MOŽNOSTI MODELOVÁNÍ A ŘEŠENÍ STŘETU PŘI OBJASŇOVÁNÍ FINGOVANÝCH DOPRAVNÍCH NEHOD

Transkript

1 XV. konference absolventů studa technckého znalectví s meznárodní účastí MOŽNOSTI MODELOVÁNÍ A ŘEŠENÍ STŘETU PŘI OBJASŇOVÁNÍ FINGOVANÝCH DOPRAVNÍCH NEHOD Zdeněk Mrázek 1 1. Ř ešení stř etu u fngovaných dopravních nehod Př reálné dopravní nehodě spočívá řešení střetu v nalezení takových parametrů, které jsou ve svém důsledku ve shodě se zdokumentovaným okolnostm nehodového děje. V případě fngovaných nehod je úkol znalce opačný. Má dokázat, že neexstuje taková množna parametrů, které by v důsledku byly ve shodě se zdokumentovaným okolnostm nehodového děje. Jaký zvolt přístup k takovému zadání? Jak vymezt zdokumentované okolnost nehodového děje a jak s nm dále pracovat? 1.1 Řešení fngovaného střetu v programu Impuls Expert Dobrým nástrojem pro řešení takového úkolu je program Impuls Expert. Na rozdíl od analytckých programů, např. PC Crash, umožňuje posuzovat střet ntervalově a nenabízí strktně dskrétní řešení. Řešení střetu v programu Impuls Expert lze rozdělt do dvou kroků: Defnování podmínek střetu vozdel na základě dostupných údajů lze defnovat podmínky střetu vozdel: energetckou podmínku dle rozsahu poškození vozdel můžeme popsat množství pohybové energe, která byla př střetu zmařena na deformace, rázovou podmínku dle charakteru střetu (rozsah a způsob deformací, postřetový pohyb) lze vymezt množnu fyzkálních parametrů rázu a jejch techncky přjatelné rozmezí, podmínky postřetového pohybu na základě dráhy postřetového pohybu vozdel můžeme stanovt rozmezí rychlostí a směrů postřetového pohybu vozdel. Tyto podmínky jsou v rámc programu Impuls Expert zakresleny jako oblast (množny), které znázorňují všechny vektory mpulsu rázových sl splňujících daný parametr. 1 Ing. Zdeněk Mrázek, Ústav soudního nženýrství VUT v Brně, e-mal: zdenek.mrazek@us.vutbr.cz 1

2 XV. konference absolventů studa technckého znalectví s meznárodní účastí Posouzení exstence techncky přjatelné střetové konfgurace změnou neznámých parametrů předstřetového pohybu je sledována exstence společného průnku všech defnovaných podmínek. Našm cílem není dosažení tohoto průnku jako v případě reálné nehody, ale znalec pouze pasvně sleduje chování jednotlvých podmínek v závslost na předstřetovém pohybu. Jestlže je pro některé předstřetové parametry zjštěna exstence společného průnku defnovaných oblastí, pak jejch hodnoty lze považovat za možné pro dané okolnost nehodového děje, musí být dále konfrontovány s výpověďm. Jestlže pro žádnou z kombnací předstřetových parametrů neexstuje společný průnk defnovaných podmínek, pak zdokumentované okolnost nehodového děje lze označt za techncky nepřjatelné, jednalo by se o fngovanou nehodu. 1.2 Defnování podmínek střetu vozdel Energetcká podmínka Dle fotodokumentace poškození můžeme provést odhad spotřebované deformační energe, kterou vyjadřujeme pomocí hmotnost vozdel a EES. Jelkož dané velčny přesně neznáme obdržíme rozmezí techncky přjatelných hodnot. V programu Impuls Expert je pak energetcká podmínka znázorněna žlutou elpsou, případně mezelpsím Rázová podmínka Pro defnování rázové podmínky nejprve musíme posoudt zda posuzovaný střet představuje ráz bez skluzu nebo ráz se skluzem. V případě, že se jedná o ráz bez skluzu, pak nás zajímá a dosazujeme pouze rozmezí koefcentu resttuce. Rázová podmínka je pak znázorněna dvěm bílým elpsam, které mají v bodě rázu společnou tečnu. V případě rázu se skluzem musíme defnovat směr normály rovny rázu (pamatovat, že v PC Crash dosazujeme směr tečny!) a rozmezí tření v rovně rázu. Obdržíme tak bílou nepravdelnou oblast v níž leží mpulsy odpovídající defnovaným rozmezím parametru rázu Podmínka postřetového pohybu Jestlže dovedeme přblžně stanovt z dokumentace nehody místo střetu a konečné polohy vozdel, pak dle charakteru postřetového pohybu a zanechaných stop můžeme odvodt dráhu a průměrné zpomalení postřetového pohybu, případně směr pohybu těsně po střetu. Z těchto údajů jednoduše odvodíme rozmezí postřetových rychlostí a po zadání těchto velčn obdržíme oblast, které známe z dagramu MDRHI. 2

