DRUMSKOG SAOBRAĆAJA I TRANSPORTA · BEZBEDNOSTI DRUMSKOG SAOBRAĆAJA 87 IV.1. Širina kolovoza 87 IV.2. Čista zona oko puta 88 IV.3. Uticaj useka pored puta 92 IV.4. Prepreke uz

Bogdan R. Marković

PREVENTIVA U BEZBEDNOSTI

DRUMSKOG SAOBRAĆAJA I TRANSPORTA

7

SADRŽAJ

Poglavlje Naziv poglavlja Strana (1) (2) (3)

PREVENTIVA U BEZBEDNOSTI DRUMSKOG

SAOBRAĆAJA 9 I PREVENTIVA U BEZBEDNOSTI SAOBRAĆAJA KAO

SKUP MERA PREDUZETIH U CILJU

PRILAGOĐAVANJA FAKTIČKOG STANJA

USLOVLJENOM, NAMETNUTOM STANJU 11

I.1. Uzrok saobraćajnih nezgoda 12

I.2. Utvrđivanje stanja u bezbednosti saobraćaja na osnovu

statistički dobijenih podataka 14

II PRIMENA TEORIJE VEROVATNOĆE I RASPODELA

NA PREVENTIVU U BEZBEDNOSTI DRUMSKOG

SAOBRAĆAJA 17

II.1. Pojam verovatnoće događaja 15

II.2. Raspodele verovatnoće 18

II.2.1. Eksponencijalna raspodela verovatnoće 19

II2.2. Puasonova raspodela verovatnoće 19

II2.3. Normalna raspodela verovatnoće 25

II.3. Primena empirijskih raspodela i onih normalnog karaktera

na utvrđivanje očekivanog broja načinjenih prekršaja 28

II.4. Primena empirijskih raspodela i 2 testa na problematiku bezbednosti saobraćaja 36

II.4.1. Test za verifikaciju neparametarske hipoteze – Pirsonov 2 test 37

II.4.2. Test Romanovskog 41

II.4.3. Primeri testiranja empirijskih raspodela, hipoteza 43

II.4.4. Ustanovljenje bezbednosti saobraćaja na odabranoj deonici

primenom empirijske raspodele i normalne raspodele

verovatnoće na utvrđeno stanje 47

III STABILNOST VOZILA I ENERGIJA SUDARA 51

III.1. Stabilnost vozila u saobraćaju i transportu 51

III.2. Neposredan uzrok nastanka povrede ili smrtnog ishoda kod

saobraćajnih nezgoda 52

III.2.1. Inercija kao neposredan uzrok povređivanja kod

saobraćajne nezgode 53

III.2.2. Rotacija vozila kao neposredan uzrok gubitka stabilnosti

vozila 54

III.2.2.1. Rotacija na uzdužnom pravcu pri pravolinijskom kretanju

sredstva unutrašnjeg transporta 55

III.2.2.2 Rotacija na uzdužnom pravcu pri čeonom sudaru

61

8

(1) (2) (3)

III.2.2.3. Rotacija u vertikalnoj ravni upravnoj na uzdužnu osu -

rolling 62

III.2.2.4. Rotacija u ravni paralelnoj ravni puta 62

III.2.2.5. Stabilnost vozila u krivini 63

III.2.2.6. Ustanovljenje kritične brzine pri kojoj nastupa bočno

proklizavanje vozila 67

III.2.3. Posledice saobraćajne nezgode nematerijalne prirode 69

III.2.4. Energija sudara 71

III.2.5. Analiza karakterističnih sudara 78

III.2.5.1. Sudar pri kome se vozila kreću istim pravcem a suprotnim

smerom 78

III.2.5.2. Sudar pri kome se vozila kreću istim pravcem a istim

smerom 82

III.2.5.3. Sudar pri kome su se vozila kretala međusobno

ortogonalnim pravcima, čeono – bočni sudar 84

IV ZNAČAJ PUTNE INFRASTRUKTURE U PREVENTIVI

BEZBEDNOSTI DRUMSKOG SAOBRAĆAJA 87

IV.1. Širina kolovoza 87

IV.2. Čista zona oko puta 88

IV.3. Uticaj useka pored puta 92

IV.4. Prepreke uz put 92

IV.5. Zaštitna ograda uz put 94

IV.5.1 Stepen jačine udara i odabir tipa zaštitne ograde 99

V LITERATURA 107

9

PREVENTIVA U BEZBEDNOSTI DRUMSKOG SAOBRAĆAJA

Ustanovljenje:

