Правда ли, что большая машина всегда безопаснее?
Может ли быть так, что машина, двигаясь со скоростью 100 км/ч, врезается в препятствие и получает повреждения, эквивалентные соударению на скорости в 20 км/ч? Кто-то скажет, что нет, и ошибется. Автомобиль может получить даже меньшие повреждения и не причинить никакого вреда своим пассажирам при соблюдении одного условия. Он должен быть в разы тяжелее других участников движения, с которыми столкнулся.
ДТП по-разному
Американский Университет Баффало решил проверить, насколько безопасны большие автомобили по сравнению с маленькими хэтчбеками В и С классов. Специалисты провели анализ ДТП, где участвовали рамные пикапы и внедорожники, такие, как Dodge Ram, Ford F-150, Cadillac Escalade, а также автомобили с несущим кузовом (Range Rover, Volvo XC60, Audi A6, Toyota Tacoma). Исследовались и травмы людей, попавших в аварии на небольших автомобилях.
Выяснилось, что по количеству травм лидировали компактные автомобили класса С и В, которые очень популярны в Европе. А это такие машины, как Kia Forte, Mitsubishi Galant, Nissan Sentra, Dodge Caliber, Nissan Versa hatchback, Chrysler 200, Nissan Rogue, Ford Fiesta и другие модели.
Примечательно, что рейтинги безопасности у всех машин были примерно одинаковы и составляли 5 звезд по американской и европейской методике оценки. Однако большие и маленькие машины разительно отличались по характеру повреждений и по травматизму у владельцев.
Количество тяжелых травм у владельцев внедорожников было в 2-3 раза меньше, хотя в авариях такие автомобили бывали не менее часто, чем компактные машины.
«При увеличении веса машины на 500 кг транспортное средство становится безопаснее на 19%, — рассказывает руководитель группы исследователей Университета Баффало профессор Дитрих Еле. — Если принять во внимание, что большой пикап, да еще и груженый, в 2,5 раза тяжелее легковой машины, то он почти в четыре раза безопаснее ее. Если большой пикап столкнется с крошечной малолитражкой класса В или С, то шансов выжить у его пассажиров будет гораздо больше».
Дело в том, что на импульс удара значительное влияние оказывает не только скорость, но и масса. Поэтому при столкновении машины разного веса ведут себя по-разному.
К примеру, представим, что по дороге навстречу друг другу с одинаковой скоростью в 60 км\ч едут два автомобиля с одинаковой массой. Они сталкиваются. При равных условиях их суммарная скорость столкновения составляет 120 км/ч, а эквивалентная скорость повреждений — только 60 км/ч. То есть повреждения они получают такие же, как при ударе о неподвижную бетонную стену на 60 км/ч.
Дело в том, что машины развивают равную энергию и в равной степени ее поглощают при ударе. Импульс поглощается сразу двумя автомобилями, поэтому в формулу расчета эквивалента скорости повреждения вводится поправочный коэффициент. Для машин одинаковой массы он составляет 0,5.
Для компактной машины и внедорожника: 0,75 и 0.25 соответственно.
Для компактной машины и грузовика: 0,9 и 0,1.
Для внедорожника и грузовика: 0,8 и 0,2.
Внедорожник против малолитражки
Что же происходит в момент фронтального столкновения тяжелой машины и маленькой, к примеру, внедорожника массой 2,5 тонны и купе массой 1,3 тонны, на скорости в 60 км/ч? Можно высчитать, что импульс удара у внедорожника будет выше, чем у малолитражки, в 1.9 раза. То есть он бьет сильнее и наносит гораздо большие повреждения, но сам испытывает меньше нагрузок.
Таким образом, чтобы узнать эквивалент повреждений той и другой машины, их суммарную скорость в 120 км/ч умножают на предложенные Университетом Баффало коэффициенты. Для кроссовера и малолитражки с разными массами коэффициенты составляют 0.25 и 0.75 соответственно.
Последствия столкновения для тяжелого внедорожника Land Rover будут такие же, как при столкновении с неподвижной стеной на 30 км/ч. А для легковой малолитражки Ford Focus — как при столкновении на 90 км/ч. Большой внедорожник отделается повреждением бампера и капота, а легковушка будет смята, как картонная коробка.
Самые безопасные лимузины
Но меньше всего люди калечатся в крупных полноразмерных седанах, таких, как Mercedes S-класса, Chevrolet Malibu, в Cadillac CT6 и в других машинах с высокой массой и низкой посадкой. Почему это происходит?
