энергии при ударе.

Максимальная деформация может быть определена из выражения:

Рангах = (("a^

где £а — кинетическая энергия автомобиля в момент контакта с неподвижным препятствием, Дж.

Однако при этом предварительно должны быть определены значения коэффициента деформации Кл и постоянной эмпирической величины иа, характеризующие силовую характеристику автомобиля.

Изменение скорости движения автомобиля в условиях наезда на неподвижное недеформируемое препятствие определяется:

Av = va = ^2£a/ma, (2)

где /яа - масса автомобиля, кг; va — скорость автомобиля в момент контакта с неподвижным препятствием, м/с.

Потерю энергии при ударе оценивают с помощью коэффициента восстановления Куя, однако данные о диапазонах его изменения довольно противоречивы. Однако для более глубокой оценки обеспечения пассивной

безопасности автомобиля необходимы дальнейшие испытания, что потребует дополнительных расходов на проведение экспериментов.

Один из простых методов расчета бамперов автомобилей на безопасность основан на применении теории упругого удара. Бампер представляет собой балку пролетом /, шарнирно-закрепленную по концам и испытывающую посредине пролета удар от падающего с высоты Я груза. Сила тяжести груза характеризуется величиной <2 (рис. 1).

Рис. 1. Расчетная схема бампера

Для определения величин динамической деформации/, и напряжения сгд принято использовать коэффициент динамичности Кд, который связывает их с соответствующими статическими значениями, при принятии некоторых допущений.

Приближенные формулы для вычисления /д и <гд тах в случае удара балки на двух опорах получают такой вид:

[7ъ_ 0 |96-Г0-£-У _ I Гр-/3

/д У24-Я-Г

_ 96-Г0-£-У _ \6-Tp-E-J С41

"ятах-Л-дЧГстах-^р^ ^ , ¡3 )] ^2., '

Представив энергию ударяющего тела в виде:

и-1-г о

где т - масса тела, действующего на балку, кг; V - скорость в начальный момент удара, м/с,

и, задаваясь значениями динамического прогиба, можно определить количество энергии, которое способна поглотить балка заданного поперечного сечения, и определить допускаемую для этой конструкции скорость удара (столкновения).

После некоторых преобразований выражение для определения скорости удара примет вид:

48 • £ • У • /д тдх2 ^

т-1Ъ

С другой стороны, задаваясь значениями скорости удара, динамического прогиба и выбрав форму поперечного сечения балки, можно опреде-

лить её геометрические параметры, в частности выражение для определения величины жёсткости балки примет вид:

(7)

48 • Уд шал-

Проектный расчет и выбор безопасной конструкции силовых элементов и узлов пассивной безопасности автомобиля (бамперы, безопасные брусья дверей, рулевое колесо, каркасы панелей приборов, сидений, подголовников, элементы дверных замков) могут выполняться на основе применения инженерного метода. Конструкцию каждого из перечисленных элементов можно представить в виде стержневой расчетной схемы. Расчет бампера с шарнирным креплением на кронштейнах выполняется по схеме, показанной на рис. 2.

\ Г-±

— итг .9

1

Рис. 2. Расчетная схема и механизм разрушения бампера

Разрушающая нагрузка, которую может выдержать бампер, определяется по формулам:

Рр=*-Гт-<Тт/1, (8)

где / - длина бампера между опорами, м; IV^ - пластический момент сопротивления сечения, м ; <гт - предел текучести материала, Па.

В выражениях (8) первая формула - для шарнирного крепления, вторая - для жесткого закрепления в опорах. По известной разрушающей нагрузке Рр, бампера, его деформации 5 и массе автомобиля теа можно определить допускаемую для этой конструкции скорость столкновения автомобиля:

уа = -у/2 • ^р, $/та- (9)

При проектировании безопасного бампера решается обратная задача: по известным из Правил ЕЭК ООН № 42 регламентируемым параметрам уа и 5Д0П определяется необходимое значение пластического момента сопротивления для его сечения. Так, для шарнирного крепления:

^пл = та '• //8• стт ■ 5доп• 0°)

Принимая определенную форму сечения и задаваясь одним или двумя размерами, можно определить оставшийся размер сечения.

Рассмотренные методы расчета бамперов транспортных средств на безопасность при условии соблюдения определенных допущений способны выявить степень энергопоглощения конструкцией динамической (ударной) нагрузки. Для более точной оценки все же требуется проведение экспериментов.

Анализ существующих зарубежных методов оценки энергии, затраченной на пластическое деформирование частей автомобилей, показал, что наиболее распространенная группа методов основана на использовании величины энергетически эквивалентной скорости EES (Energy Equivalent Speed), которая вводится по аналогии со скоростью и имеет ту же физическую размерность.

Сравнительный метод нуждается в заранее составленном общедоступном каталоге, в который внесены реальные случаи деформирования автомобилей. В этом подходе задача эксперта состоит в том, чтобы, ориентируясь на тип и модель автомобиля, выбрать наиболее близкий пример из каталога, в котором указана величина EES. Метод исключительно прост, дает сравнительно точные результаты, требует небольших затрат времени. Он использован в компьютерных программах, предназначенных для задач автотехнической экспертизы.

Еще один метод - аналитический предполагает формульные вычисления величины EES. В формуле участвуют две переменные ETD и EOD, которые определяют геометрию поврежденного участка.

Если известны обе эти величины, то энергетически эквивалентная скорость EES определяется из соотношения:

EES=a* ETDь * EODс, (11)

причем параметры принимают определенные значения в зависимости от типа и модели автомобиля.

