تحليل حوادث السيارات (تأثير سرعة السيارة على قوة الصدمة).

بسم الله الرحمن الرحيم

(موقع تقنية السيارات)

 

1. تأثير سرعة السيارة على قوة الصدمة:

أظهرت الإحصائيات بأن 28% من الحوادث المميتة هي نتيجة السرعة الزائدة، فالسرعة الزائدة تؤدي إلى:

* عدم تمكين السائق من اتخاذ الأجراء السليم لتفادي الحادث, لقصر الوقت المتاح.

* زيادة تأثير القوى المؤثرة على السيارة في حالة المناورة, يؤدي إلى صعوبة التحكم بالسيارة.

* زيادة مقدار قوة الارتطام وجسامة التلف الناتج من الحادث.

 

 

ويبين الشكل أدناه مدى قوة اصطدام السيارة بجسم ثابت عند السرعات المختلفة.

تماثل حالة اصطدام السيارة تسير بسرعة 100 كم/ ساعة بجسم ثابت، بحالة سقوط السيارة من ارتفاع مبنى مكون من 13 طابق وارتطامها بالأرض! ارتفاع الطابق 3 متر.

تقدير مسافة السقوط الحر للسيارة لتصل إلى سرعة 100 كم/ ساعة (سرعة الارتطام= التصادم):



ع2 =  ع.2 + 2 جـ ف

حيث:

V, ع = السرعة النهائية (100 كم/ساعة) = 100/3.6 =27.78 م/ث

Vo , ع= السرعة الابتدائية = صفر

g, جـ = عجلة الجاذبية الأرضية = 9.81 م/ ث2

S, ف = المسافة المقطوعة (م) 

فتكون المسافة:

ف = (ع2– ع.2) / (2 جـ)

وبقسمة المسافة على ارتفاع الطابق (3 م):

39.39÷ 3 = 13.13 طابق

 

 

 

2. تأثير السرعة (اختبار الصدم):

تبين الصور التالية للسيارة الحمراء في اختبار الصدم بالمقدمة, شكل التلف الناجم من حادثة اصطدام سيارة بجدارعند سرعات مختلفة 60- 80–100 كم/ ساعة.

وتبين الصورة للسيارة البيضاء شكل السيارة قبل الاصطدام, وشكلها بعد اصطدامها بجدار عند سرعة 60, 100 كم/ ساعة

تحليل الصورة:
تبين الصور زيادة التشكيل والتغيير في الشكل نتيجة التصادم كلما زادت سرعة التصادم بين السيارة والجدار.

 فما هو السبب في ذلك؟

السبب هو ما يعرف بطاقة الحركة للجسم المتحرك (السيارة), والفرق بين السيارة الساكنة والسيارة المتحركة هو أن السيارة المتحركة بها طاقة حركة والسيارة الساكنة ليس بها طاقة حركة, ويتشابه الحال في الأجهزة الكهربائية فعند قطع التيار الكهربائي عن الجهاز يتوقف عن العمل, فعند قطع التيار الكهربائي (الطاقة الكهربائية) عن التلفزيون أو الكمبيوتر فإنه يتوقف عن العمل. ولإيقاف السيارة يجب التخلص من طاقة الحركة, ولكن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم. ولهذا تعمل الفرامل على تحويل طاقة الحركة (وليس التخلص منها) للسيارة إلى طاقة حرارية تتسرب للجو وبذلك تتوقف السيارة حيث إنها لا تحتوي عندها إلى طاقة حركة.

فما هي طاقة الحركة؟

طاقة الحركة = 1/2 ك ع2 حيث ك هي كتلة السيارة بالكيلوجرام , و غ هي سرعة السيارة بوحدات متر/ ثانية (سرعة السيارة بوحدات كم/ساعة مقسومة على 3.6), وتكون وحدة الطاقة (كجم . (متر/ ث)2 = (نيوتن. متر) = (جول). أي أن طاقة الحركة للسيارة المتحركة تساوي نصف كتلة السيارة مضروبة في مربع السرعة للسيارة,  أي إنها تزيد مع زيادة كتلة السيارة, وتزيد مع زيادة سرعة السيارة بمقدار مربع السرعة. ولذلك كلما زادت كتلة السيارة كلما زاد تأثير الحادثة؛ عندما تصدم سيارة كبيرة مع سيارة أخرى أو شجرة أو ما شابة تكون لها تأثير مدمر بالمقارنة بتصادم سيارة أصغر منها وإن كانت تسير بنفس  السرعة. وكذلك الحال في حالة سير السيارة بسرعة أعلى فإن طاقة الحركة تزيد بمقدار مربع السرعة. أي في حالة مضاعفة كتلة السيارة تزيد طاقة الحركة بالضعف وفي حالة مضاعفة سرعة السيارة للضعف (2 ع ) فإن طاقة الحركة تزيد 4 مرات (2 ع)= 4 ع.

