Życie z niepełnosprawnością. Mobilność jest potrzebna nam wszystkim

Szczegóły

Opublikowano: czwartek, 22, grudzień 2022 07:18

Odsłony: 330

Fot. 1. Życie z niepełnosprawnością. Analiza zderzenia czołowego ze sztywną przeszkodą samochodu poruszającego się z prędkością początkową 50 km/h.

Jak zwiększyć bezpieczeństwo osób z niepełnosprawnością kierujących samochodami? Naukowcy z WAT kontynuują badania, które przybliżają nas do stworzenia opartej na modelowaniu numerycznym szybkiej metody oceny adaptacji pojazdów dla osób o szczególnych potrzebach. Tym razem, wraz z badaczami z Politechniki Wrocławskiej i Uniwersytetu w Aveiro przebadali biomechanikę obrażeń kierowcy z niepełnosprawnością podczas wypadku drogowego.

Na świecie rośnie liczba osób z niepełnosprawnością, co jest związane z wydłużaniem średniej długości życia oraz liczbą wypadków, w tym poważnych wypadków drogowych. Szacuje się, że od 110-190 mln dorosłych ma poważne problemy funkcjonalne. W ostatnich latach wiele uwagi poświęca się dostosowywaniu infrastruktury dla potrzeb osób z niepełnosprawnością i ich aktywizacji zawodowej.

„Możliwość samodzielnego dotarcia do pracy, na spotkania towarzyskie czy zwykłe codzienne zakupy jest kluczowym aspektem dla każdego, a szczególnie dla osób z niepełnosprawnością. Pod tym względem sytuacja przedstawia się dobrze w dużych miastach, gdzie funkcjonuje nowoczesny transport publiczny. W mniejszych miastach i wsiach istotną rolę odgrywa transport indywidualny” – zauważa dr inż. Kamil Sybilski z Instytutu Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej Wydziału Inżynierii Mechanicznej Wojskowej Akademii Technicznej.

Od lat w Polsce narasta problem wykluczenia transportowego, które może dotyczyć nawet kilkunastu milionów ludzi. Posiadanie samochodu jest często koniecznością, zwłaszcza dla osób o szczególnych potrzebach.

Wymagania dopuszczenia do ruchu

Od lat 70. XX wieku na świecie zaczynają być wprowadzane regulacje, które wymuszają na producentach samochodów badanie odporności i zachowania pojazdów podczas kolizji. Przeprowadzanie testów zderzeniowych stało się normą i prowadzi do znacznej poprawy bezpieczeństwa kierowców. Muszą je przejść wszystkie wprowadzane na rynek auta.

„Samochody schodzące z taśm produkcyjnych nie są dostosowane do potrzeb osób z niepełnosprawnością. Potrzebne są dodatkowe adaptacje, które zmieniają ergonomię i biomechanikę kierowcy. Adaptacje w samochodach nie muszą przechodzić zaawansowanych badań, dlatego nie ma potwierdzenia bezpieczeństwa ich użytkowania” – mówi dr Sybilski.

Nie istnieją specjalne przepisy, które określałyby wyposażenie i zakres adaptacji samochodu dla kierowcy o szczególnych potrzebach. Są ogólne wytyczne, a każdy przypadek jest traktowany indywidualnie. Oprzyrządowanie dodatkowe jest dobierane do konkretnej szczególnej potrzeby, ale często największym ograniczeniem jest budżet zamawiającego. Adaptacja ma być tania, prosta i niezawodna. Każdy pojazd uczestniczący w ruchu drogowym musi przejść badanie techniczne i od diagnosty zależy, czy auto dalej będzie mogło w nim uczestniczyć. Również auta zaadaptowane do osób o szczególnych potrzebach muszą przejść standardowe badania, nie ma jednak dodatkowych badań z uwagi na występowanie adaptacji.

Testy zderzeniowe

„Przeprowadzenie testów zderzeniowych w tradycyjny sposób zawsze będzie drogie, dlatego staramy się stworzyć inne narzędzie, które umożliwiłoby w szybki sposób zweryfikować zabudowę pojazdu pod względem bezpieczeństwa. Nasze badania są krokiem ku realizacji tego celu. Metody numeryczne są często solidnym sposobem przewidywania wpływu zewnętrznych obciążeń mechanicznych na poszczególne struktury biologiczne. Na przestrzeni lat opracowano modele obliczeniowe układów biologicznych, które osiągnęły wysoki poziom szczegółowości, złożoności i precyzji” – mówi dr inż. Kamil Sybilski.