Еще один метод, графический, предложен Рерихом (IV. Rohrich). Он использует сетку распределения работ пластического деформирования по поверхности автомобиля, называемую растром. В каждую ячейку растра вписана величина работы пластического деформирования того или иного участка кузова. Такие сетки (растры) имеются для различных частей разных типов и моделей автомобилей.

Существует также способ, который заключается в том, что для определения работы деформаций поврежденных деталей каждого из автомобилей, участвовавших в столкновении, определяют пределы текучести ат, пределы прочности а а, интенсивности деформаций £-,г и соответствующие этим пределам, а также показатели m упрочнения материалов, из которых изготовлены поврежденные детали автомобилей. Эти прочностные и деформационные характеристики материалов могут быть найдены в соответствующей справочной литературе или получены в результате испытаний образцов. По найденным прочностным и деформационным характеристикам материалов определяется удельная работа деформаций любой поврежденной детали автомобиля. Анализ поврежденных после столкновений деталей автомобилей показывает, что уровень остаточных интенсивностей деформаций в этих деталях может достигать больших значений вплоть до величины разрушения, то есть до £/с- Однако объем поврежденного до такой степени материала весьма невелик и составляет, как правило, величину менее трех процентов от общего объема поврежденной части детали автомобиля. Поскольку точную

величину остаточных интенсивностей деформаций в поврежденных деталях автомобилей после их столкновения определить невозможно, для расчетов принимают некоторую осредненную величину:

£,тШ=-(.£,Г + (12)

Таким образом, фактическое распределение остаточных интенсивностей деформаций по поверхности поврежденной детали, распределенное по сложным законам, заменяется эквивалентным равномерно распределенным по всей поверхности. Этой интенсивности деформаций соответствует интенсивность напряжений <т/тИ. Расчетная осредненная удельная работа деформаций для какой-либо>-той поврежденной детали определяется по формуле:

(е,т+£Щ,т+\ _Ет+1

у/1 = + ------—] (13)

7 2 е,Т"1т +1)

Непосредственными замерами поврежденных деталей автомобилей определяется объем У^ каждой ./-той поврежденной детали и ее работа деформаций:

= (14)

5

а работу деформаций каждого автомобиля, участвовавшего в столкновении, можно найти по формуле:

п

С/ = 2 (15)

У=1

где и — количество поврежденных деталей в каждом из столкнувшихся автомобилей.

По сравнению с известными способами, рассмотренный способ оценки работы деформаций и разрушений деталей столкнувшихся автомобилей менее трудоемкий и более надежный. Однако его недостатком является то, что при рассмотрении каждой поврежденной детали отдельно и при определении работы деформации игнорируется конструкционная прочность и жесткость автомобиля в целом, что вносит определенные погрешности в конечный результат. В связи с этим, результаты расчетов по предложенному способу, по возможности, следует согласовывать с данными, полученными на основе статистической обработки результатов сгобЪ-тестов большого количества автомобилей в реальных, или имитирующих их условиях столкновений.

Анализ различных методик и подходов в области проведения дорожно-транспортной экспертизы выявил ограниченность их применения. В связи с чем создание математических моделей, отражающих взаимосвязь скорости и деформации, использующих современное развитие науки и компьютерной техники и способных на предварительном этапе заменить дорогостоящие испытания и сократить время расчета является актуальным в настоящее время.

В третьей главе диссертации анализируется влияние изменения основных конструкционных параметров бампера на его напряженно-деформированное состояние, а также особенности его деформирования в зависимости от перекрытия между соударяющимися объектами. Полученные результаты основаны на использовании метода конечных элементов, реализованного в программном комплексz SolidWorks Simulation. Предварительная оценка особенностей и характера деформирования системы бампера позволила выявить, во-первых, граничные значения скоростей, в пределах которых конструкция способна сохранять свои защитные функции; во-вторых, зоны, подверженные максимальным деформациям.

В настоящих исследованиях критерием внешней пассивной безопасности бампера автомобиля будет являться «критическая скорость столкновения с жестким препятствием», соотнесенная с остаточными деформациями конструкции, полученными в результате такого столкновения. Под определением «критической скорости» будет пониматься максимальное ее значение, при которой бампер способен выполнять свои безопасные функции, то есть до тех пор, пока максимальное значение напряжения по Мизесу в конструкции не превысит значения предела текучести. В качестве базового варианта универсального бампера автомобиля была взята модель, геометрические параметры и форма которой, являются одним из видов промышленного дизайна систем бамперов. Эта модель состоит из усилителя в виде 2-секционной балки, кронштейнов и продольных балок, жестко соединенных между собой (рис. 3).

Рис. 3. Модель столкновения системы бампера с жестким барьером с нанесенной на объекты

сеткой конечных элементов. Стрелками показаны направления векторов скорости и ускорения свободного падения

Для улучшения построения сетки конечных элементов и для уменьшения времени расчета мелкие элементы, входящие в состав системы бампера, из данной модели были исключены. Профильная длина усилителя бампера составляет 175 мм, толщина стенки первой секции составляет 2,895 мм, второй - 2,446 мм. В качестве материала системы бампера нами выбран алюминий, барьера - сталь. Масса бампера составляет 10,6 кг, масса барьера - 1166,4 кг. Перекрытие между моделью и препятствием составляет 100%.

Контакт между взаимодействующими объектами при ударе смоделирован без проникновения. Размер конечных элементов был подобран программой

автоматически из соображения оптимального выбора между точностью и временем решения. Программа создает сетку на твердом теле с тетраэдральными 3D твердотельными элементами для каждого твердого тела. Тетраэдральные элементы являются подходящими для объемистых объектов. Размер конечного элемента барьера составляет 0,075764 м, системы бампера - 0,0378822 м. Приведенная сборка состоит из 33834 элементов и 32005 узлов.

