SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE...

12
1 Martin Božić, Ivan Martinez, Marko Tolić, Nenad Vujaklija, prof. dr. sc. Ivan Mahalec Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA ECE-PRAVILNICIMA SAFETY OF PASSENGERS IN BUS DESIGN REGARDING ECE REGULATIONS Ključne riječi: homologacija, ECE-pravilnici, ispitivanje autobusa, sigurnost putnika Key words: vehicle approval, ECE-regulations, bus testing, passengers safety 1. UVOD Propisi za gradnju vozila nameću sve strože zahtjeve u pogledu sigurnosti putnika, koji pred razvojne inženjere postavljaju ne samo sve složenije zadaće u procesu projektiranja nego i obvezu njihovog stalnog praćenja. Ispitivanjima kod ovlaštenih laboratorija proizvođač mora dokazati da njegovo vozilo ispunjava sve zahtjeve navedene u ECE-pravilnicima. Za samu sigurnost putnika najvažnije je ispitivanje čvrstoće nadgradnje, što će biti prikazano u ovome radu. Osim pravilnika koji propisuju načine ispitivanja čvrstoće nadgradnje autobusa, biti će spomenuti i pravilnici koji se bave općom konstrukcijom. Kategorizacija vozila za prijevoz putnika Vozila za prijevoz putnika koja imaju najmanje 4 kotača svrstana su prema međunarodnoj klasifikaciji u kategoriju M, koja se dalje dijeli na podkategorije M1, M2 i M3: M1: motorna vozila za prijevoz putnika koja osim sjedišta vozača imaju najviše 8 sjedala, M2: motorna vozila za prijevoz putnika koja osim sjedišta vozača imaju više od 8 sjedala i čija najveća dopuštena masa nije veća od 5 t, M3: motorna vozila za prijevoz putnika koja osim sjedišta vozača imaju više od 8 sjedala i čija je najveća dopuštena masa veća od 5 t. Homologacija vozila Kod homologacije vozila treba razlikovati samu homologaciju vozila od provjeru homologacijske podobnosti. Budući da se u Republici Hrvatskoj zasad ne proizvode vozila, kod uvoza se radi o provjeri homologacijske podobnosti. U tom se postupku za sada primjenjuju ECE-pravilnici, dok će pristupanjem Europskoj uniji na snagu stupiti direktive. Homologacija vozila, odnosno dijelova i uređaja na vozilu, je primjena jedinstvenih propisa, ECE-pravilnika ili EU-direktiva, za ispitivanje, te za provjeru sukladnosti proizvodnje s homologiranim vozilom uzorkom, odnosno dijelom uzorkom ili uređajem uzorkom. Homologacijska ispitivanja mogu obavljati samo međunarodno priznati laboratoriji, što se dokazuje akreditacijom, na temelju koje se laboratorij stavlja na popis ovlaštenih laboratorija. Ako je dio vozila u skladu s homologacijskim zahtjevima, nadležno državno tijelo na temelju izvješća o ispitivanju izdaje proizvođaču homologacijsko odobrenje. Na neke od sklopova vozila homologacijska oznaka mora biti trajno stavljena. Bez svih homologacijskih odobrenja nijedno vozilo ne može se pustiti na tržište. Provjera homologacijske podobnosti vozila je postupak koji se obavlja prije uvoznog carinjenja, a njime s utvrđuje je li vozilo bilo proizvedeno po svim onim pravilnicima koje RH u trenutku uvoza zahtijeva za nova ili rabljena vozila, kao i da li pregledano vozilo fizički ima na sebi sve izvorne komponente bitne za izdavanje homologacijskog odobrenja.

Transcript of SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE...

Page 1: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

1

Martin Božić, Ivan Martinez, Marko Tolić, Nenad Vujaklija, prof. dr. sc. Ivan Mahalec Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb

SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA ECE-PRAVILNICIMA

SAFETY OF PASSENGERS IN BUS DESIGN

REGARDING ECE REGULATIONS

Ključne riječi: homologacija, ECE-pravilnici, ispitivanje autobusa, sigurnost putnika Key words: vehicle approval, ECE-regulations, bus testing, passengers safety