Дело в том, что при ударе о препятствие на силу удара влияет еще и расположение центра тяжести. Если он находится выше плоскости приложения сил, то машина испытывает разворачивающий момент, равный произведению силы на длину приложенного рычага.
Чем выше машина, тем выше у нее центр тяжести, отчего пассажиры испытывают хлесткий удар, подбрасывающий всех вверх и опрокидывающий машину вперед. И этот удар причиняет немалые повреждения для внедорожника и людей внутри.
У седанов центр тяжести находится в одной плоскости с пассажирами и с двигателем. Поэтому при таранном ударе они не испытывают приложение крутящего момента. Автомобиль таранит препятствие ровно, без подпрыгиваний.
Таким образом, самая безопасная машина должна быть тяжелой и невысокой, чтобы при ударе не создавать паразитный крутящий момент. Этим условиям лучше всего отвечают бронированные лимузины, обладающие большой длиной и массой около 3 тонн.
Исследование: Большие и тяжелые автомобили безопаснее
Как вес и размеры автомобиля влияют на безопасность.
Недавнее исследование, проведенное специалистами из Университета в Буффало, перевернуло представление о безопасности автомобилей при аварии. В результате исследования удалось выяснить, что опираясь на стандартные краш-тесты, которые проводят различные организации, многие автомобили, имеющие высшие рейтинги безопасности, не всегда являются надежными для защиты водителя и пассажиров.
Это интересно: Что такое рейтинг безопасности автомобилей IIHS? [часть 1]
К сожалению, медийная реклама автомобильных компаний ни пятизвездочный рейтинг безопасности на самом деле не отражает реальный уровень опасности или отсутствие больших рисков в автомобилях, попадающих в ДТП на дороге.
Какие автомобили самые безопасные?
Исследование Американских ученых показало, что наименьшие количество травм, получаемых при ДТП, поступало от владельцев больших пикапов и внедорожников. Также меньше всего травм фиксировалось у владельцев больших легковых машин. Например, владельцы и пассажиры Dodge Ram, Ford F-150, Range Rover, Volvo XC60, Audi A6, Toyota Tacoma и Cadillac Escalade при аварии получали меньше всего травм.
Наибольшее количество травм, которые фиксируются у людей из-за аварии, выявлено у владельцев небольших и компактных автомобилей (Kia Forte, Mitsubishi Galant, Nissan Sentra, Dodge Caliber, Scion tC, Nissan Versa hatchback, Chrysler 200, Nissan Rogue и Ford Fiesta).
По словам ученых из Университета в Буффало, в результате исследования удалось установить, что снаряженная масса и стоимость автомобиля на прямую влияет на безопасность транспортного средства при ДТП. Так при увеличении веса машины на 500 кг, транспортное средство становится безопаснее на 19 процентов.
Также было установлено, что чем дороже автомобиль, тем выше его уровень безопасности. По всей видимости, это связано с себестоимостью производства. Многие автопроизводители, пытаясь конкурировать на автомобильном рынке стараются снизить конечную стоимость автомобилей. Часто это происходит во вред безопасности, поскольку технологии, защищающие водителей и пассажиров от последствий аварий, слишком дороги в автопромышленности.
В итоге по результату исследование удалось установить, что если стоимость автомобиля больше на каждые 10,000 долларов США, то уровень безопасности транспортного средства увеличивается на 12 процентов.
Примечательно, что многие компактные и небольшие автомобили, у которых как удалось выяснить низкий индикатор безопасности имеют высшие рейтинги оценок организаций, проводящие краш-тесты. Это говорит о том, что высший рейтинг безопасности и высшие оценки по результатам краш-тестов не говорят о том, что машина реально безопасна.
Вес машины и безопасность на дороге
Наткнулся в интернете на очень интересную статью, в которой доходчиво и понятно объяснено то, о чем многие забывают, когда превышают скорость или находятся в автомобиле будучи непристегнутым. Предлагаю ее вашему вниманию. Ссылки на источник приведены ниже.
Не секрет, что с безопасностью автомобиля связано множество мифов. В форумах, ЖЖ, и оффлайновых дискуссиях полно советов на тему того, какой автомобиль безопаснее, и как лучше себя вести в аварийной ситуации. Большинство этих советов если не бесполезны, то малоосмысленны — человек советует покупать «пятизвездочный» автомобиль по EuroNCAP, а почему, и что эти звезды значат — объяснить не может. В частности, практически никто не понимает, как «звезды» соотносятся с вероятностью серьёзно пострадать в аварии конкретного типа и при конкретной скорости. Понятно, что чем больше звезд — тем лучше, но насколько это «лучше», и где проходит безопасный предел?
