• No results found

Software Utilities in Measurement and Assessment Driving and Crash Tests

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Software Utilities in Measurement and Assessment Driving and Crash Tests"

Copied!
77
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

ˇ

Cesk´e vysok´e uˇcen´ı technick´e v Praze

Fakulta dopravn´ı

Obor:

Bezpeˇcnost dopravn´ıch prostˇredk˚

u a cest

Studijn´ı program:

Technika a technologie v dopravˇe

a spoj´ıch

Vyuˇ

zit´ı sof twarov´

ych n´

astroj˚

u pˇ

ri

ren´ı a vyhodnocen´ı n´

arazov´

ych

zkouˇ

sek

Software Utilities in Measurement and

Assessment Driving and Crash Tests

DIPLOMOV ´

A PR ´

ACE

Vypracoval: Bc. Hana Najzarov´

a

Vedouc´ı pr´

ace: prof. Ing. Jan Kovanda, CSc.

doc. Ing. Hedvika Kovandov´

a, Ph.D.

Rok: 2016

(2)
(3)
(4)

Prohl´aˇsen´ı

Prohlaˇsuji, ˇze jsem pˇredloˇzenou pr´aci vypracovala samostatnˇe a ˇze jsem uvedla veˇsker´e pouˇzit´e informaˇcn´ı zdroje v souladu s Metodick´ym poky-nem o dodrˇzov´an´ı etick´ych princip˚u pˇri pˇr´ıpravˇe vysokoˇskolsk´ych z´avˇereˇcn´ych prac´ı.

Nem´am z´avaˇzn´y d˚uvod proti uˇz´ıv´an´ı tohoto ˇskoln´ıho d´ıla ve smyslu§ 60 Z´akona ˇc.121/2000 Sb., o pr´avu autorsk´em, o pr´avech souvisej´ıc´ıch s pr´avem autorsk´ym a o zmˇenˇe nˇekter´ych z´akon˚u (autorsk´y z´akon).

V Praze dne ... ... Bc. Hana Najzarov´a

(5)

Podˇekov´an´ı

Na tomto m´ıstˇe bych r´ada podˇekovala sv´ym vedouc´ım prof. Janu Kovan-dovi a doc. Hedvice Kovandov´e za odborn´e pˇripom´ınky k diplomov´e pr´aci a moˇznosti z´uˇcastnit se proveden´ych experiment˚u na ˇCVUT FD.

Tak´e bych r´ada podˇekovala sv´e rodinˇe, pˇr´atel˚um a ˇclen˚um akademick´e obce ˇ

CVUT FD za projevenou podporu a poskytnut´ı rad bˇehem zpracov´an´ı.

(6)

N´azev pr´ace:

Vyuˇzit´ı sof twarov´ych n´astroj˚u pˇri mˇeˇren´ı a vyhodnocen´ı n´arazov´ych zkouˇsek

Autor: Bc. Hana Najzarov´a

Obor: Bezpeˇcnost dopravn´ıch prostˇredk˚u a cest Druh pr´ace: Diplomov´a pr´ace

Vedouc´ı pr´ace: prof. Ing. Jan Kovanda, CSc.,

doc. Ing. Hedvika Kovandov´a, Ph.D.

Abstrakt: Tato pr´ace je zamˇeˇrena na vyuˇzit´ı softwarov´ych n´astroj˚u pro mˇeˇren´ı a zpracov´an´ı dat pro j´ızdn´ı a pˇredevˇs´ım n´arazov´e zkouˇsky. Pro mˇeˇren´ı dat je vyuˇzit software LabVIEW a pro zpracov´an´ı program DIAdem. V pr´aci jsem tak´e navrhla skripty v programu Scilab pro vyhodnocen´ı biomecha-nick´ych krit´eri´ı jako doplnˇek ke Crash anal´yze v DIAdemu. Hlavn´ım pˇr´ınosem t´eto pr´ace je otestov´an´ı speci´aln´ı opˇerky hlavy sled testy a boˇcn´ımi n´arazy s n´asledn´ym zpracov´an´ım namˇeˇren´ych dat a jejich vyhodnocen´ı.

Kl´ıˇcov´a slova: LabVIEW, DIAdem, sled testy, boˇcn´ı n´araz, opˇerka hlavy

Title:

Sof tware Utilities in Measurement and Assessment Driving and Crash Tests

Author: Bc. Hana Najzarov´a

Programme: Safety of Transportation Vehicles and Infrastructure

Abstract: This thesis is focused on the use of software utilities in measu-rement and assessment driving and crash tests. For measumeasu-rement will be use LAbVIEW softwaare and for assessment DIAdem software. In my thesis I have devised a script for a biomechanical criteria’s evaluation similar to crash ana-lysis in DIAdem. The main contribution of this tesis is testing of a special headrest during sled tests and side impacts. In conclusion will be data proces-sing and evaluation.

(7)

Obsah

Seznam pouˇzit´ych zkratek 9 ´

Uvod 10

1 Statistiky dopravn´ıch nehod a legislativa 11

1.1 Statistika dopravn´ıch nehod . . . 11

1.2 Legislativa . . . 14

2 Vyuˇzit´ı sof twarov´ych n´astroj˚u pro realizaci zkouˇsek 16 2.1 Simulaˇcn´ı softwary . . . 16

2.1.1 Simulace j´ızdn´ıch zkouˇsek - CarMaker . . . 17

2.1.2 HyperWorks . . . 18

2.1.3 Simpack . . . 19

2.2 Softwary pro mˇeˇren´ı a zpracov´an´ı dat . . . 20

2.2.1 LabVIEW . . . 20

2.2.2 DIAdem . . . 23

2.3 Vyuˇzit´ı simulaˇcn´ıch softwar˚u . . . 26

3 Pˇr´ıprava j´ızdn´ıch a n´arazov´ych zkouˇsek 27 3.1 Metodika proveden´ych zkouˇsek . . . 27

3.1.1 J´ızdn´ı zkouˇsky . . . 28

3.1.2 N´arazov´e zkouˇsky . . . 30

4 Biomechanick´a krit´eria poranˇen´ı 42 4.1 Poranˇen´ı hlavy . . . 42

4.1.1 Krit´erium HIC . . . 44

4.1.2 Krit´erium 3 ms . . . 45

(8)

5 Mˇeˇren´ı a zpracov´an´ı dat 46

5.1 Metodika mˇeˇren´ı n´arazov´ych zkouˇsek . . . 46

5.1.1 Mˇeˇric´ı zaˇr´ızen´ı CompactRIO . . . 47

5.1.2 LabVIEW . . . 50

5.2 Metodika zpracov´an´ı dat . . . 53

6 Vyhodnocen´ı n´arazov´ych zkouˇsek 58

Z´avˇer 60

(9)

Seznam pouˇ

zit´

ych zkratek

AIS - Abbreviated Injury Scale CAD - Computer-aided design CAE - Computer-aided engineering cRIO - CompactRIO

EHK OSN- Evropsk´a hospod´aˇrsk´a komise Organizace spojen´ych n´arod˚u EuroNCAP - The European New Car Assessment Programme

FIR - Finite Impulse Response, filtr s koneˇcnou impulzn´ı odezvou

FPGA - Field Programmable Gate Array, programovateln´e hradlov´e pole IIR - Infinite Impulse Response, filtr s nekoneˇcnou impulzn´ı odezvou ISO - International Organization for Standardization

LabVIEW - Laboratory Virtual Instruments Engeneering Workbench MBS - Multi-body Simulation

MKP - Metoda koneˇcn´ych prvk˚u

NHTSA - National Highway Traffic Safety Administration SAE - Society of Automotive Engineers

VI - Virtual Instrument

(10)

´

Uvod

Ve sv´e diplomov´e pr´aci se zab´yv´am ot´azkou mˇeˇren´ı a zpracov´an´ı dat z n´ arazo-v´ych a j´ızdn´ıch zkouˇsek, kter´e byly provedeny na Fakultˇe dopravn´ı na ´Ustavu bezpeˇcnostn´ıch technologi´ı a inˇzen´yrstv´ı. Pro tyto zkouˇsky jsem vytvoˇrila pro-jekt v programu LabVIEW, kter´y se n´aslednˇe upravoval pro potˇreby jednot-liv´ych zkouˇsek. Data byla mˇeˇrena pomoc´ı zaˇr´ızen´ı compactRIO, ke kter´emu byly pˇripojeny sn´ımaˇce, ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpadech akcelerometry. Namˇeˇren´a data jsem pot´e zpracovala v programu DIAdem. Ten umoˇzˇnuje z´akladn´ı vyhodno-cen´ı n´arazov´ych dˇej˚u pomoc´ı pˇredem definovan´ych v´ypoˇct˚u, jako je napˇr´ıklad krit´erium poranˇen´ı hlavy HIC.

V t´eto pr´aci kladu nejvˇetˇs´ı d˚uraz na n´arazov´e zkouˇsky integrovan´e opˇerky hlavy, na nichˇz jsem se spolupod´ılela. Pro porovn´an´ı metodik a realizaci n´ a-razov´ych a j´ızdn´ıch zkouˇsek jsem vyuˇzila znalosti z j´ızdn´ıch zkouˇsek prove-den´ych ve ˇStole Josef a zkouˇsek uskuteˇcnˇen´ych v pˇredmˇetu Praktick´a dy-namika vozidel, kter´e jsou zm´ınˇen´e. Z n´arazov´ych zkouˇsek se nejv´ıce vˇenuji proveden´ym sled test˚um ve zkuˇsebnˇe DEKRA a tak´e boˇcn´ım n´araz˚um realizo-van´ych v are´alu St´atn´ı zkuˇsebny zemˇedˇelsk´ych, potravin´aˇrsk´ych a lesnick´ych stroj˚u, a.s.

Prvn´ı ˇc´ast diplomov´e pr´ace je vˇenov´ana statistik´am dopravn´ıch nehod a le-gislativˇe, kter´a souvis´ı nejen s provozem na pozemn´ıch komunikac´ı, ale tak´e s realizac´ı n´arazov´ych zkouˇsek. V t´eto oblasti se nejv´ıce vˇenuji pˇredpisu EHK OSN ˇc. 95, kter´y se zab´yv´a boˇcn´ım n´arazem. Kromˇe toho zde tak´e uv´ad´ım moˇznosti vyuˇzit´ı simulaˇcn´ıch softwar˚u pro mˇeˇren´ı a zpracov´an´ı dat. Z´akladem pro naˇse realizovan´a mˇeˇren´ı se stal hardware a software od spoleˇcnosti National Instrument a proto bude podrobnˇeji pops´an software LabVIEW a DIAdem. Nejvˇetˇs´ı ˇc´ast sv´e pr´ace budu vˇenovat pˇr´ıpravˇe a realizaci n´arazov´ych test˚u, kter´e byly prov´adˇeny s c´ılem otestovat speci´alnˇe navrˇzenou opˇerku hlavy pro dˇetsk´e pasaˇz´ery. Budu se zab´yvat sled testy a boˇcn´ım n´arazem s kombino-vanou metodikou prov´adˇen´ı testu. Pro boˇcn´ı n´arazy jsem pˇripravila program pro mˇeˇren´ı a zaznamen´av´an´ı dat bˇehem zkouˇsky a namˇeˇren´a data jsem pot´e zpracovala v programu DIAdem ˇci Scilab. Nejd˚uleˇzitˇejˇs´ım hodnocen´ım prove-den´ych test˚u je krit´erium poranˇen´ı hlavy HIC, pˇr´ıp. poranˇen´ı hlavy a hrudn´ıku 3 ms, a proto se tˇemto krit´eri´ım budu vˇenovat v jedn´e z kapitol. Na z´avˇer pr´ace uvedu v´ysledky proveden´ych test˚u a zhodnot´ım je.

(11)

Kapitola 1

Statistiky dopravn´ıch nehod

a legislativa

1.1

Statistika dopravn´ıch nehod

Statistiky dopravn´ıch nehod je moˇzn´e zpracovat s nˇekolika parametry. Nej-ˇ

castˇeji se jedn´a o sledov´an´ı poˇctu nehod v urˇcit´em ˇcasov´em obdob´ı s poˇctem lehk´ych a tˇeˇzk´ych zranˇen´ı a ´umrt´ı. Tyto statistiky slouˇz´ı zejm´ena pro celkov´y pˇrehled a v´yvoj poˇctu nehod s r˚uzn´ymi dopady. Zm´ınˇen´e statistiky n´am vˇsak ned´avaj´ı ˇz´adn´e dalˇs´ı informace o tom, jak k nehodˇe doˇslo a poskytuj´ı pouze v´ysledek nehody. Statisticky se tak´e zpracov´avaj´ı ´udaje o ´uˇcastn´ıc´ıch nehod, jako jsou napˇr. chodci, cyklist´e ˇci dˇeti. Tento druh zpracov´an´ı statistiky do-pravn´ıch nehod je na Obr´azku 1.1.

(12)

Ve v´yˇse uveden´ych statistik´ach se ale nedozv´ıme klasifikaci typu stˇretu, kter´a umoˇzˇnuje dˇelen´ı dopravn´ıch nehod porovnateln´ych hodnot. Typ stˇretu popisu-jeme vozidly, kter´a pˇrich´azej´ı do kolize vz´ajemnˇe a nebo je kolizn´ım subjektem pevn´a pˇrek´aˇzka. Mezi z´akladn´ı kombinace patˇr´ı stˇret osobn´ıho automobilu (OA) s n´akladn´ım (NA), pˇr´ıp. uˇzitkov´ym vozidlem, stˇret osobn´ıho automobilu s vozidlem stejn´e kategorie a kolize osobn´ıho automobilu s pevnou pˇrek´aˇzkou.

