Influence of the pre-tightening of seat belts on the loads acting on rear seat occupants during a frontal collision

• Autorzy: Żuchowski A. , Wicher J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wstępnego napięcia pasów bezpieczeństwa na obciążenia pasażerów na tylnych siedzeniach podczas zderzenia czołowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of investigations of the dynamic loads acting on the occupants of backseats in a passenger car during a frontal collision and an analysis of such loads have been presented. The analysis was based on results of experimental tests carried out on a crash-test stand at the Automotive Industry Institute (PIMOT). It was focused on the influence of the pre-tightening of seat belts on the state of loading of test dummies representing a 50 centile male (M50) and a child aged about 10 years. The child dummy was placed in a child safety seat (which included both a seat cushion and a backrest), designed for children with a mass of 15 to 36 kg. The dummies were restrained with the use of standard seat belts. The quantities taken into consideration included head and thorax accelerations measured for both dummies and, for the M50 dummy, forces and moments acting on the neck, thoracic deflection, and axial forces in the thighs. In the analysis, results of three crash tests with different seat belt pre-tightening force values were taken into account. To estimate the risk of injury, indicators of biomechanical immunity of the human body to the effects of impact loads were used. Conclusions drawn from a frame-by-frame analysis of films recorded by means of high-speed cameras were also taken into consideration at this work. The benefits of adequate pre-tightening of seat belts by the user, especially by seat belt pretensioners, were confirmed. In the case of seat belts with pretensioners, the risk of severe injury to an adult passenger (AIS4+) was estimated at 18%, i.e. about a half of that incurred when seat belts without pretensioners are used. For a child, the pretensioners were found to reduce this risk to 9%, i.e. to about one-third.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań i analizę obciążeń dynamicznych, jakie działają na osoby na tylnych siedzeniach w samochodzie osobowym, podczas zderzenia czołowego. Analiza została przeprowadzona na podstawie rezultatów badań eksperymentalnych, przeprowadzonych na stanowisku zderzeniowym w Przemysłowym Instytucie Motoryzacji. Uwagę skupiono na wpływie wstępnego napięcia pasów na stan obciążenia manekina reprezentującego 50-centylowego mężczyznę (M50) oraz manekina dziecka w wieku około 10 lat. Manekin dziecka siedział w foteliku samochodowym (podstawka z oparciem), przystosowanym dla dzieci o masie 15÷36 kg. Manekiny przypięte były za pomocą standardowych pasów bezpieczeństwa. Rozważono przyspieszenie działające na głowę i klatkę piersiową obu manekinów oraz siły i momenty działające na szyję, ugięcie klatki piersiowej oraz siły osiowe w udach manekina M50. W analizie zostały wykorzystane wyniki trzech prób zderzeniowych, w których pasy bezpieczeństwa były wstępnie napięte siłami o różnych wartościach. Do oceny ryzyka obrażeń wykorzystano wskaźniki biomechanicznej odporności ciała człowieka na skutki obciążeń udarowych. Podczas analizy wykorzystano także wnioski z analizy poklatkowej filmów nagranych za pomocą kamer do zdjęć szybkich. Potwierdzono korzyści wynikające ze wstępnego napięcia pasów bezpieczeństwa przez użytkownika, a zwłaszcza przez napinacze. Oceniono, że po zastosowaniu napinacza ryzyko ciężkich obrażeń dorosłego pasażera (AIS4+) jest około dwa razy mniejsze (18 %) niż w samochodzie bez napinaczy. W przypadku dziecka jest to 9 %, czyli trzykrotnie mniej niż z pasami bez napinaczy.

Słowa kluczowe

EN

vehicle safety; seat belts; rear seat passengers

PL

bezpieczeństwo pojazdu; pasy bezpieczeństwa; pasażerowie na tylnych siedzeniach

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 2
• Strony: 93--110, 209--226
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il.

Twórcy

autor

Żuchowski A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, Polska

autor

Wicher J.

