Khảo sát thiệt hại tai nạn ô tô do va chạm từ phía sau xe tải và các biện pháp cải tiến nâng cao an toàn

ế giới về hệ thống cản trƣớc và cản sau của các dòng xe du lịch, sử dụng phần mềm catia để thiết kế cản sau, công cụ chia lƣới Altair Hyper và mô phỏng bằng phần mềm LS-Dyna. Các số liệu từ việc phân tích này chúng ta có thể phân tích đƣợc các va chạm với các tốc độ khác nhau, các vật liệu khác nhau và độ dày khác nhau. Từ việc phân tích này có thể rút ra các kết quả biến dạng của cản sau, các kiểu hấp thụ năng lƣợng của cản sau để lựa chọn vật liệu và thiết kế tối ƣu trƣớc khi thử nghiệm. Từ khóa: Va chạm, ls-dyna, hypermesh, cản ô tô, tai nạn ô tô. 1. GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây, kinh tế Việt Nam phát triển rất mạnh nhu cầu đời sống ngƣời dân càng đƣợc nâng cao. Kéo theo ngành công nghiệp ô tô phát triển rất mạnh. Đặc biệt là ô tô phục vụ cho nghành kinh doanh vận tải hàng hoá và ô tô cá nhân. Các xe ô tô tải bán ra thị trƣờng rất nhiều, theo báo cáo của hiệp hội các nhà sản xuất ô tô của Việt Nam ( VAMA) thị trƣờng Việt Nam tiêu thụ 288.683 ô tô các loại [ 1 ], Theo số liệu thống kê từ Hiệp hội Các nhà sản xuất xe máy Việt Nam (VAMM), trong năm 2018 các nhà sản xuất xe máy bán đƣợc 3.386.097 xe [2] . Theo thống kê, tốc độ tăng trƣởng lƣợng xe ô tô tại Việt Nam hiện nay là 16%, trong khi đó, tốc độ phát triển hạ tầng giao thông là 0,25% [3]. Từ đó chúng ta có thể thấy rằng hệ thống giao thông đƣờng bộ ngày càng đông đúc, kéo theo các vụ tai nạn rất dể xảy ra. Theo thống kê thì toàn quốc năm 2018 xảy ra hơn 18.700 vụ làm hơn 8.200 ngƣời chết và khoảng 14.800 ngƣời bị thƣơng [4]. Trong đó các vụ tai nạn giao thông va chạm giữa xe máy và xe tải, ô tô con và xe tải thì đa số đều dẫn đến tử vong. Điển hình vụ tai nạn giao thông ngày 03/03 ở Thái Bình [5], tai nạn giữa xe máy và xe tải ngày 10/06 tại TP.HCM [6], tai nạn ngày 11/01 tại Bến Tre [7]. Vụ tai nạn này 18/01/2017 tại Hà Nội [8]. Tai nạn ngày 18/11 tai Hà Nội [9]. Từ các số liệu thống kê trên các vụ tai nạn chết ngƣời rất nhiều, gây ra bao mất mát đau thƣơng cho nhiều gia đình, gây hệ luỵ cho xã hội. Trong đó các vụ tai nạn va chạm phía sau xe tải hầu hết đều gây chết ngƣời. Nguyên nhân chính là do xe tải lớn đều không gắn cản sau hoặc có gắn cản sau nhƣng không đảm bảo an toàn. Theo thực tế khảo sát tại khu vực quốc lộ 1A tại khu vực quận 12 thì cứ 100 ô tô tải trên 10 tấn thì có khoản 70 xe không có gắn cản sau hoặc gắn cản sau không đúng theo quy định của cục đăng kiểm Việt Nam. Dƣới đây là một số hình ảnh tai nạn giao thông và xe tải khi tham gia giao thông 1417 Hình 1.1: Tai nạn xe máy chui gầm xe tải (xe tải không gắn cản sau) Hình 1.2: Tai nạn xe máy chui gầm xe tải (xe tải có gắn cản sau nhƣng không đảm bảo an toàn) Hình 1.3: Tai nạn xe ô tô con chui gầm xe tải (xe tải có gắn cản sau nhƣng không đảm bảo an toàn) Hình 1.4. Xe tải lớn không gắn cản khi tham gia giao thông trên quốc lộ 1A 1418 Hình 1.5: xe tải có gắn cản sau nhƣng không đảm bảo an toàn (nếu va chạm góc bên trái hoặc