Полученные результаты напряженно-деформированного состояния сборки позволяют выделить 3 критические зоны:

зона а - непосредственно в месте контакта;

зона Ь - крайние области усилителя бампера;

зона с - отклонение концов продольных балок.

Для определения зависимости деформации системы бампера от скорости столкновения с барьером было проведено исследование в диапазоне скоростей до 16 км/ч, значения деформаций фиксировались в трех выявленных областях. Для уточнения уравнений, характеризующих деформирование конструкции, была использована программа TableCurve 2D, которая позволяет обрабатывать сложные комплексы исходных данных, предоставляя возможные варианты решений. Наиболее простым в использовании является уравнение типа у = а + Ьх, которое и было выбрано для дальнейшего применения. Точность расчета составляет порядка 0,99999992. Для получения зависимости Aa(v) необходимо скорость представить в относительных единицах путем деления значения v на некоторое v6a3, в качестве которого было выбрано значение, равное 16 км/ч (4,44 м/с).

Ввиду малости значения коэффициента а окончательное уравнение примет вид:

Aa(v)=krv, (16)

где коэффициент ki=b/v6аз=0,87.

Аналогично уравнения, описывающие зависимости Ab(v) и Ajv)

примут вид:

Ab(v)=k2-v, (17)

Ас(у)= кз -v, (18)

где коэффициенты k2=ki*b\=l,3l; кг=к2*Ь2=2,26.

Полученные выражения (16-18) позволяют не только уточнить характер распространения деформации бампера, но и решить обратную задачу: зная деформацию в определенном месте конструкции, установить скорость столкновения.

Для установления влияния изменения толщины секции усилителя бампера на распространение деформаций в его конструкции были проведены два вида виртуальных исследований с использованием программы SolidWorks Simulation:

]. определение значений деформаций в зонах Ь и с при theorist и

переменном значении t2', 2. определение значений деформаций в зонах b и с при ¡2= const и

переменном значении /i. В результате использования полученных данных и применения программы TableCurve 2D найдены следующие зависимости:

Ab(t2) = a[+bl-t2+c'^-, (19)

Ac(t,) = a'1+b'1-U+c'y{^ (20)

АЩ) = <$ +Ь? -/,+с," -i,2; (21)

Ac(t,) = a»+bl-t,+cl-tl, (22)

где /| и /2 - толщина первой и второй секции усилителя соответственно, мм.

В результате обработки полученных данных с использованием программы ТаЫеСигхе ЗО были получены выражения, характеризующие особенности изменения деформаций в конструкции усилителя различной толщины в зависимости от динамического нагружения (в зонах а и Ь):

V(Дд;/,) = 1,1 • Аа2 - 0,5 ■ Дд2'5 + 0,3 • /,0'5; (23)

у(Д6;/[) = -0,1 + 2 • Д£0-5 + 0,3 •¿11'5, (24)

где V - скорость столкновения, м/с; А а - деформация конструкции усилителя бампера в зоне а, мм; ДЬ - деформация конструкции усилителя бампера в зоне Ь, мм; 1\ — толщина первой секции усилителя бампера, мм.

Совокупность данных позволяет сделать вывод о преимуществе II варианта (/1=2,2 мм; ¡2=2 мм). Так как, во-первых, обеспечивается сохранение безопасных свойств вплоть до скорости 12,8 км/ч (3,56 м/с); во-вторых, при этом деформации в зоне с (крепление продольных балок системы бампера к конструкции автомобиля) достигают минимальных значений; в-третьих, масса системы бампера составляет 9,07 кг.

Проанализировано влияние изменения толщины энергопоглощающего элемента бампера на распределение деформаций в его конструкции. Энергопоглощающий элемент представлен в виде пластины прямоугольного профиля, которая крепится к фронтальной стороне первой секции усилителя бампера, в качестве материала выбран полипропилен. Толщина первой секции усилителя бампера принимает значение 2,2 мм, второй - 2 мм; значение радиуса закругления профиля бампера составляет 2,78 м. Рассматриваемые варианты толщины энергопоглощающего элемента бампера представлены в табл. 1. Распределение деформаций в зоне а в зависимости от изменения толщины энергопоглощающего элемента бампера представлено на рис. 4.

В результате использования программы ТаЫеСште ЗО было получено выражение, характеризующее особенности изменения деформаций с учетом

толщины энергопоглощающего элемента бампера в зависимости от скорости столкновения:

>-(Аа;1р)= 1,1 +1,1 • Да - 0,3 ■ 1р - ОД • Да2 + 0,1- Да ■ 1р, (25)

где Да - деформация конструкции усилителя бампера в зоне а, мм; /р -толщина энергопоглощающего элемента бампера, мм.

Таблица 1

Вариант Толщина энергопоглощающего элемента бампера, мм Условное обозначение

I 10 Ы

II 15 1\ь

III 20 ы

IV 25 '25

V 30 Ы

20 -18 -16 -14 ■ 12 -10 8 ■ 6 ■ 4 • 2 ' 0

Ж

-У-

•■♦•-но -Э-П5 120 «л» 125

—:«430

12,8 16,0 19,2

22,4 V, км/ч

25,6 28,8 32,0 35,2

Рис. 4. Распределение деформаций в зоне а в зависимости от изменения толщины энергопоглощающего элемента бампера

Совокупность полученных данных позволяет сделать вывод об улучшении безопасных свойств системы бампера с увеличением толщины энергопоглощающего элемента. Использование такого элемента толщиной 30 мм обеспечивает сохранение безопасных функций бампера до достижения скорости 32 км/ч (8,89 м/с), что в 2 раза превышает значение критической скорости бампера подобной конструкции без энергопоглощающего элемента.

