Je potrebné, aby každý vodič zdokonaľoval svoje schopnosti a zvyšoval svoje vedomosti v praxi. Na vznik dopravnej nehody má vplyv aj stav vozovky a to nie len v súvislosti s poveternostnými podmienkami, ale aj narušenie súvislého povrchu vozovky. Tieto nerovnosti pri jazde spôsobujú kmitanie podvozkových častí, predovšetkým pneumatík, čo vyvolá stratu kontaktu s vozovkou, následkom čoho stráca pneumatika schopnosť prenášať pozdĺžne a priečne sily (brzdenie, zrýchľovanie, manévrovanie).
Pri jazde po cestách sa prenášajú na vodiča i posádku vibrácie. Vibrácie majú zdroj v samotnom chvení jednotlivých častí hnacieho mechanizmu, avšak pri jazde sú hlavným zdrojom vibrácií nerovnosti vozovky, ktoré sa skrz podvozkový mechanizmus (pneumatiky, pruženie) a sedadlo prenášajú na vodiča i posádku. Pri skúmaní šírenia vibrácií a ich vplyvu je potrebné si uvedomiť, že sa jedná o prepojenie viacerých vedných disciplín ako sú strojárstvo, psychológia, klinická medicína či fyziológia. Všetky tieto disciplíny majú spoločný cieľ a to optimalizovať prostredie pre osoby, ktoré sú vibráciám vystavené, avšak každá vedná disciplína toho dosahuje iným spôsobom. V prípade inžinierskeho prístupu je cieľ minimalizovať vibrácie technickými riešeniami, v prípade zamerania sa na ergonómiu je snaha optimalizovať prostredie s dôrazom na človeka. Jazdné pohodlie je vysoko subjektívny a osobný názor jednotlivcov, hoci niektoré názory sú veľmi blízke a možno ich zovšeobecňovať. Skúmanie vibrácií prenášajúcich sa do celého tela malo za cieľ vyhodnotiť, aké vibrácie spôsobujú nepohodlie.
Merané vozidlo
Meranie sa vykonávalo na vozidle VW e-Up! (obr. 1) s najazdenými 10 000 km. Tento typ vozidla prezentuje firma VW ako automobil pre každodenné využitie. Pohotovostná hmotnosť vozidla je 1 214 kg, maximálna rýchlosť 130 km/h, pohon zabezpečuje synchrónny AC elektromotor s permanentnými magnetmi. Jeho malé rozmery ho robia vhodnými pre jazdu do mesta, elektromotor neprodukuje žiadne emisie škodlivín a dojazd približne 120 km je prezentovaný, ako dostatočný na jazdenie po meste.
Na vozidlo bolo umiestnených sedem akcelerometrov. Tri akcelerometre boli umiestnené na neodpruženej hmote, dva akcelerometre na odpruženej hmote a dva na posádke, spolujazdcovi a vodičovi. Na neodpruženej hmote boli umiestnené snímače na uchytení čapu na spodnom ramene v prednej časti vozidla, jeden akcelerometer na pravej strane, druhý na ľavej. Pre zachytávanie zrýchlení na zadnej náprave sa namontoval jeden akcelerometer na stred zadnej nápravy, ktorá je vo väčšine mestských vozidiel súčasnosti vďaka svojej jednoduchosti riešená ako vlečená. Na odpruženú hmotu bol namontovaný jeden snímač v prednej časti v motorovom priestore a druhý v zadnej časti v priestore rezervy. Snímanie posádky bolo zabezpečené ukotvením snímačov u vodiča na stehno ľavej nohy, nakoľko tá je v prípade elektromobilu v kľudovej polohe a u spolujazdca ukotvením v oblasti panvovej. Práve z dôvodu charakteristiky útlmu ľudského tela sa zvolili u pasažierov dva rozdielne body, ktoré ako sa ďalej zistilo vykazovali veľmi podobné, väčšinou zhodné výsledky.
Merací reťazec
Merací reťazec (obr. 2) bol tvorený trojosovými akcelerometrami, meracou kartou od firmy National Instruments, 12 V autobatériou, ktorá zabezpečovala napájanie meracej karty a siedmich snímačov. Pre bližšie špecifikovanie nameraných dát a možnosť vidieť prejazd pri spracovaní údajov bola použitá automobilová kamera. Výstupy z meracej karty boli spracované v programe Matlab/Simulink za použitia notebooku.