bên phải thì ô tô có thể bị chui gầm xe) Hình 1.6: Xe tải không gắn cản sau Các nguyên nhân các xe tải lớn không gắn cản hoặc gắn cản sau không đảm bảo an toàn. Do cản sau thiết kế không đảm bảo chất lƣợng sử dụng một thời gian bị hƣ hỏng hoặc do các xe tải lớn đuôi xe dài nên gắn cản sau thấp ảnh hƣởng đến góc thoát sau khi xe qua các dốc cao dể bị va chạm. Từ các nguyên nhân trên, bài báo này đã nghiên cứu về ―KHẢO SÁT THIỆT HẠI TAI NẠN Ô TÔ DO VA CHẠM TỪ PHÍA SAU XE TẢI VÀ CÁC BIỆN PHÁP CẢI TIẾN NÂNG CAO AN TOÀN‖ đã đƣợc thực hiện nhằm mục đích khảo sát các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc, từ đó đƣa ra hƣớng tích cực để cải tiến cản sau cho phù hợp với thực trạng ở Việt Nam. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Va chạm là tiếp xúc bất thình lình giữa các vật rắn gây nên sự thay đổi các đặc trƣng cơ học của chúng. Vận tốc các điểm của vật rắn thay đổi một lƣợng hữu hạn trong một thời gian rất nhỏ. Quan hệ chuyển động của 2 xe trong suốt quá trình va chạm [10]: Giả sử cho hai xe chuyển động trên trục tọa độ OX v1 là vận tốc xe 1 v2 là vận tốc xe 2 p là vận tốc tƣơng đối của hai xe trƣớc va chạm p ‘ là vận tốc tƣơng đối của hai xe sau va chạm Hình 2.1 Hai xe chuyển động trên trục tọa độ OX Khi hai xe chuyển động xảy ra va chạm thì các trƣờng hợp xảy ra đƣợc thể hiện trong bảng 2.1 1419 Bảng 2.1. Trƣờng hợp xảy ra va chạm đúng tâm Trƣờng hợp : Va chạm giữa xe 1 và xe 2, xe 1 chuyển động và xe 2 đứng yên Khi hai xe chuyển động xảy ra va chạm với nhau (va chạm đúng tâm) thì sẽ xuất hiện một năng lƣợng, năng lƣợng này gọi là năng lƣợng va chạm. Năng lƣợng va chạm phụ thuộc vào tốc độ va chạm, kết cấu khung xƣơng và vật liệu chế tạo của xe. Với vận tốc không thay đổi thì năng lƣợng va chạm lớn nhất khi kết cấu khung xƣơng và vật liệu chế tạo của xe tuyệt đối cứng. Nhƣng thực chất trong quá trình va chạm của hai xe do sự biến dạng của kết cấu và vật liệu chế tạo nó sẽ hấp thụ một khoảng năng lƣợng, năng lƣợng này gọi là năng lƣợng hấp thụ. 3. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN Ngày nay, trên thế giới ngành ô tô phát triển rất mạnh, các thiết bị an toàn cho ngƣời sử dụng ô tô cũng đƣợc nghiên cứu rất nhiều. Trong đó các nghiên cứu về các thiết bị hiện đại đều mang tính chất bảo bảo vệ tính mạng cho con ngƣời. Ch ng hạn nhƣ : túi khí bảo vệ con ngƣời khi va chạm, hệ thống ABS để kiểm soát hệ thống phanh..., thì trong đó hệ thống cản bảo vệ phí trƣớc và phía sau cũng không ngoại lệ. Hệ thống cản phía trƣớc và phía sau của ô tô có mục đích hấp thụ năng lƣợng khi va chạm. Nên việc thiết kế cản trƣớc và sau rất đƣợc chú trọng. Ngoài việc hấp thụ năng lƣợng khi va chạm thì cản trƣớc và sau còn có cả mục đích về th m mỹ. Đối với các loại ô tô nhỏ cản trƣớc và sau thông thƣờng đƣợc làm bằng thép để chịu lực khi va chạm. Còn đối các loại ô tô tải nặng cũng lắp cản trƣớc và sau thấp hơn chassis để hấp thụ các lực khi va chạm. Nên cách bố trí chiều cao, chiều rộng, cách thiết kế và tính th m mỹ là vấn đề đƣợc quan tâm trong và ngoài