Logistyka - nauka
Logistyka 6/2013
776
dr inż. Piotr Aleksandrowicz
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy
w Bydgoszczy
Przykład analizy zderzenia samochodu i motocykla w kontekście
bezpieczeństwa w ruchu drogowym
Wstęp
Ruch drogowy, w którym realizowane są również zdania transportowe jest domeną
wysokiego ryzyka, który niesie ze sobą nie tylko skutki w postaci strat materialnych, ale
również możliwe obrażenia uczestników zdarzenia. W szczególności zdarzenia drogowe
z udziałem motocykli skutkują zazwyczaj poważnymi obrażeniami kierujących tymi
pojazdami oraz pasażerów. Według danych Krajowej Rady Bezpieczeństwa Ruchu
Drogowego (KRBRD) ze sprawozdania Stanu bezpieczeństwa ruchu drogowego oraz działań
realizowanych w tym zakresie w 2012 r. [2] na terenie kraju zaistniało 37.046 wypadków,
w których 61.412 osób odniosło obrażenia ciała o różnym nasileniu ich skutków w tym 3.571
zabitych. Ze wskazanej liczby zabitych 9% ofiar stanowili motocykliści i motorowerzyści.
Natomiast wypadków drogowych polegających na zderzeniu bocznym pojazdów
będących w ruchu według przywołanego wyżej raportu odnotowano 10.408. Niezgodne
z przepisami zachowanie kierujących przyczyniło się do śmierci 2.598 osób, z czego 31%
osób zginęło w związku z niedostosowaniem kierującego prędkości do warunków ruchu, 12%
w związku z nieprawidłowym wykonaniem min. manewru zmiany pasa ruchu i 11% dotyczy
zdarzeń polegających na nieustąpieniu pierwszeństwa przejazdu [2]. Wobec coraz większej
dostępności możliwości zakupu motocykli istotnym jest prowadzenie analiz zdarzeń
drogowych, których efekty mogłyby być wykorzystywane kształtowaniu świadomości
kierujących realizujących zadania transportowe i pozostałych uczestników ruchu.
1.
Dane do analizy studium przypadku oraz okoliczności zaistniałego zdarzenia
drogowego
Zakres informacji studium przypadku obejmował min. następujące dane:
-
jezdnia w rejonie zdarzenia o nawierzchni asfaltowej i szerokości 4,9 m. Dwa pasy ruchu
bez wyznaczonej osi jezdni. Po obu stronach jezdni gruntowe pobocza. Lewe porośnięte
trawą, szerokość 3 m, natomiast prawe pobocze wyłożone grysem i ma szerokość 5 m;
Logistyka - nauka
Logistyka 6/2013
777
-
szerokość wjazdu do posesji znajdującej się po prawej stronie drogi wynosi 8,8 m, którego
początek rozpoczyna się 10,2 m za przyjętym Stałym Punktem Odniesienia (SPO) [5]
natomiast koniec 17,8 m za SPO. Ogrodzenie posesji znajduje 3,2 m lewej krawędzi
jezdni. Dalej po prawej stronie jezdni znajduje się wjazd do drugiej posesji, którego
początek znajduje się 25,5 m za SPO, a koniec 33 m za SPO;
-
wypadek miał miejsce w warunkach jazdy dziennej, zachmurzeniu niewielkim, pogodzie
bezwietrznej, na prostym, płaskim odcinku drogi (w miejscu zdarzenia prosta 50 m, przed
350 m i za tym miejscem 250 m), jezdni suchej, gładkiej, temperaturze 21ºC, obszarze
zabudowanym, ograniczenie prędkości do 50 km/h;
-
od 13,1 m za SPO i 0,7 m od prawej krawędzi jezdni rozpoczynał się ślad hamowania
motocykla, jego koniec znajdował się w odległości 19,5 m za SPO. Koniec tego śladu
znajdował się 0,8m od prawej krawędzi jezdni. Natomiast w odległości 21,2 m i 0,5 m od
prawej krawędzi jezdni znajdowały się ślady tarcia motocykla o asfalt. Nieco dalej 22,2 m
za SPO na krawędzi jezdni znajdował się ślad tarcia o nawierzchnię skierowany do
samochodu na odcinku do 26 m za SPO;
-
samochód stał na kołach częściowo we wjeździe do posesji do, której skręcał, przodem
zwrócony do bramy wjazdowej. Prawy tylny narożnik samochodu znajdował się 25,8 m
za SPO i 1,6 m od prawej krawędzi jezdni. Tylny lewy narożnik tego pojazdu znajdował
się 27,5 m za SPO i 2,2 m od prawej krawędzi jezdni. Przedni lewy narożnik samochodu
znajdował się 29,3 m za SPO i 2,3 m od prawej krawędzi jezdni we wjeździe do posesji.