- broja poginulih,

- broja invalidnih,

- broja povređenih i

- materijalne štete

Ublažavanje

posledica udesa

Primena verovatnoće i matematičke statistike

Ustanovljenje lokacije kritičnog mesta

Ustanovljenje karaktera kritičnog mesta

Sprečavanje udesa

Saobraćajna

psihologija

Kampanje

Globalne mere

unapređenja

bezbednosti

Putna

infrastruktura

Provera

tehničke

ispravnosti

vozila

Unapređenje

tehničkog

pregleda

Ustanovljavanje

broja prekršaja

Snimanje

počinilaca

prekršaja

Unapređenje

obuke

Mere

unapređenja Video

nadzor

puta

Obuka prve

pomoći

Pasivna

bezbednost

Putna infrastruktura

(zaštitna ograda, ...)

Služba

spasavanja

Kaznena

politika

Provera

poznavanja

saobraćajnih propisa

11

I. Preventiva u bezbednosti saobraćaja kao skup mera preduzetih u cilju

prilagođavanja faktičkog stanja uslovljenom, nametnutom stanju

Relacija između faktičkog i željenog stanja u saobraćaju sa stanovišta

bezbednosti može se predstaviti šemom kako sledi, sl. 0.1.

Slika 0.1.

Sistem automatske regulacije radi smanjenja rizika, mere odstupanja

faktičkog od dopustivog stanja sa stanovišta bezbednosti saobraćaja

Konstatujemo da nije uvek moguće primenom kaznene politike i kampanjama

uticati na promenu faktičkog, sa stanovišta bezbednosti, nepovoljnog stanja.

Tada, kada to nije moguće, mora se pribeći merama unapređenja putne

infrastrukture kako bi se željeno stanje sa stanovišta vozača približilo željenom

sa stanovišta uslova putne infrastrukture i bezbednosti. Kako bi se to realizovalo

pribegava se utvrđivanju faktičkog stanja primenom teorije verovatnoće i

matematičke statistike. Ustanovljavamo verovatnoću da više od x% vozača u

toku razmatranog perioda na nekoj deonici vozi pod dejstvom alkohola;

konstatujemo da više od y% vozača u toku razmatranog perioda na nekoj deonici

vozi brzinom većom od dozvoljene; da je više od z% vozila u toku razmatranog

Xu U1 Xif Xiž Xifkon U2 M Xiž novo

R2

1 – kaznena politika, zakonska regulativa, sistem nadzora, kampanje,

2 – nova putna infrastruktura: fizičke prepreke, pasarele, obilaznice,

povećanje radijusa krivina, povećanje zaštitne zone puta ...,

? - da li se nakon odgovarajućeg broja prolaza postiglo dovoljno

približenje faktičkog stanja željenom?

Xu- ulaz u sistem: putna infrastruktura, kvalitet vozača i vozila.

Xif - izlazna veličina –

faktičko stanje,

Xiž- izlazna veličina –

željeno stanje,

M – modifikovano faktičko

stanje, odziv sistema,

R - regulatorska veličina,

U - upravljačka veličina.

snimanje bezbednosti

u saobraćaju

1

2

poremećaj

R1

?

kraj

ne da

12

perioda na nekoj deonici tehnički neispravno ... . Pri tome je potrebno voditi

računa da se snimanje vrši na sledeći način:

- uvek na istoj, odabranoj, deonici,

- u isto doba dana, karakteristično,

- u isto doba godine, karakteristično,

- da je broj uzoraka dovoljno veliki – karakterističan,

- da su uzorci homogeni; ne mogu se u istu populaciju svrstati učesnici u

saobraćaju čije je učešće najzastupljenije i oni čije je učešće sporadično

(oni starije dobi), npr, i sl.