Наиболее существенным фактором, влияющим на пассивную безопасность транспортных средств, является наличие определенного перекрытия между объектами соударения при столкновении. Было проанализировано влияние изменения перекрытия в горизонтальной плоскости между системой бампера и барьером на распределение деформаций в его конструкции. Система бампера представляет собой совокупность следующих элементов: усилитель бампера с

энергопоглощающим элементом прямоугольного профиля толщиной 30 мм и оболочка бампера £/-образной формы толщиной 5 мм. Энергопоглощающий элемент и оболочка бампера выполнены из полипропилена марки «Армлен», который используется в качестве материала для изготовления бамперов автомобилей. Для определения характера деформаций при изменениии перекрытия в горизонтальной плоскости между системой бампера и барьером использовали программу SolidWorks Simulation. Перекрытие между моделью и препятствием составляет 10-100%. Контакт между взаимодействующими объектами при ударе смоделирован без проникновения. Скорость столкновения составляет 60 км/ч (16,67 м/с). Полученные результаты свидетельствуют о том, что деформации конструкции преобладают в зоне непосредственного соприкосновения взаимодействующих объектов, где происходит сжатие и разрушение оболочки бампера и энергопоглощающего элемента. В остальных же зонах наблюдаются небольшие деформации. Согласно полученным данным наибольшее значение деформации конструкции наблюдается при 30% перекрытии и составляет 28,17 мм.

Другим важным вопросом, который стоит перед автопроизводителями, является совмещение бамперов автомобилей по высоте. С целью определения влияния изменения перекрытия между взаимодействующими объектами на распределение деформаций в их конструкциях были рассмотрены столкновения двух усилителей. Скорость столкновения составляла 16 км/ч (4,44 м/с).

Контакт между взаимодействующими объектами при ударе смоделирован без проникновения. Перекрытие между усилителями составляет 10-100%, причем возможны два варианта перекрытия:

1 вариант - когда 2-хсекционный усилитель располагается выше 1-носекционного;

2 вариант - когда 2-хсекционный усилитель располагается ниже 1-носекционного.

На рис. 5 указаны зоны, в которых фиксировались деформации (I, II, III, IV - для 1 варианта; I', II', III', IV' - соответственно для 2 варианта), представляющие собой изгиб определенной части конструкции в вертикальной плоскости.

Полученные результаты свидетельствуют: максимальные значения деформаций присущи обоим вариантам в зонах 1-Г и II-II' при перекрытии 40%, минимальные значения для этих же зон - при 100%; максимальные же значения деформаций в зонах Ш-ПГ и IV-IV' наблюдаются при перекрытии 10%, минимальные значения в зонах III' и IV' - при перекрытии 100%.

Полученные значения деформаций в зависимости от степени перекрытия позволяют охарактеризовать распределение деформаций конструкции усилителей и уточнить характер поведения взаимодействующих объектов при столкновении.

Рис. 5. Зоны, в которых фиксируются вертикальные составляющие деформаций конструкций

Благодаря данным, полученным в ходе виртуальных испытаний, используя программу TableCurve 3D, было получено уравнение, связывающее между собой скорость столкновения и деформации в зонах b и с:

v = b' ■ Ah+c' ■ Ас, (26)

где коэффициенты b'=b v6a3=0,36; с=с

Полученное выражение, а также зависимости (23-25), характеризующие изменение скорости столкновения от деформации бампера автомобиля в зонах a, i и с с учетом его конструктивных особенностей, позволят экспертам уточнить обстоятельства ДТП.

В четвертой главе приведено экспертное исследование столкновения автомобиля Volkswagen Golf Plus с автомобилем ВАЗ-2107 на основе использования традиционной и предлагаемой методик, дается их сравнительный анализ. При расследовании дорожно-транспортных происшествий одним из основных вопросов, который необходимо решить для дальнейшего анализа дорожно-транспортной ситуации, является определение скорости движения транспортных средств непосредственно перед ДТП.

Скорость движения автомобиля Volkswagen Golf Plus перед применением водителем экстренного торможения, исходя из длины следов торможения (юза), определяется по следующей формуле:

va = 1,8• Г3 • л + J26• (Srol ■ л + Sk2 ■ h), (27)

где T¡ - время нарастания замедления, c;ji,j2 - установившееся замедление, м/с2; Sk,!, S,о2 - длина следа юза (торможения), м.

Согласно материалам экспертизы скорость движения автомобиля Volkswagen Golf Plus перед началом торможения определяется равной величине более 64 км/ч.

Скорость автомобиля перед ДТП с учетом деформации усилителя бампера определяется по формуле:

va = ■ 7'з • j\ + 3,6 • vj, (28)

где vd - скорость автомобиля в момент столкновения, определяемая по выражению (26), м/с.

Скорость движения автомобиля перед ДТП с учетом деформации усилителя бампера составляет 73,7 км/ч.

Пятая глава посвящена оценке эффективности соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей путем определения расходов, связанных с ремонтом деталей поврежденных транспортных средств. Рассматривались столкновения автомобилей Volkswagen Jetta с ВАЗ-2112 и Toyota RA VA с Volksw agen Jetta. По материалам экспертного расследования столкновения автомобилей происходили на скорости около 20 км/ч.

В стоимость ремонта включают следующие расходы:

- расходы на материалы и запасные части, необходимые для ремонта;

- расходы на оплату работ по ремонту, включающие стоимость трудовых затрат и накладных расходов.

Для составления калькуляции (сметы) на ремонтные работы используем затратный подход. Величина затрат на ремонт (устранение повреждений и дефектов) транспортного средства определяется по формуле:

Срем =Сра5 +СМ +СЗЧ, (29)

где Срем - величина затрат на ремонт, руб.; Сра6 - стоимость трудовых затрат и накладных расходов, непосредственно связанных с ремонтом (суммарная стоимость нормо-часов), руб.; См - стоимость материалов, руб.; Сзч -стоимость запасных частей, руб.

