Czas czytania artykułu: 7 minut

„Chwila ściskania w żołądku… owe głuche uderzenie… i jesteśmy już po próbie” – komentował w 1993 roku podekscytowany redaktor telewizji publicznej podczas testu zderzeniowego Poloneza Caro. Było to dokładnie 25 lat temu. Wydaje się, że ćwierć wieku to szmat czasu, ale historia testów zderzeniowych jest znacznie dłuższa.

Wygodna mobilność i niebezpieczna prędkość

Rok 1769 był świadkiem wprowadzenia pierwszych pojazdów napędzanych parą, przewożących zarówno towary, jak i ludzi. Przesiadka z powozów konnych do nowoczesnych parowych machin powoli zaczęła „rozpędzać” ludzkość. Ponad sto lat później niemiecki inżynier, Karl Benz, wynalazł nowoczesny, jak na 1886 rok, samochód. Samochód, który stał się popularny wśród bogaczy jako oferujący wygodny i szybki sposób podróżowania. Prędkość na większą skalę udostępnił Henry Ford, gdy z jego fabryki w Detroit wyjechały pierwsze modele „T” w 1908 roku. Im szybciej jednak pędził człowiek, tym wyraźniej rysowała się potrzeba wprowadzenia środków, które będą dbały o jego bezpieczeństwo, bo liczba śmiertelnych wypadków wciąż rosła.

Kilka pomysłów pojawiło się od razu. W roku 1903 Mary Anderson opracowała wycieraczkę szyby przedniej, bo podczas deszczu kierowcy musieli otwierać okna, by zobaczyć co dzieje się na drodze. Dziewięć lat później Ray Horroun po raz pierwszy użył lusterka wstecznego, a opatentował je później Elmer Berger w 1921 roku. Również w 1921 roku Benjamin Katz wynalazł zagłówek dla kierowców, który zapobiegał urazom kręgosłupa. Rozwiązania te jednak nie były powszechne. Nie były też skuteczne przy samym wypadku.

Lot w przepaść

Dlatego też w latach 30. i 40. ubiegłego wieku pojawiły się pierwsze testy zderzeniowe, czyli po prostu celowe rozbijanie aut. Początkowo zrzucano samochody z urwiska, a te, które zostały uszkodzone w najmniejszym stopniu, zyskiwały miano najskuteczniejszych i najbezpieczniejszych. Z czasem wprowadzono betonową ścianę, o którą rozbijano pojazd, a jego kierowca tuż przed zderzeniem wyskakiwał z auta.

O problemie bezpieczeństwa samochodów nie mówiło się jednak powszechnie. Testy były wykonywane przez te same koncerny, które produkowały pojazdy. Wielu producentów nie chciało zatem publikować technologii ochronnych, ponieważ opinia publiczna uznałaby ich pojazdy za niebezpieczne.

Tymczasem wciąż trwały prace nad udoskonaleniem samych testów i nad wyciąganiem wniosków z nich płynących. W. Alderson wprowadził wówczas manekina o imieniu „Sierra Sam”, którego początkowo używano tylko w lotnictwie, a od lat 50. XX wieku także w samochodowych testach zderzeniowych.

Źródło: wikimedia.org

Genialny Béla Barényi

Kiedy Ford wypuszczał pierwsze modele swoich aut, w miasteczku pod Wiedniem urodził się Béla Barényi. Wówczas w Austrii jadący samochód nie był powszechnym widokiem, ale rodzina Béli była bogata i mogła sobie pozwolić na luksus w postaci auta. Pojazdy tak zafascynowały młodzieńca, że w 1926 roku ukończył inżynierię mechaniczną – dokładnie wtedy, gdy Daimler i Benz połączyli swoje siły. Po studiach Béla pracował w kilku małych firmach, zgarniając przy tym ponad 150 patentów, a ostatecznie w 1939 roku przyłączył się do Mercedesa i tam zaczęła się jego prawdziwa kariera.