Przy przednich kołach samochodu znajdowały się ślady tarcia o asfalt, które miały
długość 0,4 m;
-
położenie powypadkowe motocykla i kierującego zostało zmienione.
Okoliczności i skutki zdarzenia w analizowanym studium przypadku:
-
kierujący samochodem włączył się do ruchu z posesji nr. 1 i skręcając do posesji nr 2 po
przeciwnej stronie jezdni zderzył się z kierującym motocyklem jadącym w kierunku na
wprost. Wskutek zderzenia kierujący motocyklem doznał obrażeń ciała, a pojazdy zostały
uszkodzone;
-
według danych z osobowego materiału dowodowego motocyklista miał jechać
z prędkością znacznie większą od dopuszczalnej i nie był w ogóle widoczny na jezdni
w czasie realizacji w/w manewrów przez kierującego samochodem.
Wstępne oszacowanie prędkości pojazdów w analizowanym studium przypadku:
Na podstawie długości śladów blokowania kół samochodu oszacowano prędkość jego
jazdy, co zaprezentowano poniżej [4]:
Logistyka - nauka
Logistyka 6/2013
778
h
km
h
km
s
m
t
g
S
g
V
n
h
S
/
14
/
73
,
13
/
81
,
3
2
2
≈
=
=
⋅
⋅
+
⋅
⋅
⋅
=
µ
µ
(1)
Do obliczeń przyjęto [4]:
- µ ~ 0,78 – współczynnik przyczepności kół samochodu na betonie;
- g = 9,81 m/s
2
– przyspieszenie ziemskie;
- S
h
= 0,4 m – długość śladu blokowania kół samochodu;
- t
h
= 0,35 s – opóźnienie zadziałania układu hamulcowego samochodu.
Przy zderzeniach polegających na czołowym uderzeniu motocykla w przeszkodę
dochodzi do zmiany jego długości całkowitej i rozstawu osi, a wielkość tych deformacji
zależy przede wszystkim od prędkości kolizyjnej motocykla przy, której doszło do zderzenia.
Jednak w związku z warunkami badań na podstawie, których ustalono liniowe zależności
wskazanych wyżej deformacji motocykla od prędkości kolizyjnej istnieją pewne ograniczenia
do stosowania tych metod obliczeniowych.
Zależności te stosuje się do przypadków, w których [4]:
- w chwili uderzenia przednie koło motocykla nie było skręcone;
- zderzenie nastąpiło ze sztywną (znikome odkształcenia) i nieruchomą przeszkodą;
- po zderzeniu nie nastąpiło odrzucenie motocykla od przeszkody.
Uszkodzenia motocykla w analizowanym studium przypadku wskazują, że zderzenie
pojazdów nie spełniało żadnego ze wskazanych przykładowo kryteriów i formuły związane ze
zmianą odległości miedzy osiowej motocykla nie powinny być stosowane do obliczenia jego
prędkości kolizyjnej.
Stąd do oszacowania prędkości kolizyjnej motocykla zaproponowano skorzystanie na
przykład z bazy danych EES Catalog [1] w, której prezentowane są uszkodzone motocykle
dla, których ustalono ekwiwalentną prędkość zderzenia EES [5]. Na tej podstawie
oszacowano prędkość zderzenia motocykla rzędu około 40 km/h.
Motocykl wytracał jednak energię kinetyczną jeszcze przed zderzeniem na
ujawnionym śladzie blokowania koła i tarcia na asfalcie. Kształt tego śladu wskazywał, że
motocyklista wykonał manewr gwałtownego hamownia prowadzący do zablokowania koła
tylnego pojazdu [4].