Один из крайне распространенных мифов состоит в том, что очень часто, когда говорят о лобовом ударе автомобилей, скорости этих автомобилей складывают. Вася ехал 60 км/ч, а со встречки на него вылетел Махмуд на 100 км/ч, удар — ну и сами понимаете, что там на 100+60 = 160 км/ч от машин осталось. Это — грубейшая ошибка. Реальная «эффективная скорость удара» для машин обычно будет равна приблизительно средней арифметической скоростей Васи и Махмуда — т.е. около 80 км/ч. И именно эта скорость (а не обывательские 160) и приводит к развороченным автомобилям и человеческим жертвам.
«На пальцах» происходящее можно пояснить таким образом: да, при ударе энергия двух автомобилей суммируется — но и поглощают её тоже два автомобиля, поэтому на каждый автомобиль приходится лишь половина суммарной энергии удара. Корректный расчёт происходящего при ударе доступен даже школьнику, хотя и требует опредёленной смекалки и воображения. Представим себе, что наши автомобили в момент удара скользят по ровному шоссе без сопротивления (учитывая что удар происходит за очень короткое время и действующие на машины силы удара гораздо выше сил трения со стороны асфальта даже при интенсивном торможении это допущение можно считать вполне справедливым). В этом случае движение при ударе будет полностью описываться одной-единственной силой — силой сопротивления сминаемых корпусов металла. Эта сила по 3му закону Ньютона, для обеих машин одинакова, но направлена в противоположные стороны.
Мысленно поставим между машинами тонкий невесомый лист бумаги. Обе силы сопротивления (первой машины и второй) будут действовать «через» этот лист, но поскольку эти силы равны и противонаправлены — то они полностью скомпенсируют друг друга. А стало быть, на протяжении всего удара, наш лист будет двигаться с нулевым ускорением — или, другими словами, с постоянной скоростью. В инерциальной системе координат, связанной с этим листом, обе машины как бы «врезаются» с разных сторон в этот неподвижный лист бумаги — до тех пор, пока не остановятся, либо (одновременно) не отлетят от него. Вспоминаете методику EuroNCAP где машины врезаются в неподвижный барьер? Удар о наш гипотетический «лист бумаги» в нашей специальной системе координат будет равносилен удару о массивный бетонный блок на той же скорости.
Как посчитать скорость листа бумаги? Это довольно просто — достаточно вспомнить механику соударений из школьной программы. В какой-то момент времени оба автомобиля «останавливаются» относительно системы координат листа бумаги (это происходит в то мгновение когда автомобили начинают разлетаться в разные стороны), что позволяет нам записать закон сохранения импульса. Считая массу своего автомобиля m1 и скорость v1, а массу другого — m2 и скорость v2, получаем скорость листа бумаги v по формуле
(m1+m2)*v = m1*v1 — m2*v2
v = m1/(m1+m2)*v1 — m2/(m1+m2)*v2
Для столкновения в «попутном» направлении скорость второй машины следует считать со знаком «минус».
Относительные скорости машин относительно бумаги (т.е. «эквивалентная скорость удара о бетонный блок») соответственно равны
u1 = (v1-v) = m2/(m1+m2) * (v1+v2)
u2 = (v+v2) = m1/(m1+m2) * (v1+v2)
Таким образом, «эквивалентная скорость» лобового удара действительно пропорциональна сумме скоростей автомобилей — однако берется она с неким «поправочным коэффициентом», учитывающим соотношение масс автомобилей. Для автомобилей равной массы он равен 0.5, т.е. суммарную скорость нужно поделить пополам — что и дает нам упомянутое в начале заметки типичное для подобных аварий «среднее арифметическое». В случае столкновения машин разной массы картина будет существенно иной — «тяжелая» машина пострадает меньше, чем «легкая», причем если различия в массе достаточно велики — то разница будет колоссальной. Это типичная ситуация для аварий класса «влетела легковушка в тяжело груженый грузовик» — последствия такого удара для легковушки близки к последствиям удара на полноценной «суммарной» скорости, в то время как «грузовик» отделывается небольшими повреждениями, т.к. для него «эквивалентная скорость удара» оказывается равной десятой, а то и двадцатой доли суммарной скорости.