Barényi jako pierwszy przedłożył bezpieczeństwo nad opinię publiczną i wziął pod lupę problem sztywności pojazdów, których setki sztuk zderzył w laboratoriach Mercedesa. Podstawą konstrukcji ówczesnych samochodów była twarda rama, a siła uderzenia podczas kolizji przenosiła energię zderzenia wprost na pasażerów. Kiedy ich ciało uderzało np. w kierownicę czy wystające gałki kontrolne, wciąż rozpędzone narządy wewnętrzne zderzały się z kośćmi. Barényi zdał sobie sprawę, że użytkownicy najbezpieczniejsi byliby w pojazdach, które w momencie wypadku rozproszą większość energii, zanim dotrze ona do pasażerów. Jego odpowiedzią na problem była odporna, sztywna kabina pasażerska połączona z bardziej elastycznymi strukturami z przodu i z tyłu samochodu. Odkształcalne części pojazdu przy kolizji miały ulegać deformacji, pochłaniając przy tym znaczną część energii pojazdu. Obecnie rozwiązanie to znane nam jest pod pojęciem kontrolowanej strefy zgniotu. Barényi opatentował ją w roku 1951. Na emeryturę przeszedł w 1972 z około 2500 patentami, a zmarł w 1997. Nawet dzisiaj, siedemdziesiąt lat później, wynalazek Béli jest podstawą bezpieczeństwa w pojazdach pasażerskich.  

Mercedes-Benz 220

Pierwszym samochodem, w którym wykorzystano konstrukcję nadwozia Barényi był Mercedes-Benz 220 sedan z 1959 roku. Strefa zgniotu nie była tu jednak jedynym udoskonaleniem. Pojazd wyposażono w zatrzaski zabezpieczające drzwi, dzięki którym pasażerowie podczas kolizji nie wypadali z samochodu. Barényi zaprojektował również specjalną kierownicę, która podczas wypadku miała uchronić kierowcę przed przebiciem jego klatki piersiowej. Dodał ponadto wyściełaną materiałem deskę rozdzielczą, zamontowaną na tyle nisko, że zmniejszyło się ryzyko uderzenia w nią przy wypadku.

Źródło: svs-ltd.com

Coraz bardziej doskonałe

Zmieniały się nie tylko samochody, ale i procedury testów zderzeniowych. Przeszły one długą drogę, od zrzucania aut w przepaść, przez mocowanie do pojazdu rakiety napędzającej. Lata 70. ubiegłego wieku przyniosły opracowanie procedur i urządzeń służących sprawdzaniu bezpieczeństwa – przygotowali je członkowie European Experimental Vehicles Committee.

U progu kolejnego dziesięciolecia w Stanach Zjednoczonych wprowadzony został projekt New Car Assessment Programme (NCAP). Później wdrożono go także w Australii i Japonii. W Europie zaś od początku 1990 roku testowano samochody zderzając je frontalnie ze sztywną przegrodą. Prekursorami tego typu crash testów byli niemiecki Automobil-Club i czasopismo „Auto, Motor und Sport”. W pierwszych przeprowadzonych seriach zderzano samochody ze ścianą z prędkością 50 km/h, a wyniki testów były katastrofalne. Miały jednak i dobrą stronę, ponieważ ujawniły nad jakimi aspektami bezpieczeństwa należy pracować.

W 1996 roku powstała największa w Europie niezależna organizacja zajmującą się badaniem bezpieczeństwa samochodów: Euro NCAP (European New Car Assessment Programme). W jej laboratoriach nieustannie sprawdza się najnowsze modele aut podczas testów zderzeniowych. Początkowo koncerny samochodowe uważały normy za zbyt wyśrubowane i nie wierzyły, że można im sprostać. Zmieniło się to wraz z Volvo S40, które w 1997 jako pierwszy otrzymało cztery gwiazdki. Cztery lata później jego wynik przebiło Renault Laguna II, otrzymując na podstawie testów pięć gwiazdek.

Testy zderzeniowe dzisiaj

Podstawą oceny bezpieczeństwa samochodu w Euro NCAP jest test symulujący zderzenie czołowe. Inżynierowie starają się jak najbardziej wiarygodnie oddać realną sytuację w laboratorium, dlatego auto uderza w pokrytą deformowalnym aluminium barierę. Zderzenie spowodowane jest pod lekkim kątem odchylenia, a auto wjeżdża w przeszkodę z prędkością 64 km/h. Taka kolizja odzwierciedla czołowe zderzenie dwóch samochodów o podobnej masie, jadących z prędkością 55 km/h – czyli większość typowych wypadków drogowych.

Kolejną bardzo ważną próbą, jaką przechodzi auto, jest zderzenie boczne z ruchomą platformą, uderzającą w partię drzwi z prędkością 50 km/h. Przy tym teście, symulującym boczne zderzenie z drugim pojazdem, na urazy najbardziej narażone są głowy pasażerów. W celu sprawdzenia bezpieczeństwa wykonywany jest też tzw. test słupa, podczas którego pojazd naprowadzany jest z prędkością 29 km/h na metalowy pal. Wykonywana jest ponadto seria testów, mająca na celu odtworzenie wypadków, w których biorą udział piesi.