Величина расходов на оплату работ по ремонту транспортных средств Сраб определяется по формуле:

(-раб = Траб ' ^'мч ■ (30)

где Граб — трудоемкости работ, нормо-час; Ст - рыночная стоимость нормо-часа, руб.

Расчеты были проведены с использованием программы Audatex, стоимости нормо-часа выполненных работ и запасных частей предоставлены официальными дилерами автомобилей ВАЗ, Volkswagen, Toyota в г. Белгороде. Общая сумма затрат на восстановление поврежденного автомобиля Volkswagen Jetta составила 71356 руб., автомобиля ВАЗ-2112 составила 56262 руб. Общая сумма затрат на восстановление поврежденного автомобиля Toyota RAVA составила 117442 руб., автомобиля Volkswagen Jetta составила 89485 руб.

Расходы, необходимые для замены бамперов и выполнения всего комплекса работ (при соблюдении их совместимости), составили бы на 15-30% меньше общих сумм затрат, определенных в рассмотренных примерах. Данный факт говорит об эффективности соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.

Основные результаты и выводы

1. На основе разработанных теоретико-методологических и прикладных положений, методик и математических моделей появилась возможность решать важную научно-практическую задачу повышения эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы.

2. Разработан критерий оценки безопасности конструкции бампера легкового автомобиля, в качестве которого предложена «критическая скорость столкновения с жестким препятствием», соотнесенная с остаточными деформациями конструкции, полученными в результате такого столкновения.

3. Разработана методика определения напряженно-деформированных показателей бампера автомобиля с учетом его конструктивных особенностей. Ее применение позволило выявить, во-первых, граничные значения скоростей, в пределах которых конструкция способна сохранять свои защитные функции; во-вторых, зоны, подверженные максимальным деформациям.

4. Проанализировано влияние изменения основных конструкционных параметров бампера на его напряженно-деформированное состояние:

- наблюдается уменьшение значения критической скорости в 1,67 раз для модели, учитывающей воздействие автомобиля на систему бампера, по сравнению с моделью, не рассматривающей такое влияние на бампер;

- анализ различных соотношений толщин 2-хсекционного усилителя бампера позволил сделать вывод о преимуществе варианта с толщиной 1-ой секции /1=2,2 мм, 2-ой секции Г2=2 мм;

- наблюдается улучшение безопасных свойств системы бампера с увеличением толщины энергопоглощающего элемента. Так, использование такого элемента толщиной 30 мм обеспечивает сохранение безопасных функций бампера до достижения скорости 32 км/ч (8,89 м/с), что в 2 раза превышает значение критической скорости бампера подобной конструкции, у которой отсутствует энергопоглощающий элемент.

5. В ходе проведения исследования были получены данные, позволяющие охарактеризовать распределение деформаций конструкции усилителей в зависимости от степени перекрытия и уточнить характер поведения взаимодействующих объектов при столкновении:

- наибольшее значение деформации конструкции наблюдается при 30% перекрытии в горизонтальной плоскости и составляет 28,17 мм;

- максимальные значения деформаций 2-хсекционного усилителя наблюдаются при перекрытии 40% в вертикальной плоскости, минимальные значения - при 100%; максимальные же значения деформаций 1-носекционного усилителя наблюдаются при перекрытии 10% в вертикальной плоскости, минимальные значения — при перекрытии 100%.

6. Разработана методика проведения дорожно-транспортной экспертизы путем определения скорости столкновения автомобиля в зависимости от деформаций конструкции бампера. При анализе экспертного исследования

столкновения автомобилей были получены следующие значения скорости столкновения: при использовании традиционной методики - 64 км/ч; по предлагаемой методике - 73,7 км/ч.

7. Обоснована эффективность соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей путем определения затрат, связанных с ремонтом деталей поврежденных ТС. Расходы, необходимые для замены бамперов и выполнения всего комплекса работ (при соблюдении их совместимости), составили бы на 15-30% меньше общих сумм затрат, определенных в рассмотренных примерах.

Основные положения диссертации опубликованы:

Научные статьи в ведущих периодических изданиях перечня ВАК Минобрнауки РФ

1. Новописный Е.А. Особенности деформирования конструкции бамперов автомобилей при обеспечении их совместимости / А.И. Шутов, Е.А. Новописный // Автотранспортное предприятие. - 2011. № 11. - С. 47-50.

2. Новописный Е.А. Анализ напряженно-деформированного состояния бампера автомобиля методом конечных элементов / А.И. Шутов, Е.А. Новописный // Бюллетень транспортной информации. - 2011. № 12. -С. 20-23.

3. Новописный Е.А. Экспертиза столкновения автомобилей и возможности для совершенствования / А.И. Шутов, Е.А. Новописный // Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова.-2012. № 1.-С. 177-181.

Научные статьи

4. Новописный Е.А. Особенности методик расследования встречных столкновений автомобилей // Вестник ХНАДУ: сб. науч. тр. / Харьков, 2009.-Вып. 47.-С. 77-80.

5. Новописный Е.А. Эффективность использования метода конечных элементов в области анализа безопасности транспортных средств // Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: опыт, проблемы, поиски решения: Материалы Междунар. науч.-практич. конф. / Казань, 2010. -Ч. I. - С. 372-379.

6. Новописный Е.А. Возможности использования математического моделирования при имитации столкновения автомобилей / А.И. Шутов, Е.А. Новописный // Новые материалы и технологии в машиностроении. Сб. науч. тр. по итогам междунар. науч.-техн. конф. / Брянск: БГИТА, 2011.-Вып. 13.-С. 142-146.