Ako se utvrdi da su iznosi verovatnoća veće od formiranih referentnih vrednosti

konstatujemo da je potrebno promeniti dopustivo stanje te ga približiti

faktičkom umesto da se faktičko približi dopustivom. Ovo se realizuje merama

unapređenja putne infrastrukture.

1. Uzrok saobraćajnih nezgoda

Uzrok svake saobraćajne nezgode su jedan ili više prekršaja počinjenih

neposredno pre nastanka nezgode. Tabelom T. 1.1 dato je procentualno učešće

pojedinih uzroka saobraćajnih nezgoda u ukupnoj populaciji.

Ustanovljavamo da je najveći procenat ulaganja sredstava moguće realizovati na

uzroke koji sa najmanjim procentom utiču na nastanak saobraćajne nezgode. To

se odnosi na mere povećanja tehničke ispravnosti vozila, stanje puta i obuku

učesnika u saobraćaju. Na najuticajnije parametre je teže delovati a to su

neprilagođena brzina kretanja, vožnja pod dejsvom alkohola i nasilnička vožnja.

Na ovo se može delovati kaznenom politikom i merama unapređenja sredstava

detektovanja počinioca (snimanje, presretanje i stalna kontrola). Kako je

nemoguće, često, na ovaj način postići zadovoljavajući efekat mora se pribeći

unapređenju putne infrastrukture te fizički sprečiti prekršaj (postavljanjem

13

pasarele, zaštitnom mrežom sprečiti prelaženje saobraćajnice, povećati radijus

krivine puta...), ili ublažiti posledice nezgode, (zaštitne ograde, dislociranje puta

izvan naselja...).

Tabela 1.1. Uzroci saobraćajnih nezgoda u %

UZROCI

SAOBRAĆAJNIH

NEZGODA

UKUPNO SA MATERIJALNOM

ŠTETOM

SA NASTRADALIM

LICIMA

BROJ % BROJ % BROJ %

neprilagođena brzina 406 29.19 227 25.68 179 35.31

neodgovarajuće

uključivanje vozila

319 22.93 273 30.88 46 9.07

neustupanje

prvenstva prolaza

314 22.57 181 20.48 133 26.23

nepravilno preticanje

i obilaženje

96 6.90 61 6.90 35 6.90

vožnja pod dejstvom

alkohola

123 8.84 58 6.56 65 12.82

greška pešaka 15 1.08 3 0.34 12 2.37

kretanje

neodgovarajućim

pravcem i smerom

7 0.50 3 0.34 4 0.79

nepravilno

mimoilaženje

38 2.73 33 3.73 5 0.99

tehnička

neispravnost vozila

9 0.65 6 0.68 3 0.59

nepravilno

zaustavljanje i

parkiranje

6 0.43 2 0.23 4 0.79

neodgovarajuće

ponašanje putnika u

vozilu

15 1.08 3 0.34 12 2.37

neispravnost putne

infrastrukture

1 0.07 1 0.11 0 0.00

ostalo 42 3.02 33 3.73 9 1.78

UKUPNO 1391 100 884 100 507 100

14

2. Utvrđivanje stanja u bezbednosti saobraćaja na osnovu statistički

dobijenih podataka

Analiza se formira u vidu statistički sređenih podataka prikazanih tabelama: T.

2.1 i T. 2.2 kao i drugim njima sličnim.

Tabela 2.1. Starosna struktura poginulih lica u nezgodama sa sletanjem vozila sa

kolovoza po godinama i polu u 2001. god.

STAROSNA

DOB god.

MUŠKARCI ŽENE UKUPNO

BROJ % BROJ % BROJ %

65 771 8.1 443 13.9 1214 9.6

UKUPNO 9473 100 3176 100 12649 100

Tabela 2.2. Vremenska analiza procenta poginulih u saobraćajnim nezgodama

sa objektina iz okoline puta u SAD 2001. god.

