بهینه سازی خودروها به منظور محافظت از عابران پیاده در تصادفات

تصادفات عابرین پیاده با وسائط نقلیه موتوری چالش اصلی متخصصین بهداشت عمومی طب تروما و ایمنی ترافیک است. بیش ازیک سوم از 2/1 میلیون مرگ 10میلیون صدمه درسال که به علت تصادفات ترافیکی رخ داده است مربوط به عابرین پیاده است. در مقایسه با سرنشینان خودرو، عابرین پیاده متحمل جراحات متعدد با شدت بیشتر و مرگ و میر بالاتر میشوند. اگر چه اکثر این تصادفات در کشورهای درحال توسعه اتفاق میافتد ولی کشورهای پیشرفته و صنعتی نیز متحمل هزینه سنگین ناشی از آسیب به عابرین پیاده درنتیجه سوانح ترافیکی می شوند که این میزان 2 برابر میزان آن در سرنشینان درون خودروست وبه همین نسبت میزان هزینه تحمیلی آن براقتصاد کشور 2 برابر می باشد (57400 پوند برای هر نفر عابر پیاده). علی رغم وسعت مشکل در عابرین پیاده، تحقیقاتی که متمرکز برکاهش آسیب ها و جراحات در عابرین پیاده باشد بسیار اندک است و اکثراً متمرکز بر سرنشینان درون خودرو شده است. بسیاری از تلاش ها که برای کاهش آسیب ها در عابرین پیاده صورت گرفته است بیشتر به جدا سازی معطوف بوده است مانند احداث پل عابر پیاده، آموزش های عمومی و اعمال قانون و در این رابطه کمتر به تغییر در طراحی خودرو توجه شده است. ممکن است که این عدم تلاش برای تغییر در طراحی خودرو به نگرش جامعه برگردد که آسیب ها و صدماتی که به وسیله برخورد یک جسم بزرگ و سخت با عابر پیاده کوچک و شکننده و آسیب پذیر به وجود میاید نمی توان به وسیله تغییر در ساختمان خودرو آنرا کاهش داد. ولی مهندسین طراحی که اصول ایمنی رابرای سرنشینان خودرو مورد توجه قرار می دهند، می توانند برای عابرین پیاده نیز یک محیط ایمن ایجاد نمایند.

درگذشته، مفهوم طراحی خودرو برای محافظت و ایمنی عابر پیاده و انجام آزمایشات ایمنی دوره ای و دسترسی به فناوری مدرن روز به منظور افزایش ایمنی خودرو، درنظر گرفته نمی شد. ولی امروزه فرهنگ و فضای علمی حاکم و قانون مند شدن جامعه باعث ایجاد انگیزه قوی تر شده است و مجال کاهش حوادث درعابرین پیاده چه از نظر تعداد و چه شدت آسیب به وسیله طراحی مناسب خودرو و به کار گیری ابزارهای ایمنی در خودروها رافراهم کرده است.

آناتومی تصادفات خودرو با عابرین پیاده:
دربیشترتصادفات عابرین پیاده وخودرو، آسیب های به وجود آمده ناشی از اصابت قسمت های جلو خودرو با عابرین پیاده می باشد و ساختمان جلوئی خودرو مسئول بیشتر این صدمات است (شکل 1)
 

شکل 1

نقاط برخورد خودرو درتصادف با عابرین پیاده، قسمت جلو خودرو است که عامل اکثر صدمات به عابرین پیاده است.
در اینگونه تصادفات ترتیب اصابت به اجزاء بدن به خوبی شناخته شده است. سپر خودرو با پاهای عابر پیاده برخورد می کند. قسمت برآمده جلو کاپوت به ران یا باسن ضربه زده و نهایتاً سربه سطح خارجی کاپوت یا بادگیر تعبیه شده در قسمت انتهائی آن نزدیک به شیشه جلو که فضائی بسیار محکم و سخت است برخورد می کند (شکل 2).

دراین موقع عابر پیاده به جلو خودرو می چسبد و به همین حالت باقی می ماند. زمانی که خودرو متوقف می شود،عابر همچنان به راه خود ادامه داده و پس از لحظاتی به زمین می افتد که این امر نیز باعث صدمه بیشتر به وی خواهد شد.

علیرغم اینکه ترتیب اتفاقات فوق به صورت یک مجموعه پی درپی صورت می گیرد، ولی شدت واقعی آسیب ها بستگی به اندازه خودرو و شخص عابر، هوشیاری وی قبل از برخورد و سرعت خودرو در هنگام برخورد دارد. کوچک بودن بدنه اکثر خودروهای شخصی باعث می شود که برخورد در پائین تر از نقطه ثقل صورت گیرد و در این صورت مسیر حرکت عابر پیاده مطابق با (شکل 2) خواهد شد.