1. UVOD Propisi za gradnju vozila nameću sve strože zahtjeve u pogledu sigurnosti putnika, koji

pred razvojne inženjere postavljaju ne samo sve složenije zadaće u procesu projektiranja nego i obvezu njihovog stalnog praćenja. Ispitivanjima kod ovlaštenih laboratorija proizvođač mora dokazati da njegovo vozilo ispunjava sve zahtjeve navedene u ECE-pravilnicima. Za samu sigurnost putnika najvažnije je ispitivanje čvrstoće nadgradnje, što će biti prikazano u ovome radu. Osim pravilnika koji propisuju načine ispitivanja čvrstoće nadgradnje autobusa, biti će spomenuti i pravilnici koji se bave općom konstrukcijom. Kategorizacija vozila za prijevoz putnika

Vozila za prijevoz putnika koja imaju najmanje 4 kotača svrstana su prema međunarodnoj klasifikaciji u kategoriju M, koja se dalje dijeli na podkategorije M1, M2 i M3: M1: motorna vozila za prijevoz putnika koja osim sjedišta vozača imaju najviše 8 sjedala, M2: motorna vozila za prijevoz putnika koja osim sjedišta vozača imaju više od 8 sjedala i čija najveća dopuštena masa nije veća od 5 t, M3: motorna vozila za prijevoz putnika koja osim sjedišta vozača imaju više od 8 sjedala i čija je najveća dopuštena masa veća od 5 t. Homologacija vozila

Kod homologacije vozila treba razlikovati samu homologaciju vozila od provjeru homologacijske podobnosti. Budući da se u Republici Hrvatskoj zasad ne proizvode vozila, kod uvoza se radi o provjeri homologacijske podobnosti. U tom se postupku za sada primjenjuju ECE-pravilnici, dok će pristupanjem Europskoj uniji na snagu stupiti direktive.

Homologacija vozila, odnosno dijelova i uređaja na vozilu, je primjena jedinstvenih propisa, ECE-pravilnika ili EU-direktiva, za ispitivanje, te za provjeru sukladnosti proizvodnje s homologiranim vozilom uzorkom, odnosno dijelom uzorkom ili uređajem uzorkom. Homologacijska ispitivanja mogu obavljati samo međunarodno priznati laboratoriji, što se dokazuje akreditacijom, na temelju koje se laboratorij stavlja na popis ovlaštenih laboratorija. Ako je dio vozila u skladu s homologacijskim zahtjevima, nadležno državno tijelo na temelju izvješća o ispitivanju izdaje proizvođaču homologacijsko odobrenje. Na neke od sklopova vozila homologacijska oznaka mora biti trajno stavljena. Bez svih homologacijskih odobrenja nijedno vozilo ne može se pustiti na tržište.

Provjera homologacijske podobnosti vozila je postupak koji se obavlja prije uvoznog carinjenja, a njime s utvrđuje je li vozilo bilo proizvedeno po svim onim pravilnicima koje RH u trenutku uvoza zahtijeva za nova ili rabljena vozila, kao i da li pregledano vozilo fizički ima na sebi sve izvorne komponente bitne za izdavanje homologacijskog odobrenja.

Page 2: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

2

Postavljanje uvoznih ograničenja na način da se i za rabljenja vozila zahtijevaju pravilnici koji su važili do pred izvjestan broj godina ima zadatak spriječiti uvoz sigurnosno i ekološki nepodobnih vozila.

2. PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE

PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005, donesena je posljednja

izmjena. Republika Hrvatska primjenjuje ga od travnja 2003. godine ("Narodne novine" br. 4/03).

Ovaj se pravilnik primjenjuje na jednopodna vozila kategorije M2 i M3 koja su zglobna ili nisu zglobna, čiji je kapacitet veći od 22 putnika koji stoje ili sjede, osim vozača, i čija je vanjska širina veća od 2,30 m. Na zahtjev proizvođača, mogu se homologirati vozila širine 2,30 m ili manje, ako ta vozila zadovoljavaju odredbe ovoga pravilnika. Pravilnik se bavi geometrijskim odnosima u unutrašnjosti vozila, raspodjelom opterećenja po osovinama, rasporedom sjedala i vrata, sigurnošću putnika (otvori za slučaj opasnosti) itd. Autobusi su prema ovom pravilniku svrstani u tri kategorije.