7. Novopisny Е., Shutov A. Possibilities of program SoIidWorks Simulation at an estimation of safe properties of bumpers // International virtual journal

19

for science, technics and innovations for the industry Machines, technologies, materials. - Scientific-technical union of mechanical engineering. Bulgaria. Issue 4. 2011. P. 18-21.

8. Новописный E.A. Влияние толщины конструктивных элементов на безопасные свойства бампера / А.И. Шутов, Е.А. Новописный // Сб. науч. тр. по материалам междунар. науч.-практич. конф. «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2011». Т. 1. Транспорт - Одесса: Черноморье, 2011. - С. 23-28.

9. Новописный Е.А. Проблемы анализа столкновений транспортных средств // Эффективные материалы, технологии, машины и оборудование для строительства и эксплуатации современных транспортных сооружений: сб. докл. Междунар. науч.-практич. конф., Белгород, 2009. -С. 296-302.

Ю.Новописный Е.А. Особенности существующих методов расчета бамперов транспортных средств на безопасность // Сб. науч. тр. по материалам междунар. науч.-практич. конф. «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2011». Т. 1. Транспорт. -Одесса: Черноморье, 2011. — С. 5-13.

11 .Новописный Е.А. Использование метода конечных элементов при имитации поведения при ДТП бампера автомобиля / А.И. Шутов, Е.А. Новописный // Сб. науч.-практич. статей «Проблемы теории и практики автомобильного транспорта» / СПб.: Изд-во СЗТУ, 2011. - Вып. 4. — С. 86-92.

Новописный Евгений Александрович

Повышение эффективности проведения дорожно-транспортной

экспертизы на основе напряженно-деформированного состояния бампера автомобиля

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать 04.04.2012 г. Формат 60x84/16 Усл. п. л. 1.0 Тираж 100_ Заказ №_

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46.

61 12-5/2592

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.Г. ШУХОВА»

На правах рукописи НОВОПИСНЫЙ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ БАМПЕРА

АВТОМОБИЛЯ

05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Шутов А.И.

Белгород 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение..................................................................................................................4

1 Безопасность движения и современное состояние дорожно-транспортной экспертизы...................................................................................9

1.1 Анализ статистики ДТП по России..........................................................9

1.2 Бампер автомобиля как средство обеспечения внешней пассивной безопасности.....................................................................................................22

1.2.1 Особенности совершенствования конструкций упругого элемента бампера.........................................................................................25

1.3 Выводы по главе........................................................................................38

1.4 Цель и задачи исследований...................................................................39

2 Аналитическая оценка безопасности транспортных средств.................40

2.1 Измерители и показатели основных свойств системы обеспечения пассивной безопасности при фронтальном столкновении ТС...............40

2.2 Возможности учета деформаций конструкции транспортных средств при проведении экспертизы ДТП..................................................49

2.3 Существующие зарубежные методы оценки энергии, затраченной на пластическое деформирование конструкций ТС................................58

2.4 Новые подходы к оценке энергии, рассеиваемой при пластическом деформировании повреждённых конструкций автомобилей.................67

2.5 Выводы по главе........................................................................................74

3 Анализ напряжённо-деформированного состояния бамперов автомобилей методом конечных элементов..................................................76

3.1 Успешность использования математического моделирования при имитации столкновения автомобилей........................................................76

3.2 Основы метода конечных элементов....................................................82

33 Возможности программного комплекса 8оН<1\¥огк8..........................88

3.4 Математическое моделирование столкновения универсального бампера автомобиля с преградой.................................................................91

3.4.1 Определение зависимости деформации конструкции системы бампера от скорости столкновения..........................................................98

3.4.2 Влияние изменения толщины профиля усилителя бампера на деформирование его конструкции..........................................................106

3.4.3 Влияние изменения толщины энергопоглощающего элемента бампера на деформирование его конструкции....................................110

3.4.4 Особенности деформирования системы бампера в зависимости от перекрытия между соударяющимися объектами...........................116

3.5 Выводы по главе.........................................................................................126

4 Использование данных о напряженно-деформированном состоянии бампера автомобиля при проведении экспертизы ДТП...........................128

5 Оценка эффективности бамперов транспортных средств....................138

Основные выводы.............................................................................................147

Список литературы..........................................................................................149

Приложение........................................................................................................160

Приложение 1.................................................................................................161

Приложение 2.................................................................................................170

Введение

Актуальность темы. Дорожное движение - одна из наиболее характерных и неотъемлемых частей современной цивилизации. Если на пороге XX в. автомобильный парк планеты в основном был сосредоточен в Северной Америке и Западной Европе и не превышал 15 тыс. автомобилей, то в наше время, опередив самые смелые прогнозы и овладев всеми континентами, он превзошел 500 млн. Среди них более 80% составляют легковые автомобили. Изменились и сами транспортные средства. Возросли их скоростные возможности, повысилась маневренность, улучшилась комфортность. Удобство в эксплуатации современных автомобилей в любое время года привело к существенному повышению интенсивности их использования [1].

К числу негативных экономических, социальных и экологических последствий движения людей и товаров по дорогам относятся загрязнение воздуха, выбросы парниковых газов, потребление невосстанавливаемых ресурсов, бытовые неудобства, вызванные соседством с оживленной автотрассой, и шум. Аварийность на автомобильном транспорте - одна из острейших социально-экономических проблем. Наиболее крупные дорожно-транспортные происшествия (ДТП) получают такой же отклик в средствах массовой информации, как катастрофы на железных дорогах и авиакатастрофы. Дорожно-транспортный травматизм затрагивает все возрастные категории, однако самое большое воздействие оказывает на молодежь. Помимо случаев смерти, дорожно-транспортные происшествия приводят к значительному числу менее тяжелых травм: по оценкам, в мире ежегодно происходит от 20 до 50 млн. несмертельных травм. Эти несмертельные травмы также являются важной причиной инвалидности [2].