DOBA DANA [h] %

00:00-03.00 20

03.00-06.00 13

06.00-9.00 8

9.00-12.00 7

12.00-15.00 11

15.00-18.00 12

18.00-21.00 13

21.00-24.00 16

Statistički utvrđeni podaci se analiziraju uz prethodno formiranje krivih

raspodela verovatnoće nastupanja nekog/nekih događaja. Pri tome su

najzastupljenije Puasson – ova i normalna, Gaus – ova, raspodela verovatnoće,

sl. 2.1. Primenom normalne raspodele verovatnoće na podatke date u T. 2.2

nalazimo da se 20% saobraćajnih nezgoda odigra između 00 i 02h. Putem

raspodela verovatnoće se traže matematički očekivano stanje i interval

poverenja raznih događaja. Tako nalazimo verovatnoće: da je više od 15%

15

vozila od ukupno: n neispravno, da više od 25% vozača u karakterističnom

periodu, analiziranom deonicom vozi brzinom većom od dozvoljene... .

Slika 2.1.

Normalna raspodela verovatnoće vremenske raspodele saobraćajnih nezgoda,

pri čemu je ustanovljeno da se 20% nezgoda nalazi u zoni između 00 i 02h.

16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 [h]

p

p=20%

17

II Primena teorije verovatnoće i raspodela na preventivu u bezbednosti

drumskog saobraćaja

1. Pojam verovatnoće pojave događaja

Potražimo verovatnoću da padne »5« četiri puta prilikom šest uzastopnih

bacanja kockice, odnosno, verovatnoću pojave događaja A (da padne petica) k

(četiri) puta prilikom n (šest) bacanja kockice. Ili, koja je verovatnoća da se u n

pokušaja k puta puta izvuče plava kuglica, ako u kutiji sa 30 kuglica ima 5

plavih. Jedna od povoljnih realizacija (ona pri kojoj se, u n pokušaja k puta

izvukla petica) je:

knknn qpppqqpPAPAPAAAAAP ................. )()()4()3()2()1( , pri čemu su:

- p - verovatnoća realizacije događaja A, padanja „petice“, izvlačenje

plave kuglice, pri jednom, bilo kom, pokušaju,

mogucih br.

ihbr.povoljn

6

1p ,

- q - verovatnoća realizacije događaja: ne A, odnosno,

A , odnosno,

svih osim „petice“, pri nekom, bilo kom, pokušaju,

q =(1-p).

Za n=6 bacanja, neke od mogućih kombinacija padanja „petice“ su:

2, 3, 6, 5, 2, 1; ili

5, 5, 5, 4, 5, 5,

... ,

a neke od povoljnih kombinacija, kada k=4 puta padne „petica“ su:

5, 5, 5, 2, 5, 1, ili

5, 5, 3, 5, 1, 5,

... .

Prema tome, osim gore navedenog rasporeda povoljne su i druge kombinacije

pri čemu opet imamo k realizacija događaja: i (n-k) nerealizacija. Neke od

ukupno:

18

1234

3456

4

6

=15

povoljnih kombinacija su:

(1) (2) (3) (4) ( ) ... ........ .... ,n k n kP A A A A A P A P A P A q p q p q p q

-

(1) (2) (3) (4) ( ) ... ........ .... ,n k n kP A A A A A P A P A P A p q p q p p q

.................................................................................. .

Sledi, dakle, niz rasporeda, odnosno, slede sve kombinacije k pojava

događaja: A sa verovatnoćom realizacije tog događaja: p, i (n-k)

nepojavljivanja sa verovatnoćom nerealizacije: q a pri n bacanja kockice.

2. Raspodele verovatnoće

Verovatnoća da će k puta da se pojavi događaj A pri n pokušaja, „izvlačenja“ pri

čemu je verovatnoća realizacije događaja: p a nerealizacije: q nalazi se

binomnom formulom koja reprezentuje:

Binomnu raspodelu verovatnoće u vidu:

nkqpk

nkSPpnB knkn ....0;,

.

!

1....1

k

knnn

k

n

- broj kombinacija.

Izraz: P kS n čita se: »Verovatnoća da će se pri Sn = n (šest) pokušaja k

(četiri) puta realizovati „događaj“ (da će pasti „petica“ ili bilo koji drugi broj od

„1“ do „6“« iznosi:

%8.000863.0000575.01234

156...5617.0117.0

4

64

464

6

SP .