Ostali zahtjevi definirani pravilnikom odnose se na svojstva upravljanja autobusom, ispitivanja sile otvaranja vrata u slučaju nužde i ispitivanje položaja prečka i rukohvata, te zaštitu od požara.

PRAVILNIK ECE-52 Pravilnik ECE-52 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005, donesena je posljednja

dopuna. Republika Hrvatska primjenjuje ga od 2003. godine (''Narodne novine'' br. 112/03). Pravilnik se primjenjuje na jednopodna vozila kategorija M2 i M3 koja su projektirana i

proizvedena za prijevoz osoba koje stoje ili sjede, i čiji kapacitet nije veći od 22 putnika, osim vozača. Vozila su podijeljena u dva razreda, A i B.

U razred A ulaze vozila projektirana za putnike koji sjede i stoje, a pravilnik propisuje minimalnu visinu hodnika od 190 cm. Vozilo toga razreda ima sjedala, ali može biti opremljeno i za putnike koji stoje. U razred B ulaze vozila koja nisu projektirana za putnike koji stoje, a pravilnik za takva vozila propisuje minimalnu visinu hodnika od 180 cm.

Propisana je potrebna raspodjela opterećenja po osovinama. Za razred A minimalno opterećenje prednje osovine iznosi 25% ukupne mase autobusa kada je osovina opterećena, a 20% kada je neopterećena, dok je za razred B i u opterećenom i neopterećenom stanju 25%.

Samo u slučaju vozila razreda B, proračunom ili drugom odgovarajućom metodom, koji u pravilniku nisu definirani, mora biti dokazano da je konstrukcija vozila dovoljno čvrsta da izdrži statičko opterećenje jednoliko raspodijeljeno po krovu koje odgovara najvećoj tehnički dopuštenoj masi vozila koju određuje proizvođač.

PRAVILNIK ECE-66 Pravilnik ECE-66 donesen je 1995. godine, a u ožujku 2006, donesena je posljednja

dopuna. RH ga ne primjenjuje. Ovaj se pravilnik primjenjuje na jednopodna vozila kategorije M2 i M3 koja su zglobna

ili nisu zglobna, čiji je kapacitet veći od 22 putnika koji stoje ili sjede, pored vozača i posade. Pravilnikom je određena temeljna homologacijska metoda ispitivanja čvrstoće nadgradnje autobusa prevrtanjem i četiri ekvivalentne metode za provjeru čvrstoće nadgradnje autobusa od kojih su tri ispitne, a jedna računska.

PRAVILNIK ECE-107

Page 3: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

3

Pravilnik ECE-107 donesen je 1995. godine, a 2006. godine donesena je posljednja dopuna. RH ga ne primjenjuje.

Ovaj se pravilnik primjenjuje na sva jednopodna, dvopodna, jednodijelna i dvodijelna vozila kategorije M2 ili M3. U ovom su pravilniku sadržane odredbe svih prethodno navedenih pravilnika, što daje naslutiti namjeru da se svi autobusi obuhvate jednim pravilnikom kao što je to u homologacijskom sustavu EU učinjeno jednom Direktivom 2001/85/EC1.

Postupak za ispitivanje čvrstoće autobusa na prevrtanje propisan ovim pravilnikom, sličan je postupku ispitivanja kojeg propisuje pravilnik ECE-66, dok za čvrstoću krova malih autobusa važe slične odredbe kao u pravilniku ECE-52. Kod ispitivanja prevrtanjem, ukupna energija koja se apsorbira pri udaru izravno ovisi o položaju težišta. Stoga je važno na ispitnom modelu odrediti položaj težišta dovoljno precizno, kao i da se on podudara s težištem stvarnog autobusa nakon proizvodnje. Težište je definirano: uzdužnom i bočnom udaljenosti i visinom. Čvrstoća pri prevrtanju obuhvaćena pravilnikom ECE-66 priznaje se u pravilniku ECE-107.

Od svih ovih zahtjeva daleko najsloženije je dokazivanje čvrstoće pri prevrtanju, koje je po prvi puta propisano pravilnikom ECE-66.

3. PRAVILNIK ECE-66

Pravilnikom ECE-66 se propisuju načini provjere čvrstoće nadgradnje autobusa i oprema potrebna za ispitivanje. Cilj provjere je ustanoviti da li pri deformaciji dolazi do prodora bilo kojeg dijela nadgradnje u prostor za preživljavanje određen pravilnikom i na temelju dobivenih rezultata donijeti zaključak o ispravnosti konstrukcije i izdavanju homologacijskog odobrenja.