3 XV. konference absolventů studa technckého znalectví s meznárodní účastí 1.3 Posouzení exstence techncky přjatelné střetové konfgurace Posouzení zda exstuje společný průnk defnovaných podmínek můžeme provést varací parametrů předstřetového pohybu. Pro snadnější řešení je dobré předurčt některé předstřetové parametry co nejpřesněj, nejlépe tak, aby jako neznámé zbyly pouze translační rychlost. Pak úloha je pouze dvourozměrná a snadněj se odvozují předpoklady pro závěrečná tvrzení. 2. Alternatvní výpoč tové modelování stř etu a jeho aplkace u fngovaných nehod Př řešení rázu používáme Kudlch Slbarův (Impulsně rázový) model, který modeluje slové působení př rázu těles mpulsem rázových sl. Impuls působí na vozdla a mění jejch pohybové parametry v bodě rázu v okamžku na konc kompresní fáze rázu. Je zcela přrozené, že jsou případy fngovaných nehod, kdy takový model nedává řeštel přílš možností analyzovat daný střet. Například př rázech se skluzem probíhá kontakt na delší dráze a je nejednoznačné, kde zvolt substtuční bod rázu. Pro tyto a podobné případy by znalec potřeboval model, který by dokázal pracovat s vývojem vozdel a jejch poloh během rázu. V analytckých programech se v poslední době objevl modely, které umožňují řešení rázu v čase, avšak jsou přímo závslé na parametrech, jejchž hodnotu přesně neznáme a lze je označt za slně stochastcké. Nabízí se tedy otázka zda je možné navrhnout takové modely, které by řešl ráz v čase anž by zaváděly nové velčny, které jsou zatíženy vyšší mírou neurčtost. 2.1 Konstrukce alternatvních modelů Pro takové modely s zavedeme označení alternatvní modely. Př jejch konstrukc v podstatě odstraníme prostorové a časové zjednodušení a to tím způsobem, že se vrátíme k původní velčně, rázové síle. Síla jako vektorová velčna je dána působštěm, směrem a velkostí, tudíž naším záměrem je popsat vývoj těchto parametrů v čase Působště Pro stanovení okamžtého působště vycházíme z bodu prvotního kontaktu mez vozdly. Tento bod zadáváme přímo. Jestlže působště rázové síly se pohybuje po úsečce do bodu rázu uvažovaného v mpulsně rázovém modelu, pak poloha působště v -tém kroku P je dána vztahem 3