 

 

أما في حالة عدم استخدام الفرامل وحدوث تصادم بين السيارة وجسم أخر, فأن التصادم يؤدي  إلى توقف السيارة, (ماذا حدث لطاقة الحركة في هذه الحالة؟ طاقة الحركة تحولت إلى شغل ميكانيكي أو شكل أخر من أشكل الطاقة, ونظرا لتحول طاقة الحركة إلى شغل أو لنوع أخر من الطاقة فإن السيارة تتوقف بعد الحادثة.

ما المقصود بالشغل الميكانيكي؟

الشغل الميكانيكي = قوة × مسافة, هذا الشغل يقوم بتشكيل جسم السيارة أثناء الحادثة, يبعج الصاج, ويكسر المحور, ومسامير تثبيت المحرك, ويحرك المحرك من وضعه. وعندما تكون طاقة الحركة قليلة يكون التشكيل بجسم السيارة أقل ومع زيادة طاقة الحركة (زيادة الكتلة أو زيادة السرعة) فإن التشكيل يكون أكثر؛ تظل عملية التشكيل مستمرة حتى يتم تحويل كافة طاقة الحركة إلى شغل أو إلى نوع أخر من الطاقة, وعندها تتوقف السيارة. في حالة أن التشكيل في جسم السيارة لم يتخلص نهائي من طاقة الحركة فإن التشكيل يمتد حتى يطول السائق والركاب, فكسر العظام هو جزء من التخلص من طاقة الحركة ويصل التهشيم إلى أجزاء السيارة والركاب حتى تتحول كل طاقة الحركة إلى نوع أخر من الطاقة أو شغل ميكانيكي يشكل الصاج ويثني المحاور ويدق العظام.

ما الحل لمشكلة تحويل الطاقة تلك؟

حيث أن تحويل طاقة الحركة هو جزء من عملية التصادم فقد عمد صناع السيارات على محاولة تنظيم ذلك التحول لتقليل ضرر الحادثة:
– تصنيع صدام السيارة من مواد  تتشكل عند التصادم لتحول طاقة الحركة الموجودة عند التصادم كلها بحيث لا يظل بها جزء ينتقل لتشكيل باقي جسم السيارة (في السرعات البطيئة حيث تكون طاقة الحركة قليلة).

– العمل على إضعاف عوارض الجزء الأمامي للسيارة (حيز المحرك) والجزء الخلفي للسيارة (حيز الحقائب) بحيث يتم التشكيل لجسم السيارة بهذه المناطق ولا ينتقل التشكيل للكابينة, وهو ما يعرف بمنطقة الانبعاج crush zone, crumple zone.

– وضع وسائد هوائية للسيارة تنتفخ في حالة حدوث التصادم, تسمح لجسم الشخص بمسافة حركة ضد الوسادة المنفوخة (تباطئ قليل) وبذلك تقل القوة المنقولة إلى السائق أو الراكب.

– جعل حواف الأجزاء الداخلية غير مدببة وتبطنيها لعدم تركيز الصدمة بجسم السائق في مساحة أقل مما يؤدي إلى فداحة تأثير الصدمة على الجزء المعرض لذلك.  (إضافة وسائد جانبية ووسائد لمنطقة الساق.

– حزام الأمان يمنع جسم السائق والراكب من الاندفاع للإمام ومنع تحويل جزء من طاقة الحركة للسيارة عند التصادم إلى طاقة حركة للسائق والركاب.

– تضع إدارة المرور لوائح للحد من سرعة المركبة على الطرق speed limit. وقد يكون هناك حد سرعة مختلف للمركبات المختلفة على الطريق فكلما زادت كتلة المركبة كلما نقص الحد السرعة المسموح به لها.

