Владимир Никонов
Recent Entries Friends Archive User Info
Как определить скорость наезда на пешехода?
Часто бывает так, что следов торможения автомобиля при наезде на пешехода не остается. Причины - дождь, снег, АБС и т.п. Но остаются вмятины на кузове автомобиля. Как, кроме как по длине следов торможения можно установить скорость автомобиля? Можно ли установить скорость по деформации элементов конструкции автомобиля? Сразу скажу, что в России традиционные государственные экспертные методики предусматривают только один способ по следам торможения. А еще есть судебно-медицинские атласы и методики, которые позволяют приблизительно судить о скорости исходя из телесных повреждений пешехода. А что еще может дать наука для решения этой задачи? Применяемые в мировой практике методы математического моделирования наезда автомобиля на пешехода условно можно разделить на две группы: механические модели и деформируемые модели. Условность обусловлена тем, что в обоих методах могут применяться элементы другой группы. [ Читать дальше ] Механическая модель это манекен состоящий из набора звеньев (голова, тело, руки, ноги и их части), закрепленных между собой шарнирно, с учетом реальных размеров этих звеньев и их массы. Некоторые модели простые, другие более сложные. Ниже, на рисунке показано сопоставление результата моделирования наезда на многозвенный манекен на скорости 33км/ч с помощью программы MADYMO. наезда. Слева расчётное и фактическое положение манекена через 80мс с момента наезда, справа через 120мс. Поскольку манекены научились делать достаточно точно соответствующие телу человека, исследование (Linder A., Douglas C., Clark A., Fildes B., Yang J., Otte D. Mathematical simulations of real-world pedestrian-vehicle collisions. // Parer Number 05-0285. // 19th International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles. NHTSA. 2005) реальных шести ДТП и моделирование их обстоятельств показало хорошее соответствие как расчётных и фактических расстояний отброса тела пешехода, так и расчётных и фактических скоростей автомобилей в момент наезда, что показано на рисунке ниже. Деформируемые модели более наукоёмкие, чем механические, и используют, в основном, энергетический подход. Они содержат как конечно-элементную модель автомобиля и/или пешехода, или их контактирующих частей. Расчеты методом конечных элементов позволяют установить величины силы взаимодействия тела пешехода и части конструкции автомобиля, и энергии, затраченной на их деформацию. Уже из традиционной методики транспортно-трасологической экспертизы известно, что при динамическом ударе сила инерции, действующая на тело человека при контакте с частями автомобиля, пропорциональна массе тела, приходящейся на ограничивающую её перемещение часть автомобиля. В процессе взаимной деформации ударяемой части тела пешехода и ударяющей части конструкции автомобиля эта сила производит работу на пути, равном величине суммарной деформации. В силу упругости тканей тела человека величину деформации тела пешехода затем установить уже невозможно, но ударяющие металлические части автомобиля хорошо сохраняют свою деформацию в результате удара. При рассмотрении ударов конечностей (рук, ног) физическая сущность указанного процесса достаточно похожа на волновую картину, возникающую при ударе по гибким нитям, разработанную Х.А.Рахматулиным (Поперечный удар по гибкой нити телом заданной формы // ПММ. 1952. Т. XVI. Вып. 1. С.23-34). Его теория успешно использовалась для расчета тросов аэростатов воздушного заграждения, которые широко применялись для обороны Москвы в годы Великой Отечественной войны. При рассмотрении задачи о натяжении троса под воздействием поперечной нагрузки большинству приходит в голову картина, аналогичная отклонению гитарной струны, как показано на рисунке ниже слева. Рахматулиным было показано, что в момент удара от точки встречи по тросу в обе стороны (вверх и вниз) будет распространяться продольная волна, а за ней с меньшей скоростью поперечная волна, которая и будет приводить к изгибу троса. Поэтому форма троса в начале удара, пока возмущения еще не дошли до его концов, будет существенно другой, как на рисунке справа, где тангенс угла отклонения будет пропорционален скорости удара. Аналогичный процесс происходит и при ударе жёстким телом в конечность человека. В начальный период удара только локальная область вблизи места приложения нагрузки знает о том, что происходит удар. Но отношение диаметра конечности человека к ее длине больше, чем у упругих нитей Рахматулина, и на указанный выше волновой процесс накладывается динамический эффект локального сжатия (сдвига) тканей в месте удара в начальный период, когда вся конечность еще не приобрела скорость, равную скорости ударяющей конструкции. Проверяем модель на практике В тёмное время суток автомобиль ВАЗ-2107 совершил наезд на двух пешеходов, двигавшихся в попутном направлении. У одного из пешеходов в результате удара было сломано бедро. На фотографии ниже показан результат контакта бедра с передней частью ВАЗ-2107. А на этой фотографии вид с другой стороны. Хорошо виден сдвиг со штатного места петли капота вместе с металлом верхней поперечины. Я принял решение применить для установления скорости автомобиля в момент наезда деформируемую модель. При производстве инженерно-технической прочностной экспертизы был построен конечно-элементный аналог части верхней поперечины рамки радиатора автомобиля ВАЗ-2107, состоящий из нескольких тысяч оболочечных конечных элементов, показанный на рисунке ниже. Далее решалась задача расчёта упругопластической деформации этого аналога путем смещения петли крепления капота спереди