شکل 2

ترتیب رخداد حادثه درتصادف باعابرین پیاده:
بعداز برخورد سپربا پای عابر پیاده و پس ازچرخش پاها که اصطلاحاً «قنداق» شدن به آن گفته می شود، سر با بادگیر یا سطح خارجی کاپوت برخورد می کند. ولی در خودرو های سنگین تر و بلندتر مانند خودروهای چند منظوره (جیپ). کامیونت، کامیون و ون برخورد بالاتر از نقطه ثقل است و در این حالت عابر پیاده بدون تماس با کاپوت خود رو به جلو پرتاپ شده و سپس خودروئی که سعی در متوقف شدن دارد از روی وی عبور می نماید.

نمای آسیب ها و اقدامات متقابل:
برخورد عابر پیاده به کاپوت یا سپر خودرو؟ در تصادفات کدام یک ارجح است؟ سر و پاها بیشترین نقاط بدن هستند که دچار آسیب می شوند. از آنجائی  که  ضربه به سر از مهم ترین علل مرگ  و میر و ناتوانی های ناشی ازآسیب های ترافیکی درعابرین پیاده است (شکل 3) ایجاد یک بستر نسبتاً نرم در خودرو برای فرود عابر پیاده از اصول اولیه طراحی ایمنی خودرو برای محافظت از عابرین پیاده است.

میزان سختی نقاط مختلف که سر با آنها برخورد می کند به طرز باور نکردنی در ایجاد صدمه و آسیب دخیل است.

 شکل 3 - توزیع آسیب ها دربرخورد خودرو باعابرین پیاده (چپ) و فراوانی آسیب ها به تفکیک نقاط خودرو (راست).

درعابرین پیاده بزرگسال، سر و پاها شایع ترین محل صدمه هستند و از این میان آسیب به سر از عمده ترین علت مرگ و میر به شمار می آید. بادگیر و سپر، مهم ترین قسمت های ایجاد آسیب هستند.

برخورد سر با قسمت نسبتاً سخت بادگیر، باعث ایجاد آسیب شدید به سر، شکستگی استخوان سرو صورت و آسیب عروقی حتی در سرعت های پائین می شود. در حالی که در برخورد با قسمت های مرکزی نرم تر، این آسیب ها و صدمات کاهش می یابند. ازآنجائی که سطح کاپوت از فلز ساخته شده است و نسبتاً ساختمان قابل قبولی دارد خود به تنهائی خطر آفرین نیست. ولی خطر زمانی جدی است که سر به قسمت هایی از کاپوت که روی اجزاء سخت مانند موتور را می پوشاند برخورد نماید. راه حلی که درنظر گرفته می شود، ایجاد فضای کافی (حداقل 10 سانتی متر) بین کاپوت و موتور است و این راه حل مناسبی است.

پیشنهادی دیگر استفاده از کاپوت هوشمند یا فناوری پیروتکنیک است. در مواقع تصادف کاپوت به ضربه حساسیت داشته و بلافاصله کمی باز می گردد. بدین صورت فضای بین موتور و کاپوت زیاد می شود. این عمل در عین اینکه شکل سنتی خودرو را حفظ می کند باعث پیشگیری ازصدمات جدی به سر نیز می گردد.

 
شکل 4

کاپوت هوشمند (POP-up) که مجهز به حس کننده می باشد. بلافاصله پس ازبرخورد با عابر پیاده قسمت عقب آن به سمت بالاحرکت می کند و در نتیجه یک بستر نرم و مناسب برای فرود سر پدید می آورد.

راه حل سوم استفاده از روش (Pop Up) می باشد بدین صورت که در موقع تصادف لبه انتهائی کاپوت روبه بالا باز شده و مانع از برخورد سر با قسمت سخت بادگیر می شود. با وجود اینها، مؤثرترین راه، به کارگیری کیسه هوا در فاصله بین کاپوت و موتور، دراطراف بادگیرها و دیگر نقاط سخت خودرو است که امکان برخورد سر با آنها وجود دارد (شکل 5)

با وجودی که صدمات بر سر علت اصلی مرگ و میر درتصادفات ترافیکی است اما صدمه به پاها از شایع ترین این آسیب ها می باشد.(شکل3)

برخورد مستقیم سپر خودرو با پاهای انسان به شکستگی یک یا هر دواستخوان ساق پا می انجامد و جراحت به رباط های زانو ازدیگر پیامد های این برخوردهاست.

شکل 5

کاپوت هوشمند به تنهائی برای محافظت سراز قسمت های ثابت و سخت مخصوصاً درخودروهای کوچک کافی به نظر نمی رسد. استفاده از بالشتک A و کیسه هوا می تواند این ضعف را برطرف نماید.