• Przemysłowy Instytut Motoryzacji, ul. Jagiellońska 55, 03-301 Warszawa, Polska

Bibliografia

• [1] ADAM, T. and UNTAROIU, C.D.: Identification of Occupant Posture Using a Bayesian Classification Methodology to Reduce the Risk of Injury in a Collision. Transportation Research, Part C 19, 2011, pp. 1078–1094.
• [2] BREADY, J.E., NORDHAGEN, R.P., and KENT, R.W.: Seat Belt Survey: Identification and Assessment of Noncollision Markings. SAE Paper 1999-01-0441.
• [3] CICHOS, D., OTTO, M., ZÖLSCH, S., CLAUSNITZER, S., VETTER, D., PFEIFFER, G., DE VOGEL, D. and SCHAAR, O.: Crash Analysis Criteria Description. Ver. 2.3., Arbeitskreis Messdatenverarbeitung Fahrzeugsicherheit, Germany, 2011.
• [4] COHEN, A. and EINAV, L.: The Effects of Mandatory Seat Belt Laws on Driving Behavior and Traffic Fatalities, Discussion Paper No. 341, 11/2001 (Revised 08/2002).
• [5] FORET-BRUNO, J-Y., TROSSEILLE, X.,, LECOZ, Y., BENDJELLAL, F., STEYER, C., PHALEMPIN, T., VILLEFORCEIX, D., DANDRES, P. and GOT, C.: Thoracic Injury Risk in Frontal Car Crashes with Occupant Restrained with Belt Load Limiter. SAE Technical Paper 983166, 1998.
• [6] GIBSON, T., FILDES, B., DEERY, H., SPARKE, L., BENETATOS, E., FITZHARRIS, M., MCLEAN, J. and VULCAN P.: Improved side impact protection: a review of injury patterns, injury tolerance and ATD measurement capabilities. Monash University Accident Research Centre, Report No. 148., 2001.
• [7] GIBSON, T., BENETATOS, E., NEWSTEAD, S. and FILDES, B.: Improved side impact protection: The Development of Injury Assessment Functions. Proc. of the 17th ESV Conference. Amsterdam, 2001.
• [8] HACKNEY, J.R. and KAHANE, C.J.: The New Car Assessment Program: Five Star Rating System and Vehicle Safety Performance Characteristics. SAE Technical Paper 950888, 1995.
• [9] JANSSEN, W.: Seat belt wearing and driving behaviour: An instrumented-vehicle study. Accident Analysis and Prevention, vol. 26(2), 1994.
• [10] ŁABĘCKA, M., ŻABA, CZ., LORKIEWICZ-MUSZYŃSKA, D., ŚWIDERSKI, P., MULARSKI, A., KOŁOWSKI, J.: Obrażenia śmiertelne narządów szyi spowodowane zapiętymi pasami bezpieczeństwa (Fatal injuries of organs situated in the neck caused by fastened seat belts), Arch. Med. Sąd. Kryminol., 2011, LXI, Prace Kazuistyczne/Case Reports 2011, pp. 170-175.
• [11] National Highway Traffic Safety Administration: New Car Assessment Program. Federal Register Vol. 73, No. 134, USA 2008.
• [12] Seat-belts and child restraints: a road safety manual for decision-makers and practitioners. FIA Foundation for the Automobile and Society, London, 2009.
• [13] VIANO, D.C. and LAU, I.V.: Thoracic Impact: A Viscous Tolerance Criterion, Proceedings of the 10^th International Conference on Experimental Safety Vehicles, 1985, pp. 104-114.
• [14] WICHER, J.: Bezpieczeństwo samochodów i ruchu drogowego (The safety of automotive vehicles and road traffic). WKŁ, Warszawa 2012.
• [15] ZELLMER, H., LÜHRS, S. and BRÜGGEMANN, K.: Optimized Restraint Systems for Rear Seat Passengers. The 16^th International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles (ESV), Canada 1996.
• [16] ŻUCHOWSKI, A. and JACKOWSKI, J.: Analysis of Properties of Operation of the Supporting Equipment for the Seat Belts. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 18, No. 1, 2011, pp. 697-704.
• [17] ŻUCHOWSKI, A., PROCHOWSKI, L.: Analiza porównawcza obciążeń dynamicznych, działających na dzieci i osoby dorosłe, podczas uderzenia samochodu osobowego w przeszkodę (Comparative analysis of the dynamic loads acting on children and adults during an impact of a passenger car against an obstacle). Proceedings of the 8th International Conference “Motor Vehicle Safety Problems”, Kielce, 2012, pp. 371-378.
• [18] ŻUCHOWSKI, A. and PROCHOWSKI, L.: The analysis of safety of rear seat passengers of a passenger car during the road accident. The Archives of Automotive Engineering, No. 3, 2011, pp. 81-96.
• [19] ŻUCHOWSKI, A.: Risk of Injury for the Front and Rear Seat Passengers of the Passenger Cars in Frontal Impact. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 19, No. 3, 2012, pp. 507-518.
• [20] www.nhtsa.gov: Final Report – Test Number 050506-2. Vehicle Research and Test Center, East Liberty, USA, 2005).