Прогр_Биомеханика_2014 - Владивостокский государственный

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Владивостокский государственный университет экономики и
сервиса»
Институт информатики, инноваций и бизнес систем
Кафедра сервиса транспортных средств
БИОМЕХАНИКА ДТП
Учебная программа курса по специальности 190702.65
«Организация и безопасность движения»
Владивосток
Издательство ВГУЭС
2014
Учебная программа по дисциплине «Биомеханика ДТП» составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО РФ. Наряду с организационно-методическими указаниями и описанием дисциплины, содержит контрольные вопросы для самостоятельной проверки освоенного материала. Программа рекомендует основную и дополнительную
литературу, которая позволяет качественно и глубоко изучить данную
дисциплину.
Предназначена студентам специальности 190702.65 «Организация
и безопасность движения» очной и заочной форм обучения.
Составитель: С.А. Остренко, доцент кафедры СТС.
Утверждена на заседании кафедры СТЭА протокол №11 от
14.04.2006 г.
Редакция программы утверждена на заседании кафедры СТС
протокол № 8 от 09.04.2014 г.
Рекомендована к изданию УМК ИИБС ВГУЭС протокол №7 от
29.04.2014 г.
© Издательство Владивостокский государственный университет
экономики и сервиса, 2014
ВВЕДЕНИЕ
В дисциплине изучают предмет, цели и задачи теории пассивной
безопасности как научной дисциплины; технические требования и методы испытаний, применяемые при сертификации транспортных
средств в Российской Федерации. Рассматривают результаты исследований механизмов травмирования и кинематики (динамики) человека в
автомобиле при основных типах дорожно-транспортных происшест-вий
– фронтальном и боковом столкновениях, ударе сзади и опрокидывании; материалы, касающиеся современных нормативов активной и
пассивной безопасности автотранспортных средств.
Лекционные занятия проводятся в аудитории, оборудованной компьютером и мультимедийным проектором.
Практические занятия проводятся в компьютерном классе, имеющем выход в Интернет.
3
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Сформировать у студентов основы знаний по биомеханике дорожно-транспортных происшествий (ДТП).
Дать представление о механизмах травмирования человека в условиях дорожно-транспортных происшествий и взаимосвязи условий ДТП
с характерными особенностями травмирования человека – участника
ДТП для возможности использования при проведении экспертных исследований ДТП.
1.2. Связь с другими дисциплинами
Базой дисциплины являются: математика, теоретическая механика.
Полученные знания используются при изучении дисциплины «Расследование дорожно-транспортных происшествий», «Организация
безопасности дорожного движения».
1.3. Знания, умения и навыки,
которые должен приобрести студент
в результате изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
состояние и направление развития биомеханики ДТП;
характерные особенности травмирования человека при различных видах ДТП;
биомеханические характеристики тела человека и манекенов;
особенности воздействия перегрузок при различных видах ДТП;
основные критерии, характеризующие биокинематику и биодинамику ДТП;
способности тела человека переносить возникающие при ДТП
перегрузки;
методы использования данных о биомеханике ДТП при проведении экспертных исследований.
Уметь использовать методы и приемы биомеханики при производстве экспертных исследований ДТП.
4
1.4. Объем и сроки изучения курса
Виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля
Всего часов
70
34
17
17
36
зачет
1.5. Основные виды занятий и особенности
их проведения при изучении дисциплины
1.5.1. Лекционные занятия
Лекционные занятия проводятся в аудитории, оборудованной компьютером и мультимедийным проектором с потоком студентов, обучающихся по данной специальности, в объеме 1 час в неделю.
1.5.2. Практические занятия
Практические занятия проводятся в компьютерном классе, имеющем выход в Интернет, с группой студентов, обучающейся по данной
специальности, в объеме 1 час в неделю.