Na podstawie długości śladów blokowania koła i tarcia motocykla o nawierzchnię
oszacowano prędkość jazdy pojazdu jednośladowego, co zaprezentowano poniżej [4]:
(
)
h
km
h
km
s
m
t
g
S
f
S
g
V
V
n
h
n
h
k
M
/
59
/
8
,
58
/
35
,
16
2
2
2
2
1
1
2
≈
=
=
⋅
⋅
+
⋅
+
⋅
⋅
⋅
+
=
µ
µ
µ
(2)
Logistyka - nauka
Logistyka 6/2013
779
Do obliczeń przyjęto [4]:
- µ
1
~ 0,75 – współczynnik przyczepności kół na asfalcie;
- µ
2
~ 0,5 – współczynnik tarcia motocykla na asfalcie;
- g = 9,81 m/s
2
– przyspieszenie ziemskie;
- S
h1
= 6,4 m – długość śladu blokowania koła tylnego;
- S
h2
= 6,5 m – wynikowa długość śladu tarcia motocykla na nawierzchni jezdni;
- f
h
= 0,42 m – współczynnik wykorzystania hamulców (koło tylne);
- t
h
= 0,35 s – opóźnienie zadziałania układu hamulcowego.
2.
Weryfikacja mechanizmu zdarzenia analizowanego studium przypadku
Kierujący samochodem włączając się do ruchu z posesji numer 1, a następnie
zmieniając kierunek jazdy skręcając w prawo do znajdującej się nieco dalej posesji numer
2 po prawej stronnie jezdni winien zachować szczególną ostrożność. Realizacja tej zasady
polega na pełnej koncentracji uwagi oraz uaktywnieniu zdolności przewidywania.
Przywoływane są tu badania prof. Hartmanna [3] dla sytuacji, kiedy kierujący powinien być
przygotowany na odpowiednio szybkie działanie w zależności od sytuacji zmieniającej się na
drodze – średnia wartość tego czasu w porze dziennej to około 0,9 s. Wyniki badań czasów
reakcji przeprowadzonych w Stanach Zjednoczonych [4] w podziale reakcji na sygnał prosty,
oczekiwaną sytuację i niespodziewaną sytuację na drodze wskazują, że średni czas reakcji na
oczekiwaną sytuację na drodze wynosi 1,1 s. Czas reakcji kierującego samochodem nie
powinien przekraczać średnio 1s, co należy wziąć pod uwagę w prowadzonych analizach.
Natomiast motocyklista w rejonie wypadku nie był zobowiązany do zachowania
szczególnej ostrożności oraz oczekiwania, że kierowca samochodu stworzy stan zagrożenia.
Czas reakcji kierującego na niespodziewaną sytuację drogową według przywołanych wyżej
badań amerykańskich [4] wynosi średnio 1,4 s. W analizowanym studium przypadku nie jest
weryfikowalne technicznie sygnalizowanie kierunkowskazem podejmowanych manewrów
przez kierowcę samochodu. Jeśli przyjąć, że owe sygnalizowanie nastąpiło odpowiednio
wcześnie to również motocyklista powinien reagować jak na oczekiwaną sytuację na drodze,
czyli w czasie nieprzekraczającym średnio około 1 s.
Na podstawie dostępnych danych analizowanego studium przypadku w postaci
uszkodzeń pojazdów i śladów na drodze oraz oszacowanych prędkości obiektów
przeprowadzono symulację umożliwiającą jego analizę czasowo-przestrzenną i weryfikację
deklarowanych okoliczności zdarzenia oraz prędkości pojazdów z wykorzystaniem narzędzia
informatycznego V-SIM [6]. Uwzględniono przy tym wynikającą z danych pozycję
Logistyka - nauka
Logistyka 6/2013
780
„startową” samochodu z wyjazdu posesji nr 1 i dalej skręt w prawo we wjazd do posesji nr 2
w rejonie, której doszło do zderzenia oraz pozycję powypadkową samochodu przodem w jej
wjeździe, co zaprezentowano poniżej (rys.1).