• Stˇret osobn´ıho automobilu s n´akladn´ım automobilem

Na Obr´azku 1.2 jsou zn´azornˇeny z´akladn´ı typy koliz´ı v dan´e kategorii a je-jich ˇcetnosti. Z grafu je patrn´e, ˇze nejˇcastˇeji doch´az´ı k ˇceln´ımu n´arazu OA do boku NA. Druh´a nejvyˇsˇs´ı ˇcetnost je zaznamen´ana u ˇceln´ıho n´arazu NA zezadu do OA, na tˇret´ı pˇr´ıˇcce je pak ˇceln´ı n´araz obou vozidel. O nˇeco m´enˇe pravdˇepodobn´y je ˇceln´ı n´araz NA do boku OA a nejm´enˇe doch´az´ı k ˇceln´ımu n´arazu OA zezadu do NA.

Obr´azek 1.2: Typy stˇret˚u OA s NA, [2]

• Stˇret osobn´ıho automobilu s osobn´ım automobilem

Typy stˇret˚u OA s vozidlem stejn´e kategorie a jejich ˇcetnosti jsou na Obr´azku 1.3. Jak je na prvn´ı pohled patrn´e, v t´eto kategorii existuje v´ıce typ˚u stˇret˚u vozidel, coˇz je d´ano pˇredevˇs´ım provozem na pozemn´ıch komunikac´ıch. Nejˇ cas-tˇejˇs´ım typem stˇretu je dle grafu pˇr´ım´y ˇceln´ı vyosen´y n´araz dvou OA, pˇr´ıp. pˇr´ım´y ˇceln´ı vyosen´y n´araz pod mal´ym ´uhlem. ˇCetnost tohoto typu stˇretu je t´emˇeˇr 35%, coˇz je v´ıce neˇz 1/3 pˇr´ıpad˚u. Dalˇs´ı velmi ˇcast´y stˇret je pˇr´ım´y ˇceln´ı n´araz/ pˇr´ım´y ˇceln´ı n´araz pod mal´ym ´uhlem, kter´y je zastoupen stejnˇe jako ˇ

celn´ı n´araz do boku vozidla (do boku vozidla pod mal´ym ´uhlem). Tyto stˇrety jsou ve v´ıce neˇz 1/5 pˇr´ıpad˚u. Naopak nejm´enˇe ˇcast´ym typem kolize je ˇceln´ı vyosen´y n´araz vozidla do zadn´ı ˇc´asti druh´eho vozu, pˇr´ıp. situace s vych´ylen´ymi osy o mal´y ´uhel. Graf zobrazuje vˇzdy dvojice n´arazu, kdy druh´y typ ve dvojici je veden pod mal´ym ´uhlem oproti prvn´ımu.

(13)

Obr´azek 1.3: Typy stˇret˚u osobn´ıch automobil˚u, [2]

• Stˇret osobn´ıho automobilu s pevnou pˇrek´aˇzkou

Posledn´ım typem stˇretu vozidla je jeho kolize s pevnou pˇrek´aˇzkou. Tyto stˇrety m˚uˇzeme rozdˇelit na dva z´akladn´ı druhy - ˇceln´ı a boˇcn´ı n´araz. V pˇr´ıpadˇe stˇretu s pevnou pˇrek´aˇzkou, je d˚uleˇzit´ym parametrem tak´e pomˇer mezi ˇs´ıˇrkou pˇrek´aˇzky a ˇs´ıˇrkou vozidla v pˇr´ıpadˇe ˇceln´ıho n´arazu a d´elkou vozidla v pˇr´ıpadˇe boˇcn´ıho n´arazu. U obou druh˚u n´arazu d´ale jeˇstˇe urˇcujeme m´ısto n´arazu na vozidle, jak je vidˇet na Obr´azku 1.4

Obr´azek 1.4: Typy stˇret˚u OA s pevnou pˇrek´aˇzkou, [2]

Na posledn´ım grafu je zn´azornˇena ˇcetnost n´araz˚u osobn´ıch vozidel s ohledem na poranˇen´ı pos´adky.

(14)

1.2

Legislativa

Jak jiˇz bylo zm´ınˇeno v ´uvodu, ve sv´e diplomov´e pr´aci se budu nejv´ıce vˇenovat n´arazov´ym zkouˇsk´am integrovan´e opˇerky hlavy. Ta je urˇcena zejm´ena pro d´ıtˇe, kter´e mus´ı b´yt pˇrepravov´ano v dˇetsk´em z´adrˇzn´em syst´emu. Podle z´akona ˇ

c. 361/2000 Sb. o provozu na pozemn´ıch komunikac´ıch je dˇetsk´y z´adrˇzn´y syst´em zaˇr´ızen´ı schv´alen´e podle zvl´aˇstn´ıho pr´avn´ıho pˇredpisu urˇcen´e k zajiˇstˇen´ı bezpeˇcnosti pˇrepravovan´ych dˇet´ı, jejichˇz tˇelesn´a hmotnost nepˇrevyˇsuje 36 kg a tˇelesn´a v´yˇska nepˇrevyˇsuje 150 cm. D´ıtˇe mus´ı b´yt um´ıstˇeno v dˇetsk´em z´adrˇ z-n´em syst´emu, kter´y odpov´ıd´a jeho hmotnosti a tˇelesn´ym rozmˇer˚um [3]. Podle v´yˇse zm´ınˇen´eho z´akona vyhovuje platn´ym pˇredpis˚um i podsed´ak ˇci kol´ıbka, pokud maj´ı homologaci pro pouˇzit´ı, tzv. atest. I podsed´ak je proto nutn´e povaˇzovat za dˇetsk´y z´adrˇzn´y syst´em, pokud je pouˇzit dle podm´ınek stano-ven´ych v´yrobcem dan´e autosedaˇcky a souˇcasnˇe bude pouˇzit i bezpeˇcnostn´ı p´as. Pouˇzit´ı dˇetsk´ych z´adrˇzn´ych syst´em˚u je od ˇcervence 2006 povinn´e na vˇsech pozemn´ıch komunikac´ıch.

Pro testov´an´ı integrovan´e opˇerky hlavy je nutn´e tak´e zm´ınit pˇredpisy EHK, na jejichˇz z´akladˇe byla stanovena metodika prov´adˇen´ı boˇcn´ıho n´arazu. Mezi z´akladn´ı pˇredpisy, kter´e byly pro metodiku vyuˇzity patˇr´ı:

• EHK 95 - boˇcn´ı n´araz automobilu

Pˇredpis Evropsk´e hospod´aˇrsk´e komise Organizace spojen´ych n´arod˚u (EHK OSN) ˇc. 95 – Jednotn´a ustanoven´ı pro schvalov´an´ı vozidel z hlediska ochrany cestuj´ıc´ıch v pˇr´ıpadˇe boˇcn´ıho n´arazu [2015/1093] se vztahuje na chov´an´ı nosn´e konstrukce prostoru pro cestuj´ıc´ı pˇri boˇcn´ım n´arazu vozidel kategorie M1 a N1, u kter´ych R-bod (vztaˇzn´y bod m´ısta k sedˇen´ı) nejniˇzˇs´ıho sedadla nen´ı v´yˇse neˇz 700 mm nad povrchem zemˇe [4].

Podrobnˇejˇs´ı popis pˇredpisu EHK 95 n´asleduje v kapitole 3.1.2.

• EHK 44 - dˇetsk´e z´adrˇzn´e syst´emy

Pˇredpis Evropsk´e hospod´aˇrsk´e komise Organizace spojen´ych n´arod˚u (EHK OSN) ˇc. 44 – Jednotn´a ustanoven´ı pro schvalov´an´ı typu z´adrˇzn´ych zaˇr´ızen´ı pro dˇeti cestuj´ıc´ı v motorov´ych vozidlech rozdˇeluje dˇetsk´e z´adrˇzn´e syst´emy do pˇeti hmotnostn´ıch tˇr´ıd a dˇetsk´y z´adrˇzn´y syst´em ISOFIX na sedm velikostn´ıch tˇr´ıd. ISOFIX je syst´em spojen´ı dˇetsk´ych z´adrˇzn´ych syst´em˚u s vozidlem. Pˇredpis d´ale upravuje oznaˇcen´ı dˇetsk´eho z´adrˇzn´eho syst´emu a syst´emu ISOFIX, um´ıstˇen´ı a pˇripevnˇen´ı ve vozidle, konfiguraci a jednotliv´e zkouˇsky z´adrˇzn´eho syst´emu. [5]

• EHK 129 - zdokonalen´e dˇetsk´e z´adrˇzn´e syst´emy

Jednotn´a ustanoven´ı pro schvalov´an´ı typu zdokonalen´ych dˇetsk´ych z´adrˇzn´ych syst´em˚u (ECRS) pouˇz´ıvan´ych v motorov´ych vozidlech. Pˇredpis se t´yk´a in-tegr´aln´ıch univerz´aln´ıch dˇetsk´ych z´adrˇzn´ych syst´em˚u ISOFIX (i-Size) a in-tegr´aln´ıch dˇetsk´ych z´adrˇzn´ych syst´em˚u ISOFIX urˇcit´eho vozidla pro dˇeti ces-tuj´ıc´ı v motorov´ych vozidlech [6].

(15)

• EHK 25 - opˇerky hlavy

Jednotn´a ustanoven´ı o schvalov´an´ı opˇerek hlavy, bez ohledu na to, zda jsou souˇc´ast´ı sedadla. Opˇerka hlavy je definov´ana jako zaˇr´ızen´ı, jehoˇz ´uˇcelem je omezit pohyb hlavy cestuj´ıc´ıho dozadu, aby se sn´ıˇzilo nebezpeˇc´ı zranˇen´ı krˇcn´ıch obratl˚u v pˇr´ıpadˇe nehody. Pˇredpis ˇclen´ı opˇerky hlavy na tˇri kategorie:

– opˇerka hlavy, kter´a je ned´ılnou souˇc´ast´ı sedadla

– odn´ımateln´a opˇerka hlavy

– opˇerka hlavy, kter´a nen´ı ned´ılnou souˇc´ast´ı sedadla

• EHK 14 - Jednotn´a ustanoven´ı pro schvalov´an´ı typu vozidel t´ykaj´ıc´ı se kotevn´ıch ´uchyt˚u bezpeˇcnostn´ıch p´as˚u, syst´em˚u kotevn´ıch ´uchyt˚u ISO-FIX a kotevn´ıch ´uchyt˚u horn´ıho up´ın´an´ı ISOFIX. [8]

• EHK 17 - Jednotn´a ustanoven´ı pro schvalov´an´ı typu vozidel z hlediska sedadel, jejich ukotven´ı a opˇerek hlavy. Jednou z oblast´ı, kter´a patˇr´ı do tohoto pˇredpisu je i konstrukce zadn´ıˇc´asti opˇeradel sedadel a a konstrukci zaˇr´ızen´ı urˇcen´ych k ochranˇe cestuj´ıc´ıch pˇred nebezpeˇc´ım vznikaj´ıc´ım po-hybem zavazadel pˇri ˇceln´ım n´arazu [9].

(16)

Kapitola 2

Vyuˇ

zit´ı sof twarov´

ych n´

astroj˚

u

pro realizaci zkouˇ

sek

V souˇcasn´e dobˇe existuje cel´a ˇrada softwarov´ych n´astroj˚u, kter´e umoˇzˇnuj´ı reali-zovat nejr˚uznˇejˇs´ı experimenty. Do t´eto kategorie m˚uˇzeme zaˇradit softwary, po-moc´ı kter´ych modelujeme chystan´e zkouˇsky a d´avaj´ı n´am pˇredstavu o tom, jak bude n´aˇs experiment vypadat. Obecnˇe tedy mluv´ıme o simulac´ıch. Ty n´am po-skytuj´ı uˇziteˇcn´a data, kter´a na z´akladˇe proveden´ych zkouˇsek m˚uˇzeme validovat a t´ım dos´ahneme pˇresnˇejˇs´ıch simulaˇcn´ıch v´ysledk˚u. Do kategorie softwarov´ych n´astroj˚u ale tak´e bezesporu patˇr´ı softwary umoˇzˇnuj´ıc´ı realizaci dan´eho expe-rimentu. Pˇredevˇs´ım se jedn´a o softwary pro mˇeˇren´ı, zaznamen´av´an´ı a vyhod-nocen´ı experiment˚u.

