Testne lutke za uporabo pri varnostnih trkih na prvi pogled ne delujejo bistveno drugače od tistih, na katere vizažisti v izložbah trgovin nameščajo najnovejše izdelke modne industrije. Vendar če pogledamo pobliže, hitro ugotovimo, da gre za nepredstavljivo bolj kompleskne stvaritve. To so namreč izjemno občutljivi merilni instrumenti, oblikovani po človeški podobi. Antropomorfne lutke – najnovejše nosijo oznako hybrid III – so izdelane iz kombinacije aluminija in jekla.
Posebna pozornost je namenjena tistim najbolj občutljivim delom okoli prsnega koša, kjer so pri ljudeh vitalni organi. Ti so poleg okončin namreč najbolj ranljivi in izpostavljeni silam (sunkoviti pospeški in pojemki) ter trdim elementom vozniške kabine (volan, armaturna plošča, steklo ipd.), ki ob nesrečah najpogosteje poškodujejo telo potnikov. Tako ima skelet lutke šest reber, ki so narejena iz jekla in sintetične plastike, prekriva pa jih posnetek človeške kože iz vinila. »Črevesje« tovrstnih stvaritev namesto organov vsebuje kopico naprednih senzorjev in elektronskih tipal, ki merijo različne učinke sil na človeško telo ob večjih pospeških, pojemkih ter neposrednih udarcih in deformacijah. Sodobne lutke imajo kar dvesto različnih senzorjev, ki so skoncentrirani v najbolj občutljivih predelih: glava in vrat, ramena, prsni koš, hrbtenica, kolena in spodnji del nog.
Poleg tega pa najbolj izpostavljene in vitalne dele humanoidnih lutk raziskovalci obarvajo z različnimi barvami. Razlog za to tiči v tem, da se barva ob trku razmaže po določenem vzorcu, iz katerega lahko inženirji sklepajo, kakšne poškodbe so najbolj verjetne pri določenem tipu trka. Ko v računalnik prenesejo še druge podatke merilnih senzorjev, jih pregledajo, da ugotovijo, kako konstrukcijsko in sicer je varen posamezen testiran avtomobil.
Testiranje zgolj enega avtomobila oziroma modela običajno traja en mesec. Nekatere avtomobile oziroma posamezne modele pri Euro NCAP v steno poženejo tudi po dvakrat, saj konzorcij zlasti pri cenejših avtomobilih preverja modele tako s serijsko kot z dodatno varnostno opremo. Tako je takoj jasno, koliko k rezultatu pripomorejo sodobni varnostni pripomočki, povezani predvsem s pasivno varnostjo.
Večje, težje in trdnejše ni vedno varneje
V prvih letih so z uporabo varnostnih trkov preverjali predvsem zaščito potnikov v avtomobilih, današnje ocene pa so bistveno boljši odraz varnosti celotnega avtomobila. Kajti poleg zaščite odraslih in otrok ima pomembno vlogo zaščita pešcev, pri kateri je odločilna zasnova prednjega dela avtomobila. V zadnjih nekaj letih lahko avtomobil dobi najvišjo oceno pet zvezdic (Euro NCAP uporablja petzvezdnični sistem – ena zvezdica najmanj, pet največ) le, če ima tudi ustrezno aktivno varnostno opremo. Takšna sta denimo sistem za zaviranje v sili in prepoznavanje pešcev, pred časom pa so dodali še test prepoznavanja kolesarjev.
Bistvo tovrstnega testiranja je simulacija najpogostejših scenarijev nesreč, iz katerih lahko strokovnjaki potegnejo dovolj informacij, s katerimi lahko proizvajalcem pomagajo pri izpopolnjevanju konstrukcije vozil ali novih tehnoloških rešitvah (varnostni pas, zračna blazina, sistem za zaviranje v sili ipd.), ki zmanjšujejo možnost posebno hudih ter usodnih poškodb. Eden takšnih preizkusov je varnostni trk z delnim čelnim trkom v deformirano oviro. Osrednji del preizkusa je trk 40 odstotkov prednjega dela vozila na voznikovi strani z oviro. Ta test simulira trk med dvema avtomobiloma enake teže, ki vozita s hitrostjo 50 km/h. Treba je namreč vedeti, da čelni trki povzročijo več smrti in resnih poškodb kot katerakoli druga vrsta prometne nesreče.