Slika 1. Prostor za preživljavanje – poprečni presjek

Prva i temeljna metoda je ispitivanje autobusa prevrtanjem. Kako je ona vrlo skupa, zbog smanjenja troškova uvedene su i ekvivalentne metode.

Temeljna metoda: • ispitivanje prevrtanjem autobusa.

1 Zahtjevi Direktive u ovom radu nisu analizirani.

Page 4: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

4

Ekvivalentne metode provjere čvrstoće nadgradnje autobusa su: • ispitivanje prevrtanjem uporabom dijelova nadgradnje autobusa, • ispitivanje udarom njihala, • ispitivanje opterećivanjem pojedinih dijelova nadgradnje autobusa i • računalna simulacija prevrtanja.

Za sigurnost putnika najbitniji je prostor za preživljavanje (slike 1. i 2). U slučaju prevrtanja autobusa taj prostor mora ostati zadanog oblika i dimenzija, kao što je to prikazano na slikama. Proizvođač može definirati i veći prostor za preživljavanje nego je propisan, radi simulacije najgore moguće situacije koja mu kasnije ostavlja dodatni prostor za izmjene unutrašnjosti.

Slika 2. Prostor za preživljavanje - uzdužni presjek

Prije ispitivanja prevrtanjem jeftinije je izvršiti ispitivanje udarom njihala po dijelu konstrukcije. Za to ispitivanje treba odrediti kinetičku energiju njihala u trenutku udara. Ta energija ovisi o parametrima vozila: masi, visini težišta, širini i visini vozila.

Određivanje položaja težišta Pravilnikom je propisan proračun relevantnih parametara. Određivanje položaja težišta

važno je zbog izračunavanja energije koju mora apsorbirati nosiva struktura autobusa pri ispitivanju udarom njihala u dio nadgradnje. Da bi uvjeti kod ovog ispitivanja bili što sličniji onima kod prevrtanja autobusa, težište nadgradnje pripremljene za ispitivanje ne smije značajno odstupati od težišta stvarnog autobusa.

Slika 3. Određivanje uzdužne udaljenosti težišta mjerenjem osovinskih pritisaka

Page 5: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

5

Uzdužna i poprečna udaljenost težišta određuje se osnovnim jednadžbama statike:

∑=

⋅++⋅+= 6

1ii

2651431

P

L)P(PL)P(Pl

Oznake (vidi slike 3. i 4.): P1 do P6, N – sile pritiska kotača na podlogu; L1, L2, m – razmaci osovina, odnosno udaljenosti sila od osi rotacije.

Poprečna udaljenost težišta:

∑=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+−+−= 6

1ii

365

243

121 222

P

1.T)P(PT)P(PT)P(Pt

Slika 4. Poprečna udaljenost težišta

Slika 5. Visina težišta

Na temelju rezultata mjerenja s podignutom osovinom prema slici 5. određuje se visina težišta:

⎟⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜⎜

+−⋅⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

∑=

6

1ii

4311o tg

P

FFLl1rhα

, ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

1arcsin

LHα .

Pri podnošenju zahtjeva za homologaciju proizvođač mora priložiti propisanu tehničklu dokumentaciju u kojoj mora točno opisati nosivu strukturu (slika 6.), definirati koji odjeljci

Page 6: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

6

pridonose čvrstoći i apsorbiranju energije, koji povezni elementi između odjeljaka pridonose torzijskoj krutosti, zatim treba odrediti raspodjelu masa između odjeljaka te koji dijelovi se uzimaju kao kruti. Povezni elementi između odjeljaka moraju biti jasno definirani, a podijeljeni su u dvije kategorije: elemente koji su dio nadgradnje (bočni zidovi, krov, pod) i elemente koji ojačavaju jedan ili više odjeljaka (lukovi iznad kotača, konstrukcija ispod sjedala). Također treba navesti i elemente koji ne pridonose čvrstoći autobusa, ali mogu prodrijeti u prostor za preživljavanje i najčešće su veoma opasni po sigurnost putnika. To su police za prtljagu, dijelovi instalacije za grijanje i hlađenje, rukohvati i slično.