دور السائق:
* لا تقد السيارة بسرعة عالية, زيادة سرعة السيارة تزيد من طاقة الحركة, وتحتاج الفرامل إلى مسافة أكبر لتحويل تلك الطاقة إلي طاقة حرارية, في حالة عدم وجود المسافة الكافية والوقت الكافي يتبقى في السيارة جزء من الطاقة هذا الجزء سيتم تحويله إلى شغل أو نوع أخر من الطاقة (سواء رضيت أم أبيت), قد يتسبب ذلك في تشكيل الجزء المصطدم به أو سيارتك أو أجزاء من جسمك.

* قلل من سرعة قيادتك للسيارات الصغيرة, فالسيارات الكبيرة, عند التصادم تشكل حماية عن السيارات الصغيرة وتكون أقل تشكل من السيارات الصغيرة. ولهذا فإن معظم الأشخاص كبر السن في أمريكا تجدهم يفضلون السيارات الكبيرة لتوفير الحماية لهم (حيث مع كبر السن يكون الشخص أكثر عرضة للكسر ويحتاج لوقت كبير للتعافي, وقد لا يتعافى وتكون الحادثة على المدى الطويل نسبيا سبب في الوفاة).

* استخدم حزام الأمان عند وجودك بالسيارة.

* تأكد من حالة الفرامل وبأنها تعمل بكفاءة عالية.

* أتبع تعليمات حد السرعة المسوح به على الطريق.

* يعتقد الناس المعارضين من جعل نظام منع غلق العجل ABS كنظام إجباري في جميع السيارات “أن وجود النظام في السيارات لم ولن يقلل من وقوع الحوادث حيث أنه يعطي السائقين ثقة أكبر مما يجعله يقود السيارة بسرعة أكبر وتهور أكثر, مما يزيد من احتمال وقع الحادثة”. وكما ترى من التحليل السابق أن هناك مسافة وهي مسافة رد فعل السائق, لا تعتمد على قوة أو كفاءة الفرملة أو وجود نظام منع غلق العجلات بالسيارة, وتلك المسافة تزيد مع زيادة السرعة…. ولذلك فإنه في حالة وجود نظام ABS بسيارتك فكن حذر ولا تتعدي السرعة المسموح بها فقد لا يسعفك وجود النظام بسيارتك ولا يكون عندك الفرصة لتعيش لتحكي عن ذلك.

3. احتمال وفاة المشاة المصابين في حوادث السيارات نتيجة السرعة.

– عندما تكون سرعة السيارة 30 كم/ ساعة وتصدم شخص من المشاة,  فإن احتمال وفاته هي 1 من 40   مصاب
–   ”       ”      ”         ”    48 كم/ ساعة      ”       ”       ”     ”       ”       ”      ”    ”    1 من  5        ”

–   ”       ”      ”         ”    56 كم/ ساعة      ”       ”       ”     ”       ”       ”      ”    ”    1 من  2        ”

–   ”       ”      ”         ”    64 كم/ ساعة      ”       ”       ”     ”       ”       ”      ”    ”    9 من  10      ”

 

4. زمن ومسافة التوقف للسيارة أثناء الفرملة:

 

زمن الفرملة:

يقسم زمن الفرملة إلى عدة أجزاء كالتالي:

1-   زمن رد فعل السائق: وهو الزمن اللازم من السائق للتعرف السيارات والأشخاص بالطريق, وتحديد ما يمكنه عمله تجاه ذلك. ثم إرسال الإشارة إلى أجزاء الجسم لتنفيذ رد الفعل (تخفيف الضغط على بدال البنزين, أو رفع القدم عنه, زيادة الضغط على بدال البنزين, الضغط على الفرامل بالقوة المطلوبة, توجيه عجلة القيادة, الاستمرار فيما هو عليه. هذا الزمن يستغرق من 0.5 إلى 1 ثانية بالنسبة للشخص بمتوسط العمر. هذه تعتمد على عمر السائق, الحالة الذهنية, الانشغال بالتحدث في التليفون الجوال, تعاطي المشروبات الكحولية

2-   زمن تحميل الفرامل: عند الضغط على الفرامل, لا يبدأ عمل الفرامل بمجرد الضغط على بدال الفرامل, ولكن هناك خلوصات في خط الفرامل يجب التخلص منها قبل بداية تحميل الفرامل (نتيجة المسافة الحرة للبدال, الخلوصات في الأجزاء الميكانيكية للفرامل, خلوصات بطانات الاحتكاك مع الجزء الدوار). هذا الزمن في حدود من 0.1 إلى 0.2 ثانية. هذه تعتمد على ضبط الفرامل والحالة الفنية للفرامل.