Celem badań była analiza dwóch przypadków różniących się działaniem poduszki powietrznej; w pierwszym przypadku poduszka powietrzna była normalnie aktywowana, a w drugim wyłączona. Testy były przeprowadzane dla modelu osoby z niepełnosprawnością bez lewej nogi, która kieruje pojazdem za pomocą specjalistycznego uchwytu na kierownicy. W obu przypadkach analizowano zderzenie czołowe ze sztywną przeszkodą samochodu poruszającego się z prędkością początkową 50 km/h.

„Brak kończyn i dodatkowo oprzyrządowanie na kierownicy bardzo zmienia biomechanikę. W momencie, kiedy nie mamy jednej nogi to jesteśmy o około 10 kg lżejsi, więc położenie środka ciężkości się przesuwa w jedną bądź w drugą stronę. Brak jednej nogi, zmiana pozycji ręki i umieszczenie jej na specjalnym uchwycie oraz trójpunktowe pasy bezpieczeństwa sprawiają, że pozycja kierowcy podczas zderzenia czołowego jest niesymetryczna” – wyjaśnia dr inż. Kamil Sybilski.

Co pokazały badania?

W testach zderzeniowych bardzo dużo zależy od ergonomii i ustawienia manekina. Usadowienie kierowcy w zależności od ustawień oparcia fotela kierowcy oraz jego odległości od kierownicy może zmienić w daleko idący sposób wyniki testów. Znacznie ma również to, czy w samochodzie są zamontowane pasy czteropunktowe czy trójpunktowe. Należy również pamiętać, że w zależności od rodzaju pojazdu wyniki będą się różnić.

Badania potwierdziły, że aktywowana poduszka powietrzna dla osoby o szczególnych potrzebach zmniejsza skutki asymetrii w ułożeniu pasów i punktów podparcia ciała, co wydaje się oczywiste. Ponadto wszystkie parametry biomechaniczne, analizowane na manekinie 50. centylowym, tj. HIC, siła kontaktu z pasami bezpieczeństwa i kryterium urazu szyi (Nij) przemawiają za zastosowaniem poduszki powietrznej. Przeprowadzone badania pokazały także, że asymetria powoduje znaczne ruchy poprzeczne ciała kierowcy, co przekłada się na występowanie większych wartości momentów skręcających w karku kierowcy.

Powstałe przyspieszenia, mierzone w głowie manekina w trakcie analiz globalnych, indukowano w dokładnym modelu głowy opartym na elementach skończonych (model YEAHM) w celu kinematycznego napędzenia głowy i określenia dokładnych obrażeń mózgu w obu przypadkach, z poduszką powietrzną i bez niej. W tym drugim przypadku, późniejsza predykcja obrażeń głowy ujawniła formę urazu stłuczeniowego, a dokładniej stłuczenia mózgu na podstawie uzyskanych poziomów ciśnienia wewnątrzczaszkowego.

„Nasze badania mają wstępny charakter. Chcieliśmy sprawdzić możliwość przeniesienia warunków dynamicznych z dużego globalnego modelu na dokładny model głowy. Zależało nam szczególnie na sprawdzeniu obrażeń mózgu. Dr Fábio A.O. Fernandes z Uniwersytetu w Aveiro razem z dr. hab. inż. Mariuszem Ptakiem z Politechniki Wrocławskiej dostarczyli bardzo dokładny model głowy. W zestawieniu z naszym doświadczeniem badań związanych z zachowaniem się ciała ludzkiego w trakcie zderzenia oczekiwaliśmy interesujących wyników. Model głowy był duży, składał się z ponad 13 milionów elementów i przeliczenie danych dla samej głowy trwało około dwóch miesięcy” – tłumaczy naukowiec.

Fot. 2. Życie z niepełnosprawnością. Analiza zderzenia czołowego ze sztywną przeszkodą samochodu poruszającego się z prędkością początkową 50 km/h.

Marcin Wrzos
grafika: Kamil Sybilski

• Poprzedni artykuł
• Następny artykuł