V t´eto kapitole se budu vˇenovat z´akladn´ımu popisu vybran´ych softwar˚u, se kter´ymi je moˇzn´e pracovat na poli n´arazov´ych a j´ızdn´ıch zkouˇsek. Vzhledem k vˇetˇs´ımu zamˇeˇren´ı na n´arazov´e zkouˇsky se softwar˚um vhodn´ymi pro j´ızdn´ı zkouˇsky budu zab´yvat pouze okrajovˇe a zm´ın´ım jen Carmaker, s n´ımˇz jsem mˇela moˇznost pˇrij´ıt do kontaktu v pr˚ubˇehu studia. Ze simulaˇcn´ıch softwar˚u uvedu HyperWorks a Simpack, nebot’ se tyto softwary pouˇz´ıvaj´ı pˇri v´yvoji v automobilov´em pr˚umyslu. Nejvˇetˇs´ı d˚uraz vˇsak kladu na softwary pro mˇeˇren´ı a zpracov´an´ı dat, kam m˚uˇzeme zaˇradit LabVIEW a DIAdem. Tyto programy se staly z´akladn´ımi kameny pro realizaci a zpracov´an´ı j´ızdn´ıch a n´arazov´ych zkouˇsek uskuteˇcnˇen´ych na naˇs´ı fakultˇe.

2.1

Simulaˇ

cn´ı sof twary

Simulace slouˇz´ı pˇredevˇs´ım ke zjiˇstˇen´ı, jak se bude chovat n´ami modelovan´y syst´em pˇri zad´an´ı odliˇsn´ych vstupn´ıch dat. Syst´em by mˇel vˇsak co nejv´ıce od-pov´ıdat realitˇe, aby bylo moˇzn´e sledovat jeho chov´an´ı. Pro n´arazov´e zkouˇsky se obvykle vyuˇz´ıv´a metoda koneˇcn´ych prvk˚u, na kter´e je zaloˇzen software Hy-perWorks. Pro dynamickou anal´yzu mechanick´ych vlastnost´ı je vhodn´y pro-gram Simpack. Pro simulaci j´ızdn´ıch zkouˇsek m˚uˇzeme vyuˇz´ıt programu Car-Maker. Kromˇe v´yˇse uveden´ych softwar˚u existuje i mnoho dalˇs´ıch, kter´e jsou uplatˇnov´any ve v´ypoˇctov´ych stˇredisc´ıch nejen v automobilov´em pr˚umyslu.

(17)

2.1.1

Simulace j´ızdn´ıch zkouˇ

sek - CarMaker

Pro simulaci j´ızdn´ıch vlastnost´ı vozidel byl na ˇCVUT FD dostupn´y program CarMaker od spoleˇcnosti IPG Automotive, kter´y umoˇzˇnuje nastaven´ı mnoha parametr˚u vozidel vˇcetnˇe simulace prostˇred´ı. Program je vhodn´y pro testov´an´ı a v´yvoj v oblasti dynamiky vozidel ˇci pro v´yvoj vozidlov´ych syst´em˚u jako je napˇr. ABS (Antiblockiersystem, protiblokovac´ı syst´em), ESP (Electronic Stability Program, elektronick´y stabilizaˇcn´ı syst´em), ACC (Adaptive Cruise Control, adaptivn´ı tempomat) ˇci ARS (Anti-Slip Regulation, syst´em regulace prokluzu kol). Kromˇe tˇechto syst´em˚u m˚uˇzeme tak´e simulovat chov´an´ı vozidla pˇri pouˇzit´ı pohonu vˇsech kol anebo jednotliv´e j´ızdn´ı asistenty.

Program n´am umoˇzˇnuje nastavit vozidlo, dr´ahu a man´evr, kter´y chceme simu-lovat. Bez tˇechto parametr˚u nen´ı moˇzn´e spustit simulaci. CarMaker obsahuje celou ˇradu model˚u vozidel, jejichˇz vlastnosti m˚uˇzeme upravit dle parametr˚u re´aln´eho vozidla, pro kter´e simulaci vytv´aˇr´ıme. Na v´ybˇer m´ame tak´e z nˇekolika definovan´ych j´ızdn´ıch zkouˇsek, jako je j´ızda v kruhu, los´ı test a dalˇs´ı. Mezi voliteln´e parametry patˇr´ı chov´an´ı ˇridiˇce, v´ybˇer pneumatik, poˇcas´ı, zat´ıˇzen´ı au-tomobilu a dalˇs´ı. Na obr´azku 2.1 je uk´azka ze simulace v programu CarMaker.

Obr´azek 2.1: Simulaˇcn´ı prostˇred´ı v programu CarMaker

Pro n´azornost uv´ad´ım pˇr´ıklad v´ysledku simulace z programu ze semestr´aln´ı pr´ace Praktick´a dynamika vozidel. Modelov´an byl vyh´ybac´ı man´evr dle ISO 3888-2 pˇri r˚uzn´ych situac´ıch zat´ıˇzen´ı. Porovn´avala jsem vozidla DemoCar a up-raven´e vozidlo SUV dle parametr˚u vozidla Subaru Forester XT. V´ystupn´ı data ze simulace byly exportov´any do excelu a v nˇem pot´e vytvoˇreny fin´aln´ı grafy.

(18)

Obr´azek 2.2: V´ysledek simulace CarMaker

2.1.2

HyperWorks

Altair HyperWorks je nejv´ıce komplexn´ı a otevˇren´a architektura CAE simu-lace. Hyperworks najde uplatnˇen´ı v pr˚umyslu nab´ızej´ıc´ı n´avrh nejlepˇs´ıch tech-nologi´ı ˇci optimalizaci vysok´eho v´ykonu. CAE je specializovan´y CAD software pro podporu technick´ych ´ukon˚u. Zahrnuje metodu koneˇcn´ych prvk˚u (MKP), multibody dynamiku a optimalizace. CAE softwary vyuˇz´ıv´ame tedy i na poli v´ypoˇctu anal´yzy napˇet´ı komponent˚u a sestav. Metoda koneˇcn´ych prvk˚u slouˇz´ı k simulaci pr˚ubˇeh˚u napˇet´ı, deformac´ı, vlastn´ıch frekvenc´ı, proudˇen´ı tepla ˇci te-kutin na vytvoˇren´em fyzik´aln´ım modelu [10]. Principem MKP je diskretizace objektu na koneˇcn´y poˇcet jednotliv´ych prvk˚u, neboli podoblast´ı. Na dan´em modelu tˇelesa tak potˇrebujeme vytvoˇrit s´ıt’ koneˇcn´ych prvk˚u. Poˇcet prvk˚u, kter´e pro v´ypoˇcet zvol´ıme, zcela z´asadnˇe ovlivn´ı nejen kvalitu v´ypoˇctu, ale i ˇcasovou n´aroˇcnost. V´ysledek MKP dost´av´ame pouze v koneˇcn´em poˇctu bod˚u podle toho, kolik jsme jich zvolili. V pˇr´ıpadˇe zmˇeny vstupn´ıch parametr˚u je potˇreba ´ulohu znovu vyˇreˇsit. V´ysledky v´ypoˇctu se tak vztahuj´ı pouze k dan´emu konkr´etn´ımu tˇelesu a jak´ekoliv ´upravy ˇci optimalizace vyˇzaduj´ı opakov´an´ı cel´eho v´ypoˇctu [11].

(19)

Jedn´ım z produkt˚u spoleˇcnosti Altair je HyperCrash, poskytuj´ıc´ı komplexn´ı prostˇred´ı pro simulaci prostˇred´ı cestuj´ıc´ıch ve vozidle a dalˇs´ıch bezpeˇcnostn´ıch poˇzadavk˚u. Umoˇzˇnuje spr´avu vysoce komplexn´ıch model˚u vozidel pro crash anal´yzu, urˇcit m˚uˇzeme tak´e pozice figur´ın, funkci bezpeˇcnostn´ıch p´as˚u, defor-maci sedadel, pr˚ubˇeh nafukov´an´ı vaku airbagu a dalˇs´ıch parametr˚u. [12]

Obr´azek 2.3: Simulaˇcn´ı prostˇred´ı HyperCrash, [12]

2.1.3

Simpack

Jedn´a se o Multi-Body Simulation (MBS) software, kter´y je vyuˇz´ıvan´y pˇre-devˇs´ım pro dynamickou anal´yzu mechanick´ych a mechatronick´ych soustav. Multi-body Simulation je metoda poˇc´ıtaˇcov´e simulace, jej´ımˇz z´akladem jsou fyzik´aln´ı modely re´aln´ych objekt˚u. Ty jsou zaloˇzen´e na soustav´ach tuh´ych a poddajn´ych tˇeles. Oproti metodˇe koneˇcn´ych prvk˚u MBS umoˇzˇnuje ˇreˇsen´ı obecnˇejˇs´ıch probl´em˚u, nebot’ nen´ı z´avisl´a na kontinu´aln´ım modelu dan´eho syst´emu. Tento druh simulace se vyuˇz´ıv´a zejm´ena pˇri v´yvoji silniˇcn´ıch nebo kolejov´ych vozidel ˇci objekt˚u pro kosmick´y pr˚umysl [13]. Programy zaloˇzen´e na MBS jsou urˇceny pˇredevˇs´ım pro vyˇsetˇrov´an´ı kinematick´ych veliˇcin a dyna-mick´eho chov´an´ı syst´em˚u, jeˇz jsou tvoˇreny soustavou tˇeles. Modely jsou d´any koneˇcn´ym poˇctem tˇeles navz´ajem spojen´ych kinematick´ymi vazbami, kter´e se mohou pohybovat v prostoru. Kaˇzd´e tˇeleso m´a definovan´e setrvaˇcn´e vlast-nosti. Na tˇelesa m˚uˇzeme zadat body, ve kter´ych lze spojit jednotliv´a tˇelesa kinematick´ymi vazbami ˇci na nˇe m˚uˇzeme p˚usobit vnˇejˇs´ı silou a momentem. Po sestaven´ı MBS modelu je moˇzn´e simulovat jeho pohyb Lagrangeovou me-todou neline´arn´ı pohybov´e rovnice. [14]

(20)

Obr´azek 2.4: Simulaˇcn´ı prostˇred´ı programu Simpack, [13]

2.2

Sof twary pro mˇ

ren´ı a zpracov´

an´ı dat

Na rozd´ıl od simulaˇcn´ıch softwar˚u, kter´e vyuˇz´ıv´ame pˇred pl´anovanou zkouˇskou, tyto softwary se pˇr´ımo pod´ıl´ı na pr˚ubˇehu naˇseho mˇeˇren´ı. Bez podpory tˇechto program˚u bychom nebyli schopni kvalitnˇe zaznamenat data. Kromˇe n´ıˇze uve-den´ych softwar˚u je moˇzn´e pouˇz´ıt pro mˇeˇren´ı a zpracov´an´ı i jin´ych n´astroj˚u, jako je napˇr´ıklad Matlab, Simulink, DEWESoft ˇci DEWETRON.

2.2.1

LabVIEW

Jedn´a se o grafick´e programovac´ı prostˇred´ı od spoleˇcnosti National Instru-ment pro tvorbu program˚u, kter´e se naz´yvaj´ı VI, neboli virtu´aln´ı pˇr´ıstroje. Programy jsou sv´ym vzhledem a funkˇcnost´ı podobn´e re´aln´ym pˇr´ıstroj˚um, kdy z jednotliv´ych definovan´ych blok˚u skl´ad´ame dohromady funkˇcn´ı celek. Pro-gram obsahuje sadu n´astroj˚u pro sbˇer, anal´yzu ˇci ukl´ad´an´ı dat. Na rozd´ıl od jin´ych programovac´ıch jazyk˚u m´ame k dispozici dva panely pro tvorbu prvk˚u. Prvn´ım z nich je Front Panel (ˇceln´ı panel) slouˇz´ıc´ı pˇredevˇs´ım k ovl´ad´an´ı jed-notliv´ych prvk˚u a indik´ator˚u. K dispozici m´ame r˚uzn´e typy graf˚u, tlaˇc´ıtek, ovl´adac´ıch prvk˚u ˇci zobrazen´ı pomoc´ı LED. Vˇsechny bloky vytvoˇren´e v ˇceln´ım panelu se um´ıst´ı do blokov´eho diagramu, tedy druh´eho okna programu.

(21)

Blokov´y diagram v podstatˇe tvoˇr´ı zdrojov´y k´od programu, v tomto pˇr´ıpadˇe v grafick´e podobˇe. Je zde tak´e zak´odov´ano chov´an´ı VI po jeho spuˇstˇen´ı. V blo-kov´em diagramu pak jednotliv´e prvky prov´aˇzeme vazbami a vytvoˇr´ıme tak programov´y k´od. Vazba je tvoˇrena vodiˇcem vedouc´ım od zdroje dat do vstupu dalˇs´ıho bloku a smˇer toku dat je zn´azornˇen ˇsipkami. Mˇeˇren´a data tak m˚uˇzeme sledovat na grafech v ˇceln´ım panelu i v pr˚ubˇehu mˇeˇren´ı a t´ım si ovˇeˇrit funkˇcnost naˇseho programu. V pˇr´ıpadˇe mˇeˇren´ı z pˇripojen´ych ˇcidel m´ame moˇznost simu-lovat nˇekter´e z´akladn´ı sign´aly. Prvky do blokov´eho diagramu vyb´ır´ame z pa-lety funkc´ı. Ta obsahuje nab´ıdku vstup˚u, v´ystup˚u, simulac´ı sign´al˚u a v nepo-sledn´ı ˇradˇe tak´e mnoˇzstv´ı matematick´ych oper´ator˚u. V pˇr´ıpadˇe opakovan´eho mˇeˇren´ı uzavˇreme cel´y ˇretˇezec do smyˇcky, kter´a pˇredstavuje v klasick´ych pro-gramovac´ıch jazyc´ıch funkci ”while”ˇci ”for”. Smyˇcku ovl´ad´ame tlaˇc´ıtkem stop, kter´ym ukonˇc´ıme mˇeˇren´ı, pokud nem´ame nastavenou podm´ınku poˇctem ite-rac´ı. U klasick´ych mˇeˇren´ı z ˇcidel je vˇsak v´yhodnˇejˇs´ı vyuˇzit´ı tlaˇc´ıtka stop a m´ıt tak mˇeˇren´ı pod svoj´ı kontrolou. Podobn´ym zp˚usobem lze nastavit i spuˇstˇen´ı programu a to pomoc´ı tlaˇc´ıtka start. V tomto pˇr´ıpadˇe je ale vhodnˇejˇs´ı m´ıt nastaven trigger, nebot’ n´arazov´e dˇeje jsou velice rychl´e a v pˇr´ıpadˇe pozdn´ıho spuˇstˇen´ı tlaˇc´ıtkem start bychom mohli pˇrij´ıt o cenn´a data.