1.6. Виды текущего, промежуточного
и итогового контроля знаний студентов
по дисциплине и способы их проведения
В течение семестра по итогам практических занятий, а также тестирования, проводимого на занятиях по мере изучения разделов дисциплины, проводятся промежуточные проверки успеваемости (предварительные аттестации ПА). При выставлении баллов во внимание принимается: степень усвоения изученного на практических занятиях материала; написание реферата по безопасности различных марок автомобилей, включая «краш-тесты», самостоятельно найденных в Интернете;
результаты тестирования. Курс заканчивается проведением семестровой
аттестации (СА) в виде зачета.
Зачет выставляется по итогам семестровой аттестации с учетом
предварительной аттестации, если сумма набранных баллов превысит
значение 61.
5
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Перечень тем лекционных занятий
Тема1. Понятие о биомеханике ДТП
Роль и место работ по исследованию механизмов травмирования
водителей (пассажиров) автотранспортных средств (АТС) и пешеходов
при ДТП в повышении безопасности автомобилей. Этапы развития
биомеханики ДТП. Задачи, решаемые при проведении биомеханических
исследований ДТП.
Тема 2. Основные типы и виды ДТП
Травматизм при ДТП: локализация, степень тяжести, методы
оценки. Влияние видов ДТП и типов АТС на тяжесть травмирования
участников ДТП.
Тема 3. Биомеханические характеристики тела человека
Антропометрические данные. Массово-инерционные характеристики. Шарниры и межзвенные углы. Физико-механические характеристики тела человека. Костно-опорный аппарат: череп, позвоночник, конечности. Мягкие ткани, органы и системы: мозг, сердечно-сосудистая
система, ткани и органы брюшной полости. Резонансные характеристики тела человека. Современные манекены для физического моделирования тела человека и его характеристик.
Тема 4. Перегрузки при дорожно-транспортных происшествиях
Ускорения (перегрузки). Классификация ускорений (перегрузок):
длительно-действующие; ударные; перегрузки, вызванные угловым ускорением и угловой скоростью. Критерии переносимости длительнодействующих и ударных перегрузок. Система «человек-автомобиль».
Компоненты суммарного вектора перегрузки в осях тела человека. Перегрузки в повседневной жизни и при ДТП. Нормирование перегрузок:
голова, позвоночник, конечности, мягкие ткани.
Тема 5. Кинематика и динамика тела человека
при воздействии перегрузок при ДТП
Биокинематика и биодинамика фронтального, бокового и заднего
столкновения и опрокидывания автомобиля. Влияние удерживающих
систем на кинематику и динамику человека при ДТП.
6
Тема 6. Математические модели тела человека
при воздействии перегрузок
Череп. Голова и шейный шарнир. Позвоночник. Результаты теоретического исследования математических моделей системы «человекавтомобиль» при воздействии характерных для ДТП перегрузок.
Тема 7. Перегрузки, допустимые для человека в условиях ДТП
Перегрузка "спина-грудь". Защитные свойства ремней безопасности и надувных защитных систем (подушек). Удар головы об элементы
автомобиля. Перегрузка «грудь-спина».
Защитные свойства подголовника. Перегрузка «голова-таз». Перегрузка «бок-бок».
Многократное воздействие ударной перегрузки на систему «чело-векавтомобиль» при опрокидывании автомобиля. Динамические нагруз-ки на
тело человека при фронтальных, боковых и задних столкновениях.
Тема 8. Системы защиты пассажиров и пешеходов при ДТП
Методы оценки степени воздействия перегрузок на человека и защитных свойств элементов автомобиля. Методы и примеры использования данных о биомеханике ДТП при проведении экспертных исследований ДТП.
2.2. Перечень тем практических занятий
На практических занятиях студенты изучают:
Тема 1. Нормативы (технические требования и методы испытаний),
регламентирующие пассивную безопасность легковых, грузовых автомобилей и автобусов.
Тема 2. Описание критериев анализа последствий аварии (Crash Analysis).
Тема 3. Элементы автотехнической экспертизы по делу о ДТП.
Тема 4. Рейтинги безопасности. Европейская программа оценки характеристик новых легковых автомобилей.