назад, сверху вниз и справа налево до получения деформаций, как на фотографии выше до достижения расчётной высоты складки не более чем её фактическая высота. И вот что получилось. Расчётная величина затрат энергии на деформацию части рамки радиатора составила 152,4 Дж. Фактические затраты энергии были, конечно, больше, так как расчётом не учтено деформационное упрочнение материала, были приняты наименьшие механические характеристики материала, и не учтены затраты энергии на сжатие бедра и перелом кости пешехода (более подробно смотри пост Что общего между автомобилем и консервной банкой? ). Осмотром автомобиля было так же установлено, что высота передней кромки капота, деформированной ударом о ногу пешехода, составляла 35мм. А следователем Павлом Юриным были предоставлены данные о том, что обхват ноги пешехода в месте перелома бедра составляет 48см. Отсюда масса части ноги пешехода, перекрывавшаяся при ударе кромкой капота в районе его левой петли составляла 0,665кг. Тогда, из закона сохранения количества энергии следует, что кинетическая энергии этой части массы ноги (половина массы, умноженная на квадрат скорости) равна или больше энергии деформации, или скорость между автомобилем и ногой пешехода в момент наезда была не менее 21,4 м/с или 77 км/ч. Так как пешеход двигался в попутном автомобилю направлении, фактическая скорость его ноги относительно земли могла быть равна нулю, если в момент удара пешеход опирался на эту ногу, или составлять двойную скорость пешехода, если эта нога в момент удара переносилась вперед, то есть около 10 км/ч. Из этого следует, что скорость автомобиля в момент наезда была не менее 77км/ч и могла быть в интервале 77-87км/ч. Следственный эксперимент и видеотехническая экспертиза Движение автомобиля во время наезда на пешеходов было снято камерой наблюдения, достаточно с большого расстояния. Для установления скорости автомобиля по видеозаписи следствием был проведен эксперимент. Такой же автомобиль проезжал по тому же участку дороги с некоторой постоянной скоростью. Разница времени между моментом въезда автомобиля в кадр видеокамеры и моментом выезда из кадра фиксировалась. Затем было определено отношение времени пребывания автомобиля в кадре видеокамеры во время ДТП ко времени пребывания автомобиля в кадре видеокамеры в ходе следственного эксперимента. На основании простейших математических соотношений экспертами МВД был сделан вывод о том, что скорость движения автомобиля ВАЗ-2107 на видеозаписи ДТП составляет 76-83км/ч. Водитель автомобиля ВАЗ-2107 был осужден, а мы со следователем опубликовали статью в солидном центральном журнале. Вот эту: Tags: деформация , дтп , методика , скорость , судебная , экспертиза
Leave a comment Add to Memories Share
Проверяем на практике. Более сложное ДТП
Проверяем теорию на практике дальше. Дело было в одном приволжском городке. Водитель ВАЗа остановился у осевой, ожидая возможности повернуть налево и пропуская встречные машины. Впереди дорога делает изгиб, путепровод и опора, перекрывающая видимость дальше. Он всегда здесь ездил и знал, что если от опоры машин нет, то он свободно успевает совершить маневр. Но в этот раз, когда он пересекал встречную полосу, из-за опоры появился Форд. ВАЗ уже выехал за пересечение проезжих частей, когда Форд его догнал и ... Погибла пассажирка ВАЗа, сидевшая впереди слева. Это Форд и ВАЗ. [ Читать дальше ] Форд, со слов, как водится, его водителя двигался, как и положено в городе, со скоростью 50-60км/ч. Поэтому (и, возможно, не только поэтому) виноватым сделали водителя ВАЗа. Защитник обратился за помощью к ученому Л.А.Черепанову, который разработал и запатентовал удивительно красивый, с точки зрения физики, способ расчета скоростей автомобилей при их столкновении. Но об этой и других разработках ученых я расскажу позднее. Пока только замечу, что нашей госэкспертизе эта разработка не нужна, так как у них и так все что надо давно есть. Л.А.Черепанов установил, что скорость Форда в момент столкновения была 86км/ч. Дело разваливалось, и судья решил назначить экспертизу мне. Воспользовавшись тем, что краш-тестов Форда на фронтальный удар сделано достаточно много, я установил затраты энергии на деформацию Форда используя данные краш-тестов. Затраты энергии на деформацию ВАЗа были установлены прочностным расчетом передней части. Получилось, что в результате удара Форд потерял скорость 44км/ч, а ВАЗ получил дополнительную скорость 65км/ч. Лабораторный Форд из краш-теста. Расчетная деформация передней части ВАЗа. Дальше надо было установить скорости машин после столкновения. Причем с учетом вторичного удара задней правой части ВАЗа в заднюю левую дверь Форда. Это и было сделано путем моделирования движения интегрирования дифференциальных уравнений движения этих машин. Движение после удара. Векторное сложение остаточных скоростей с величиной их изменения при ударе показало, что в момент столкновения скорость Форда была не менее 85км/ч, скорость ВАЗа около 22км/ч. И подтвердились показания водителя ВАЗа о том, что в момент, когда он тронулся, Форд был еще за опорой путепровода. Судья не поверил теперь уже двум ученым. Он сам произвел прочностной расчет (за который я ему потом с чистой совестью поставил двойку ) и осудил водителя ВАЗа. Но кассационная инстанция водителя ВАЗа оправдала, что и видно из приведенных ниже фрагментов кассационного определения. Вывод результаты двух независимых научных метода совпали. И мораль известна пироги-то должны печь специалисты. И еще. Этому водителю ВАЗа повезло. А сколько осуждено остальных, можно только гадать.
Алексей Куприянов: Кто виновен в аварии?
source
Комментариев нет:
Отправить комментарий