Obr´azek 2.6: Blokov´y diagram programu LabVIEW

V LabVIEW m˚uˇzeme namˇeˇren´a data tak´e analyzovat, coˇz vˇsak nebylo pˇred-mˇetem naˇsich proveden´ych mˇeˇren´ı. Z´ıskan´a data je vhodn´e uloˇzit do souboru s definovanou strukturou, jako je napˇr´ıklad tabulka. Kaˇzd´y sloupec tabulky tak m˚uˇze pˇredstavovat jeden mˇeˇren´y kan´al, jako tomu bylo v naˇsem pˇr´ıpadˇe. Vzhledem k n´aroˇcnosti rychlosti z´apisu lze data ukl´adat pˇr´ımo v realtimov´em prostˇred´ı a nejsme tak omezov´an´ı v´ykonem naˇseho poˇc´ıtaˇce. Detailnˇejˇs´ı popis programu vytvoˇren´eho v LabVIEW pro n´arazov´e testy je uveden v kapitole 5.1.2.

Samotn´y program je vybaven pokroˇcil´ym vyhled´av´an´ım chyb, kter´ych se ˇclovˇek dopust´ı. Spouˇstˇen´ı programu prob´ıh´a pomoc´ı tlaˇc´ıtka RUN, kter´e v pˇr´ıpadˇe zaznamenan´e chyby nelze spustit. Dokud je ˇsipka na tlaˇc´ıtku RUN pˇreruˇsena, nem˚uˇze b´yt VI spuˇstˇeno a obsahuje chyby. D´ıky v´ypisu chyb z´ısk´ame informace potˇrebn´e k identifikaci a n´asledn´emu odstranˇen´ı chyb. V blokov´em diagramu na prvn´ı pohled vid´ıme chybu v podobˇe pˇreruˇsen´eho vl´akna. Ta je zobrazena ˇ

(22)

v poˇr´adku, napˇr´ıklad m˚uˇze b´yt smaz´an jeden z prvk˚u, kter´e vazba spojuje. Kromˇe v´ypisu chyb m´ame k dispozici tak´e kontextovou n´apovˇedu, v n´ıˇz se zobraz´ı informace k dan´e chybˇe.

Pokud m´ame vytvoˇren´y z´akladn´ı program pro mˇeˇren´ı, lze jej uloˇzit jako ˇsablonu pro dalˇs´ı pouˇzit´ı a pouze d´ale upravovat pˇreddefinovan´y k´od. Pro mˇeˇren´ı sign´alu ze vstup˚u m˚uˇzeme tak´e vyuˇz´ıt expresn´ı VI DAQ Assistant, coˇz je pro-gramov´e rozhran´ı pro komunikaci s mˇeˇr´ıc´ımi zaˇr´ızen´ımi. K tˇemto ´uˇcel˚um ob-vykle potˇrebujeme mˇeˇric´ı kartu od spoleˇcnosti National Instrument, s jej´ıˇz po-moc´ı mˇeˇren´ı prov´ad´ıme. Zde je potˇreba pouze ovˇeˇrit spr´avn´e nastaven´ı kan´alu a poˇc´ateˇcn´ı parametry jako je vstupn´ı rozsah ˇci poˇcet vzork˚u. K´od pro mˇeˇren´ı s pomoc´ı DAQ Assistant je pak velice jednoduch´y jak je vidˇet na Obr´azku 2.7.

Obr´azek 2.7: Mˇeˇric´ı program DAQ [15]

Programov´e ovl´ad´an´ı mˇeˇric´ıho pˇr´ıstroje zjednoduˇsuje tzv. Instrument Driver, kter´y je dostupn´y pro celou ˇsk´alu mˇeˇric´ıch zaˇr´ızen´ı spoleˇcnosti NI. Ovladaˇc v´yraznˇe zjednoduˇsuje ovl´ad´an´ı dan´eho pˇr´ıstroje a d´ıky tomu zkracuje v´yvoj aplikace, nebot’ je zde nastaven komunikaˇcn´ı protokol s pˇr´ıstrojem. V pˇr´ıpadˇe, ˇ

ze nen´ı k dispozici ovladaˇc k naˇsemu zaˇr´ızen´ı, m˚uˇzeme pro komunikaci s pˇr´ıstro-jem vyuˇz´ıt expresn´ı VI Instrument I/O Assistant. Pˇred zaˇc´atkem komunikace vˇsak mus´ıme vybrat a urˇcit pˇr´ıstroj, s n´ımˇz komunikaci zaˇc´ın´ame. Expresn´ı VI pot´e vloˇz´ıme do pr´azdn´eho blokov´eho diagramu a dle n´apovˇedy vybereme n´aˇs pˇr´ıstroj. Pot´e jiˇz jen spust´ıme pomocn´ıka [15].

(23)

2.2.2

DIAdem

DIAdem je dalˇs´ı software od spoleˇcnosti National Instrument kter´y se stal nezbytn´ym pro hodnocen´ı proveden´ych zkouˇsek na naˇs´ı fakultˇe. Jedn´a o in-teraktivn´ı software urˇcen´y pro ´upravu, anal´yzu a prezentaci namˇeˇren´ych dat. Namˇeˇren´a data obvykle m´ame ve form´atu tabulky a nebo obyˇcejn´eho textu uloˇzen´eho ve form´atu .txt. Abychom mohli d´al s daty pracovat, je potˇreba je upravit a teprve pot´e dojde k anal´yze. DIAdem disponuje ˇctyˇrmi z´akladn´ımi panely urˇcen´ymi pro pr´aci s daty a jeden panel urˇcen´y pro vlastn´ı ´upravu skriptu. Prvn´ım z panel˚u je NAVIGATOR umoˇzˇnuj´ıc´ı spr´avu dat.

Obr´azek 2.8: Panel Navigator programu DIAdem

Pomoc´ı toho okna vybereme poˇzadovan´y soubor z adres´aˇre. Jeˇstˇe pˇred nahr´ a-n´ım dat do DIAdemu m´ame moˇznost z´akladn´ı ´upravy exportu dat. Pˇri mˇeˇren´ı nejen n´arazov´ych zkouˇsek do jednoho kan´alu obvykle zaznamen´av´ame infor-mace k mˇeˇren´ı, jako je frekvence sn´ım´an´ı dat pˇr´ıpadnˇe pˇrepoˇctov´e konstanty pouˇzit´ych mˇeˇridel. Tyto data slouˇz´ı pro naˇsi informaci pˇri samotn´em zpra-cov´an´ı dat, ale nen´ı nutn´e je vyhodnocovat. DIAdem umoˇzˇnuje v´ybˇer jednot-liv´ych kan´al˚u, kter´e chceme zpracov´avat. Data se pot´e nahraj´ı do pamˇeti DIA-demu a ostatn´ı panely s nimi pracuj´ı. Nahran´a data vid´ıme v prav´e horn´ı sekci programu. Kromˇe popisu jednotliv´ych kan´alu vid´ıme v n´ahledu tak´e o jak´y datov´y typ se jedn´a (text, posloupnost ˇc´ısel, spojit´y graf atd) a k dispozici je tak´e n´ahled pr˚ubˇehu dat v prav´e doln´ı ˇc´asti. Pokud chceme vyhledat urˇcit´a data, m´ame moˇznost vyuˇz´ıt rozˇs´ıˇren´e vyhled´av´an´ı, pomoc´ı kter´eho m˚uˇzeme definovat promˇenn´e. Pomoc´ı DataFinderu tak´e otevˇreme programy vytvoˇren´e v DIAdemu jeˇz maj´ı pˇr´ıponu .tdm. S tˇemi po nahr´an´ı do jeho pamˇeti lze d´ale pokraˇcovat v anal´yze. Vˇsechny nahran´e kan´aly jsou k dispozici v z´aloˇzce Chan-nels, vˇcetnˇe pomocn´ych kan´al˚u vytvoˇren´ych pro v´ypoˇcty.

(24)

Obr´azek 2.9: Panel View programu DIAdem

Dalˇs´ım panelem v nab´ıdce DIAdemu je VIEW. Ten umoˇzˇnuje zobrazen´ı u-loˇzen´ych dat, z´akladn´ı anal´yzu ˇci uloˇzen´ı kˇrivek do souˇradnicov´eho syst´emu. Lze zde tak´e synchronizovat poˇr´ızen´e video z pr˚ubˇehu zkouˇsky s daty, coˇz jsme bˇehem naˇsich test˚u vˇsak nevyuˇzili. M´ame moˇznost vkl´adat nˇekolik namˇeˇren´ych kan´al˚u do jednoho grafu, coˇz je vhodn´e pro porovn´an´ı nˇekolika namˇeˇren´ych dat souˇcasnˇe. Porovn´an´ı je prov´adˇeno obvykle v z´avislosti na ˇcase, ale jako hod-notu x-ov´e souˇradnice m˚uˇzeme nastavit jeden z namˇeˇren´ych kan´al˚u. V panelu VIEW prov´ad´ıme tak´e oˇrez dat dle poˇzadovan´eho ˇcasu.

Pokud m´ame uloˇzen´e upraven´a data, na ˇradu pˇrich´az´ı dalˇs´ı z panel˚u, a to ANA-LYSIS. Tento panel obsahuje celou ˇradu matematick´ych funkc´ı potˇrebn´ych pro anal´yzu dat. M˚uˇzeme aplikovat pˇreddefinovan´e matematick´e funkce, anal´yzu sign´alu ˇci statistiku. Podrobnˇejˇs´ı popis tohoto panelu, kter´y je velmi ˇcasto vyuˇz´ıv´an pro anal´yzu n´arazov´ych dˇej˚u, je uveden v kapitole 5.2.

(25)

Pˇredposledn´ı paletu v DIAdemu tvoˇr´ı REPORT. Ten umoˇzˇnuje prezentovat upraven´a a analyzovan´a data. Z´akladem je vytvoˇren´ı souˇradn´eho syst´emu, do kter´eho nahrajeme v´ystupn´ı data. Grafy m˚uˇzeme popsat textem ˇci vkl´adat obr´azky, podobnˇe jako je tomu u programu Powerpoint a v´ystup tvoˇr´ı klasick´y form´at .pdf.

Obr´azek 2.11: Panel Report programu DIAdem

V pˇr´ıpadˇe, ˇze n´am nestaˇc´ı nab´ıdka DIAdemu a chceme vytvoˇrit automa-tick´y program pro vyhodnocen´ı dat, m˚uˇzeme ho vytvoˇrit v paletˇe SCRIPT. V´ysledkem je automatizovan´e vyhodnocen´ı mˇeˇren´ı ze stejn´ych ˇcidel, coˇz zkra-cuje dobu zpracov´an´ı dat. Vyhodnocen´ı seskl´ad´ame z jednotliv´ych d´ılˇc´ıch krok˚u, kter´e prov´ad´ıme s kan´aly manu´alnˇe a dostaneme se ke stejn´emu v´ysledku za kratˇs´ı dobu.

(26)

2.3

Vyuˇ

zit´ı simulaˇ

cn´ıch sof twar˚

u

Poˇc´ıtaˇcov´e simulace maj´ı obecnˇe v´yhodu moˇznosti opakovatelnosti bez nut-nosti pouˇzit´ı testovan´ych objekt˚u, coˇz sniˇzuje n´aklady na testov´an´ı. Aby byly v´ysledky simulac´ı relevantn´ı, je potˇreba data validovat na z´akladˇe proveden´ych zkouˇsek.

Validace modelu je proces testov´an´ı navrˇzen´eho modelu ˇci simulace. Obvykle k tomu vyuˇz´ıv´ame jin´a data, neˇz na kter´ych jsme simulaci vytvoˇrili. Pouˇzit´ım stejn´ych dat bychom mohli dospˇet k z´avˇeru, ˇze simulace d´av´a mnohem lepˇs´ı v´ysledky neˇz by re´alnˇe d´avala. Validaci m˚uˇzeme vyuˇz´ıt jak v j´ızdn´ıch, tak i n´arazov´ych zkouˇsk´ach.

V´yhodou simulaˇcn´ıch model˚u je moˇznost simulov´an´ı neobvykl´e situace, kter´a by mohla nastat a bˇeˇznˇe se netestuje (napˇr´ıklad boˇcn´ı n´araz na stranu spo-lujezdce). Simulace prob´ıh´a v re´aln´em ˇcase a pod´av´a informaci o chov´an´ı syst´emu v pr˚ubˇehu ˇcasov´eho okamˇziku. Nev´yhodou je naopak ˇcasov´a a finanˇcn´ı n´aroˇcnost simulac´ı a tak´e nutn´a znalost modelovan´eho syst´emu.