Rys.1. Opracowanie własne planu sytuacyjnego miejsca zdarzenia wykonane w programie V-SIM [6]
W rezultacie przeprowadzonej symulacji ustalono min.:
- w czasie rozpoczęcia włączania się do ruchu samochodu z wyjazdu posesji nr 1,
0,0 s symulacji pojazdy dzieliłaby odległość około 114,5 m. Kierujący samochodem mógł
zapewnić sobie skuteczne rozpoznanie drogi za pojazdem, ponieważ motocyklista był
widoczny na kilkuset metrowej prostej, jaka znajdowała się przed miejscem zderzenia;
- w czasie około 4,3 s symulacji samochód wjechał całą szerokością przodu na lewy pas
jezdni. Kierujący motocyklem znajdowałby się wówczas 55,2 m od przyszłego miejsca
zderzenia, miał on możliwość obserwowania zachowania kierowcy samochodu, który
znajdował się na przeciwległym pasie ruchu jadąc z niewielką prędkością rzędu około
8km/h przy lewej krawędzi jezdni i obowiązany był ustąpić pierwszeństwa motocykliście
jadącemu prawym pasem ruchu;
- w czasie około 5,8 s symulacji (obiekty koloru pomarańczowego na rys.2) kierujący
motocyklem zareagowałby decyzją o hamowaniu w opisanym wcześniej czasie
statystycznym. Reakcja ta mogła być wywołana zauważalną zmianą toru jazdy samochodu
do osi jezdni lub też włączeniem kierunkowskazu przez tego kierującego. W tym czasie
motocykl znajdował się około 30,4 m przed miejscem przyszłego zderzenia. Natomiast
kierowca samochodu nie zapewnił sobie skutecznego rozpoznania tej części drogi
i kontynuował dalej jazdę w odległości około 23,5 m od motocykla z prędkością około 11
km/h;
Logistyka - nauka
Logistyka 6/2013
781
- symulacja wskazuje, że kierowca samochodu musiałby zareagować decyzją o hamowaniu
w czasie około 6,6 s symulacji jadąc z prędkością około 12,4 km/h (obiekty koloru
niebieskiego na rys.2), aby pojazd ten uzyskał pozycję powypadkową. Ale wówczas
samochód wjechałby już prawym przednim kołem poza oś jezdni. Natomiast Motocykl
w tym czasie zacząłby zmniejszać prędkość w czasie narastania sił hamujących (pozycja
oznaczona cyfrą 1 na rys.2);
- w pozycji oznaczonej cyfrą 2 motocykla w czasie około 6,9 s symulacji motocykl
znajdowałby się na początku ujawnionych śladów hamowania jadąc z prędkością około
54km/h, a samochód w czasie reakcji kierującego i pojazdu osiągnąłby prędkość około
13km/h, co zaprezentowano na rys.2;
- w kolejnej pozycji motocykla oznaczonej cyfrą 3 na rys.2 (około 7,5 s symulacji)
znajdowałby się on na końcu ujawnionych śladów hamowania jadąc z prędkością około
45 km/h, a początkiem śladów tarcia na asfalcie. Natomiast Samochód w czasie reakcji
kierującego i pojazdu osiągnąłby prędkość około 13,7 km/h i zajmowały całą szerokość
prawego pasa ruchu, którym nadjeżdżał motocyklista;
- zderzenie pojazdów nastąpiłoby w czasie około 7,9 s symulacji (czerwone obiekty na
rys.2). Prędkość zderzenia motocykla wynosiła około 40 km/h natomiast samochodu
w chwili zderzenia, gdy był już hamowany około 10 km/h, co znajduje potwierdzenie
w oszacowanych wcześniej prędkościach obiektów. W symulacji uzyskano przy przyjętych
parametrach zderzenia obrót samochodu tyłem w lewo o około 1 m do pozycji
powypadkowej, to jest od sylwetki czerwonej w chwili zderzenia do powypadkowej
oznaczonej na czarno (odpowiada to „nałożeniu” sylwetki animowanej samochodu barwy
granatowej na sylwetkę barwy czarnej odpowiadającej jego położeniu powypadkowemu),
co przedstawiono na rys.2.
Rys.2. Opracowanie własne wizualizacji symulacji zderzenia wykonanej w programie V-SIM [6]
Logistyka - nauka
Logistyka 6/2013
782
Symulację przebiegu analizowanego studium przypadku przeprowadzono przy
pomocy programu Cybid V-SIM wersja 3.0.30 - licencja edukacyjna numer 8464BD5C
wystawiona dla Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy.
Podsumowanie
Dynamiczne przemiany gospodarcze w Polsce od blisko 10 lat niezależnie
od przyczynienia się do wzrostu ilości eksploatowanych pojazdów doprowadziły do
stosunkowo łatwej dostępności zakupu pojazdów jednośladowych z krajów Unii Europejskiej.
Rozwojowi motoryzacji oraz transportu, także w naszym regionie towarzyszą jednak
i negatywne tego konsekwencje. Jednym z najważniejszych negatywnych skutków tego
rozwoju są wypadki drogowe. Zdarzenia z udziałem motocykli oprócz strat materialnych
związane są zazwyczaj z obrażeniami ciała jadących pojazdem jednośladowym.