3-   زمن الفرملة: مع استمرار الضغط على بدال الفرامل تعمل الفرامل على إبطاء العجلة وتوقيف السيارة. هذه تعتمد على سرعة السيارة وكتلتها, حالة الفرامل الفنية للأجزاء المحتكة, قوة الفرملة, تصميم نظام الفرامل, وجود نظام منع غلق العجلات, حالة الإطارات, حالة الطريق.

 

مجموع زمن 1, زمن 2, زمن 3 هو زمن الفرملة من بداية التعرف على الأشياء بالطريق حتى التوقف.

 

مسافة التوقف:
مسافة التوقف تقسم إلى ثلاث مسافات

1- مسافة رد فعل السائق وهذه لا تعتمد على نوع نظام الفرامل أو قوة الفرامل أو وجود نظام منع غلق العجلات بالسيارة ABS. ولكن تعتمد على الحالة الذهنية والصحية للسائق وسرعة السيارة.

خلال تلك الفترة (زمن رد فعل السائق) تكون السيارة متحركة بسرعة ثابتة وهي سرعة السيارة, وينطبق عليها القانون الفيزيائي:

ف = ع × ن

حيث:

ف هي المسافة خلال ذلك الزمن, (متر)

ع  هي سرعة السيارة (متر/ثانية = (كم/ساعة)/3.6)

ن هي زمن رد فعل السائق (متوسط 0.75 ثانية)

 

مثال:

مسافة رد فعل السائق “ف1:
في حالة السير بسرعة 72 كم/ ساعة تكون ع = 72/ 3.6 = 20 متر/ثانية
وتكون مسافة رد الفعل = ع × ن = 20 × 0.75 = 15 متر.

هذا يعني إنه في حالة أنك تسير بسرعة 72 كم/ساعة وتوقفت سيارة أمامك أو تواجد  شخص أمام السيارة داخل مسافة 15 متر فهذا يعني أنه سيكون هناك تصادم بين سيارتك وذلك الشيء بسرعة 72 كم/ساعة. ولا يدخل في ذلك مدى مهارتك في القيادة, أو قوة الفرامل, أو وجود نظام منع غلق العجلات بالسيارة, أو أن سيارتك من أحدث الموديلات أو من أغلى السيارات؛ النتيجة واحدة تصادم بسرعة السيارة وبعد التصادم ستكون هناك فرملة.

تأثير السرعة على مسافة رد فعل السائق:
زيادة السرعة إلى 108 كم/ساعة حيث ع = 108/ 3.6 = 30 متر/ثانية وتكون مسافة رد فعل السائق ف1 = ع × ن = 30 × 0.75 = 22.5 متر وهي المسافة التي يجب أن لا يكون بها أي من العوائق أو الأشخاص حتى لا تحدث الحادثة.

تأثير شرب الكحول على مسافة رد فعل السائق:

في حالة تعاطي المسكرات بنسبة ضئيلة فإن زمن رد فعل السائق يزيد من 0.75 إلى 3 ثوان. وبتطبيق ذلك على المثال يكون مسافة الخطر (وقوع التصادم بسرعة السيارة الابتدائية) فإن مسافة التوقف تصل مع سرعة السيارة 72 كم/ساعة إلى 20 × 3 = 60 متر, وفي حالة 108 كم/ ساعة تصل إلى 30 × 3 = 90 متر أي حوالي طول ملعب كرة القدم قبل أن تلمس قدم السائق المخمور بدال الفرامل, وقد لا يحاول الفرملة حسب حالة السكر التي هو عليها.