Pˇred pl´anovanou zkouˇskou vytvoˇr´ıme simulaci na z´akladˇe zn´am´ych parametr˚u. Po dokonˇcen´ı zkouˇsky vyuˇzijeme namˇeˇren´a data ke zpˇresnˇen´ı naˇs´ı simulace, coˇz n´am do budoucna pom˚uˇze vytvoˇrit pˇresnˇejˇs´ı simulaci. Pˇri n´arazov´ych tes-tech lze vyuˇz´ıt napˇr´ıklad data z´ıskan´a z tenzometr˚u, kter´a n´am pˇresnˇe urˇc´ı deformaci karoserie. K dispozici obvykle m´ame tak´e hodnoty zrychlen´ı z akce-lerometr˚u, d´ıky kter´ym m˚uˇzeme l´epe zachytit pohyb figur´ın ˇci stanovit moˇzn´e poranˇen´ı pos´adky vozidla.

(27)

Kapitola 3

r´ıprava j´ızdn´ıch a n´

arazov´

ych

zkouˇ

sek

V t´eto kapitole se budu vˇenovat teoretick´emu z´akladu poveden´ych experi-ment˚u, jak j´ızdn´ım zkouˇsk´am, tak i n´arazov´ym zkouˇsk´am. Pokud chceme prov´adˇet zkouˇsky vˇerohodnˇe, je tˇreba se drˇzet stanoven´ych metodik, pˇr´ıpadnˇe na z´akladˇe zn´am´ych metodik zkouˇset nov´e. Metodiky pro j´ızdn´ı a n´arazov´e zkouˇsky maj´ı zcela jin´y charakter vzhledem k rozd´ılnosti zkouˇsek. Pˇred za-ˇ

c´atkem ´uvah o proveden´ı urˇcit´eho experimentu je tedy potˇreba prouzkoumat platnou legislativu a metodiky, zda jsme v˚ubec schopni dan´y test prov´est vˇerohodnˇe. M˚uˇzeme testy tak´e prov´adˇet bez znalost´ı pˇredpis˚u, ale naˇse v´ ysled-ky pot´e nebudou m´ıt vypov´ıdaj´ıc´ı hodnotu, nebot’ test jiˇz znovu nezopakujeme. Z´akladem vˇsech metodik je d˚usledn´y popis cel´eho testu, vˇcetnˇe parametr˚u vo-zidla a figur´ıny tak, aby bylo moˇzn´e zkouˇsky opakovat.

3.1

Metodika proveden´

ych zkouˇ

sek

V pˇr´ıpadˇe n´arazov´ych zkouˇsek jsou jednotliv´e testy prov´adˇeny dle pˇredpis˚u EHK, kter´e vozidlo mus´ı splˇnovat. Na boˇcn´ı n´araz se vztahuje pˇredpis EHK ˇ

c. 95 a je detailnˇeji pops´an n´ıˇze. V´yrobci automobil˚u konstruuj´ı sv´a vozidla s ohledem na testy nez´avisl´ych organizac´ı, jejichˇz n´aroky na bezpeˇcnost jsou vyˇsˇs´ı, neˇz co stanovuj´ı pˇredpisy EHK. V Evropˇe se n´arazov´ymi testy zab´yv´a organizace EuroNCAP, kter´a udˇeluje nov´ym vozidl˚um hodnocen´ı v podobˇe poˇctu z´ıskan´ych hvˇezdiˇcek. Metodika boˇcn´ıho n´arazu dle EuroNCAPu je od-pov´ıdaj´ıc´ı legislativˇe EHK. Naproti tomu v Americe, kde jsou nejrozˇs´ıˇrenˇejˇs´ı testy organizace NHTSA, je boˇcn´ı n´araz prov´adˇen vyˇsˇs´ı rychlost´ı o 14 km/h neˇz je tomu v Evropˇe. Boˇcn´ı n´araz je vˇzdy veden na stranu ˇridiˇce a n´araz z druh´e strany vozidla nen´ı prov´adˇen, coˇz ve v´ysledku m˚uˇze znamenat rozd´ıln´e vlast-nosti vozidla pˇri boˇcn´ım n´arazu veden´em na druh´y bok vozidla.

Kromˇe n´arazov´ych zkouˇsek dle EHK ˇc. 95 jsme tak´e provedli ˇradu sled test˚u ve zkuˇsebnˇe spoleˇcnosti DEKRA, kter´e byly provedeny podle platn´e legisla-tivy EHK ˇc. 44 a EHK ˇc. 129. Pro realizovan´e testy tak´e byly vyhodnoceny biomechanick´a krit´eria poranˇen´ı hlavy a hrudn´ıku. Pro boˇcn´ı n´araz bylo vy-hodnoceno pouze krit´erium poranˇen´ı hlavy. Biomechanick´a krit´eria pro p´anev

(28)

a bˇricho jsme nestanovili v ˇz´adn´em z n´ami proveden´ych test˚u, nebot’ tyto hodnoty nebyly pˇredmˇetem naˇsich test˚u. Hodnocen´ı krit´eri´ı je uvedeno jako souˇc´ast vyhodnocen´ı zkouˇsek dle pˇredpis˚u EHK.

J´ızdn´ı zkouˇsky vozidel prov´ad´ıme tak´e s ohledem na bezpeˇcnost, nebot’ vo-zidla by mˇela b´yt dostateˇcnˇe stabiln´ı pˇri j´ızdˇe. Oproti n´arazov´ym zkouˇsk´am se jedn´a o nedestruktivn´ı testov´an´ı, kdy je hodnoceno chov´an´ı automobilu pˇri r˚uzn´ych situac´ıch. Obecnˇe m˚uˇzeme zkouˇsky prov´adˇet bud’ na polygonech anebo v bˇeˇzn´em provozu. V bˇeˇzn´em provozu se zamˇeˇrujeme pˇredevˇs´ım na dlou-hodob´e zkouˇsky, kdy stˇr´ıd´ame ter´eny pro z´ısk´an´ı co nejv´ıce informac´ı o chov´an´ı vozidla. Zkouˇsky tohoto typu jsou vˇsak obt´ıˇznˇe opakovateln´e, nebot’ nem´ame pˇredem pˇresnˇe definovan´y pr˚ubˇeh zkouˇsky. Druhou kategorii j´ızdn´ıch zkouˇsek tvoˇr´ı testy na polygonech. Pro tyto ´uˇcely existuje cel´a ˇrada testovac´ıch drah r˚uzn´ych velikost´ı a typ˚u. Pro ´uˇcel opakovatelnosti testovac´ıch j´ızd existuj´ı nor-movan´e pˇredpisy pro prov´adˇen´ı tˇechto zkouˇsek. Zkouˇsky se ˇr´ıd´ı pˇredevˇs´ım normami ISO, kter´e jiˇz nejsou volnˇe dostupn´e, jako je tomu v pˇr´ıpadˇe EHK pˇredpis˚u. Pro ust´alenou j´ızdu v kruhov´e dr´aze, kter´a byla realizov´ana, je urˇcena norma ISO 4138:2012.

3.1.1

J´ızdn´ı zkouˇ

sky

Na ˇCVUT FD byla realizov´ana zkouˇska ust´alen´e j´ızdy v kruhov´e dr´aze v are´alu ˇ

Stoly Josef. P˚udorys j´ızdn´ı dr´ahy je zobrazen na n´asleduj´ıc´ım Obr´azku 3.1.

Obr´azek 3.1: P˚udorys ˇStoly Josef, [17]

Pro ´uˇcely experimentu byla na dr´ahu pˇripevnˇena pˇrek´aˇzka v podobˇe latˇe, pˇres kterou vozidla pˇrej´ıˇzdˇela. Bylo provedeno celkem pˇet variant j´ızdn´ıch zkouˇsek s tˇremi vozidly pˇri nˇekolika definovan´ych j´ızdn´ıch rychlostech. Vozi-dlo bylo osazeno tˇr´ıos´ymi akcelerometry a byly zjiˇst’ov´any reakce na ust´alenou j´ızdu v kruhu. Data byla zaznamen´av´ana pomoc´ı cRIA a n´aslednˇe vyhodno-cena v DIAdemu. Akcelerometry byly ve vozidle um´ıstˇeny s ohledem na dalˇs´ı v´ypoˇcty v´azan´e na tento experiment. V´ysledkem tohoto experimentu byl v´ ypo-ˇ

(29)

V tomto pˇr´ıpadˇe se nejednalo o klasickou j´ızdn´ı zkouˇsku, ale o nestandardn´ı j´ızdn´ı man´evr, kter´y byl navrˇzen a n´aslednˇe otestov´an. Z tˇechto d˚uvod˚u bylo vozidlo osazeno pouze akcelerometry a nebyl pouˇzit jin´y syst´em mˇeˇren´ı, jako je napˇr´ıklad data logger nebo gyroskop.

Pˇri standardn´ıch j´ızdn´ıch zkouˇsk´ach b´yv´a pro zaznamen´an´ı dat pouˇzit data logger, coˇz je elektronick´y z´aznamn´ık. Ten zaznamen´av´a data v pr˚ubˇehu ˇcasu a je n´asledn´ıkem analogov´ych zapisovaˇc˚u. Jeho v´yhodou je automatick´e mˇeˇren´ı, kter´e nepotˇrebuje obsluhu a moˇznost velk´eho poˇctu mˇeˇric´ıch vstup˚u. Pomoc´ı pˇr´ısluˇsn´eho softwaru se z´ıskan´a data zpracuj´ı. Pro nˇekter´e typy j´ızdn´ıch zkouˇsek lze pouˇz´ıt i gps data logger.

Obr´azek 3.2: Data logger firmy BOSCH, [18]

V r´amci pˇredmˇetu Praktick´a dynamika vozidel jsme absolvovali j´ızdn´ı zkouˇsky na letiˇsti v Mimoni. Realizovali jsme vyh´ybac´ı man´evr nebo-li los´ı test, do-jezdovou zkouˇsku a zkouˇsku brzd. Bˇehem tˇechto test˚u bylo pouˇzito pro za-znamen´av´an´ı dat zaˇr´ızen´ı GPS RaceLogic VBOX Mini s frekvenc´ı sn´ım´an´ı 10 Hz. Z pouˇzit´eho GPS zaˇr´ızen´ı jsme z´ıskali informace o pozici vozidla, rych-losti, kurzu a nadmoˇrsk´e v´yˇsce. Z tˇechto ´udaj˚u jsme pot´e vych´azeli pro dalˇs´ı v´ypoˇcty pˇri zpracov´an´ı. Dojezdov´a zkouˇska se prov´adˇela dle ˇCSN 30 0554. Pˇri t´eto zkouˇsce se dos´ahne poˇzadovan´e rychlosti a pot´e dojde k pˇreruˇsen´ı pohonu a vozidlo je zpomalov´ano j´ızdn´ımi odpory. Zkouˇsen´ım se zjiˇst’uje dojezdov´a charakteristika vozidla. Podm´ınkou t´eto zkouˇsky je zkuˇsebn´ı dr´aha bez sklonu. Zkouˇska brzd byla prov´adˇena dle EHK-13H avˇsak s ohledem na moˇznosti zkuˇsebn´ı dr´ahy.

(30)

3.1.2

arazov´

e zkouˇ

sky

Konstrukce opˇerky hlavy

Realizovan´e n´arazov´e zkouˇsky byly provedeny s c´ılem otestovat navrˇzenou opˇerku hlavy pro dˇeti. Integrovateln´a opˇerka hlavy je unik´atn´ım pasivnˇ e-bez-peˇcnostn´ım prvkem, slouˇz´ıc´ım k ochranˇe dˇetsk´ych pasaˇz´er˚u motorov´ych vozi-del ve vˇeku 9 - 12 let a poskytuje maxim´aln´ı moˇznou ochranu hlavy a krˇcn´ı p´ateˇre d´ıtˇete pˇri co nejvyˇsˇs´ı m´ıˇre ergonomie. N´avrh konstrukce je koncipov´an tak, aby v´ymˇenu za st´avaj´ıc´ı opˇerku ve vozidle bylo moˇzno prov´est co nej-jednoduˇseji pˇr´ımo uˇzivatelem. Podstata technick´eho ˇreˇsen´ı spoˇc´ıv´a v opˇerce z energii pohlcuj´ıc´ıho materi´alu opatˇren´eho postrann´ımi chr´aniˇci hlavy. Na spodn´ı stranˇe je opatˇrena vzpˇerami um´ıstiteln´ymi do st´avaj´ıc´ıch otvor˚u na zad-n´ıch sedadlech vozidla. D´ıky tomu je moˇzn´e vymˇenit klasickou opˇerku hlavy za novˇe navrˇzenou. Pro maxim´aln´ı ´uˇcinnost opˇerky je tˇreba pouˇzit´ı klasick´ych konvenˇcn´ıch bezpeˇcnostn´ıch prvk˚u, jako jsou bezpeˇcnostn´ı p´asy ˇci podsed´ak. Jedn´a se o technicky a konstrukˇcnˇe jednoduch´e ˇreˇsen´ı.