Potražimo, sada, verovatnoću da svaki put padne „5“, da ni jedanput ne padne

i da bar jedanput padne:

- verovatnoća da svaki put padne „5“ biće, za k=n=6:

19

%002.000002.017.017.0...17.017.017.0117.06

66 66

666

6

pSP ,

- verovatnoća da ni jedanput ne padne „5“ biće, za k=0:

%7.323269.017.0117.0117.00

60

66060

6

qSP ,

- verovatnoća da bar jedanput padne „5“ biće za k = 1 ili 2 ili 3 ili ... ili 6:

%3.676731.03269.01117.0116...21 66666 qSPSPSP .

2.1. Eksponencijalna raspodela verovatnoće

Binomna raspodela verovatnoće se, za slučaj:

n 1 te,0, qp i k=1

svodi na eksponencijalnu.

Uvešće se veličina koja ima neodređenu vrednost:

λ = n p.

Prema tome, za k =1, sledi, sl. 2.1,a:

1, , 0

1

/

/ .

k n p

k n k

binomna

k

nP p q

k

P e

k

λ

eksponencijalna

λe

k!

2.2. Puasonova raspodela verovatnoće

Binomna raspodela verovatnoće se, za slučaj:

n 1 te,0, qp , λ = n p,

i pri k >1, svodi na:

Puasonovou, k =2 . . . 20, sl. 2.1,b:

k!

λeP

kλ

puasonova

0,,1/ pnk

knk

binomna qpk

nP , k = 2...20.

20

Primer: 1

Potražimo, verovatnoću da od n=100 autobusa koji su prešli 100000 km kod k=6

bude neispravan sistem za hlađenje ako je verovatnoća neispravnosti tog sistema

nakon pređenih 100000 km: p=10%.

Rešenje:

!k

eqp

k

nkSP

kknk

n

= %606.0

!6

10610

e, =np=1000.1=10.

Slikom 2.1,c data je Puasonova raspodela pri čemu odgovara najverovatnijem

događaju, da je k=10 autobusa neispravno: Pk=10=12.5%, dok je verovatnoća da

je 6 autobusa neispravno manje verovatan događaj, Pk=6=6%.

Slika 2.1,c

Puasonova raspodela

6

p

=10

p=k!

λe

kλ

k

0.125

0.06

6

p=k!

λe

kλ

k

pmax=

=p

pa

a

p()

1

k=1

Slika 2.1,a Slika 2.1,b

Eksponencijalna raspodela Puasonova raspodela

e-

P(k)

=const

21

Ukupna verovatnoća je: 0 0

1n n

k n k

kk

np p q

k

100%.

Primer: 2

Verovatnoća tehničke neispravnosti prilikom provere iznosi: p[%]. Proverava se

n vozila. Ustanoviti verovatnoću da je k vozila od n, koja se proveravaju,

neispravno ako su:

a.) n=200, p=5% a k=22,

b.) n=100, p=2% a k=5.

Rešenje:

a.)

u ovom slučaju:

n= i k=22 > 20,

primenjuje se normalna raspodela, te sledi:

μ=np=2000.05=10,

σ= 95.005.0200npq 3.08

P= 21

2

2

1

k

e / k=22=2

1

08.3

10222

208.3

1

e

0.000040.004%.

b.)

u ovom slučaju:

n i k=5 < 20,

primenjuje se Puassonova raspodela, te sledi:

λ=np=1000.02=2,

P=λk e

-λ/k!

=2

5 e

-2/5!=0.0363.6%.

Primer: 3

Za slučaj zadatka, primer 2.b, ustanoviti verovatnoću da je broj neispravnih

vozila od 2 do 7.

22

Rešenje:

U ovom slučaju primenjujemo, takođe, Puasonovu raspodelu pri čemu je:

λ=np=1000.02=2.

S obzirom da se traži verovatnoća odigravanja događaja da je broj neispravnih

vozila od 2 do 7 ustanovljavamo razliku sume verovatnoće da je k = 0 do k =7 i

one da je k=0 do k =2, sl. 2.2, a pri: λ =2. Sledi, prema T. 2.1, za :

2 7 0.999 0.677 0.322 32.2%P k .