4 XV. konference absolventů studa technckého znalectví s meznárodní účastí P = PK + ( BR PK) n, kde: PK - bod prvotního kontaktu BR-PK - polohový vektor bodu rázu vůč bodu prvotního kontaktu n - dělení kompresní fáze Působště rázové síly je dáno pro celou fáz komprese, během resttuce můžeme změnu polohy působště rázové síly zanedbat. Uvažujeme-l, že poloha působště rázové síly je dána relatvní rychlostí původního bodu prvotního kontaktu, pak platí P = P 1 + vp( 1) t, kde: v P(-1) - vektor rychlost působště t -1 - tý časový krok Směr Př stanovení směru rázové síly rozlšujeme, zda se jedná o ráz bez skluzu nebo se skluzem. V obou případech směr rázové síly odpovídá směru mpulsu pro danou okamžtou polohu vozdel. V případě rázu bez skluzu obdržíme směr rázové síly ze vztahu pro mpuls f R 1 = vp( 1) M 1 Př rázu se skluzem bude směr rázové síly dán okamžtým nastavením normály a tření v rovně rázu fr = (cos( α + ϕ );sn( α + ϕ )), kde: α - úhel normály rovny rázu, ϕ - třecí úhel Velkost Stanovení velkost rázové síly vychází z předpokladu po částech lneárního průběhu rázové síly s maxmem na konc komprese (obr. č. 1). 4

5 XV. konference absolventů studa technckého znalectví s meznárodní účastí F [N] - tý krok F max F komprese resttuce t [s] t c Obr. č. 1: Po částech lneární průběh rázové síly Zvolíme s předpokládanou dobu trvání rázu t c, kterou převezmeme z údajů získaných př crash testech. Současně stanovíme velkost mpulsu I c pomocí mpulsně rázového modelu. Pro velkost maxmální rázové síly platí F max I = 2 t C C velkost síly v - tém kroku př kompres (resttuc) je dána F = F n max, F = F max n R nr Z působště, směru a velkost obdržíme výsledný vektor rázové síly uvažujeme jako vnější sílu působící na vozdlo v daném časovém kroku. F r R, který dále 2.2 Alternatvní modely Kombnací jednotlvých postupů stanovení působště, směru a velkost rázové síly obdržíme dva výpočtové modely pro ráz bez skluzu a dva pro ráz se skluzem. I. Alternatvní model - přímá dráha působště (AM-PDP) působště se pohybuje během střetu po úsečce vymezené bodem prvotního kontaktu a bodem rázu, změna polohy během časového kroku je závslá na dělení doby rázu. II. Alternatvní model - rychlostní změna působště (AM-RZP) změna polohy působště je dána vektorem relatvní rychlost bodu rázu, tomuto vektoru odpovídá následný pohyb působště. 5

6 XV. konference absolventů studa technckého znalectví s meznárodní účastí 2.3 Aplkace alternatvních modelů př posuzování fngovaných nehod V rámc porovnání alternatvních modelů s mpulsně rázovým modelem, byla zjštěna vyšší míra ctlvost na použtí zjednodušujících předpokladů u kolmých střetů, excentrckých nárazů zezadu a u rázů se skluzem. Tato ctlvost se projevovala zejména v souvslost s úhlovou rychlostí vozdel po střetu. Dané porovnání bylo provedeno na teoretcké úrovn pro rovnné úlohy. Na dosavadní poznatky musí navazovat výzkum, v rámc kterého budou provedeny crashtesty pro tečné rázy se skluzem. Jejch cílem bude ověření aplkovatelnost alternatvních modelů a přínosu pro znaleckou prax. V důsledku by pak bylo možné popsat vlastní průběh kontaktu, takže znalec pomocí alternatvního modelu by mohl například dokázat, na kterém místě by z hledska vývoje samotného rázu mělo dojít k největším deformacím a nejmarkantnějším stopám otěru. Znalc by tak měl nástroj na posuzování deformací nejen z hledska jejch polohy, ale z hledska průběhu a charakteru poškození. Vzrostla by možnost odhalení fngovaných nehod a v některých případech by bylo možné nejen odhalt prohřešek pachatele prot fyzkálním zákonům, ale bylo by možné konkrétně se vyjádřt ke skutečnému způsobu vznku daného poškození. 6