Na z´akladˇe v´ypoˇct˚u byl stanoven pr˚uˇrez profilu j´adra opˇerky hlavy. Tvar profilu vych´azel z velikosti a pozice hlavy pasaˇz´era, uvaˇzovan´ych sedadel, poˇzadavk˚u na vyrobitelnost a pˇribliˇzn´y tvar opˇerky. Profil byl zkonstruov´an ve tvaru ov´alu prohnut´eho kolem hlavy pasaˇz´era. Tento tvar je jednak v´yrobnˇe nen´aroˇcn´y a souˇcasnˇe je bez ostr´ych roh˚u a slab´ych m´ıst. Velikost prostoru pro hlavu pasaˇz´era byl odvozen z namˇeˇren´ych hodnot dle nˇekolika bˇeˇznˇe prod´ ava-n´ych a dostupn´ych autosedaˇcek.

(31)

Pro zjednoduˇsen´ı v´yroby opˇerky hlavy bylo uvaˇzov´ano pouˇzit´ı trn˚u z p˚uvodn´ı opˇerky hlavy. Rovn´a ˇc´ast trn˚u z p˚uvodn´ı vnitˇrn´ı konstrukce sedaˇcky se odˇr´ızla a svaˇrila s p˚ulkruhem kulatiny stejn´eho pr˚uˇrezu jako trny a o pr˚umˇeru zahnut´ı shodnou s rozestupem trn˚u. Tento d´ıl se pot´e pˇrivaˇril k naoh´yban´emu profilu. Na celou sestavu (mimo trn˚u) se napˇenil molitan o tlouˇst’ce 20 mm. Konstrukce nov´e hlavov´e opˇerky vych´az´ı z klasick´eho uchycen´ı bˇeˇzn´ych hlavov´ych opˇerek do opˇeradla sed´aku pomoc´ı tyˇc´ı kruhov´eho pr˚uˇrezu. Ty jsou vˇsak prodlouˇzeny, aby bylo moˇzn´e pˇrivaˇrit ocelovou v´yztuhu opˇerky. Profil v´yztuhy byl navrˇzen na z´akladˇe pevnostn´ıho v´ypoˇctu. Vytvoˇren´y model je na Obr´azku 3.4.

Obr´azek 3.4: Model navrhovan´e opˇerky hlavy, [21]

Dle CAD n´avrhu opˇerky byl vyroben prototyp zaˇr´ızen´ı, kter´y byl n´aslednˇe tes-tov´an v laboratorn´ıch podm´ınk´ach s vyuˇzit´ım testovac´ı metodiky EHK ˇc. 129 a EHK ˇc. 44.

Obr´azek 3.5: Varianty v´yplnˇe opˇerky hlavy, Zdroj: autor

Sled testy

Pro v´ybˇer vhodn´eho materi´alu pouˇzit´eho v konstrukci opˇerky hlavy byla pro-vedena s´erie test˚u ve zkuˇsebnˇe pasivn´ı bezpeˇcnosti spoleˇcnosti Dekra. Opˇerka hlavy pˇr´ımo ovlivˇnuje hodnotu poranˇen´ı hlavy a tak byla hlava figur´ıny osa-zena jedn´ım tˇr´ıos´ym akcelerometrem. Pro dalˇs´ı v´ypoˇcty byl um´ıstˇen´y akcele-rometr i do hrudn´ıku, avˇsak hodnocen´ı jeho poranˇen´ı nebylo urˇcuj´ıc´ı pro v´ybˇer vhodn´eho materi´alu. Mˇeˇren´ı v tomto pˇr´ıpadˇe prob´ıhalo s mˇeˇric´ım zaˇr´ızen´ım zkuˇsebny. Pˇred´any n´am byly namˇeˇren´e hodnoty, ze kter´ych jsem pot´e zpraco-vala v programu DIAdem pr˚ubˇehy zrychlen´ı p˚usob´ıc´ı na hlavu figur´ıny a vy-poˇcetla hodnoty HIC pro vˇsechny dan´e sc´en´aˇre. Kombinac´ı r˚uzn´ych variant rozevˇren´ı opˇerky a pouˇzit´eho materi´alu v´yplnˇe jsme pot´e z´ıskali v´ysledn´e na-staven´ı opˇerky pro n´arazov´y test. Jednotliv´e nastaven´ı opˇerky a pouˇzit´y ma-teri´al jsou souˇc´ast´ı samostatn´e Pˇr´ılohy A.

(32)

Obr´azek 3.6: Zkuˇsebn´ı zaˇr´ızen´ı dle EHK ˇc. 44, Zdroj: autor

Figur´ına byla usazena v dˇetsk´em z´adrˇzn´em syst´emu na poj´ızdn´y voz´ık ˇcelem dopˇredu a byl pouˇzit konkr´etn´ı typ v´yplnˇe opˇerky hlavy. Stav byl pˇred kaˇzd´ym testem zdokumentov´an fotodokumentac´ı. Mˇeˇric´ı zaˇr´ızen´ı zkuˇsebny je na Ob-r´azku 3.7. Ve zkuˇsebnˇe jsme po testech mˇeli k dispozici pouze hodnoty ma-xim´aln´ıho zrychlen´ı v jednotliv´ych os´ach a jejich souˇcet, a tak´e graf pr˚ubˇehu zrychlen´ı. Podle tˇechto parametr˚u jsme urˇcovali dalˇs´ı v´yvoj testov´an´ı s ohle-dem na pouˇzit´y materi´al a ´uhel otevˇren´ı opˇerky.

(33)

Pro sled testy byla pouˇzita dˇetsk´a figur´ına P10, jeˇz reprezentuje 10 let´e d´ıtˇe. Jej´ı hmotnost ˇcin´ı 32 kg. Nynˇejˇs´ı legislativa poˇzaduje pro testy figur´ınu Q10, kter´a je dokonalejˇs´ım n´asledovn´ıkem P10. Figur´ına byla pomoc´ı tˇr´ıbodov´eho bezpeˇcnostn´ıho p´asu pˇripoutan´a ke zkuˇsebn´ı sedaˇcce um´ıstˇen´e na voz´ıku. Aby nedoˇslo k poˇskozen´ı figur´ıny, byly jej´ı ruce vz´ajemnˇe pˇrichyceny, coˇz je patrn´e z n´asleduj´ıc´ıho Obr´azku 3.8.

Obr´azek 3.8: Usazen´ı figur´ıny na zkuˇsebn´ı pˇr´ıpravek, Zdroj: autor

Plocha n´arazu mus´ı b´yt dle pˇredpis˚u tvoˇrena 55 mm kryc´ıho materi´alu, coˇz v naˇsem pˇr´ıpadˇe byla kombinace Polychloroprenu o tlouˇst’ce 35 mm a vrstvˇe 20 mm Styroduru, kter´y se po kaˇzd´e zkouˇsce vymˇenil za nov´y [20]. Pˇri kaˇzd´em testu je poˇzadov´ano mˇeˇrit rychlost voz´ıku bezprostˇrednˇe pˇred n´arazem a brz-dnou dr´ahu. N´arazov´a rychlost je 4m/s (±0,1m/s). Dle pˇredpisu EHK ˇc. 44 je poˇzadavkem na mˇeˇren´ı jen zrychlen´ı hrudn´ıku ve tˇrech vz´ajemnˇe kolm´ych smˇerech a pˇrestaven´ı hlavy figur´ıny ve svisl´ych a vodorovn´ych rovin´ach. Po n´arazu dojde k vizu´aln´ı kontrole dˇetsk´eho z´adrˇzn´eho syst´emu [5]. Podm´ınky pro boˇcn´ı n´araz nejsou v t´eto legislativˇe upravov´any. Vych´azeli jsme proto z le-gislativy platn´e pro ˇceln´ı n´araz s potˇrebn´ymi ´upravami pro naˇse podm´ınky.

V´ypoˇcty jednotliv´ych krit´eri´ı hlavy a hrudn´ıku prob´ıhali aˇz po dokonˇcen´ı cel´e sady test˚u. Metodika dle EHK ˇc. 129 uv´ad´ı v´ypoˇcet krit´eria HPC. Vzorec pro v´ypoˇcet tohoto krit´eria je shodn´y s vzorcem pro v´ypoˇcet hodnoty HIC. Definice krit´eria HIC je uvedena v kapitole 4.1.1. Vzhledem ke shodnosti v´ypoˇctu obou krit´eri´ı jsem se drˇzela zaˇzit´eho oznaˇcen´ı HIC i pˇresto, ˇze nynˇejˇs´ı normy ud´avaj´ı krit´erium HPC. V´ysledky naˇsich test˚u jsou uvedeny v kapitole 6.

(34)

Boˇcn´ı n´araz

My jsme pro naˇse testy vych´azeli sice z metodiky EHK ˇc. 95, avˇsak vzhle-dem k moˇznostem zkuˇsebny jsme pouˇzili n´ahradn´ı metodiku, kter´a se vyuˇz´ıv´a pˇri testov´an´ı odolnosti kabin zemˇedˇelsk´ych a lesnick´ych traktor˚u a pouˇzili jsme n´arazov´eho impaktoru. Ten byl zavˇeˇsen ke stropu zkuˇsebny a spuˇstˇen z pˇredem dan´e v´yˇsky. V´ysledkem tak bylo otestov´an´ı t´eto kombinovan´e me-todiky na dvou konkr´etn´ıch vozidlech, ve kter´ych byla um´ıstˇena figur´ına se speci´alnˇe zkonstruovanou opˇerkou hlavy.

Boˇcn´ı n´araz dle EHK ˇc. 95

Z´akladn´ı legislativou pro zkouˇsen´ı automobil˚u boˇcn´ım n´arazem je pˇredpis EHK ˇ

c. 95 Jednotn´a ustanoven´ı pro schvalov´an´ı vozidel z hlediska ochrany ces-tuj´ıc´ıch pˇri boˇcn´ım n´arazu. Tento pˇredpis spad´a do kategorie homologaˇcn´ıch dynamick´ych test˚u, pˇri kter´ych se testuje cel´e vozidlo n´arazov´ym testem. Vo-zidlo je bˇehem zkouˇsky v klidov´e poloze. N´araz je proveden pomoc´ı mobiln´ı bari´ery, kter´a je urychlena na rychlost 50 km/hod ± 1 km/hod. Bari´era je tvoˇrena voz´ıkem s pˇredepsan´ymi rozmˇery a n´arazov´a ˇc´ast je tvoˇrena voˇstinou s pˇredepsanou deformac´ı. Bari´era je k n´arazu urychlena libovoln´ym zp˚usobem tak, aby nejm´enˇe 0,5 m pˇred n´arazem byla rychlost konstantn´ı. Bari´era na-raz´ı kolmo do boku vozidla na stranˇe ˇridiˇce. Vozidlo mus´ı odpov´ıdat realitˇe provozovan´eho vozidla, ale nˇekter´e komponenty mohou b´yt nahrazeny od-pov´ıdaj´ıc´ımi hmotnostmi, pokud tato n´ahrada neovlivn´ı v´ysledek zkouˇsky. Vo-zidlo m´a vˇsechnu nadstandardn´ı v´ybavu, kter´a by mohla v´ysledek ovlivnit. Palivov´a n´adrˇz je naplnˇena vodou na hmotnost ekvivalentn´ı 80 % objemu pa-liva a ostatn´ı kapaliny mohou b´yt odstranˇeny a nahrazeny hmotnostn´ım ekvi-valentem. Okna a dveˇre jsou v pr˚ubˇehu testu uzavˇreny, avˇsak ne uzamˇceny.

ˇ

Radic´ı p´aka je v poloze neutr´al, ped´aly jsou v klidov´e poloze a ruˇcn´ı brzda odbrzdˇena. Sedadla jsou nastavena do stˇredov´e polohy definovan´e v´yrobcem a opˇeradla sklopena tak, aby v´ysledn´y sklon hrudn´ıku figur´ıny byl 25o dozadu.

Motor vozidla je v klidu a z´adrˇzn´e syst´emy vozidla mus´ı b´yt aktivn´ı. Figur´ına typu EuroSid je um´ıstˇena na pˇredn´ım sedadle na stranˇe n´arazu a je vyba-vena mˇeˇric´ım zaˇr´ızen´ım. Usazen´ı figur´ıny do polohy je provedeno podle z´asad dodrˇzen´ı shody referenˇcn´ıho bodu sezen´ı a bodu H figur´ıny. Ramena a z´ada jsou v kontaktu s opˇeradlem. Prav´e chodidlo je na plynu, kdy pata je co moˇzn´a nejv´ıce vpˇredu. Lev´e chodidlo je kolm´e k l´ytkov´e ˇc´asti a patou spoˇc´ıv´a na pod-laze ve vzd´alenosti jako prav´e. Kolena jsou vzd´alena 150 mm vnˇejˇs´ı stranou od pod´eln´e svisl´e stˇredn´ı roviny figur´ıny. Bezpeˇcnostn´ı p´as na sedadle figur´ıny je zapnut [4].