Meranie sa vykonávalo v okolí Bratislavy na vopred vytipovaných úsekoch. Prvým úsekom bola betónová cesta s miernymi výškovými rozdielmi betónových blokov zaliatych asfaltom. Na tomto úseku sa meralo pri rýchlostiach 40, 50 a 60 km/h. Druhým úsekom bola zvlnená plocha parkoviska bez poškodení vozovky, prejazdová rýchlosť bola stanovená na 30, 40 a 50 km/h. Ďalším meraním bol prejazd cez normovaný prefabrikovaný spomaľovací prah pri rýchlostiach 20, 30, 40 a 50 km/h. Posledným úsekom bolo meranie na poškodenej vozovke tvorenej žulovými dlažobnými kockami tzv. mačacími hlavami. Prejazd po tejto ulici bol vykonaný pri rýchlostiach 40 km/h, 50 km/h a 60 km/h. Uvedené merania trvali približne 4 hodiny, pričom táto doba zahrňovala aj prejazdy z jedného úseku na druhý. Meranie prebiehalo v štandardnej premávke, preto sa niektoré merania museli viackrát opakovať. Vodič aj spolujazdec po takejto sérii meraní tvrdili, že pociťujú únavu, ako keby jazda trvala dvojnásobný čas.
Výsledky merania
Pre možnosť čitateľa predstaviť si uvedenú situáciu sú spracované výsledky pre prejazd cez prefabrikovaný spomaľovací prah pri rýchlosti 40 km/h. Spracovanie dát prebehlo v programe Matlab.
Pri prejazde vozidla cez spomaľovací prah sa na kolesách prednej nápravy a teda neodpruženej hmote dosiahli hodnoty frekvencií v rozsahu od 4 po 9 Hz. Na zadnej náprave sa vyskytovali frekvencie v rozsahu od 4 po 20 Hz, pričom najvýznamnejšie oblasti sa nachádzali v rozmedzí 4 až 6 Hz a 9 až 11 Hz. Na odpruženej hmote na karosérii v motorovom priestore sa frekvencie nachádzali v rozsahu 0,5 až 10 Hz pričom najvýznamnejšia bola frekvencia 1,5 Hz. V zadnej časti karosérie sa frekvencie pohybovali v rozsahu 0,5 až 9 Hz a najvýznamnejšia frekvencia činila 3,6 Hz. Na vodiča a spolujazdca sa prenášali frekvencie v najmenšej miere a to v rozsahu od 1 po 5 Hz pričom najvýznamnejšie zložky boli 2,7 a 4,6 Hz.
Výsledný vektor zrýchlení na prednej náprave v čase prejazdu cez spomaľovací prah nadobudol hodnotu 109 m/s2, na zadnej náprave 110 m/s2. V prednej časti karosérie zrýchlenie dosahovalo 26 m/s2, v zadnej časti karosérie dosahovalo 22 m/s2. Na vodiča a spolujazdca sa vo výsledku prenieslo zrýchlenie po prejazde 10 m/s2.
Záver
Ako možno vidieť z grafu (obr. 3) a z nameraných údajov, pruženie vozidla spoľahlivo plní funkciu na ktorú bolo navrhnuté. Zaujímavosťou by bolo vykonať rovnaké meranie na rovnakých úsekoch po najazdení 50 000, 100 000 a 150 000 km, kedy jednotlivé diely nápravy budú vykazovať opotrebovanie, rovnako ako sa jemne zníži tuhosť karosérie a sedadlá budú viac vysedené. Pre ľudské telo sú najviac kritické frekvencie v oblasti od 4 do 8 Hz. Ako možno vo výsledkoch vidieť na pasažierov sa prenášali frekvencie od 1 po 5 Hz. Možno konštatovať známu vec, že keby posádka prechádzala radu spomaľovacích prahov v rýchlosti 40 km/h prišlo by posádke nevoľno. Meranie prejazdu cez spomaľovací prah bolo vykonané z dôvodu ladenia modelu vozidla v programe Adams/Car.
Ostatné prejazdy boli zamerané na skúmanie komfortu, prenosu nebezpečných vibrácií na človeka pri prejazde po vopred vytypovaných nekvalitných povrchoch, s ktorými sa možno pri jazdení po Slovensku stretnúť za účelom ďalšieho výskumu materiálov sedadiel.
Literatúra:
[1] NEWELL, G.S. – MANSFIELD, N.J. 2006, Influence of posture and multi-axis vibration on reaction time performance and perceived workload: výskumná správa
[2] GRIFFIN, M.J. 1990, Handbook of human vibration. Academic press, 1996, ISBN 978-0-12-303041-2