Testne lutke za uporabo pri varnostnih trkih na prvi pogled ne delujejo bistveno drugače od izložbenih, a seveda gre za nepredstavljivo bolj kompleskne stvaritve. To so izjemno občutljivi merilni instrumenti, oblikovani po človeški podobi.
S tovrstnim testom raziskovalci preverjajo, kakšna je struktura vozila. Pri trku se namreč struktura avtomobila povsem deformira, kar je pravilno, saj bi se drugače večina sil preusmerila na telesa potnikov. Čeprav so sodobni avtomobili vse bolj podobni elektronskim napravam, kar velja zlasti za njihovo aktivno varnost, so se ključni premiki z vidika pasivne varnosti v zadnjih desetih letih zgodili v konstrukciji.
»V zadnjih petnajstih letih je jeklo postalo močnejše,« je za revijo Popular Mechanics povedal Chuck Tomas, vodja razvoja pri japonski znamki Honda za severnoameriški trg. V začetku 21. stoletja je jeklo preneslo silo 500 megapascalov, danes je ta številka že 1500. Za ponazoritev: na ozek trak tako močnega jekla bi lahko obesili utež, težko več kot 90 ton, pa se ta ne bi zlomil. Vseeno pa inženirji opozarjajo, da mora biti uporaba novih vrst jekla, ki jih pridobivajo s postopki vročega stiskanja in hitrega hlajenja, v avtomobilski konstrukciji premišljena in strateško razporejena. Težki avtomobili namreč niso varni, so zgolj težki, njihova konstrukcija pa toga. Takšni so bili denimo avtomobili v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja, v katerih so se sile trka neublaženo prenesle na telesa potnikov.
Skrivnost varne konstrukcije je v kombinaciji trdnega jekla in drugih materialov (aluminij, karbonska vlakna, magnezijeve zlitine ipd.), kar omogoča prerazporejanje oziroma kanaliziranje sil, ki nastanejo ob trkih. Učinki teh na videz nasprotujočih si principov konstruiranja karoserije sodobnega avtomobila so vidni prav pri počasnih posnetkih varnostnih trkov. Mimogrede, varnostni trk traja zgolj delček sekunde oziroma natančneje: petino sekunde ali približno 200 milisekund. V tem kratkem času pa lahko opazujemo, kako se prednji del avtomobila povsem deformira.
Dogodek je bliskovit, silovit in pretresljivo nasilen. A ko ovira doseže potniško kabino vozila, se hitrost deformacije ustavi, kajti sile naletijo na nepremostljivo oviro – »požarni zid« iz trdnega jekla. Zmečkani prednji del avtomobila z motorjem vred se namreč (v najboljšem primeru) spodvije pod avtomobil, s čimer se prepreči vdor vseh vrst sestavnih delov pod motornim pokrovom v kabino, kjer bi lahko povzročili veliko škodo. Takšna zmečkljiva mesta namreč preprečijo kritično deformacijo potniške kabine. Prav tako se morajo volan in stopalke ob trku kolikor je mogoče umakniti od voznika.
Kot da bi se zaletel slon
Naslednji v seriji standardnih varnostnih preizkusov je čelni trk v trdo oviro. V takšnih scenarijih trčenj je najbolj ogrožena glava ter noge, posebej je izpostavljeno območje prsnega koša manjših in starejših potnikov. Rešitev je ustrezen sistem zategovanja varnostnih pasov, ki v drobcu sekunde zaustavi premikanje teles potnikov. Izsledki teh testov so namreč med drugim privedli do ugotovitev, da je privezovanje z varnostnim pasom prvi in bistveni pogoj za preživetje v prometnih nesrečah. Ugotovitve pa so nato vodile tudi k pomembni tehnični nadgradnji varnostnih pasov – zategovalniku varnostnih pasov. Ti ob trku telo najprej zadržijo, da ne udari naprej, po prvem sunku pa pritisk popustijo in s tem razbremenijo prsni koš. Skrivnost tega preprostega, a genialnega izuma je namreč ta, da zaustavljanje poteka postopoma, s čimer se zmanjša možnost za poškodbe pri velikih pospeških oziroma pojemkih.