Знакомятся с материалами сайтов (табл. 1 в списке дополнительной
литературы), посвященными оценкам пассивной безопасности по результатам «краш тестов» различных марок автомобилей и осуществляют поиск дополнительной информации в сети.
7
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
Ввиду ограниченности времени, отводимого на аудиторные занятия, а также разнообразия видов ДТП, транспортных средств, и значительного числа систем, влияющих на их безопасность, часть материала,
подобного рассмотренному на аудиторных занятиях, отводится на самостоятельную проработку.
При самостоятельном изучении следует придерживаться последовательности изложения материала, представленного в рекомендуемой
литературе в разделах, соответствующих темам, приведенным в содержании данной дисциплины.
Поиск актуальной информации о безопасности автомобильного
транспорта, «краш-тестах» различных марок автомобилей необходимо
проводить с помощью Интернета.
Для углубленного изучения дисциплины «Биомеханика дорожно –
транспортных происшествий» предлагаются следующие темы для рефератов студентов очного обучения и контрольных работ для студентов
заочной формы обучения.
Студенты заочной формы обучения выбирают свою тему по последней цифре зачетной книжки.
3.1. Рефераты
Темы рефератов:
системы оценки безопасности автомобилей, используемые в различных странах;
результаты испытаний автомобилей, включая видео материалы
тестов на разрушение автомобилей при столкновениях;
современные средства пассивной безопасности водителя, пассажиров, включая детей.
3.2. Обзор литературы
1. Аурин А.С., Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика.–
М.: Мир, 1988–256 с.
Эргономическая биомеханика изучает механическое взаимодействие
человека с окружающей его предметной средой с целью ее оптимизации. Это пограничный раздел биомеханики (изучающей механические
явления в живых системах) и эргономики, имеющей целью совершенствование орудий, условий и процесса труда.
8
Биомеханические особенности частей тела человека (антропометрические размеры, масс инерционные характеристики, кинематические
и силовые характеристики, модели) и их связь с органами управления и
другими элементами автомобиля.
Действие вибрации на тело человека, механическое моделирование
тела, динамические характеристики.
Механическая толерантность тела человека и критерии для ее оценки.
2. Расследование дорожно-транспортных происшествий / Под общ.
ред. В.А. Федо-рова, Б.Я. Гаврилова. – 2-е изд., перераб. и доп.– М.: Издательство «Экзамен" 2003.–464 с.
В книге описывают виды дорожно-транспортных происшествий
(ДТП), факторы на них влияющие, содержатся рекомендации, необходимые для их расследования. Описаны особенности расследования
столкновений ТС, наездов на пешеходов, ДТП, связанных с гибелью
детей, виды экспертиз и их оценка.
3. Рябчинский А.И. Регламентация активной и пассивной безопасности автотранспортных средств: учеб. пособие для студ. высш. учеб.
Заведений / А.И. Рябчинский, Б.В. Кисуленко, Т.Э. Морозова. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 432 с.
Содержит материалы, касающиеся современных нормативов пассивной безопасности автотранспортных средств (легковых и грузовых
автомобилей, автобусов, прицепов и полуприцепов). Приведены описания технических требований и методов испытаний, регламентируемых
международными и национальными стандартами, которые применяются
при сертификации транспортных средств в Российской Федерации.
Контрольные вопросы для самопроверки
1. Что изучает наука эргономическая биомеханика?
2. На какие блоки подразделяют биомеханические особенности
частей тела человека?
3. Что относят к основным масс-инерционным характеристикам
отдельных звеньев тела?
4. От чего зависит возможная амплитуда движений в суставе?
5. Как производят выбор и расположение педалей?
6. Какие разновидности вибраций вы знаете?
7. Чем характеризуют вибрацию?
8. Какие действия оказывает вибрация на человека?
9. От чего зависит степень ослабления колебаний?
10. Как оценивают толерантность тела (головы, отдельных частей
те-ла) к ускорениям?
9
11. Как оценивают толерантность тела (головы, отдельных частей
те-ла) к контактным воздействиям?