Улучшения конструкции автомобилей, которые привели к значительному уменьшению риска смертельных и тяжёлых травм для едущих в легковом автомобиле, в основном были результатом повышенной

активности ЕС в 1990-х годах. Эти преимущества - следствие новых законодательно установленных стандартов защиты от лобового и бокового ударов, а также новой прогнозно-ретроспективной системы потребительской информации, которая дает объективные данные о том, что происходит с легковыми автомобилями при испытаниях, имитирующих аварию, и при реальных дорожно-транспортных происшествиях. По оценкам, новые легковые автомобили, получившие по Европейской программе оценки новых автомобилей (ЕигоЫСАР) три или четыре звезды, обеспечивают на 30% меньший риск травматизма, чем автомобили с более низкой оценкой или вовсе без рейтинга. Однако важные стандарты безопасности часто значительно уступают тем, которые применяются в автомобилях моделей, получивших одобрение типа по новейшим европейским стандартам, например, в части защиты от лобового и бокового столкновений. Вместе с тем, нет установленного порядка и временных рамок для обязательного введения в действие технических требований к автомобилям, принятых в рамках деятельности Всемирного форума ЕЭК ООН для согласования Правил в области моторных- транспортных средств. В некоторых случаях отсутствуют обязательные стандарты (например, в отношении ремней безопасности в микроавтобусах и автобусах и детских удерживающих устройств в легковых автомобилях). Есть примеры того, что стандарты ЕЭК ООН ещё не приняты Россией или приняты с многочисленными изъятиями. Есть и такие случаи, когда существующие стандарты ЕЭК ООН были обновлены для целей законодательства ЕС, но эти поправки ещё не приняты ЕЭК ООН [3].

С увеличением количества ДТП повышается объем работ, связанных с проведением дорожно-транспортной экспертизы. Одним из основных вопросов, который необходимо решить для дальнейшего анализа дорожно-транспортной ситуации, является определение скорости движения транспортных средств непосредственно перед ДТП. Несмотря на многочисленность работ по данной проблеме, на сегодняшний день имеется

ряд возможностей повышения эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы. В частности, необходимо обратить внимание на исследование элементов конструкции бампера автомобиля при столкновении и особенности совершенствования расчетной модели его конструкции на безопасность, основанные на современных достижениях науки и техники.

Целью исследования является повышение эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы в зависимости от изменения напряженно-деформированного состояния бампера автомобиля на основе разработанных теоретических и научно-методических положений.

Предмет и объект исследования — напряженно-деформированное состояние бампера автомобиля и факторы, влияющие на него; математическая модель бампера автомобиля и изменение его напряженно-деформированного состояния под воздействием динамической нагрузки.

Методы исследования базируются на использовании математического моделирования ударных процессов, в частности на методе конечных элементов (МКЭ).

Научная новизна работы заключается в разработке следующих теоретико-методических и прикладных положений повышения эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы, которые выносятся на защиту:

- математическая модель универсального бампера автомобиля;

- методика определения напряженно-деформированных показателей

бампера автомобиля с учетом его конструктивных особенностей;

- методика повышения эффективности проведения дорожно-транспортной

экспертизы путем определения скорости столкновения автомобиля в

зависимости от деформаций конструкции бампера;

- обоснование эффективности соблюдения совместимости бамперов

взаимодействующих автомобилей.

Практическая ценность работы. Разработанные в диссертации теоретические положения, научно-методические подходы, методики и

модели являются научной основой и одним из способов разработки мероприятий по повышению эффективности эксплуатации автомобилей и рекомендуются использовать в автотранспортных предприятиях по корректировке конструкционных параметров бамперов автомобилей в целях обеспечения выполнения ими безопасных функций, а также дается оценка эффективности соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.

Практическое использование результатов работы позволяет повысить эффективность проведения дорожно-транспортной экспертизы, при этом обеспечивая необходимые качество и простоту реализации.

Реализация работы. Теоретические, научно-методические, прикладные и экспериментальные исследования, направленные на повышение внешней пассивной безопасности автомобилей, рекомендованы к внедрению Государственным унитарным предприятием «Оценщик», ООО «Человек Автомобиль Дорога Экология Аварийный Комиссар», ОАО «Центр инновационных технологий», а также использовались в учебном процессе со студентами кафедры «Организация и безопасность движения» Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова при изучении дисциплин «Безопасность транспортных средств», «Техника транспорта, обслуживание и ремонт», «Расследование и экспертиза дорожно-транспортных происшествий» и при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях и семинарах: международной научно-практической конференции «Безопасность движения и автомобильные дороги. Проблемы, перспективы» (Харьков, ХЛАДУ, 2009 г.); международной научно-практической конференции «Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: опыт, проблемы, поиски решения» (Казань, 2010 г.); международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск,

БГИТА, 2011 г.); 19 международной научно-технической конференции по транспортной, строительной и подъемно-транспортной технике «йапз&МОТАиТО' 11» (Болгария, 2011 г.); международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований '2011» (Одесса, 2011 г.); международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте '2011» (Одесса, 2011 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в одиннадцати статьях, в том числе три - в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, пять глав, общие выводы, приложение; изложена на 148 страницах текста, включает 12 таблиц, 67 рисунков, список литературы из 115 наименований.