 

مسافة تحميل الفرامل “ف2“:  

مسافة تحميل الفرامل تستغرق زمن متوسط 0.15 ثانية وتعتمد على حالة الخلوصات في الوصلات الميكانيكية وضبط المسافة الحرة للبدال وخلوصات بطانات الاحتكاك. وهي في حالة السير بسرعة 72 كم/ ساعة تكون بمقدار يقل عن 20×0.15 = 3 متر

حيث أنه في حالة رفع القدم من بدال البنزين ووضعه على بدال الفرامل تهبط السرعة عن 20 متر/ ثانية ولهذا تكون المسافة “ف2” أقل من 3 متر ويكون التصادم بين السيارة التي تسير بسرعة 72 كم متر والشخص أو السيارة في المسافة بعد مسافة رد الفعل وداخل مسافة تحميل الفرامل يكون التصادم بسرعة أقل من 72 كم/ ساعة. (المسافة بين 15متر, 18 متر). وكذلك الحال في سرعة السيارة 108كم/ساعة حيث تزيد مسافة تحميل الفرامل لتصل إلى 4.5 متر ويكون التصادم خلال المسافة من 22.5 متر و 27 متر بسرعة أقل من 108 كم/ساعة.

 

مسافة تفعيل الفرامل (مسافة استخدام الفرملة “ف3“):
هذه المسافة تعتمد على قوة الفرملة (قوة الضغط على البدال, عمل المؤازر, السرعة الابتدائية للفرامل, حالة الإطار والطريق, كتلة المركبة, وجود نظام منع غلق العجلات بالسيارة).

تكون العجلة التقصيرية التي تبطئ بها السيارة
جـ = قوة الفرملة / كتلة السيارة = – قف/ ك

حيث

جـ هي العجلة التقصيرية (م/ ث2) أي مقدار تناقص سرعة السيارة بمقدار × متر/ثانية كل ثانية

قف هي قوة الفرامل عند العجل وتعتمد على قوة ضغط السائق, والتكبير الميكانيكي في البدال, وخاصية المؤازر, والتكبير الهيدروليكي في الفرامل وقطر الإطار وأبعاد ونوع فرامل العجل, حالة بطانات الاحتكاك, ووجود نظام منع غلق العجل بالسيارة.

ك هي كتلة السيارة (كجم).

أي أن مسافة استخدام الفرامل تعتمد على كتلة السيارة كلما كانت السيارة أكبر فأنها تحتاج إلي فرامل أقوى حتى تقل المسافة.

وتكون مسافة استخدام الفرامل (حتى التوقف) كالتالي:

ف3 = ع2 / (-2جـ) = ع2 / (2 قف/ك) = ع2 ك /  2 قف

وفي حالة حدوث تصادم داخل تلك المسافة يكون بسرعة منخفضة نتيجة استخدام الفرامل.

 

أي أن مسافة استخدام الفرامل تزيد بزيادة السرعة تربيع, وتزيد بزيادة كتلة السيارة, وتقل بزيادة قوة الفرملة, وتعتمد على حالة الطريق حيث إنه في حالة غلق العجلات وزحف الإطارات فإن ذلك يقلل من قوة الفرملة ويزيد من مسافة استخدام الفرملة.

 

وتكون مسافة التوقف هي= ف1 + ف2 + ف3

وتأثر حالة السائق على المسافة ف1 وتأثر السرعة على مسافة ف1 وعلى مسافة ف3 بمقدار مربع السرعة. وتأثر حالة الفرامل والضبط على مسافة ف2, وتأثر حمولة السيارة على مسافة التوقف ف3, وتأثر حالة الطريق والإطارات على مسافة ف3.
في حالة وجود العائق بالطريق خارج تلك المسافة فأن هذا يعني أن سيارتك ستتوقف دون حدوث تصادم بين سيارتك والعائق. ولكن أحذر التصادم من الخلف ! فقد تكون السيارة التي تسير خلفك لها مسافة توقف أكبر من سيارتك.

 

* لا تنشغل أثناء قيادة السيارة بما يقلل تركيزك وانتباهك للطريق.

* السرعة تزيد مسافة التوقف بدرجة عالية
* زيادة حمولة السيارة تزيد من مسافة التوقف ولكن بدرجة أقل

* أترك مسافة بينك وبين السيارة التي أمامك وأعمل على زيادة المسافة مع زيادة سرعة السير.

* تجنب شرب المسكرات وقيادة السيارة (بعض الأدوية كأدوية البرد تكون بها مادة تؤثر على زيادة زمن رد الفعل)

* تأكد من سلامة نظام الفرامل وحالة الإطارات.

* قلل من السرعة في حالة ضعف الرؤية ووجود ثلوج على الطريق.

* أربط حزام الآمان عند وجودك بالسيارة, فهو خط الدفاع الأخير والفعال في حالة وقوع الحادثة.

 

اترك رد

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.