12. Что относят к субъективным и объективным причинам ДТП?
13. Как классифицируют ДТП?
14. С какой целью проводят осмотр транспортных средств при ДТП?
15. Какие типовые столкновения вы знаете?
16. Как классифицируют автомобильные травмы
17. Какие основные механизмы возникновения повреждений?
18. Какие характерные и специфические повреждения встречаются
при столкновении движущегося автомобиля с человеком (пешеходом)?
19. Какие характерные и специфические повреждения встречаются
при переезде тела пешехода колесом автомобиля?
20. Какие травмы получают водитель и пассажиры, находящиеся
внутри автомобиля при столкновении с другим транспортом (при опрокидывании и падении автомобиля с высоты, при внезапно резком начале
движения, при столкновении автомобиля с неподвижным препятствием)?
21. Какие травмы получает человек при выпадении из движущегося
автомобиля?
22. В чем особенности травмы от сдавливания человека между частями движущегося автомобиля и другим препятствием?
23. Какие Вы знаете биомеханические критерии травмирования человека?
24. В чем особенность тестов травмирования головы, при наезде на
пешехода?
25. Как классифицируют основные категории транспортных средств?
26. Что подразумевают под термином пассивная безопасность?
27. Что включает понятие внешняя (внутренняя) пассивная безопасность?
28. Что называют удерживающим средством? Как они подразделяются по функциональным качествам и конструктивным особенностям?
29. В чем состоят основные функциональные требования Правил
ЕЭК ООН, предъявляемые к отдельным узлам (элементы) легковых
авто-мобилей, от ударно-прочностных и геометрических характеристик
кото-рых зависит уровень безопасности водителей и пассажиров при
фрон-тальных столкновениях?
30. Какие требования предъявляют к безопасности детских сидений?
31. Какие способы установки детских сидений вы знаете?
32. Как оценивают результаты испытаний детских сидений?
33. При каких условиях ремни безопасности и пневматические подушки безопасности эффективны?
10
34. Какие меры предосторожности необходимо соблюдать в транспортных средствах, оснащенных пневматическими подушками безопасности?
35. К каким травмам могут привести подушки безопасности?
36. В чем особенность функционирования боковых подушек безопасности?
37. Какие манекены используют в тестах на столкновение
транспорт-ных средств?
38. Как определяют рейтинги безопасности транспортного средства?
39. Отчего зависят риски получения травм при столкновении автомобилей?
40. Как оценивают риски получения повреждений участниками ДТП?
11
5. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
5.1. Основная литература
Рябчинский А.И. Механизм травмирования человека в автомобиле и
биомеханика дорожно-транспортных происшествий. – Таллин: Валгус,
1979. – 126 с.
Рябчинский А. И. Регламентация активной и пассивной
безопасности автотранспортных средств: учеб. пособие для студ. высш.
учеб. заведе-ний/ А.И.Рябчинский, Б.В.Кисуленко, Т.Э.Морозова. – М.:
Издательский центр «Академия», 2006. – 432 с.
5.2. Дополнительная литература
Аурин А.С., Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. 1988.
– 256 с: ил.
Расследование дорожно-транспортных происшествий / Под общ.
ред. В.А. Федорова, Б.Я. Гаврилова. – 2-е изд., перераб. и доп.– М.:
Издатель-ство «Экзамен» 2003. – 464 с.
Байэтт Р., Уоттс Р. Расследование дорожно-транспортных происшествий. – М.: Транспорт, 1983. – 288 с.
Адреса организаций, занимающихся безопасностью автомобилей и
краткая информация о них:
1. Insurance Institute for Highway Safety
(IIHS):
http://www.hwysafety.org/vehicle_ratings/ratin
gs.htm
2. Euro NCAP: www.euroncap.com
4. New Car Assessment Japan:
http://www.nasva.go.jp/mamoru/englis
h/index.html
5. Australian NCAP (ANCAP):
http://www.ancap.com.au
12