nƣớc. Anh D Ngo, Chalapati Rao, Nguyen Phuong Hoa, Damian G Hoy, Khieu Thi Quynh Trang and Peter S Hill [19], đã thống kê đƣợc số ngƣời tử vong do tai nạn giao thông ở Việt Nam, Nguyên nhân trực tiếp gây tử vong đƣợc xác định cho 446 trƣờng hợp tử vong (42%) với chấn thƣơng đầu là nguyên nhân phổ biến nhất do thƣơng tích giao thông đƣờng bộ nói chung (79%) và tai nạn xe máy nói riêng (78%). Alok Kumar Khore1, Tapan Jain2, Kartikeya Tripathi3 [20], đã sử dụng phần mềm Finite Elements (LS- Dyna), công cụ chia lƣới của Altair Hyper lƣới và Mô hình hóa trên Pro-E để mô phỏng các va chạm của cản sau với các xe cở nhỏ. Phƣơng pháp này giúp tiết kiệm chi phí khi trƣớc khi thử nghiệm sản ph m. 1420 Hình 3.10: Mô phỏng va chạm bằng phần mềm Hình 3.11: kết quả mô phỏng Min LI [21] đã đề cập đến vấn đề giải quyết các khiếm khuyết của thiết bị bảo vệ phía sau của xe tải không có chức năng rào cản và hấp thụ năng lƣợng đệm, một thiết bị bảo vệ phía sau có thể tháo rời gắn trên xe tải đƣợc thiết kế sử dụng phần mềm PRO / E và ANSYS / LS-DYNA mang mô hình và mô phỏng. Kết quả cho thấy, thiết bị hấp thụ năng lƣợng có thể đƣợc phân hủy năng lƣợng va chạm dùng một lần, giảm dần lực va chạm và dần dần hấp thụ năng lƣợng, về cơ bản tránh việc khoan xe vào đáy xe tải để giảm tổn thất và bảo vệ va chạm Bài báo nói rỏ các chức năng của cản sau xe tải: ngăn không cho xe con chui vào gầm xe, là đệm hấp thụ năng lƣợng khi va chạm, thay đổi chiều cao tuỳ theo đƣờng chạy Để bảo vệ tốt hơn, độ hở đƣờng của thiết bị Trạng thái thấp hơn đƣợc xác định 300 mm. Cản sau hấp thụ năng lƣợng bằng lực cắt bu long. Hình 3.12: thiết kế cản sau Hình 3.13: mô phỏng bằng phần mềm 1421 Hình 3.14: kết quả cản sau khi va chạm Từ những tổng quan trên nghiên cứu về cản sau để hạn chế va chạm thì các nghiên cứu trƣớc đã thiết kế các mô phỏng đến vật liệu của cản, chiều cao của các loại xe khác nhau thì phần chịu lực ở cản khác nhau trong đó thiết kế cản sau tự thay đổi chiều cao chƣa thì các nghiên cứu trên chƣa đề cập. Do vậy việc nghiên cứu thiết kế cản sau tự thay đổi chiều cao khi va chạm để chịu lực va chạm với các xe cở nhỏ là hết sức cần thiết . 4. KẾT LUẬN Với mục đích nghiên cứu này có thể giải quyết bài toán các xe tải lớn ở Việt Nam khi lắp cản sau v n đảm bảo góc thoát sau đúng theo quy định của cục đăng kiểm Việt Nam. Đảm bảo an toàn khi các xe cở nhỏ va chạm. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] https://bizlive.vn/phuong-tien/dat-doanh-so-ky-luc-33-trieu-xe-thi-truong-xe-may-viet-nam-sap- bao-hoa-3493302.html [3] 504898 [4] https://vnexpress.net/thoi-su/hon-8-200-nguoi-chet-do-tai-nan-giao-thong-trong-nam-2018- 3863087.html [5] https://www.nguoiduatin.vn/xe-may-ruc-gam-xe-tai-dang-do-ven-duong-nam-thanh-nien-chet- tham-a424327.html [6] https://baomoi.com/xe-may-chui-vao-gam-xe-tai-1-nguoi-nguy-kich/c/26366889.epi [7] https://plo.vn/an-ninh-trat-tu/xe-may-gam-vao-gam-o-to-tai-tren-quoc-lo-2-nguoi-trong-thuong- 812457.html [8] https://plo.vn/an-ninh-trat-tu/xe-may-gam-vao-gam-o-to-tai-tren-quoc-lo-2-nguoi-trong-thuong- 