(35)

Obr´azek 3.9: Boˇcn´ı n´araz dle EHK ˇc. 95, [22]

Mˇeˇren´e veliˇciny se zaznamen´avaj´ı pomoc´ı nez´avisl´ych kan´al˚u, pro kter´e jsou stanoveny hodnoty kmitoˇctov´e tˇr´ıdy kan´alu a amplitudov´e tˇr´ıdy kan´alu. Pro vyhodnocen´ı zkouˇsky dle pˇredpisu EHK ˇc. 95 se vyuˇz´ıvaj´ı jednak biomecha-nick´a krit´eria poranˇen´ı, ale tak´e se sleduj´ı nˇekter´e parametry vozidla souvisej´ıc´ı s pasivn´ı bezpeˇcnost´ı. Z biomechanick´ych krit´eri´ı se sleduje krit´erium poranˇen´ı hlavy, deformace ˇzeber, poranˇen´ı bˇricha, poranˇen´ı p´anve silou na stydkou kost a visk´ozn´ı krit´erium. Pro tyto krit´eria jsou stanoveny limitn´ı hodnoty a dalˇs´ı parametry, kter´e mus´ı b´yt dodrˇzeny [4]:

• Krit´erium poranˇen´ı hlavy HPC - nesm´ı pˇres´ahnout hodnotu 1000

• Krit´erium poranˇen´ı hrudn´ıku - deformace ˇzeber (RDC) nesm´ı b´yt vˇetˇs´ı neˇz 42 mm a viskozita mˇekk´e struktury (VC) 1 m/s

• Krit´erium poranˇen´ı p´anve na stydkou kost (PSPF) - nepˇres´ahne hodnotu 6 kN

• Krit´erium poranˇen´ı bˇricha silou (APF) - limitn´ı je hodnota 2.5 kN

Na vozidle se sleduj´ı n´asleduj´ıc´ı parametry. Bˇehem zkouˇsky se nesm´ı otevˇr´ıt ˇ

z´adn´e dveˇre vozidla a po n´arazu se mus´ı nechat otevˇr´ıt dostateˇcn´y poˇcet dveˇr´ı pro evakuaci pos´adky. Figur´ına se mus´ı nechat vyjmout ze z´adrˇzn´eho syst´emu ven z vozidla. Jednotliv´e ˇc´asti vozidla se nesm´ı deformovat tak, aby jejich de-formace zvyˇsovala riziko poranˇen´ı ostr´ymi hranami. Pokud dojde k trval´emu ´

uniku paliva nebo kapalin v´ıce druh˚u, nesm´ı rychlost ´uniku pˇrekroˇcit hodnotu 30 g/min [2].

(36)

Pˇredpis EHK ˇc. 95 tak´e upravuje parametry mobiln´ı bari´ery a typ figur´ıny. My jsme ale pouˇzili impaktor dle Smˇernice EP 2009/57/ES. Impaktor se vyuˇz´ıv´a pro zkouˇsen´ı ochrann´ych konstrukc´ı proti pˇrevr´acen´ı. Sch´ema impaktoru je Obr´azku 3.10.

Obr´azek 3.10: Impaktor dle Smˇernice EP 2009/57/ES, [23]

Smˇernice EP 2009/57/ES upravuje pˇresnou definici kyvadla a tak´e upevnˇen´ı vozidla-traktoru, jelikoˇz se tento pˇredpis zab´yv´a zkouˇsen´ım lesnick´ych a zemˇ e-dˇelsk´ych stroj˚u. Parametry kyvadla a moˇznost upevnˇen´ı vozidla jsme pouˇzili i pro n´aˇs test. Dle Smˇernice mus´ı b´yt kyvadlov´e z´avaˇz´ı zavˇeˇseno dvˇema ˇretˇezy nebo ocelov´ymi lany na otoˇcn´ych ˇcepech um´ıstˇen´ych nejm´enˇe 6 m nad zem´ı. Mus´ı b´yt k dispozici zaˇr´ızen´ı umoˇzˇnuj´ıc´ı nez´avisl´e nastaven´ı v´yˇsky zdvihu z´avaˇz´ı a ´uhlu mezi z´avaˇz´ım a z´avˇesn´ymi ˇretˇezy nebo lany. Z´avaˇz´ı m´a hmot-nost 2 000 ± 20 kg bez hmotnosti ˇretˇez˚u nebo lan, kter´a nesm´ı pˇrekroˇcit 100 kg. D´elka stran n´arazov´e plochy je 680 ± 20 mm. V´yplˇn z´avaˇz´ı mus´ı b´yt provedena takov´ym zp˚usobem, aby poloha jeho tˇeˇziˇstˇe z˚ust´avala konstantn´ı. Mus´ı b´yt k dispozici zaˇr´ızen´ı umoˇzˇnuj´ıc´ı zdviˇzen´ı z´avaˇz´ı jako kyvadla nazpˇet do v´yˇsky stanoven´e pro kaˇzdou zkouˇsku. Rychloˇcinn´y uvolˇnovac´ı mechanis-mus mechanis-mus´ı umoˇznit spuˇstˇen´ı z´avaˇz´ı, aniˇz by se mˇenil jeho sklon v˚uˇci z´avˇesn´ym ˇretˇez˚um nebo lan˚um. Vozidlo se pomoc´ı upevˇnovac´ıch a nap´ınac´ıch zaˇr´ızen´ı pˇripout´a ke kolejnic´ım, kter´e jsou tuh´ym zp˚usobem upevnˇeny na stabiln´ı be-tonov´e z´akladov´e desce. Rozteˇc kolejnic je takov´a, aby umoˇzˇnovala upevnˇen´ı vozidla. Kola vozidla spoˇc´ıvaj´ı pˇri kaˇzd´e zkouˇsce na stabiln´ı z´akladov´e desce. Ke kolejnic´ım se vozidlo pˇripout´a pomoc´ı definovan´ych ocelov´ych lan kru-hov´eho pr˚uˇrezu s duˇs´ı, konstrukce 6 x 19 podle normy ISO 2408. Jmenovit´y pr˚umˇer lana je 13 mm. Na protilehl´e stranˇe n´arazu se pouˇzije hranol z mˇekk´eho dˇreva k zaloˇzen´ı pneumatik. Pr˚uˇrez hranolu je pˇribliˇznˇe 150 x 150 mm a je pˇripevnˇen´y k z´akladov´e desce [23].

(37)

V´yˇska z´avaˇz´ı je d´ana pro n´arazy v´ypoˇctem a odpov´ıd´a hodnotˇe dle vzorce [23]:

H = 125 + 0.150 W kde W je hmotnost vozidla.

V´ysledkem dost´av´ame v´yˇsku tˇeˇziˇstˇe z´avaˇz´ı nad bodem ´uderu. Parametry n´arazu (rychlost, kinetick´a energie v okamˇziku dopadu na vozidlo, hybnost) jsou d´any relativn´ı v´yˇskou kyvadla (potenci´aln´ı energie) v okamˇziku uvolnˇen´ı kyvadla.

My jsme v´yˇsku tˇeˇziˇstˇe zkuˇsebn´ıho impaktoru odvodili na z´akladˇe poˇzadavk˚u EHK ˇc. 95, kdy tunov´a bari´era nar´aˇz´ı rychlost´ı 50 km/h do vozidla. Pˇri srovn´an´ı v´ypoˇctu na z´akladˇe porovn´an´ı momentu hybnost´ı a kinetick´e energie n´am vyˇsli rozd´ıln´e hodnoty n´arazov´e rychlosti pˇri vyuˇzit´ı impaktoru. Snaˇzili jsme se co nejv´ıce pˇribl´ıˇzit pˇredpis˚um EHK a tak jsme zvolili n´arazovou rych-lost 25 km/h. Na z´akladˇe z´akona zachov´an´ı energie jsme stanovili pˇredpokl´ a-danou v´yˇsku kyvadla.

Ek =Ep 1 2mv 2 =mgh 1 2v 2 =gh h= 1 2·v 2 g

(38)

Jelikoˇz se bˇehem boˇcn´ıho n´arazu testovala speci´aln´ı opˇerka hlavy pro dˇeti, byla pouˇzita dˇetsk´a figur´ına nam´ısto poˇzadovan´e muˇzsk´e figur´ıny EuroSid. Do zkuˇsebn´ıch vozidel byla usazena na m´ısto spolujezdce figur´ına P10, kter´a byla pouˇzita i ve sled testech. Na z´akladˇe v´ysledk˚u test˚u ve zkuˇsebnˇe DEKRA byla vybr´ana vhodn´a konstrukce opˇerky a ta byla otestov´ana boˇcn´ım n´arazem.

Obr´azek 3.12: Konstrukce opˇerky hlavy, Zdroj: autor

Vlastn´ı experiment probˇehl v are´alu St´atn´ı zkuˇsebny zemˇedˇelsk´ych, potra-vin´aˇrsk´ych a lesnick´ych stroj˚u, a.s. ve dnech 19. a 20. ledna 2015. Pro testy byla vyuˇzita dvˇe vozidla, do kter´ych byla opˇerka namontov´ana. P˚uvodn´ım z´amˇerem bylo um´ıstit opˇerku hlavy do zadn´ıch sedadel, vˇzdy na odvr´acen´e stranˇe n´arazu. Pro boˇcn´ı n´araz byly vyuˇzity automobily ˇSkoda Superb a ˇSkoda Fabia. Vzhledem k faktu, ˇze v pˇr´ıpadˇe vozidla ˇSkoda Superb neˇslo namonto-vat opˇerku hlavy do zadn´ıch sedadel z d˚uvodu nemoˇznosti jejich sklopen´ı, byla opˇerka pro oba testy um´ıstˇena na pozici spolujezdce, kam byla tak´e um´ıstˇena figur´ına. N´arazy byly provedeny na stranˇe ˇridiˇce impaktorem dle Smˇernice EP 2009/57/ES. Impaktor nar´aˇzel do boku automobilu v m´ıstˇe jeho tˇeˇziˇstˇe, kter´e bylo vypoˇcteno pro kaˇzd´e vozidlo zvl´aˇst’. Vozidlo bylo z d˚uvodu bezpeˇcnosti uchyceno na ocelov´ych lanech, kter´e dovolovala odsun pouze v omezen´em roz-sahu. Mˇeˇren´ı mˇelo prob´ıhat pomoc´ı akcelerometr˚u vyroben´ych na ˇCVUT FD zapojen´ych do cRIA podobnˇe jako tomu bylo v pˇr´ıpadˇe j´ızdn´ıch zkouˇsek ˇci jin´ych n´arazov´ych test˚u. Vzhledem k proveden´ym sled test˚um jsme oˇcek´avali hodnoty vyˇsˇs´ı neˇz 50 g, coˇz je maxim´aln´ı hodnota pro n´ami vyroben´e ak-celerometry dostupn´e na ˇCVUT FD. Mˇeˇren´ı tedy muselo probˇehnout jin´ym zp˚usobem a bylo realizov´ano na vyp˚ujˇcen´em zaˇr´ızen´ı vhodn´em pro n´arazov´e zkouˇsky Br¨uel and Kjaer s rozsahem sn´ımaˇc˚u do 100 g. Bylo sn´ım´ano zrych-len´ı hlavy ve tˇrech os´ach, zrychlen´ı hrudn´ıku v pod´eln´em smˇeru a zrychlen´ı ve vozidle v pod´eln´em smˇeru. Z namˇeˇren´ych dat bylo vyhodnoceno krit´erium poranˇen´ı hlavy HIC. V´ysledky test˚u jsou uvedeny v kapitole 6.

(39)

Obr´azek 3.13: Um´ıstˇen´ı akcelerometru v hlavˇe figur´ıny, Zdroj: autor

Vˇsechny n´arazy byly sn´ım´any vysokorychlostn´ı kamerou Phantom Flex s frek-venc´ı 2500 obr´azk˚u za sekundu. Byla pouˇzita rychlokamera s HD rozliˇsen´ım 1920 x 1080 s citlivost´ı 1000 (10 ASA) a ´uhlem z´abˇeru 180o. Vzhledem k

nedo-stateˇcn´ym svˇeteln´ym podm´ınk´am, bylo pouˇzito tak´e extern´ı osvˇetlen´ı o v´ykonu 32 kW a to v celkov´em poˇctu ˇsesti osvˇetlovac´ıch lamp. Z uveden´eho poˇctu svˇetel byly tˇri kusy Daylight Compakt 4000, dva kusy Arri Arrisun 60 a po-sledn´ı Arri Arrisun 40/25. Osvˇetlovac´ı lampy byly um´ıstˇen´e pˇredevˇs´ım pˇred ˇ

celem vozidla, aby byl jasnˇe patrn´y pohyb figur´ıny v opˇerce hlavy. Z d˚uvodu z´ısk´an´ı co nejlepˇs´ıch z´abˇer˚u na pohyb hlavy v opˇerce byla demontov´ana ˇceln´ı skla zkuˇsebn´ıch vozidel.

Celkem byly provedeny ˇctyˇri boˇcn´ı n´arazy do tˇr´ı r˚uzn´ych vozidel, kdy figur´ına s opˇerkou hlavy byla vyuˇzita ve dvou testech.. Prvn´ı test byl pouze testo-vac´ı a bˇehem nˇeho jsme ovˇeˇrili funkˇcnost mˇeˇric´ıho zaˇr´ızen´ı. Ve vozidle nebyla um´ıstˇena figur´ına, pouze byly ke karoserii pˇrimontov´any akcelerometry. Data z tohoto testu nebyla zpracov´ana.