Slika 6. Podjela autobusa na odjeljke. Odjeljak je jedan prsten nadgradnje koji je definiran

tako da po svojoj širini zauzima prostor jednih vrata ili prozora.

3.1. Ispitivanje prevrtanjem Ovo je temeljna metoda utvrđivanja čvrstoće nadgradnje autobusa pri homologaciji.

Ispitivanje se vrši na strogo definiranoj platformi koja rotacijom oko uzdužne osi na jednoj strani, uzrokuje prevrtanje autobusa s visine od 800 mm. Treba napomenuti da se ova metoda ne koristi samo u svrhu provjere čvrstoće, nego se dobiveni rezultati koriste i pri razvoju konstrukcije autobusa. Prevrtanje se vrši na onu stranu koja se smatra opasnijom s obzirom na predviđeni prostor za preživljavanje. Kod zglobnih autobusa moguće je ispitivanje kompletnog autobusa ili svake zglobne sekcije pojedinačno.

Slika 7. Ispitivanje čvrstoće nadgradnje autobusa prevrtanjem s propisane platforme

Page 7: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

7

Masa putnika se kod ispitivanja zamjenjuje ekvivalentom masom od 34 kg (to odgovara iznosu od 50 % propisane mase putnika) učvršćenom na sjedalo tako da njeno težište bude u propisanom položaju koji približno odgovara položaju težišta putnika. Putnik se također može zamijeniti antropomorfnim balastom mase 68 kg koji ima oblik tijela u sjedećem položaju koje započinje ispod koljena a završava ramenima.

Slika 8. Rezultati ispitivanja prevrtanjem cijelog sutobusa

3.2. Ekvivalentne metode ispitivanja Proizvođač se može odlučiti i za jednu od ekvivalentnih metoda ispitivanja čvrstoće

nadgradnje autobusa. Pojam ekvivalentno kod ovih metoda odnosi se na pretpostavku o jednakim izobličenjima i deformacijama ispitivanog dijela nadogradnje kao kod cijelog vozila. Ispitivanje čvrstoće prevrtanjem dijelova nadgradnje autobusa

Ovdje je bitno napomenuti da ako samo jedan od ispitivanih dijelova nadgradnje nije zadovoljio, autobus neće dobiti homologacijsko odobrenje. Nadalje, ako dio zadovolji provjeru, smatra se da svi odjeljci koji sačinjavaju taj dio također zadovoljavaju ispitivanje i rezultati se mogu koristiti u budućim rješenjima dokle god je omjer udjela tog odjeljka u ukupnoj masi isti s obzirom na kasniju nadgradnju. Isto tako, ako jedan dio ne zadovolji ispitivanje, smatra se da svi odjeljci koji sačinjavaju taj dio jednako tako ne zadovoljavaju, iako se prodiranje u prostor za preživljavanje pojavilo možda u samo jednom odjeljku.

Slika 9. Ispitivanje prevrtanjem dijela nadgradnje autobusa

Page 8: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

8

Ispitivanje udarom njihala

Prema pravilniku ECE-66 energija deformiranja za kompletnu karoseriju *E računa se prema izrazu:

⎟⎟⎟

⎜⎜⎜

⎛+−−+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

HH

,,HH

WHWMg,E g22a2s

2a* 8080

22750

gdje je: M, kg - najmanja masa vozila spremnog za vožnju; g=9.81 m/s2 - ubrzanje sile teže; Wa, m – ukupna širina vozila; Hs, m – visina težišta nenatovarenog vozila; H, m – visina vozila.

Da bi se mogla izračunati energija deformiranja, koju prema pravilniku mora preuzeti dio karoserije koji se ispituje, cjelokupnu energiju deformiranja uz pretpostavku jednolike raspodjele treba podijeliti s brojem nosača koje je proizvođač proglasio onima koji preuzimaju energiju. Dakle, energija deformiranja jednog nosača izračunava se prema:

N

**N

EE =

gdje je N – broj aktivnih nosača ispitivane karoserije. Postoje dvije vrste njihala koje se mogu koristiti pri ispitivanju ovom metodom: njihalo

s paralelogramskim ovjesom i njihalo s rotacijskim gibanjem.

