Классификация критериев безопасности в системе человек-автомобиль

Дальнейшее развитие цивилизации ограничивается с одной стороны экологической составляющей, с другой составляющей безопасности жизни и здоровья человека. Другими словами, обеспечивая удовлетворение потребностей людей, мы должны учитывать как возможности окружающей среды, так и безопасность создаваемых человеком объектов.

В общем случае безопасность автомобиля представляется неким интегральным показателем, включающим в себя две составляющие. Первая составляющая обусловлена требованиями человека к безопасности автомобиля. Вторая составляющая характеризует экологическую безопасность. Ее введение связано со следующим. Все с большей активностью от производителей автомобилей требуется максимально исключить загрязнения окружающей среды, будь то выхлопные газы, летучие углеводороды, течи масел, охлаждающих жидкостей, хладагентов, а так же 100% ресайлинг при утилизации автомобилей. Под давлением обстоятельств (переполненные автомобильные свалки, все увеличивающиеся объемы бытовых и промышленных отходов) приняты к исполнению международные экологические стандарты серии ISO 14000.

Показатель безопасности системы человек-автомобиль можно представить эмпирической формулой:

T _ T, + Лощ без             2         ,

где JT_без – комплексный интегральный показатель безопасности

JT_чел – комплексный интегральный показатель требований человека к безопасности объекта

JT_общ – комплексный интегральный показатель экологической безопасности.

Комплексный интегральный показатель требований человека к безопасности объекта , в рассматриваемом случае автомобиля, JT_чел складывается из четырёх элементов это:

• -   безопасность кузова автомобиля;

• -   безопасность рулевого управления;

• -   безопасность тормозной системы;

• -   безопасность деталей интерьера.

JT . = Т б к . + Т б р_Р+ . + Т б . т + Т б . и . .    (2)

В свою очередь, элементы безопасности автомобиля можно представить рядом единичных показателей.

Безопасность кузова Т_{б . к .} определяется:

• -    конструкцией кузова, отвечающей требованиям сохранения жизненного пространства в аварийных ситуациях;

• -    материалами кузова, обеспечивающими необходимый предел деформируемости и энергопоглощения в аварийной ситуации;

• -    деталями экстерьера, обеспечивающими определенные параметры энергопоглощения в аварийных ситуациях;

• -    идентификация и прослеживаемость деталей кузова в течение всего жизненного цикла автомобиля.

В данном случае показатель безопасности кузова можно представить в виде эмпирической формулы:

JTk + JTm + Лэ где JTk – интегральный показатель безопасности элементов конструкции кузова определяемых геометрическими параметрами как элементов составляющих кузов (штампованных, приварных и т.д.), так и взаимном расположении этих деталей как относительно друг друга, так и в совокупности определяющей узел (например: передок, центральный пол и т.д.). В свою очередь интегральный показатель безопасности элементов кузова также может включать в себя множество параметров относящихся к конструкции кузова. Другими словами JTk в свою очередь может быть представлен формулой:

n

JT k = Z D i n ,        (4)

i = 1

где D_i – единичный показатель безопасности деталей кузова (например: крыла, кронштейна и т.д.).

n - количество рассматриваемых элементов кузова.

JT_m – интегральный показатель безопасности материалов кузова обеспечивающих необходимый предел деформируемости и энергопог-лащения в аварийных ситуациях. В свою очередь JT_m может в себя включать множества единичных показателей различных свойств материалов кузова (физические свойства, геометрия и т.д.) влияющих на безопасность. Таким данный интегральный показатель можно представить эмпирической формулой:

где Э_i - рассматриваемый единичный элемент экстерьера.

k_i - коэффициент безопасности Э_i единичного элемента экстерьера.

Вопросы и проблемы по идентификации и прослеживаемости деталей кузова мы рассмотрим ниже.

Безопасность рулевого управления Т_{б . ру .} определяется:

• -    требуемым уровнем надежности механизма рулевого управления;

• -  требуемым уровнем надежности элемен

тов подвески;

• -    надежностью шин и дисков колес.

Показатель безопасности рулевого управления можно представить эмпирической формулой:

JNру + JNп + JN к

Т б . ру . =-----------3-----------,    (7)

где JN py – интегральный показатель надёжности единичных элементов рулевого управления определяемых их конструкцией, техническими характеристиками используемых материалов, технологией изготовления и т.п.

n

Мnk iii

-

J¹ m n

Z k i   '

i = 1

Рk i=1

n

Z ki i=1

где M_i – рассматриваемый материал.

n_i – единичный элемент, изготовленный из рассматриваемого материала.

k _i – коэффициент безопасности n_i единичного элемента, изготовленного из M_i материала.

n

Z k i — сумма коэффициентов безопасное- i = 1

ти всех единичных элементов.

