Impaktory pro hlavu: Ochrana nejcennější části těla

Při simulaci střetu chodce s vozidlem patří mezi nejdůležitější zkušební nástroje impaktory hlavy. Umožňují hodnotit riziko poranění nejzranitelnější části lidského těla. Poranění hlavy patří při dopravních nehodách k nejzávažnějším – náraz může vést k život ohrožujícím stavům nebo dlouhodobým následkům. Proto se při vývoji vozidel věnuje ochraně hlavy chodců mimořádná pozornost.

V předchozích dílech této série jsme vysvětlili, co jsou impaktory a proč patří mezi klíčové nástroje pro testy bezpečnosti chodců. Druhý článek se zaměřil na impaktory používané pro testování nárazníku při dopadu na dolní končetiny chodců. Nyní se podívejme na dva typy impaktorů, které se používají pro zkoušky ochrany hlavy: impaktor dětské hlavy a impaktor hlavy dospělého.

Základní princip experimentů

Při testech ochrany chodců se definují oblasti tzv. zkušebních zón. U hlav se k tomu používá parametr WAD – Wrap Around Distance, tedy vzdálenost měřená pružnou páskou od země přes nárazník a kapotu vozidla. Tento údaj pomáhá určit, kam při střetu pravděpodobně dopadne hlava chodce. Podle předpisů ECE 127.04 nebo metodiky Euro NCAP se podle něj definují zkušební oblasti na kapotě. Okraje zón se tvoří trochu složitěji, ale obecně lze říci, že přibližně mezi liniemi WAD1000–WAD1500 se testuje dopad hlavy dítěte, zatímco oblast WAD1700–WAD2500 odpovídá dopadu hlavy dospělého chodce či cyklisty.

Kritérium poranění hlavy (HIC)

Hlavním parametrem při těchto zkouškách je HIC – Head Injury Criterion. Tento ukazatel vyjadřuje pravděpodobnost vážného poranění hlavy na základě průběhu zrychlení naměřeného akcelerometry v impaktoru během nárazu, obvykle v časovém intervalu 15 ms (HIC15). Nehodnotí se tedy pouze maximální hodnota zrychlení, ale i doba jejího působení. Jde o natolik důležitý a rozšířený test, že u některých zákazníků zdomácněl zjednodušený název „HIC testy“. 

V testech ochrany chodců se typicky dosahuje hodnot HIC v řádu stovek až tisíců jednotek. Hodnota kolem 650 a méně je považována za velmi dobrý výsledek, zatímco hodnoty nad 1 700 znamenají vysoké riziko závažného poranění hlavy. HIC je proto zásadním kritériem při vývoji vozidel a umožňuje objektivně posoudit, jak konstrukce kapoty nebo prostor pod ní dokážou snížit zatížení hlavy chodce při nárazu. 

Impaktor dětské hlavy (Child/Small Adult Headform Impactor)

Impaktor AC35 simuluje hlavu dítěte nebo menšího dospělého a váží 3,5 kg. Uvnitř  je umístěn tříosý akcelerometr, který zaznamenává průběh zrychlení při nárazu. Testy se zaměřují především na střední část kapoty. Během zkoušky se impaktor vystřelí definovanou rychlostí a pod definovaným úhlem směrem k prověřovanému bodu karoserie. Naměřená data se následně používají pro výpočet hodnoty HIC.

Ve zkušebně ochrany chodců AUREL probíhají tyto testy na jednom až třech přesných dynamických zařízeních pomocí přesně kalibrovaného odpalovacího zařízení. Po nárazu se analyzuje nejen průběh zrychlení, ale také deformace kapoty a chování konstrukce pod ní.

Impaktor hlavy dospělého (Adult Headform Impactor)

Impaktor AD45 simuluje náraz hlavy dospělého chodce nebo cyklisty a má hmotnost 4,5 kg. Používá se především pro testování čelního skla a zadní části kapoty, tedy oblastí blíže k čelnímu sklu a A-sloupkům. Tyto části karoserie jsou konstrukčně složitější, protože se pod nimi často nacházejí pevné komponenty – například závěsy kapoty, výztuhy nebo části karoserie. Právě zde bývá dosažení nízkých hodnot HIC nejnáročnější a vývojáři musí hledat kompromis mezi pevností konstrukce a schopností absorbovat energii nárazu.

Inovace v ochraně hlavy očima expertů z AURELu

Moderní vozidla využívají několik technologií, které pomáhají snížit riziko poranění hlavy chodce:

• aktivní kapoty, které se při nárazu nadzvednou a vytvoří větší deformační prostor,
• airbag pro chodce, který se rozbalí přes čelní sklo a A-sloupky,
• optimalizované deformační zóny pod kapotou,
• konstrukční úpravy kapoty a jejích výztuh.

Zkušenosti AURELu z testování ukazují, že kombinace těchto řešení může výrazně snížit hodnoty HIC, a tím i riziko vážného poranění. Zásadní roli hraje například samotný design vozidla a konstrukce jednotlivých částí karoserie. Výsledek zkoušek významně ovlivňuje kombinace vnějšího a vnitřního plechu kapoty, použitého lepidla i výrobní technologie. 

„Zároveň se ukazuje, že kritická místa kapoty, jako jsou závěsy, uchycení zámků nebo další konstrukčně tuhé části, vyžadují speciální úpravy a pečlivou přípravu právě s ohledem na nárazové testy impaktorem hlavy. Důležitou roli hraje také čelní sklo, které může být při správném návrhu relativně bezpečné díky své deformovatelnosti. Klíčovým faktorem je však kritický čas mezi kontaktem hlavy se sklem a okamžikem jeho prasknutí,“ popisuje vedoucí zkoušek v AURELu Miroslav Pažout.

Zkoušky ochrany chodců zachraňují lidské životy

Impaktory pro nohy i hlavu společně vytvářejí komplexní systém testování ochrany chodců. Díky nim mohou vývojáři objektivně vyhodnocovat bezpečnost vozidel a postupně zvyšovat úroveň prevence úrazů. S vývojem automobilů, novými bezpečnostními předpisy i pokročilými technologiemi se budou dále vyvíjet také experimentální metody a samotné impaktory. Cíl však zůstává stejný: minimalizovat následky střetu vozidla s člověkem a chránit to nejcennější – lidský život.

Zajímá vás testování ochrany chodců nebo možnosti zkoušek v dynamické zkušebně AUREL? Neváhejte se na nás obrátit. Rádi s vámi probereme specifické požadavky vašeho projektu.