Материал: 4540

26

определяется, как правило, на основе данных экспериментов на добровольцах, трупах и животных (в основном обезьянах и свиньях) при использовании в качестве показателя величины ускорения на черепной коробке.

Травмирование головы может происходить как с переломом черепа (при малой площади контакта с объектом соударения), так и без перелома. Травмирование в последнем случае может происходить в результате следующих явлений:

–церебральной травмы вследствие удара мозгового вещества о черепную коробку, вызывающего кровоизлияние в мозговую оболочку и ткань с переполнением центральных желудочков;

–церебральной травмы вследствие образования каверн со стороны, противоположной месту удара;

–растяжения ретикулярной формации и защемления мозгового вещества в верхней конической части позвоночного столба (теория нарушения ретикулярной формации);

–кровоизлияния в мозг, вследствие разрыва вен, соединяющих отдельные участки мозга (при вращении головы с большими ускорениями);

–повышения давления мозговой жидкости в головном мозгу, вызывающего деформации поверхности мозга (теория гидростатического напряжения);

–нарушения биохимических реакций в организме из-за макро - и микроразрушений тканей (клеток) организма (теория биохимического эффекта).

Результаты проведенных до настоящего времени экспериментальных ме- дико-биологических исследований, которые могут быть приняты за базовые при нормировании толерантности головы, подразделяется на две основные группы:

–данные, полученные при динамических испытаниях на трупах и животных в условиях соударения головы с твердой поверхностью;

–данные, полученные на добровольцах-испытателях, закрепленных специальными удерживающими средствами, при имитации условий импульсного нагружения без непосредственного контакта головы испытуемого с возможными объектами соударения.

Проведенные исследования показали существенное влияние перегрузок при вращательном движении на степень травмирования головы. В экспериментах на животных отмечены кровоизлияния на поверхности головного мозга при ускорениях 150000 рад/с2, а начиная с 200000 рад/с2 повреждения носят тяжелый характер. Смертельные кровоизлияния в мозг возникают у человека в ре-

27

зультате разрыва крупных вен, соединяющих отдельные участки мозга при ускорении 1600…10000 рад/с2, которые появляются, в частности, при соударении водителя с рулевым управлением.

Анализ проведенных исследований о механизмах травмирования головы при импульсном нагружении показывает, что существующий уровень медикобиологических знаний не позволяет оценить достоверность предлагаемых индексов, а автомобильной промышленности широко использовать прямые показатели толерантности головы при оценке пассивной безопасности автотранспортных средств.

Рассмотрим исследования кинематики водителя при фронтальном столкновении грузового автомобиля с учетом конструктивных особенностей и размещения рулевого управления. В этом случае травмоопасные нагрузки воздействуют на область живота.

Р.Л. Сталлнакером по результатам испытаний на животных предлагается следующая зависимость между тяжестью травмирования и условием нагружения:

ESI log (Ftma)2 , (5)

где ESI – степень травмирования, которая может изменяться от 1 (легкая) до 5 (тяжелая);

F – сила удара; t – время удара; m – масса тела;

a – площадь тела в зоне контакта.

По данным Р. Снайдера и И. Янга предельно допустимая нагрузка при соударении брюшной полостью с рулевым колесом лежит в пределах 400…500 кгс.

Тяжесть травмирования человека в автомобиле при ДТП типа удара сзади определяется в основном повреждениями шейного отдела позвоночника.

В 1967 г. А.К. Омайа, Н. Ярнеял, А.К. Хирш на основе экспериментов с обезьянами предложила границу повреждаемости шейного участка позвоночника человека при хлыстовом нагружении, определяемую величинами углового ускорения головы и длительностью действия перегрузок. Однако использовать указанные зависимости практически трудно из-за несовершенства шейного сочленения современных антропометрических манекенов.

Косвенным измерителем толерантности шейного сегмента при ударе сзади

28

является угол поворота головы назад (предельно допустимая величина 40 °), который реализован Правилами ЕЭК ООН № 25 в требованиях к подголовникам сидений, в виде предельно допустимого перемещения головы (102 мм). Поскольку вопрос обеспечения пассивной безопасности автомобилей в этой части практически решается все более широкой установкой подголовников, объем медикобиологических работ в этом направлении за последнее время несколько снизался.

При разработке эффективных систем пассивной безопасности, оказывающих существенное на толерантность человека, необходимо придерживаться принципа единства критериев. Так как наиболее комплексными измерителями эффективности любой системы является коэффициент, представляющий собой отношение характеристики выхода системы к характеристике ее входа, т.е. цели системы, то учитывая, что основной характеристикой входа СПБ является скорость автотранспортного средства в момент ДТП, а выхода – толерантность участников ДТП, примем за измерители эффективности системы коэффициен-

где чс – число погибших в ДТП; чт – число травмированных в ДТП;

K v – коэффициент тяжести ДТП; ч – число участников ДТП.

Проведенные исследования механизмов травмирования и толерантность человека при ДТП позволили сделать следующее:

1) разработать основные принципы биомеханических исследований

ДТП;

2)определить возможные причины травмирования человека в автомобиле и основные травмоопасные элементы в автомобиле при различных типах и видах ДТП;

3)определить основные измерители и показатели тяжести травмирования отдельных частей тела человека в условиях различных типов ДТП;

4)определить механизмы травмирования для основных типов ДТП и типов автомобилей с учетом месторасположения человека в автомобиле;

29

Примечание: Kv принимаем равным ESI, чт – находим вычитанием числа погибших из числа участников ДТП

30

5)определить основные функциональные требования к элементам средств пассивной безопасности с учетом антропометрических и биомеханических свойств человека, а также механики ДТП;

6)определить зоны возможного перемещения и соударения отдельных частей тела человека при ДТП с учетом антропометрических и биомеханических свойств человека, а также путем клинических и судебно-медицинских исследований характерных травм водителей и пассажиров.

Выходными характеристиками системы обеспечения пассивной безопасности дорожного движения, определяющими толерантность человека при ДТП, являются:

– перегрузки тела (частей тела) человека в результате соударения с элементами автомобиля (дороги);

– деформация (перемещение) элементов автомобиля, груза и объектов соударения автомобиля в пределы жизненного пространства;

– эжектирование человека из автомобиля.