JT _э – интегральный показатель безопасности деталей экстерьера , обеспечивающих определенные параметры их энергопоглащения в аварийных ситуациях. Этот показатель, как и выше приведенные ( JT_k , JT_m ) можно представить эмпирической формулой:

n

Эk ii

JT' = —---- эn

Z ki

i = 1

здесь Р_i – рассматриваемый единичный элемент механизма рулевого управления, изготовленный из определённого материала и обладающий заданными параметрами надёжности.

k_i – коэффициент безопасности данного единичного элемента рулевого управления.

JN _n – интегральный показатель надёжности единичных элементов подвески , (например рычаги передней подвески, шаровые опоры и т.п.), определяемых их конструкцией, техническими характеристиками используемых материалов, технологией изготовления и т.п. В свою очередь этот показатель может быть представлен в виде формулы:

JN п

n

Пk ii i=1

n

Z ki

i = 1

здесь П_i – рассматриваемый единичный конструктивный элемент подвески, изготовленный из определённого материала и обладающий заданными параметрами надёжности.

k_i – коэффициент безопасности данного единичного элемента подвески.

JNк – интегральный показатель надёжности единичных элементов колеса , куда входит всего четыре элемента (диск колеса, шина, балансировочные грузики, болты крепления). Поэтому на этом примере можно расписать расчетную формулу интегрального показателя, конечно же, с определёнными допущениями следующим образом:

Кk ii

JN к = ----^---------,    (10)

k i + k 2 + k з + k 4

где К _i – рассматриваемый единичный элемент узла колеса, изготовленный из определённого материала и обладающий заданными параметрами надёжности;

k_i – коэффициент безопасности данного единичного элемента узла колеса;

k ₁ , k ₂ , k ₃ , k ₄ – коэффициенты безопасности соответственно диска колеса, шины, балансировочных грузиков, болтов крепления.

Безопасность тормозной системы Т _{б . т .} определяется:

• -    требуемым уровнем надежности элементов привода тормозной системы (педальный блок, главный тормозной цилиндр и т.п.);

• -    надежностью тормозных коммуникаций шлангов, штуцеров, регуляторов и т.п.;

• -    надежностью элементов торможения -тормозных дисков, колодок и накладок.

Показатель безопасности тормозной системы по аналогии рулевому управлению можно представить эмпирической формулой:

JN p- + JN _ + JN эт

^Тб.т. =  --------3-------------, (11)

где JN _{р т} – интегральный показатель надёжности элементов привода тормозной системы (педальный блок, главный тормозной цилиндр), определяемых их конструкцией, техническими характеристиками используемых материалов, технологией изготовления и т.п. (12);

JN _{т к} - интегральный показатель надёжности элементов тормозных коммуникаций (13);

JN _{э т} - интегральный показатель надёжности элементов торможения (14).

n

Z Р p k .

^JN pm = ^--

Z ki г =1

n

Z K*ki

JN т к = i ----

Z k

= i

n

Z Э -i k i

JN - =—n--

Z k

= i

здесь P _p – рассматриваемый единичный элемент привода тормозной системы;

К _т - рассматриваемый единичный элемент тормозных коммуникаций;

Э _т - рассматриваемый единичный элемент торможения;

k - коэффициент безопасности данного единичного элемента тормозной системы.

Безопасность деталей интерьера Т_{б и} определяется:

• -    конструкцией деталей интерьера исключающей наличие острых кромок, граней и углов;

• -    физическими свойствами материалов, исключающих образование острых кромок, граней и углов при деформации;

• -    деформируемостью деталей интерьера при взаимодействии с пассажиром в аварийных ситуациях.

Экологическая безопасность JT_общ определяется:

Ш отсутствием вредных выбросов в атмосферу;

Ш выполнением требований 100% ресай-линга при утилизации автомобилей.

Сегодня, когда человечество научилось производить автомобили с токсичностью выхлопных газов близкой к 0, на первое место в потребительских свойствах автомобиля выходит выполнение требований по безопасности пассажиров. Вот почему исследования факторов и критериев безопасности системы человек-автомобиль давно вышли на лидирующие позиции.

CLASSIFICATION CRITERIA FOR SAFETY SYSTEM THE AUTOMOBILE - PERSON

• ¹    “Industrial Coatings Plant”, Togliatti

• ²    Volga Region Club of Quality, Samara

Stanislav Yarygin, Candidate of Pedagogics, Director of Engineering and Technological Support and Quality.