812457.html [9] https://autopro.com.vn/tai-nan-kinh-hai-xe-taxi-nat-buom-trong-gam-xe-tai- 20170118205657765.chn [10] P. T. L. NGUYEN(Kookmin University), J. Y. LEE(Kookmin University), H. J. YIM(Kookmin University), S. B. LEE(Kookmin University), S. J. HEO(Kookmin University), ―Analysis of vehicle structural performance during small-overlap frontal impact‖ [11] Nguồn từ trang Web: 1422 [12] P. T. L. NGUYEN(Kookmin University), J. Y. LEE(Kookmin University), H. J. YIM(Kookmin University), S. B. LEE(Kookmin University), S. J. HEO(Kookmin University), ―Optimal design of vehicle structure for improving small-overlap rating‖ [13] Nguồn từ trang Web: [14] P. T. L. NGUYEN(Kookmin University), J. Y. LEE(Kookmin University), H. J. YIM(Kookmin University), S. B. LEE(Kookmin University), S. J. HEO(Kookmin University), ―An optimisation approach to choose thickness of three members to improve IIHS small-overlap structural rating‖ [15] Nguồn từ trang Web: [16] Nguyễn Thành Tâm, Nguyễn Bá Đƣợc, Thiết kế cải tiến kết cấu xe ô tô khách thỏa mãn điều kiện an toàn va chạm trực diện, SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K7- 2015 [17] P. T. L. NGUYEN, J. Y. LEE, H. J. YIM), H. K. KIM, S. B. LEE and S. J. HEO, OPTIMAL DESIGN OF VEHICLE STRUCTURE FOR IMPROVING SMALL-OVERLAP RATING, International Journal of Automotive Technology, Vol. 16, No. 6, pp. 959-965 (2015) [18] Hozhabr Mozafari, Shengmao Lin, Gary C.P. Tsui, Linxia Gu, Controllable energy absorption of double sided corrugated tubes under axial crushing, ScienceDirect, Composites Part B 134 (2018) 9e17 Niyazi Tanlak a , Fazil O. Sonmez a,⇑, Mahmut Senaltun, Shape optimization of bumper beams under high-velocity impact loads, ScienceDirect, Engineering Structures 95 (2015) 49–60 [19] T.Imthiyaz Ahameda,R.Sundarrajana,*,G.T.Prasaatha,V.Raviraja, Implementation of Magneto- rheological dampers in bumpers of Automobiles for reducing impacts during accidents, ScienceDirect, Procedia Engineering 97 ( 2014 ) 1220 – 1226 [20] Eric M. Ossiandera,∗, Thomas D. Koepsellb, Barbara McKnightc, Will the light truck bumper height-matching standard reduce deaths in cars?, ScienceDirect, Accident Analysis and Prevention 51 (2013) 292– 300 [21] Anh D Ngo1*, Chalapati Rao2, Nguyen Phuong Hoa3, Damian G Hoy2, Khieu Thi Quynh Trang4 and Peter S Hill2, Road traffic related mortality in Vietnam: [22] Evidence for policy from a national sample mortality surveillance syste,m,public health, Ngo et al. BMC Public Health 2012, 12:561 [23] Alok Kumar Khore1, Tapan Jain2, Kartikeya Tripathi3, [24] Multidisciplinary Design Study of Heavy Vechical Rupd Crashworthiness And Energy Absorption, IOSR Journal of Engineering (IOSRJEN), Vol. 04, Issue 01 (January. 2014), ||V3|| PP 48-55 [25] Min LI, Design and Simulation Analysis of the Truck Rear Impact Energy -Absorbing Device, atlantis press, Advances in Engineering Research, volume 166, 3rd International Conference on Automation, Mechanical Control and Computational Engineering (AMCCE 2018)