1 Безопасность движения и современное состояние дорожно-

транспортной экспертизы

1.1 Анализ статистики ДТП по России

В 1886 году был изобретён первый в мире автомобиль, и уже через 10 лет произошло первое дорожно-транспортное происшествие (ДТП) - наезд на пешехода, а в 1899 году в результате ДТП погиб человек. С этого времени число ДТП постоянно увеличивается. Статистика показывает, что число их резко возрастает в летне-осенний период, когда на дорогах резко увеличивается число автомобилей, принадлежащих гражданам [4].

Аварийность на автомобильном транспорте - одна из острейших социально-экономических проблем. Дорожно-транспортные происшествия являются одной из основных проблем России, связанных со здоровьем населения. ДТП приходятся в значительной степени на людей молодого и среднего возраста. Наиболее крупные ДТП получают такой же отклик в средствах массовой информации, как катастрофы на железных дорогах и авиакатастрофы [5].

По итогам 6 месяцев 2010 г. отмечается продолжение тенденции снижения основных показателей аварийности. В 81822 (-3,4%) ДТП погибли 9563 (-13,1%) и были ранены 103179 (-3,0%) человек [6].

В абсолютных значениях число погибших уменьшилось на 1444 человека, раненых - на 3197 человек. Количество ДТП, в которых пострадали люди, снизилось на 2911 (динамика показателей аварийности отражена на рисунке 1.1 и в таблице 1.1).

Вместе с тем, отмечено увеличение количества ДТП, числа погибших и раненых на территории Рязанской (+7,4%, +12,7%, +11,6%), Пензенской (+1,9%, +7,1%, +4,8%), Ленинградской (+1,8%, +2,9%, +9,8%), Амурской (+2,7%, +1,5%, +1,4%), Владимирской (+1,6%, +0,6%, +2,4%) областей и в

закрытых административно-территориальных образованиях (ЗАТО) (+22,5%, +15,0%, +21,6%).

350 тыс. ед. 300 250 200 150 100 50 0

К - * * ® * ' В В» 53 к

•за»®»«» В

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

годы

* число погибших - число раненых число ДТП

Рисунок 1.1 - Основные показатели аварийности в РФ

При незначительном снижении количества ДТП отмечается рост числа погибших и раненых на территории Карачаево-Черкесской Республики (+19,2%, +8,7%) и Томской области (+17,8%, +0,5%).

Рост числа погибших при снижении количества ДТП и числа раненых отмечен в Липецкой (+14,6%), Сахалинской (+12,0%), Ульяновской (+9,1%) областях, Камчатском крае (+5,6%) и Ханты-Мансийском автономном округе (+0,9%).

Наибольший прирост числа погибших в абсолютных значениях имел место в Липецкой и Рязанской областях (на 15 человек), а также в Карачаево-Черкесской Республике (на 10 человек).

Ш.

Увеличение количества ДТП и числа раненых при снижении или стабильности числа погибших отмечено в Республике Ингушетия (+10,0%, +18,4%), Ростовской области (+3,3%, +2,8%), Пермском (+1,8%, +2,0%) и Красноярском (+0,5%, +0,9%) краях.

Число раненых возросло в Астраханской области (+16,4%), Чукотском автономном округе (+14,3%), Республике Дагестан (+9,2%), Калининградской (+2,2%) и Ярославской (+1,7%) областях, Республике Коми (+1,1%), г. Москве (+0,6%) и Калужской области (+0,2%).

Таблица 1.1

Относительные показатели аварийности в РФ

Год Тяжесть последствий ДТП Число пострадавших на ЮОтыс. жителей Кол-во ДТП на Ютыс. ед. транспорта

2000 14,2 142,8 50,0

2001 14,1 150,6 52,0

2002 13,4 171,5 54,4

2003 12,7 195,3 58,1

2004 12,1 199,8 62,5

2005 11,0 215,2 66,0

2006 10,3 218,7 67,5

2007 10,2 228,9 65,2

2008 10,0 211,8 56,4

2009 9,2 199,5 49,4

2010 9,6 195,3 47,4

Значение показателя тяжести последствий (число погибших на 100 пострадавших) в среднем по стране составило 8,5. Более чем в полтора раза выше его значение в Республике Адыгея, Республике Алтай, Республике Ингушетия, Республике Тыва и Пензенской области, более чем в два раза

выше среднероссийского уровня - в Республике Дагестан, Кабардино-Балкарской Республике и Чеченской Республике.

Рост аварийности на федеральных дорогах (включая участки в городах и населённые пункты) отмечается практически в половине (в 39) регионов страны. Наиболее значительно возросло количество ДТП в Камчатском крае (+64,7%), Самарской (+48,0%), Ленинградской (+46,9%), Пензенской (+40,0%), Ульяновской (+39,6%) областях, Республике Башкортостан (+38,0%), Амурской области (+34,2%), Республике Бурятия (+32,6%), Курганской (+29,2%), Ивановской (+26,1%), Сахалинской (+18,2%) областях, Ханты-Мансийском автономном округе (+16,1%), Псковской (+14,8%), Кемеровской (+14,7%), Владимирской (+13,5%) областях, Забайкальском (+13,3%) и Краснодарском (+13,0%) краях, Оренбургской (+12,1%), Тверской (+11,7%) и Ярославской (+10,3%) областях.

В 2009 г. среди ДТП различных видов наиболее значительно снизилось количество наездов на пешеходов (-13,0%). Количество столкновений снизилось на 0,3%, опрокидываний - на 7,7%, наездов на препятствие - на 6,8%, наездов на стоящее транспортное средство (ТС) - на 6,0% (распределение количества ДТП и пострадавших в них людей по видам представлено на рисунках 1.2,1.3,1.4).

В целом по стране самым массовым видом ДТП по итогам 1-го полугодия 2010 г. стали столкновения ТС (37,5%). В Кабардино-Балкарской �