Druh´y n´araz byl jiˇz kompletn´ı a byl proveden do vozidla ˇSkoda Superb. N´araz byl situov´an do tˇeˇziˇstˇe vozidla, coˇz je 0,96 m od pˇredn´ı n´apravy. M´ısto n´arazu je patrn´e z n´asleduj´ıc´ıho Obr´azku 3.14.

(40)

Impaktor byl spouˇstˇen z v´yˇsky 2,073 m do urˇcen´eho m´ısta n´arazu. Vozidlo bylo n´arazem odsunuto o 128 cm oproti v´ychoz´ı poloze. Koncov´a poloha vozi-dla vˇcetnˇe deformace je patrn´a z Obr´azku 3.15.

Obr´azek 3.15: ˇSkoda Superb po boˇcn´ım n´arazu, Zdroj: autor

Pro dalˇs´ı n´araz bylo zvoleno vozidlo ˇSkoda Fabia. Figur´ına spoleˇcnˇe s opˇerkou hlavy byla um´ıstˇena na stejn´e pozici jako v pˇr´ıpadˇe prvn´ıho n´arazu, tedy na m´ısto spolujezdce.

(41)

N´araz byl opˇet situov´an do m´ısta tˇeˇziˇstˇe vozidla na stranˇe ˇridiˇce, coˇz ˇcin´ı 0,938 m od pˇredn´ı n´apravy. Impaktor byl vytaˇzen do v´yˇsky 2,078 m a pot´e spuˇstˇen na vozidlo. Vozidlo bylo n´arazem odsunuto o 187 cm, ale bylo za-chyceno pˇr´ıdrˇzn´ymi lany. Koncov´a poloha vozidla s deformac´ı je zachycena na n´asleduj´ıc´ım Obr´azku 3.17.

Obr´azek 3.17: Boˇcn´ı n´araz do vozidla ˇSkoda Fabia, Zdroj: autor

Po tomto n´arazu n´asledoval jeˇstˇe posledn´ı, tedy ˇctvrt´y boˇcn´ı n´araz, kter´y byl ale proveden vyˇsˇs´ı rychlost´ı. Pˇri tomto n´arazu nebyla ve vozidle um´ıstˇena figur´ına, bylo zaznamen´ano pouze zrychlen´ı na karoserii. Test byl proveden pro porovn´an´ı deformaˇcn´ıch z´on na vozidle.

(42)

Kapitola 4

Biomechanick´

a krit´

eria poranˇ

en´ı

Biomechanika je vˇedn´ı discipl´ına zab´yvaj´ıc´ı se mechanickou strukturou, cho-v´an´ım a vlastnost´ı biologick´ych objekt˚u ˇci jejich ˇc´ast´ı a zkoum´a mechanick´e interakce mezi nimi. Jedn´a se o velmi komplexn´ı obor pro jehoˇz pochopen´ı potˇrebujeme zn´at nejenom klasick´e vˇedn´ı obory jako je matematika, fyzika, bi-ofyzika, technick´a mechanika, ale i spoleˇcensk´e a tak´e l´ekaˇrsk´e obory. Speci´aln´ı obor biomechaniky, kter´y se vˇenuje studiu poranˇen´ı pˇri interakci lidsk´eho or-ganismu a mechanick´eho zat´ıˇzen´ı, se naz´yv´a ´urazov´a biomechanika. ´Urazov´a biomechanika se v souˇcasn´e dobˇe soustˇred´ı nejv´ıce na poranˇen´ı zp˚usoben´e pˇri dopravn´ıch nehod´ach [2].

Biomechanick´a krit´eria poranˇen´ı n´am ud´avaj´ı maxim´aln´ı hodnoty, pˇri kter´ych nedoch´az´ı k v´aˇzn´ym ˇci smrteln´ym poranˇen´ım. Jedn´a se o matematick´y v´ypoˇcet, kter´y byl stanoven na z´akladˇe empirick´ych pozorov´an´ı a popisuje vztah mezi nˇekter´ymi mˇeˇriteln´ymi fyzik´aln´ımi veliˇcinami [25].

4.1

Poranˇ

en´ı hlavy

Pr˚ubˇeh poranˇen´ı hlavy lze shrnout do ˇctyˇr z´akladn´ıch dˇej˚u. Prvn´ım z nich je impakt, ˇc´ımˇz vznik´a druh´y dˇej v podobˇe vnˇejˇs´ıho mechanick´eho zat´ıˇzen´ı. Pokud vnˇejˇs´ı zat´ıˇzen´ı netrv´a pouze kr´atkou dobu, je pˇreneseno na vnitˇrn´ı ode-zvu, ˇc´ımˇz vznik´a poranˇen´ı. Vnitˇrn´ı odezva je pˇredevˇs´ım rychlost a akcelerace jednotliv´ych ˇc´ast´ı hlavy, ke kter´ym doch´az´ı po n´arazu. S t´ım souvis´ı i pohyb tk´anˇe, coˇz je jedn´ım z hlavn´ıch d˚uvodu poranˇen´ı. [26]

Celosvˇetovˇe uzn´avan´ym principem hodnocen´ı z´avaˇznosti poranˇen´ı je stupnice AIS, kter´a vyjadˇruje z´avaˇznost poranˇen´ı na stupnici hodnot od 0 do 6. Jednot-liv´e stupnˇe jsou uvedeny v n´asleduj´ıc´ı tabulce 4.1 na pˇr´ıkladu poranˇen´ı hlavy.

(43)

Tabulka 4.1: Stupnˇe poranˇen´ı hlavy dle stupnice AIS, [2]

AIS Popis poranˇen´ı hlavy

1 odˇerky k˚uˇze, odˇreniny, zlomenina nosu

2 v´yrazn´e odtrˇzen´ı k˚uˇze, zlomeniny horn´ı a doln´ı ˇcelisti 3 upln´´ a ztr´ata k˚uˇze, zlomenina horn´ı ˇcelisti, pohmoˇzdˇen´ı mozeˇcku 4 zlomenina klenby lebn´ı, mal´y hematom

5 v´yrazn´a penetrace, velk´y hematom, dif´uzn´ı poranˇen´ı mozku 6 masivn´ı destrukce lebky i mozku, rozdrcen´ı

Z´akladem pro krit´eria poranˇen´ı hlavy pouˇzit´a pro n´arazov´e zkouˇsky se stala kˇrivka WSTC (Wayne State Tolerance Curve), kter´a ukazuje z´avislost mezi p˚usoben´ım zrychlen´ı a ˇcasem.

Obr´azek 4.1: Kˇrivka WSTC, [26]

Kˇrivka je zobrazena na Obr´azku 4.1 a vyjadˇruje vztah mezi dobou trv´an´ı a pr˚umˇernou velikost´ı pˇredozadn´ıho translaˇcn´ıho zrychlen´ı. Prostor nad kˇrivkou reprezentuje velmi v´aˇzn´a poranˇen´ı a smrt. Limitn´ı hodnoty poranˇen´ı jsou proto vˇzdy pod touto kˇrivkou [2].

V naˇsich testech jsem se zamˇeˇrila na krit´erium poranˇen´ı hlavy HIC, kter´e je jedn´ım z nejpouˇz´ıvanˇejˇs´ıch krit´eri´ı. Dalˇs´ım krit´eriem poranˇen´ı hlavy je krit´ e-rium 3 ms, kter´e jsem hodnotila v pˇr´ıpadˇe sled test˚u, stejnˇe jako krit´erium poranˇen´ı hrudn´ıku. V´ysledky jednotliv´ych test˚u jsou uvedeny v kapitole 6.

(44)

4.1.1

Krit´

erium HIC

Jedn´a o nejˇcastˇeji pouˇz´ıvan´e krit´erium, kter´e m˚uˇze b´yt oznaˇcov´ano i jako HPC. Pˇri n´arazov´ych zkouˇsk´ach se ˇcastˇeji uˇz´ıv´a oznaˇcen´ı HPC, kter´e je v souˇcasn´e dobˇe definovan´e i v pˇredpisech EHK s urˇcen´ım limitn´ıch hodnot. V pˇr´ıpadˇe v´ypoˇctu HPC m˚uˇzeme stanovit t1a t2 dvoj´ım zp˚usobem. V prvn´ım pˇr´ıpadˇe

v´ıme, kdy pˇresnˇe doˇslo ke kontaktu dotyku hlavy a ˇcasyt1at2jsou ˇcasov´e

okam-ˇ

ziky mˇeˇren´e v sekund´ach urˇcuj´ıc´ı interval mezi poˇc´atkem dotyku hlavy a kon-cem z´aznamu, pro kter´y je hodnota HPC maxim´aln´ı. V pˇr´ıpadˇe, ˇze nem˚uˇzeme pˇresnˇe stanovit poˇc´atek dotyku hlavy, pak jsou t1at2ˇcasov´e okamˇziky urˇcuj´ıc´ı

interval mezi poˇc´atkem a koncem z´aznamu, pro kter´y je hodnota HPC ma-xim´aln´ı. Vzhledem k tomu, ˇze v naˇsem pˇr´ıpadˇe nem˚uˇzeme pˇresnˇe urˇcit poˇc´atek dotyku hlavy, mus´ıme pouˇz´ıt druh´y zp˚usob stanoven´ı hodnoty HPC, tedy bez dan´eho poˇc´atku t1. Tento v´ypoˇcet je vˇsak shodn´y s v´ypoˇctem krit´eria

HIC. Z tohoto d˚uvodu d´ale uv´ad´ım krit´erium HIC, kter´e m˚uˇzeme definovat v nˇekolika intervalech. Krit´erium HPC se uvaˇzuje pouze pro interval t2−t1,

kter´y nen´ı delˇs´ı neˇz 36 ms. Krit´erium se povaˇzuje za splnˇen´e, pokud nedojde bˇehem zkouˇsky k dotyku hlavy s jakoukoli ˇc´ast´ı vozidla anebo splˇnuje ma-xim´aln´ı hodnoty [6].

Pro v´ypoˇcet tohoto krit´eria potˇrebujeme zn´at hodnoty celkov´eho zrychlen´ı v z´avislosti na ˇcase. V´ypoˇcet je pak integr´al z kˇrivky nejvˇetˇs´ıho v´ysledn´eho zrychlen´ı dle vztahu [2]:

HIC={(t2−t1)[(t21t1)

Rt2

t1 a(t) dt]

2.5}

max

Pro tvrd´e n´arazy se pro v´ypoˇcet hodnoty HIC uvaˇzuje ˇcasov´y interval 15 ms. Krit´erium m˚uˇze b´yt tak´e stanoveno v intervalu 36 ms ˇci v neomezen´em in-tervalu. Krit´erium poranˇen´ı hlavy HIC se pouˇz´ıv´a na z´akladˇe n´avrhu NHTSA z roku 1972. Za limitn´ı hodnotu je povaˇzov´ano HIC=1000, coˇz ud´av´a 50% pravdˇepodobnost vzniku z´avaˇzn´eho poranˇen´ı hlavy. Pro n´asledky pˇr´ım´eho n´ a-razu bylo dok´az´ano, ˇze krit´erium je akceptovateln´y diskrimin´ator mezi v´aˇzn´ym a m´enˇe v´aˇzn´ym poranˇen´ım. Tak´e koreluje s rizikem zlomeniny lebky. Pro n´arazy z r˚uzn´ych smˇer˚u byla vˇsak zjiˇstˇena ˇspatn´a korelace mezi HIC a v´aˇznost´ı poranˇen´ı, nebot’ nen´ı br´ana v potaz rotace hlavy. HIC pˇredpov´ıd´a riziko po-ranˇen´ı z vnˇejˇs´ıho mechanick´eho n´arazu do hlavy, kter´y m˚uˇze b´yt mˇeˇren pˇr´ımo z figur´ıny pro crash test, ale nebere v potaz vnitˇrn´ı mechanickou odezvu.

HIC36bylo navrhnuto na ochranu proti zlomenin´am lebky pˇri delˇs´ım ˇcasov´em

p˚usoben´ı kdyˇz nedoch´az´ı ke kontaktu hlavy s tvrd´ymi ˇc´astmi interi´eru.HIC15

byl stanoven z n´arazu kr´atk´eho trv´an´ı a je urˇcen k minimalizov´an´ı zlomenin lebky [26]. Pro dynamick´e dˇeje m˚uˇzeme tak´e pouˇz´ıt krit´erium HPC, pokud zn´ame ˇcasov´e intervaly doteku hlavy.

References

Related documents

or information about their expertise, which is repeated mainly with Negation feedback. Social: we mean context information related to a user’s role at work, and

 The relation between action and desire: because user’s actions are mainly determined by his desire and the current context values, and there is only one active user during a

In Section 2.3, we then cover topics related to our work on the field of data-driven software development: methods for collecting user related data, its analysis, and

Working in conjunction with the Stroke Association this service provides a community approach in rehabilitation supporting those with an acquired brain injury and/or

Among the most notable food markets are the Neighbourgoods Market which operates in Braamfontein the Market on Main in Maboneng Precinct, the Fourways Farmers Market,

These key recommendations are: (1) investigation of barriers into green practices based on the findings in this thesis, and into solutions to those barriers; (2) more

This slope is inconsistent with theories of spiral galaxy structure, which predict metal-rich inner regions and relatively metal-poor outer regions; the observed oxygen

Ultraviolet and optical stellar spectra of the HgMn slowly rotat- ing star HD 175640, observed with both HST-STIS and UVES instruments, were used to extend and discuss the atomic