Primer: 4

Za slučaj zadatka: 2 uporediti veličine matematičkog očekivanja za slučaj:

Puasonove i normalne raspodele a pri p=2%.

Rešenje:

- slučaj Puasonove raspodele:

λ=np=100 0.02=2,

- slučaj normalne raspodele:

μ=np=200 0.05=10, σ= 95.005.0200npq 3.08.

Zaključujemo da je matematičko očekivanje, u slučaju normalne raspodele,

brojne populacije, veće nego u slučaju eksponencijalne, malobrojne populacije.

p

0 2 7 ... 100 n

Slika 2.2.

Puassonova raspodela,

-šrafirana površina predstavlja

kumulativnu verovatnoću da je broj

neispravnih vozila od 2 do 7-

23

Primer 5

Ustanoviti da li postoji potreba za dodatnim obezbeđenjem saobraćajnice u

vreme karakterističnog doba dana u rizičnom periodu godine ako je broj

nailazaka vozila 200 u minuti a verovatnoća da slučajno odabrani vozač bude

pod dejstvom alkohola: 2%. Uvođenje dodatnih mera obezbeđenja primeniće se

ako je verovatnoća da je broj vozača pod dejsvom alkohola u minuti veći od 7,

veća od 0.5%.

Rešenje:

Primenjujemo Puasonovu raspodelu, n→∞, p→0.

Parametar ove raspodele: λ iznosi:

λ=np=200 0.02=4.

Verovatnoća da je broj vozača pod dejstvom alkohola veći od 7 ustanovljava se

analogno sl. 2.2, pri čemu se razmatra deo površine ispod dijagrama desno od

k=7 odnosno za k>7, prema T. 2.1, za λ=4 i k1 =200 i k2 =7:

7 200 200 7 1 0.949 0.051 0.51%P k P P .

Konstatujemo da je verovatnoća da, u minuti, broj vozača pod dejstvom

alkohola bude veći od 7, veća od 0.5% te se predlaže uvođenje dodatnih mera

obezbeđenja odvijanja saobraćaja na posmatranoj deonici puta.

24

Tabela: 2.1. Vrednosti funkcije Puasonove raspodele verovatnoće:

m\

k

k

25

2.3 Normalna raspodela verovatnoće

Normalna raspodela verovatnoće je najzastupljenija raspodela u procesu analiz

populacije događaja. Proističe iz Puasonove pri: n i p>0 te pri k 20, 30... .

Jednačina krive gustine ove raspodele, sl. 2.3, definiše se u vidu:

k

26

P

2

221

! 2

xk

n

eS k e

k

,

pri čemu su:

- n - ukupan broj uzoraka, opita, „izvlačenja“, prolaza, merenja ... ,

- k – usvojeni broj uzoraka koji se razmatra,

- μ= E( x ) ≈

x =

n

i

ixn 1

1- matematičko očekivanje, sl. 2.3,

pri: n = n p,

- p – verovatnoća odigravanja pojedinačnog događaja, p>0,

- =

n

xn

i

i

1

2

- disperzija, srednje odstupanje u odnosu na matematičko

očekivanje: ; slikom 2.3 dati su dijagrami raspodele, uporedo, za slučaj

većih odstupanja, 2 i manjih, 1, sl. 2.3;

pri: n = npq ,

- Srednje kvadratno otstupanje: 2, definiše se kao:

22 xExEx .

Definisaćemo i veličinu: Interval poverenja: I, sl. 2.3, kao simetričnu okolinu

oko matematičkog očekivanja, po x osi kojoj odgovara neka, tražena,

verovatnoća događaja.