Przeprowadzona
analiza
studium
przypadku
z
wykorzystaniem
narzędzia
informatycznego Cybid VSIM wykazała możliwość sprawnej weryfikacji okoliczności
zdarzeń drogowych przy wykorzystaniu możliwości realizacji zderzenia obiektu
kinematycznego z obiektem mechanicznym i śledzenie animacji tego drugiego do pozycji
powypadkowej. Uzyskanie przez obiekt mechaniczny symulacji pozycji powypadkowej
pozwala na szacowanie prędkości obu pojazdów w chwili zderzenia z precyzją nie mniejszą
od wyliczeń stosowanych w metodach energetycznych przy jednoczesnej możliwości szybkiej
analizy dla wielu wariantów pozycjonowania pojazdów w chwili zderzenia, czego obliczenia
bez narzędzi informatycznych wspierających proces obliczeniowy nie zapewniają.
Z przeprowadzonej symulacji wynika również, że należy z dużą ostrożnością
podchodzić do deklarowanych wartości prędkości uczestników zdarzenia, a w szczególności
kierujących motocyklami, którym zwykle przypisuje się szybką jazdę. W analizowanym
przypadku motocyklista mógł jechać z prędkością o około 10km/h większą od dopuszczalnej,
a nie jak wynikało to z danych osobowych z prędkością kilkudziesięciu kilometrów szybciej.
W sytuacji zderzenia motocykla z samochodem nawet przy prędkościach zderzenia
w granicach prędkości dopuszczalnej w terenie zabudowanym i mniejszych może dojść do
bardzo poważnych skutków w zakresie obrażeń ciała jadących pojazdem jednośladowym.
Przeprowadzona analiza studium przypadku potwierdza również, że wbrew
obiegowym teoriom wśród motocyklistów hamowanie dwoma kołami motocykla przed
przeszkodą, a w szczególności wykorzystywanie sił hamujących koła przedniego jest
efektywniejsze aniżeli wywrócenie motocykla przed przeszkodą dla uniknięcia zderzenia.
Zaprezentowana metodyka analizy w studium przypadku może być przydatna nie
tylko w weryfikacji przebiegu zdarzeń drogowych, ale również wyniki tego typu symulacji
Logistyka - nauka
Logistyka 6/2013
783
mogą być wykorzystywane w procesie szkolenia, edukacji oraz kształtowaniu świadomości
kierujących pojazdami w transporcie, pozytywnie wpływając na jego rozwój, jak również dla
podniesienia poziomu bezpieczeństwa ruchu drogowego w naszym regionie.
Example of analysis of inducing collision of the car and the motorbike in
the security context in the road traffic
Summary
In the article an example of estimating the speed of vehicles and taken verifications
was presented of manoeuvres by drivers in the security context in the road traffic. The
analysed problem was presented based on the case study of the road event consisting it in
being struck by a motorbike into the side of passenger cars. That kind of events are carrying
the higher probability of serious effects in particular concerning the driver two-wheeled.
Presented analysis is using the possibility of the simulation of inducing collision of objects
among others at applying the computer V-SIM tool. thanks to the proposed procedure
analysing the event in spite of for example contrary data given by witnesses or their lack is
possible what can be useful in reconstruction of road traffic accidents and the assessment of
drivers in the context of violating safety rules in the road traffic. Get results of analyses of this
type can be used also for improving the safety road traffic.
Literatura
1. EES-catalog. Dostępne http://ees.vcrash3.com (15.10.2013r).
2. Krajowa Rada Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego.: Stan bezpieczeństwa ruchu drogowego
oraz działania realizowane w tym zakresie w 2012 r. Dostępne www.krbrd.gov.pl
(15.10.2013r).
3. Praca zbiorowa.: Problematyka prawna i techniczna wypadków drogowych. IES, Kraków
2006.
4. Praca zbiorowa.: Wypadki drogowe Vademecum biegłego sądowego. IES, Kraków 2002.
5. Prochowski L., Unarski J., Wach W., Wicher J.: Pojazdy Samochodowe. Podstawy
rekonstrukcji wypadków drogowych. WKŁ, Warszawa 2008.
6. Program V-SIM3 do analizy wypadków drogowych firmy Cybid. Instrukcja użytkownika.
Kraków 2011.