Итак — мы научились считать «эквивалентную скорость удара» по очень простой формуле: нужно сложить скорости (для удара в попутном направлении — вычесть), а затем определить, какую долю массы составляет ЧУЖАЯ машина от суммарной массы ваших машин и умножить этот коэффициент на посчитанную скорость. Прикидочные значения коэффициента:
Машины примерно одинаковой весовой категории: 0.5
Малолитражка vs легковушка: малолитражка 0.6, легковушка 0.4
Малолитражка vs джип: малолитражка 0.75, джип 0.25
Легковушка vs джип: легковушка 0.65, джип 0.35
Легковушка vs грузовик: легковушка >0.9, грузовик Джип vs грузовик: джип >0.8, грузовик
Конкретный пример: возьмём аварию в которой погиб Бачинский. Масса его VW Golf составляла, видимо, около 1.3 тонны, масса встречного VW Transporter — не менее 2.0 тонн, суммарная скорость при ударе — около 200 км/ч. Для машины Бачинского это соответствовало удару о неподвижное препятствие на скорости более 2.0/(1.3+2.0)*200 = 120 км/ч; для VW Transporter — менее 80 (при полной загрузке Transporter до массы в 3 тонны — 140 и 60 км/ч)
Другой пример: джип Porshe Cayenne массой 2.5 тонны на перекрестке врезается на скорости 100 км/ч в едва начавший левый поворот Ford Focus II массой 1.3 тонны. Суммарная скорость — 100 км/ч, эквивалентная скорость удара для Cayenne — 35 км/ч, а для FF2 — 65 км/ч.
Пока всё понятно? Тогда едем дальше.
Основная угроза для жизни водителя при ударе определяется (в случае если он пристегнут) деформацией салона автомобиля. Эта деформация, в свою очередь, примерно пропорциональна поглощённой энергии удара. А эта энергия определяется старой доброй формулой «эм вэ в квадрате пополам», т.е. уже для 80 км/ч она будет в 1.5 раза больше «номинальной» энергии EuroNCAP, на 100 км/ч — в 2.5 раза больше, на 120 км/ч — в 3.5 раза больше, на 140 км/ч — почти в 5 раз больше. Поэтому
Реальная безопасность EuroNCAP-овских автомобилей обеспечивается ТОЛЬКО ПРИ ЭФФЕКТИВНОЙ СКОРОСТИ УДАРА МЕНЕЕ 80 КМ/Ч.
Иными словами, все что выше 80 — потенциально опасно для жизни НЕВЗИРАЯ НА ТИП АВТОМОБИЛЯ. Горе-гонщиков на дорогих автомобилей реально спасают лишь «понижающие коэффициенты» упомянутые выше — даже при суммарной скорости в 200 км/ч они, как было показано, обычно снизят эффективную скорость существенно более тяжёлой машины до 80 км/ч и менее. Да и тормоза обычно позволяют успеть сбросить хотя бы 20-30 км/ч (а чаще — больше) в последний момент — отсюда и кажущаяся безопасность дорогих джипов. Но при ударе о прочное неподвижное препятствие либо о грузовик все закончится гораздо печальнее. Прочность машины на 100 км/ч — понятие весьма условное! Скорости до 80 км/ч на современных машинах практически безопасны в любой ситуации, но водитель, летящий со скоростью 140+ км/ч — это с большой долей вероятности убийца либо себя, либо другого водителя.
Надо отметить, что с этой особенностью связан характерный миф о «плохой безопасности» легковых машин, особенно малолитражных и отечественного производства. Обычно в его подтверждение приводят красноречивые примеры лобового столкновения подобной машинки с каким-нибудь представительским автомобилем или джипом — но Вы, полагаю, теперь уже догадываетесь, что основной причиной подобного кошмара становится не столько «низкая прочность» этих машин, сколько низкая масса, из-за которой последствия для лёгкой машины заведомо будут в разы сильнее последствий для тяжёлой. Качество реализации пассивной безопасности машины в подобных ударах уже отходит на второй план. Однако во всех других авариях (вылет с трассы, удар о грузовик, удар с примерно таким же автомобилем) ситуация будет далеко не столь драматичной. Для тяжелых авто справедливы прямо противоположные соображения.