Cilj primene svake, pa i ove raspodele, nije iznalaženje verovatnoće da će neka

veličina: x, sl. 2.3, imati neku konkretnu vrednost već verovatnoće da će se

nalaziti u nekim, odabranim granicama oko matematičkog očekivanja: μ,

od a do b, npr, sl. 2.3. Tada tražimo površinu ispod onog dela krive raspodele

verovatnoće stanja koji nadkriljuje taj interval (od a do b). Ta površina

predstavlja integral od a do b Gausove funkcije:

2

221

( )2

x

P x e

u vidu:

27

P

2

221

,2

xb

a

a x b e dx

sl. 2.3.

f(x) f(xA)

dijagram 1

dijagram 2 dijagram 2

a b c (apscisa: x) a’ 0 b’ c’ (apscisa: xA)

Primenom smene:

AAA dxdxdxdxx

x

1 (2.1)

na gornji integral sledi:

P abdxebxab

a

A

x

A

A

2

2

2

1, prilog, T. 2.2 i sl. 2.3, dij.1. (2.2)

Pri tome su nove granice:

a’= (a - μ)/ i b’= (b - μ)/.

Ovim prevodimo:

Pa

28

Uporedimo dijagrame 1 i 2 na sl. 2.3. Oba dijagrama i 1 i 2 predstavljaju krivu

normalne raspodele, Gausovu funkciju. Matematičko očekivanje za obe

raspodele verovatnovatnoće je istovetno i iznosi: . Razlika između ova dva

opisa je veličina odstupanja: slučajne veličine od matematički očekivane

vrednosti. U slučaju promene opisane dij. 1 odstupanja su manja te je

verovatnoća – šrafirana površina ispod dela krive 1 od a do b, veća od

verovatnoće – šrafirane površine ispod dela krive 2 od a do b, koja se odnosi

na veća odstupanja:

2>1.

3. Primena empirijskih raspodele i onih normalnog karaktera na

utvrđivanje očekivanog broja načinjenih prekršaja

Primenu empirijske raspodele ilustrovaćemo kroz primere kako sledi:

Primer 1

Formirati gustinu i funkciju empirijske raspodele snimljenog broja načinjenih

prekršaja u toku dana i ustanoviti verovatnoću da je broj načinjenih prekršaja u

toku dana od 80 do 160 kao i da nije veći od 100 ako je prilikom 24

reprezentativna dnevna snimanja ustanovljeno stanje kako sledi u T. 3.1.

T. 3.1. Broj načinjenih prekršaja u saobraćaju u toku dana u gradu

57 96 78 90 132 33

135 202 158 229 312 73

95 162 144 360 337 76

6 86 76 257 180 38

29

Rešenje:

Na osnovu T. 3.1 formiraćemo tablicu upada u klase, T. 3.2, kategorije broja

učinjenih prekršaja.

T. 3.2. Gustina i funkcija empirijske raspodele podataka prema: T. 3.1, svrstanih

u pet klasa

param.

klasa

br. upada

fk

gust.rasp.

gk

funk.rasp.

Fk

sred. vrednost

kZ fk

kZ

1-80 8 0.333 0.333 54 440

81-160 8 0.333 0.666 117 936

161-240 4 0.167 0.833 193 772

241-320 2 0.083 0.916 284 568

321 2 0.083 1 348 696

nk=klasa=5

upada=

kn

k

kf

1

=24

gk=1

k

k

n

k

k

n

k

kk

f

Zf

Z

1

1 =142

kn

k

kk Zf1

=3412

Ustanovimo gustinu i funkciju empirijske raspodele na osnovu iskustvono

dobijenih vrednosti:

- statistička gustina raspodele broja prekršaja na dan, sl. 3.1 a):

24

fk

f

fg

k

kk

,

- statistička funkcija raspodele broja učinjenih prekršaja na dan,

kumulativna kriva, sl. 3.1 b):

Fki=24

22488,,.........

24

88,

24

8

1

1

kn

k

k

ki

i

i

f

f

.

30

a.) b.)

Slika 3.1.

Empirijska funkcija gustine časovnog protoka i kumulativna funkcija

raspodele broja prekršaja na dan

Potražimo parametre raspodele: matematičko očekivanje - srednju vrednost i

meru rasipanja – disperziju:

- srednja vrednost (matematičko očekivanje) broja prekršaja na dan,

prema: T. 3.2, iznosi:

k

k

n

k

k

n

k

kk

f

Zf

Z

1

1 =142 prekršaja/dan,

- srednje kvadratno odstupanje:

Sz2=

k

k

n

k

k

n

k

kk

f

ZZf

1

1

2

=8381 prekršaja/dan,

- srednje odstupanje:

Sz= 8381=91 prekršaja/dan.