تلاش برای کاهش انتقال قدرت به زانو ها و افزایش سطحی که نیروبه آن وارد می شود، از اهداف اولیه طراحی خودروها برای محافظت عابرین پیاده است. یکی از این رویکرد ها به کار گیری جاذب انرژی روی سپر خودروها است. البته کاهش ضریب سختی سپرها با محدودیت همراه است. زیرا اصولاً وجود سپرها برای محافظت جلو خودرو درتصادفات می باشد. در آزمایش ها به نحوی که درآن از آدمک ها استفاده شده و با کمک شبیه ساز کامپیوتری به آن واقعیت بخشیده شده است، مشخص شده است که اعمال تغییرات هرچند جزئی و اندک در ساختمان سپرها و در ارتفاع و شکل خارجی آنها به همراه افزایش میزان هوشیاری عابرین پیاده درهنگام برخورد باعث کاهش زیاد صدمه به پاها می گردد.

درکل سپرهای کم ارتفاع ازسطح زمین درموقع برخورد باعث چرخش همزمان هردواستخوان ساق پا می شود و این در حالی است که بدن بر روی خودرو افتاده است. سپرهائی که ارتفاع آنها از سطح زمین بالاتر از ارتفاع زانو عابر پیاده باشد (که بیشتر در خودروهای چند منظوره مانند جیپ و پاترول مشاهده می شود) باعث گردش استخوان های ساق پا برخلاف جهت همدیگر شده که موجب آسیب شدید به زانو ها می شود. اضافه نمودن یک سپر کوچک تر در زیر سپر اصلی (گل سپرها) باعث محدودیت دراین گردش شده که نتیجاً توزیع بهتر نیرو را به همراه خواهد داشت.

طراحی مناسب چراغ های اصلی در جلو خودرو نیز می تواند به عنوان جاذب انرژی حاصل از برخورد عمل نماید و در نتیجه صدمات ناشی از آن را کاهش دهد.

ارزشیابی و اقدامات انجام شده:
کمیته افزایش ضریب ایمنی خودرو دراروپا (EEVC) برای ارزیابی آسیب های بالقوه در برخورد قسمت های جلوی خودرو با عابرین پیاده، آزمایشات اختصاصی را طراحی کرده است و به تازگی نیز این کمیته آزمون های مستمر اثر ضربه راه شبیه سازی کرده که برخورد خودرو با سرعت 40 کیلومتر در ساعت را با عابرین پیاده پیشنهاد می کند (شکل 6)

شکل 6

آزمون پیشنهادی کمیته افزایش ضریب ایمنی خودرو در اروپا (EEVC)  نشان دهنده اثر تصادف خودرو با وسیله نقلیه در سرعت 40 کیلومتر درساعت است. این آزمون اقتصادی و از قابلیت تکرار پذیری برخوردار است.

این آزمون اکثر نقاط کاپوت را که می تواند جایگاه برخورد سر و زانو باشد را شامل می شود. این نقاط مجهز به گیرنده هائی هستند که شدت ضربه، جابجائی حاصل از آن و شتاب به وجود آمده را توسط رایانه و با توجه به سطح مقاومت بدن و شاخص های بیومکانیکی سر و پاها تجزیه و تحلیل می کند. توافق داوطلبانه ای که بین سازندگان خودرو در اروپا صورت گرفته حکایت از این دارد که خودروهائی که بعد ازسال 2010 میلادی به بازارعرضه می شوند باید آزمون های پیشنهادی (EEVC) را با موفقیت گذارنده باشند و هم اکنون تحت برنامه ارزیابی خودروهای جدید (NCAP)، بسیاری از کشورها در اقصی نقاط دنیا این آزمون ها را انجام می دهند و نتایج آنها برای اطلاعات بیشتر مشتریان در اختیار ایشان قرار می گیرد. اگر این آزمون ها برای همه خودروسازان اجباری گردد، تخمین زده می شود که میزان مرگ و میر عابرین پیاده تا بیشتر از 20% کاهش یابد و برای کاهش بیشتر این میزان، ضروریست که بادگیر خودرو و قاب دور آنرا نیز یکی از اجزاء این آزمون ها قرار دهند که این خود به تنهائی مسئول 15% و یا بیشتر از کل آسیب های عابرین پیاده است. مضافاً پیشرفت در دقت ضربه سازها و تعیین شاخص های دقیق تر تخمین آسیب ها، نیازمند مطالعات عمیق تر بیومکانیکی است.

با وجود محدودیت آزمایشات جاری، اگر چه EEVC باعث افزایش آگاهی جامعه از طراحی خودرو در ارتباط با عابرین پیاده شده است ولی زمانی که این آزمون ها با روش های جامع پیشگیری ازآسیب ها توأم شود باعث کاهش چشمگیر آسیب ها خواهد شد؛ چیزی که زمانی تصور می شد موضوعی فراتر از دخالت انسان باشد.

منبع: http://www.cdc.hbi.ir/ipd/fa/3/aberin.htm
+ ویرایش ادبی و اصلاح تصاویر

تهیه شده در: http://www.newdesign.ir/search.asp?id=322&rnd=333

هادي خالقي