Scenarij takšnega preizkusa je zato naslednji: manjša in lažja lutka, ki ponazarja žensko, sedi na vozniškem sedežu, druga, večja in težja, ki je v vlogi moškega, pa na zadnjem. Tako se namreč kar se da natančno ugotavlja ravnovesje med sistemom zaustavljanja, ki je dovolj tog, da ustavi moško lutko pri hitrosti 64 km/h in ne poškoduje spredaj sedeče ženske lutke zaradi delovanja sil zaviranja. Za tiste nejeverne Tomaže, ki se na zadnjih sedežih še zmeraj upirajo privezovanju z varnostnim pasom, češ da sedenje v drugi vrsti magično zmanjša možnosti za poškodbe, pa še beseda o izjemno velikih silah, ki delujejo na potnike med trkom. Trk pri zgolj 50 km/h in s 70-kilogramsko osebo na zadnji klopi avtomobila namreč pomeni za skoraj tri tone potiska naprej. To je teža, ki je primerljiva z maso slona. Nepripet potnik bo zato z zadnje klopi ob trku udaril v sprednji sedež tako silovito, da bo zlomil naslonjalo in zelo verjetno poškodoval voznika ali sovoznika, čeprav sta privezana!
Mehanski rokomet
Pomemben element avtomobilske varnosti so tudi zračne blazine, ki se aktivirajo pri močnejših trkih. Gre za zelo agresiven tip varnostnega elementa v avtomobilu. Zračne blazine so obvezna oprema slehernega avtomobila od konca devetdesetih let prejšnjega stoletja. Poleg tega so že vrsto let v veljavi tudi razmere, ob katerih se mora blazina sprožiti. Ena zanimivejših je verjetno ta, da delujejo pri hitrosti nad 23 km/h, saj bi pri takšni hitrosti pri potnikih že lahko prišlo do poškodb. Celoten proces napihovanja zračne blazine je bliskovit, saj se blazine napihnejo s plinom po sprožitvi električnega signala. Po 5 milisekundah senzor, ki je vgrajen v avtomobilu, zazna trk in pošlje sprožilni signal sistemu za aktiviranje. Po 25 milisekundah začne avto zaradi trka zavirati, zato se telo voznika začne premikati naprej. Takrat se začne tudi napihovanje zračne blazine, ki je v naslednjih desetih milisekundah popolnoma napihnjena. 10 milisekund pozneje pride do stika s telesom in takrat se blazina začne prazniti, saj je udar zato manjši. Pomembno je, da sta sovoznik in voznik privezana z varnostnima pasovoma ter da ima voznik glavo od volanskega obroča oddaljeno vsaj 25 centimetrov, sicer je aktivacija zračne blazine lahko škodljiva.
Trk pri hitrosti 50 km/h traja zgolj delček sekunde oziroma petino sekunde ali približno 200 milisekund. Gre za bliskovit in hkrati silovit dogodek, ki v najboljšem primeru povsem deformira zgolj avtomobil in ne poškoduje potnikov.
Da posamezni elementi potniške kabine med trki ne postanejo nevarni izstrelki ali nabodala, proizvajalci v lastnih razvojnih laboratorijih izvajajo vrsto poskusov. Eden od teh je tudi ta, da z mehanskimi rokami glavo lutke z vso silo mečejo v najrazličnejše dele kabine, od volana do kljukic za obešanje oblačil. Skrajno bizarna oblika rokometa je namreč najboljši način, s katerim je proizvajalcem uspelo izdelati notranjost kabine, kjer je praktično vsak element zmečkljiv in tako čim manj nevaren za potnike.
Euro NCAP pa v svojem naboru testnih trkov izvaja še eno simulacijo nesreče, ki je zelo pogosta. Stranski trki so namreč drugi najbolj pogosti povzročitelji smrti in hudih poškodb. V primerjavi s čelnim trkom je v sami potniški kabini ob strani zelo malo prostora za absorbiranje energije, zato so hude poškodbe glave in prsnega koša pri teh trkih zelo pogoste. S tem testom se ugotavlja, ali avto daje zadostno zaščito kritičnim delom telesa.
V testu sodeluje lutka, ki je namenjena stranskim trkom in predstavlja povprečnega moškega. Lutka je nameščena na voznikov sedež, v otroških sedežih zadaj pa sedijo posebne otroške luke. Premična ovira z zmečkljivim prednjim delom je nameščena na voziček in pri hitrosti 50 km/h trči v stranski del mirujočega vozila pod pravim kotom. Simulacija tovrstnih nesreč je pri snovanju avtomobilov pripeljala do pomembnih izboljšav, kot je okrepitev strukture B-stebrička (stebriček med sprednjimi in zadnjimi vrati), serijsko opremljanje avtomobilov s stranskimi zračnimi blazinami in zavesami ter vgradnja struktur, ki absorbirajo energijo v sedežih in vratnih panelih.