Slika 10. Njihalo sa paralelogramskim Slika 11. Njihalo sa rotacijskim gibanjem ovjesom

Kao vidljiva razlika od temeljne metode prevrtanjem je sila kojom mi djelujemo na nadgradnju udarom njihala simulirajući jednake deformacije i opterećenja. Kao glavni problem ovdje se javlja određivanje energije pri udaru njihala, koja mora biti jednaka kao i pri udaru nadgradnje pri ispitivanju prevrtanjem, stoga treba uzeti u obzir i gubitak energije njihala zbog trenja i središnja os autobusa mora biti nagnuta prema njihalu 25° kao što je vidljivo sa slike 11. Važno je napomenuti da je prednost ove metode što omogućava ispitivanje samo jednog dijela nadgradnje i time značajno smanjuje troškove. Uz završno provjeravanje čvrstoće ova metoda pogodna je i za ispitivanja u samom procesu razvoja.

Page 9: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

9

Ispitivanje opterećivanjem pojedinih dijelova nadgradnje autobusa Ovo je metoda gdje se pri ispitivanju opterećuju razni dijelovi nadgradnje koji moraju

sadržavati najmanje dva odjeljka povezana uobičajenim strukturnim elementima.

Slika 12. Ispitivanje opterećivanjem pojedinih dijelova nadgradnje

Pri ispitivanju je bitno da se svaki dio koji se ispituje kruto učvrsti na ispitno postolje i to tako da pri ispitivanju, na mjestima učvršćenja ne dođe do plastične deformacije. Ispitivanje se vrši na taj način da se opterećenje postupno povećava dok ne dođe do prodiranja u prostor za preživljavanje. Rezultat ispitivanja prikazuje se grafički.

Slika 13. Rezultati ispitivanja: izmjerena sila L i pripadna deformacija d, te na temelju njih

izračunata apsorbirana energija E.

Page 10: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

10

Ispitivanje se vrši postepenim povećavanjem opterećenja i mjerenjem deformacije. Rezultati mjerenja se bilježe i aproksimiraju se krivuljom (slika 13, gore). Opterećenje se povećava do trenutka kada najmanje jedan dio nadgradnje prodre u prostor za preživljavanje. Površina ispod krivulje sile prikazuje energiju koju nadgradnja apsorbira. Izračunata apsorbirana energija E uspoređuje se s minimalnom energijom Emin koju nadgradnja mora apsorbirati. Ako je u trenutku prekida ispitivanja, odnosno prvog prodora u prostor za preživljavanje, apsorbirana energija EBS veća od Emin, ispitivanje je zadovoljilo.

Računalna simulacija prevrtanja Ovaj postupak je vrlo zahtjevan jer matematičkim modelom treba opisati ponašanje

nosive strukture vozila i svih ostalih dijelova u elastičnom i plastičnom području. U tu se svrhu koriste numeričke metode ili specijalizirani komercijalni programi, jedan od najpoznatijih je DYNA. Ako simulacija pokaže da nema prodiranja vanjskih dijelova u prostor za preživljavanje, izdaje se pozitivna homologacijska dozvola. Pravilnikom se vrlo precizno propisuje koji uvjeti moraju biti ispunjeni u pogledu matematičkog modela, simulacijskog programa i računalne opreme da bi ovaj postupak provjere bio valjan.

Slika 14. Prikaz deformacija pri računalnoj simulaciji

Čvrstoća nadgradnje autobusa pri prevrtanju propisana pravilnikom ECE-66, na isti je način definirana i u Direktivi 2001/85/EC koja je u zemljama Evropske unije stupila na snagu 2003. godine.

4. ZAKLJUČAK Dokazivanje sigurnosti putnika s obzirom na prevrtanje turističkih i međugradskih

autobusa za više od 22 putnika postavlja vrlo velike zahtjeve na čvrstoću nadgradnje. Prema pravilniku ECE-66 nosivi dijelovi moraju biti dovoljno čvrsti da prilikom prevrtanja vozila s 800 mm visoke stepenice na tvrdu podlogu ostane netaknut propisani prostor za preživljavanje. Ispunjavanje ovih zahtjeva može se dokazati prevrtanjem vozila ili jednom od četiri alternativne metode koje obuhvaćaju ispitivanje prevrtanjem samo jednoga dijela vozila, ispitivanje udarom njihala i proračunsku analizu. Metode zasnovane na ispitivanjima dijela karoserije su vrlo pogodne za manje proizvođače jer u znatnoj mjeri mogu pojeftiniti razvoj novog vozila. Dobro poznavanje ovog pravilnika je stoga nužnost za razvojnog inženjera kako bi u fazi projektiranja pravilno oblikovao nosivu konstrukciju nadgradnje. Zahtjevi postavljeni pravilnikom daju za to dobre smjernice.