Коротко пройдусь по непристёгнутым ремням безопасности. При ударе о препятствие непристегнутый человек летит на баранку со скоростью, примерно равной эффективной скорости удара. Скорость, которую набирает человек падающий с пятого этажа здания при ударе о землю — менее 60 км/ч. Выживает примерно половина. Скорость которую набирает человек падающий с девятого этажа — около 80 км/ч. Выживают считанные проценты. Подушки безопасности и удачно выбранная поза позволяют смягчить последствия (сделав выживание на 60 км/ч весьма вероятным, а на 80 — более реальным), но я бы сильно на них не рассчитывал. Буквально плюс 40 км/ч к относительно безопасному значению (которое, как я уже заметил, в типичных авариях ближе к 60) — и Вы гарантированный труп, что бы Вы не делали, и какая бы продвинутая система безопасности у Вас в машине не была. Запас прочности у пристёгнутых гораздо выше — там критической будет плюс 100 км/ч к безопасной скорости, и выйти за эти пределы будет не так просто. В неудачных ситуациях (вылет на обочину или под грузовик) обе цифры следует поделить пополам.
Практические советы:
1. Не превышайте сильно скорость. Шансы погибнуть после 120 км/ч растут ОЧЕНЬ быстро, хотя для тяжёлых автомобилей безопасный верхний предел обычно несколько выше — увы, за счёт безопасности окружающих.
2. Если превышаете — пристёгивайтесь. Хотя для относительно небольших скоростей (0-100) без ремня достаточно много шансов выжить, в диапазоне скоростей 100-140 при аварии часто непристёгнутые = трупы.
3. Современный тяжёлый автомобиль почти всегда значительно безопаснее в авариях с БОЛЕЕ ЛЕГКИМИ автомобилями. К авариям с участием грузовиков или вылетом с трассы данное соображение не относится. Не забывайте только, что большая масса далеко не всегда компенсирует плохую пассивную безопасность — старье 20-летней давности настолько хуже современных 4-5-звездочных автомобилей, что его вообще мало что может спасти при аварии
4. Удар о неподвижное тяжёлое препятствие на обочине для тяжёлой машины опаснее лобового столкновения. Для лёгкой машины все наоборот.
5. Удар о неподвижную машину и тем более — машину двигающуюся в попутном направлении всегда ГОРАЗДО безопаснее удара о неподвижное тяжёлое препятствие на обочине
6. Если Вы видите, что сейчас будет авария, а уворачиваться уже поздно — тормозите, как то и предписано делать в ПДД. Пытаться вылететь на обочину не сбрасывая скорости обычно как минимум не менее опасно.
7. Исключением из пункта 6 является только тот случай, когда Вам в лоб на большой скорости летит грузовик — тут лучше делать что угодно, но с его пути уходить. Но это ситуация мне в реальной жизни пока не встречалась ни разу (а чтобы самим не вылетать на грузовики на большой скорости — см. пункт 1).
UPD: _slw (users.livejournal.com/_slw/) справедливо заметил (0serg.livejournal.com/132…tml?thread=904068#t904068), что к написанному выше расчету можно добавить еще нехитрое соображение о том, что перегрузка, испытываемая человеком при аварии есть функция скорости и деформации кузова машины. Чем меньше деформация — тем выше перегрузка (обратно пропорционально величине деформации), чем выше скорость — тем выше перегрузка (растет квадратично). Примерно вот так:
где v — скорость, d — величина деформации (уменьшение длины автомобиля от водительского сиденья до бампера авто), c — константа одинаковая для большинства автомобилей (определяется посадкой водителя и расстоянием до руля), C — «константа безопасности», определяемая наличием ремней, преднатяжителей ремня и подушками безопасности, и не очень маленькая (абсолютный минимум — 0.5, и все современные машины от него находятся недалеко)
Считая что деформация пропорциональна скорости — ускорение при небольших ударах будет относительно невелико, но затем быстро начнет расти, и на больших скоростях — будет увеличиваться почти линейно. Поскольку вероятность травмы зависит (при отсутствии прямых повреждений обломками) как раз от величины перегрузки, то это задает своего рода фундаментальное ограничение на безопасность автомобиля — при определенных скоростях даже из абсолютно неповрежденного салона со всеми сработавшими системами безопасности извлекут дохлый трупик. Там же видно, что небольшая деформация авто — это не только большая защита от травмы типа «зажало ноги двигателем», но и значительно большие перегрузки при ударе, что на больших скоростях делает бессмысленным создание слишком жестких авто.
Источник https://aif.ru/auto/safety/pravda_li_chto_bolshaya_mashina_vsegda_bezopasnee
Источник https://1gai.ru/autonews/515126-issledovanie-bolshie-i-tyazhelye-avtomobili-bezopasnee.html
Источник https://www.drive2.ru/b/288230376152192451/