Ocena bezpieczeństwa pasażerów opiera się na analizie danych zgromadzonych przez czujniki znajdujące się w manekinach, które nie mają w sobie już nic z prymitywizmu „Sierry Sama”. Ciało dorosłego zachowuje się jednak podczas wypadku inaczej, niż niewielkie dziecko. Ochrona tych ostatnich stała się osobną kategorią w testach od 2003 roku. Dwa manekiny reprezentujące dzieci w wieku 1,5 i 3 lat, umieszczane są podczas badań w fotelikach rekomendowanych przez producentów sprawdzanych samochodów.

Stosowane manekiny, Hybrid III i Euro SID II, pokazują co dzieje się z ludzkim ciałem podczas wypadku. Najwięcej czujników znajduje się w ich aluminiowych, pokrytych gumą głowach, szyjach i klatkach piersiowych. Co ciekawe, mimo naszpikowania manekinów czujnikami, ręce nie posiadają ich wcale. Podczas wypadku zazwyczaj są bezwładne i obecnie niemożliwe jest zapewnienie im ochrony.

Źródło: wikipedia.org

Innowacje wynikające z crash testów

Wnioski wyciągane z testów zderzeniowych stały się generatorami bardzo konkretnych pomysłów i innowacji. Oto najważniejsze z nich:

• 1948 – Preston Tucker montuje w Tuckerze 48 pasy bezpieczeństwa
• 1951 – dwaj inżynierowie, Amerykanin John W. Hetrick i Niemiec Walter Linderer opatentowali poduszki powietrzne, jako „urządzenie służące do ochrony osób znajdujących się w pojazdach przed obrażeniami”
• 1959 – Nils Bohlin, inżynier Volvo, wprowadził trzypunktowy pas bezpieczeństwa. Koncern uznał ten wynalazek za na tyle istotny, że zrezygnował z jego ochrony patentowej
• 1968 – Volvo wprowadziło przednie zagłówki foteli w celu ochrony głowy i szyi w przypadku zderzenia tylnego
• 1970 – Australia jako pierwszy kraj nakazała kierowcom korzystanie z pasów bezpieczeństwa
• 1971 – Mercedes zaledwie kilkanaście dni po wygaśnięciu patentu na poduszki powietrzne Hetricka i Linderera,  zgłosił w urzędzie patentowym „instalację przeciwuderzeniową dla pasażerów pojazdu mechanicznego”
• 1981 – Mercedes-Benz wprowadza do wyposażenia poduszkę powietrzną kierowcy
• 1983 – Wielka Brytania nakazała używanie przednich pasów bezpieczeństwa, a cztery lata później nakazała zapinanie pasów tylnich
• 1991 – Volvo wprowadziło  system zabezpieczający przed uderzeniami bocznymi
• 1995 – Mercedes Benz i Bosch pracują nad ESP – elektronicznym układem stabilizacji toru jazdy
• 2005 – Jaguar i Citroën wprowadzili maskę, która odskakuje na kilka cm w górę przy zderzeniu z pieszym. Zmniejsza tym samym ryzyko poważnych obrażeń pieszego podczas wypadku.
• 2009 – Citroën i Bosch udoskonalili inteligentny system antypoślizgowy (Snow motion). Pozwala on między innymi na bezpieczne poruszanie się pojazd po ośnieżonych drogach,
• 2010 – Volvo opracowało kamery wykrywające pieszych i system automatycznego hamowania.

 

Kiedy następnym razem westchniemy do klasycznych automobili z lat 40. XX w. i powiemy: „dziś już takich samochodów nie robią…”, przypomnijmy sobie ponad osiemdziesięcioletnią historię testów zderzeniowych. Co prawda uroda starych aut, ich elegancja i niecodzienność mogą zachwycać, jednak poziom bezpieczeństwa, jakie zapewniały pasażerom, był równy zeru. Testy zderzeniowe stawiały przed autami i ich projektantami wyzwania. Jednocześnie same testy były udoskonalane, by sprostać codzienności i w jak największym stopniu symulować realne sytuacje. Czy kiedyś laboratoria osiągną taką precyzję i skuteczność, by wskazać właściwe rozwiązania pozwalające uniknąć urazów ciała podczas wypadku? Być może. Tę odpowiedź pozostawiamy inżynierom z NCAP, za których trzymamy kciuki.