Page 11: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

11

Sažetak SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA ECE-PRAVILNICIMA

Martin Božić, Ivan Martinez, Marko Tolić, Nenad Vujaklija, prof. dr. sc. Ivan Mahalec

Potreba za sve većom sigurnosti i standardizacijom dovodi do konstantne nadogradnje pravilnika što postavlja stalno nove zahtjeve na samu konstrukciju i proizvodnju. U današnje vrijeme sve se više pažnje posvećuje sigurnosti putnika, a homologacijski propisi predstavljaju okvir unutar kojega se mora odvijati projekt novog vozila. Poznavanje i neprekidno praćenje ovih propisa je stoga nezaobilazno. Od pravilnika koji definiraju nadgradnju, u pogledu nosive strukture vozila najzahtjevniji je pravilnik ECE-66. Dokazivanje njegovih zahtjeva prevrtanjem je najtočnije ali i najskuplje. Ekvivalentne metode ispitivanja smanjuju troškove razvoja i put do riješenja spremnog za serijsku proizvodnju. Posebnu pozornost potrebno je posvetiti točnom mjerenju svih veličina i određivanju ispitnih parametara vozila. Uz uporabu računalnih simulacija troškovi se mogu još više smanjiti, a put prema konstrukciji sigurnog autobusa je brži.

Summary

SAFETY OF PASSENGERS IN BUS DESIGN REGARDING ECE REGULATIONS Martin Božić, Ivan Martinez, Marko Tolić, Nenad Vujaklija, Prof. Ivan Mahalec Ph.D.

The need for greater safety and standardization leads to constant upgrading of

regulations which are constantly setting up new requirements on the construction and production of vehicles. At present special attention is directed to the safety of passengers and homologation regulations set a framework within which the development of new vehicles should take place. That is why the understanding and constant monitoring of these regulations is mandatory. Among all the regulations that define the superstructure, the ECE-R-66 is the most demanding with respect to the bearing structure. The verification of demands from the ECE-R-66 with the rollover test is the most precise but at the same time the most expensive. To lower research and prototyping costs, the regulation defines four equivalent test methods. Special attention has to be paid to the accurate measurement and the determination of vehicle parameters. Computer simulations can lower expenses even more and the construction time of a safer bus is also reduced.

IZVORI

[1.] Pravilnik ECE R 36.03, Državni zavod za mjeriteljstvo (Narodne Novine br. 4/03) [2.] Homologacija vozila, Centar za vozila Hrvatske, http://www.cvh.hr/hrv/ [3.] ECE Regulation No. 52 revision 2 – UNECE,

http://www.unece.org/trans/main/wp29/wp29regs41-60.html [4.] ECE Regulation No. 66 revision 1 – UNECE,

http://www.unece.org/trans/main/wp29/wp29regs61-80.html [5.] ECE Regulation No. 107 – UNECE,

http://www.unece.org/trans/main/wp29/wp29regs101-120.html [6.] Špoljar, D.: Projekt provjere čvrstoće autobusa pokusom prema pravilniku ECE

66, - diplomski rad, FSB, srpanj 2001., mentor prof. dr. sc. Ivan Mahalec

Page 12: SIGURNOST PUTNIKA PRI PROJEKTIRANJU AUTOBUSA PREMA … · PRAVILNICI ZA OPĆE KONSTRUKCIJSKE ZAHTJEVE PRAVILNIK ECE-36 Pravilnik ECE-36 donesen je 1995. godine, a u studenom 2005,

12

PODACI O AUTORIMA

Martin Božić, cand. dipl. ing., Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, e-mail: [email protected] Ivan Martinez, cand. dipl. ing., Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, e-mail: [email protected] Marko Tolić, cand. dipl. ing., Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, e-mail: [email protected] Nenad Vujaklija, cand. dipl. ing., Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, e-mail: [email protected] Prof. dr. sc. Ivan Mahalec, Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, e-mail: [email protected]