Eden izmed zanimivejših testov, ki jih je Euro NCAP v svoj arzenal vpeljal leta 2009, je tudi simulacija trka v zadek vozila pri nizki hitrosti. Tovrstni trki oziroma poškodbe, ki nastanejo, so najpogostejše oblike nesreč v Evropi, in čeprav so po večini brez smrtnih izidov, lahko povzročijo resne in trajne poškodbe vratu in hrbtenice, ki slabo vplivajo na kvaliteto življenja. Kako velik vpliv imajo tovrstni trki na zdravstvene sisteme v Evropi, pove podatek, da gre na območju EU za zdravljenje tovrstnih težav letno kar deset milijard evrov. Testni trk poteka tako, da lutko namestijo v posebne sanke in jih poženejo s hitrostjo med 16 in 24 km/h. Pri tem se meri delovanje kombinacije sedeža in vzglavnika, ki mora biti v prvi vrsti pravilno nameščen (v višini vrha glave), da prepreči pretiran in nenaden premik glave. Sodobni sistemi pri zaznavi takšnega trka aktivirajo pomik vzglavnika naprej, s čimer se zmanjša premik glave in vratu.
So avtomobili varnejši le za moške?
V zadnjem času pa je z vidika uporabe ustreznih testnih lutk, ki kažejo ključne razlike med spoloma, precej polemik. Te so nastale po objavi izsledkov študije ameriškega laboratorija za biomehaniko na Univerzi v Virginiji, ki ugotavlja, da je pri ženski, ki je v vozilu pripeta z varnostnim pasom, v primerjavi z moškim možnost, da bo v trku resno poškodovana, večja za kar 73 odstotkov. Nič boljše ni, če ženska sedi na zadnjih sedežih. Ženske na zadnjih sedežih namreč zaradi njihove manjše teže in velikosti požene bolj naprej kot moške, čeprav uporabljajo varnostni pas. Zaradi tega jim glava bolj zaniha kot pri moških, s čimer se poveča tudi tveganje za nastanek poškodb. Dodatna težava so trdni avtomobilski sedeži, ki pri lažjih potnikih delujejo kot trampolin.
Posledica uporabe testnih lutk, ki posnemajo obliko in sestavo moških teles, so avtomobili, ki so z vidika ergonomije in varnosti zasnovani tako, da varujejo predvsem moške, ženske pa ne. Diskriminacijo zato pripisujejo tudi Euru NCAP, ker ta uporablja testne lutke, ki popolnoma prezrejo večji del populacije. Preizkusne lutke, ki jih Euro NCAP uporablja za simulacijo odraslih potnikov, so do leta 2015 temeljile izključno na simulaciji povprečnih moških potnikov. Polovica moških potnikov je večja in težja, polovica pa manjša in lažja od testne lutke.
Šele pred nedavnim so uvedli tako lutko tudi za primer ženske populacije, ki pa je samo nižja in lažja. Jasno je namreč, da imajo ženske drugačno porazdelitev mišične mase, manjšo gostoto kosti, obstajajo razlike v razmiku vretenc. Testi za noseče ženske so še bolj pomanjkljivi. Težko je verjeti in sprejeti, denimo, da varnostni pasovi za nosečnice ne obstajajo. Pa čeprav je jasno, da so običajni varnostni pasovi neprimerni za kar 62 odstotkov nosečnic v tretjem trimesečju. Pri Euro NCAP pa se pred očitki branijo, da moški umrejo v kar 76 odstotkih prometnih nesreč s smrtnim izidom.
Eden od razlogov za negativno statistiko žensk v prometnih nesrečah je tudi ta, da te sedijo bližje volanu, saj so v povprečju nižje od moških. To pomeni tudi, da imajo noge bližje stopalkam in da sedijo bolj pokončno, saj lahko le tako vidijo čez armaturno ploščo. Tveganje za notranje poškodbe pri čelnih trkih je tako večje, noge pa so mnogo bolj ranljive. Poleg tega so ženske zaradi manj mišic v vratu in zgornjem delu trupa tudi do trikrat bolj občutljive za poškodbe vratu. Avtomobili, ki so bili zasnovani glede na posebnosti in ranljivosti povprečnih moških teles, so torej resda varnejši, vendar ne za celotno populacijo. V najslabšem primeru pa tako zasnovani avtomobili in njihovi varnostni sistemi ranljivosti kvečjemu še naglašujejo.
Obširnejši članek je bil objavljen v reviji Gea (maj 2020)
