3.1 Фронтальное столкновение автомобиля с пешеходом

Моделирование столкновений между пешеходом и автомобилем требует значительно отличающегося от реконструкции столкновения между двумя автомобилями подхода. Часто начальное движение пешехода является пренебрежительным из-за того, что его скорость при ударе значительно ниже чем скорость самого автомобиля. Также большая разница в весе и трением между транспортным средством и пешеходом при столкновении приведет в результате к движению человека преимущественно по направлению движения автомобиля. Движение жертвы после столкновения часто составляет воздушную траекторию за которой следует ударение о землю и переворот или последующее скольжение. Скорость и геометрические параметры транспорта могут в значительной степени влиять на природу послеударного поведения пешехода. Физические качества как размещение и схема деформации автомобиля, типа и мест повреждений, удар между транспортом и пешеходом и другие позиции, наземная и дорожная разметка и т.д. можно использовать для установления природы и деталей столкновения автомобиля и пешехода и могут привести к успешным и значительно точным реконструкционным показателям. Когда движение и ущерб автомобиля, а также движение и травмы пешехода, велосипедиста или животного подходят под данный тип столкновений, то тогда можно провести надежный и значительно точный анализ.

Удары между автомобилем и пешеходом часто различают согласно типу контактного взаимодействия и движением пешехода после происшествия. Эти категории не являются ни обоюдно всецелыми, ни всесторонними, а служат в качестве описывающих пунктов. Наиболее распространенные столкновения - это переднее отбрасывающие, обхватывающие, переносные, с переносом через крышу и удар с боковой частью. При фронтальном отбрасывающем столкновении передняя часть автомобиля является относительно плоской и вертикальной по отношению к пешеходу и выступает вверх и вниз центра тяжести пешехода. Примерами считаются передние столкновения автобусов и автомобилей бескапотной компоновки со взрослыми пешеходами, как показано на рисунке 3.1, а также пикапов и детей. Переднее столкновение откидывает пешехода прямо по направлению движения автомобиля.

а)

а – столкновение с грузовиком;

б – столкновение с легковым автомобилем.

Рисунок 3.1 – Иллюстрация переднего отбрасывающего (слева) и обхватывающего столкновения

Во время обхватывающих столкновений из-за низкого контакта передней части транспорта по отношению к центру массы пешехода также как его гибкости и свободы вращения, тело пешехода обрушается боком на капот автомобиля после начального контакта, как показано на рисунке 3.1. Если скорость автомобиля достаточно высока, то пешеход при столкновении ударяется о лобовое стекло, переднюю стойку кузова или крышу. За этим следует вторая фаза отброса или откидывания под некоторым углом относительно земли по навесной траектории. Если пешеход откидывается на капот или на крыло и остается там на протяжении некоторого времени и транспорт движется вперед, то это называется переносная категория. В таком случае если пешеход или его одежда не зацепятся за части автомобиля, то при торможении он соскользит вперед по инерции.

Столкновение с крышей начинается как охватывающее, обычно из-за высокой скорости пешеход достигает крыши. В таких случаях пешеход продолжает движение к задней части автомобиля и может удариться о крышку багажника перед достижением дорожного покрытия. Столкновение из крылом происходит когда пешеход ударяется передней боковой частью автомобиля, закидается на крыло и соскальзывает набок движущегося автомобиля без значительных вторичных ударов о лобовое стекло или стойку.

Ускорение или замедление автомобиля после начального столкновения может играть значительную роль в ДТП. В столкновении с перенесением, пешеход остается на капоте транспортного средства на протяжении некоторого времени. Если автомобиль продолжает ускорение, этот период увеличивается; если тормозить, то пешеход соскользит с капота. Другие факторы, как уклон капота имеют значительный эффект. При столкновении с крышей, ускоряющийся автомобиль будет стремиться выскользнуть из-под пешехода. При охватывающем столкновении торможение приведет к избеганию пешеходом значительных травм.

Для реконструкции дтп с участием пешехода используются различные виды. Подход в значительной степени зависит от целей моделирования и доступной информации. Имеется различие различие между скоростной реконструкцией и динамикой взаимодействия автомобиля и пешехода. Последнее определяет скорость автомобиля от вещественного доказательства происшествия.

Такими доказательствами являются дистанция откидывания и расстояние от автомобиля до пешехода. Дистанция откидывания определяется как расстояние между точкой начального контакта и конечной точкой неконтролируемого положения покоя пешехода, то есть расстояние, которое описывает пешеход от начального контакта до момента остановки. Динамика взаимодействия автомобиль-пешеход нацелена в основном на определения детального взаимодействия сил и движений между автомобилем и пешеходом для того, чтобы оценить тяжести травм или оценить уровень изменения геометрии автомобиля. Этот анализ типически выполняется используя относительно сложное, многочастичное динамическое програмное обеспечение. Если такая детальная информация не является особенно важной, то скоростную реконструкцию можно проводить используя относительно простые формулы. Реконструкция скорости – это главная тема, которая раскрывается в этой главе.

Существует несколько методов определения скоростной реконструкции. Их различают по источнику уравнения. Один метод – это использование эмпирических выражений, полученных из экспериментных данных ДТП. Эти эмпирические модели базируются на большом количестве тестов, некоторые включают реконструированные столкновения, тестов с манекенами, трупами и т.д. Следующим подходом является использование уравнений полученных из принципов механики, которые были снисходительно сравнены с экспериментами. Третий – это гибридный подход, в котором уравнения базируются как на механических моделях так и экспериментах. Эмпирические уравнения доказали свое практическое применение при моделировании скорости, потому что было найдена сильная зависимость между дистанцией откидывания s и квадратом скорости транспортного средства.

Каждый из подходов скоростного моделирования имеет как преимущества так и недостатки. Эмпирические зависимости легко и просто применять. Хотя эмпирические модели обычно представляют с различиями, эти различия связанные изначально с различиями в условиях тестирования и представляют экспериментальную ошибку. Эти различия не представляют реконструкционной неточности. Теоретические модели основанные на механике и которые содержат физические параметры имеют значительное преимущество. Вариации в этих моделях базируются на изменениях физических параметров, так что физические модели можно использовать не только для моделирования, но и для оценки неточности специфических реконструкций. Гибридные модели представляют аналитические и эмпирические уравнения и имеют преимущества и недостатки обоих.

Гибридный подход впервые представлен в охватывающих столкновениях, за которыми следуют экспериментальные модели при передних откидывающих столкновениях. Тогда составлена механическая модель основанная на работе Хана и Брача, что можна использовать при анализе и реконструкции откидывающих и охватывающих столкновений.