Sa sl. 3.1.a.) ustanovljavamo gustinu raspodele verovatnoće broja prekršaja na

dan. Verovatnoću da je broj načinjenih prekršaja u toku dana od 80 do 160

fk

8

4

2

0

0 80 160 240 320 400[pr/d] 0 80 100 160 240 320 400 Z [pr/d]

Fk[%]

100

67

50

33

0

P8

0<

Z<

16

0 p

rek

r./d

an=

=0

.67

-0.3

3=

0.3

4

34

% broj upada

P8

0<

Z<

16

0 p

rek

r./d

an≈

≈0

.30

30

%

31

nalazimo sa kumulativne krive – izlomljene, puna linija, sl. 3.1.b.), kao razliku

verovatnoće da je broj načinjenih prekršaja na dan između 0 i 160 pr/dan i

verovatnoće da je od 0 do 80 pr/dan. Ustanovljavamo da iznosi 34%. Na osnovu

aproksimativno dobijene približne kumulativne krive – isprekidana linija, sl.

3.1b.) ustanovljavamo da je ta verovatnoća oko 25 – 30%. Tačan rezultat je

dobijen izlomljenom krivom a razlika je uzrokovana nedovoljnim brojem

uzoraka, odnosno, neodgovarajućom populacijom.

Verovatnoća da broj prekršaja na dan nije veći od 100 nalazi se, takođe, sa

dijagrama kumulativne funkcije raspodele, crta – tačka – crta linija, sl. 3.1b.) i

iznosi približno 50% (od nula do 50% po ordinati).

Primer 2

Aproksimirati normalnim zakonom raspodele empirijsku raspodelu broja

načinjenih prekršaja u toku dana na odabranoj deonici magistralnog puta i

ustanoviti verovatnoću da je broj načinjenih prekršaja u toku dana u rasponu 47

prekršaja oko matematički očekivane vrednosti ako je prilikom 24

reprezentativna dnevna snimanja ustanovljeno stanje prema: T.3.3.

T. 3.3. Podaci sa snimanja broja načinjenih prekršaja u toku dana na odabranoj

deonici magistralnog puta

91 114 138 155 52 57

192 205 221 313 191 104

170 150 204 341 297 104

95 63 139 177 200 63

Rešenje:

Na osnovu utvrđenih broja učinjenih prekršaja na dan: Z, T. 3.3, formira se T.

3.4, u kojoj su podaci svrstani, u zavisnosti od intenziteta, u pet klasa iste širine.

32

Ustanovljavamo broj upada u svaku klasu na osnovu čega sledi gustina

empirijske raspodele verovatnoće: gk kao i funkcija raspodele: Fk.

T. 3.4. Gustina i funkcija empirijske raspodele podataka prema: T. 3.3, svrstanih

u klase

param.

klasa

br. upada

fk

gust.rasp.

gk

funk.rasp.

Fk

sred. vrednost

kZ fk

kZ

1-80 4 0.167 0.167 59 236

81-160 9 0.375 0.542 121 1089

161-240 8 0.333 0.875 195 1560

241-320 2 0.083 0.958 305 610

321 1 0.042 1 341 341

nk=klasa=5

upada=

5

1

kn

k

kf =24

gk=1

5

1

5

1

k

k

n

k

k

n

k

kk

f

Zf

Z =160

5

1

kn

k

kk Zf =3836

- statistički ustanovljeno učešće broja prekršaja na dan k – te klase

intenziteta iznosi:

24

1,,.........

24

9,

24

4

1

kn

k

k

kk

f

fg ,

- statistički ustanovljena veličina broja prekršaja na dan svih klasa do k – te,

uključujući i tu:

Fk=24

...94

1

1 k

n

k

i

ki

i

if

f

f

k

.

Na osnovu ovoga slede dijagrami gustine empirijske raspodele: 3.2 a.) i funkcije

empirijske raspodele: 3.2b.) veličine broja prekršaja na dan na odabranoj

deonici, Z.

33

a.) b.)

Slika 3.2.

Empirijska gustina i funkcija raspodele verovatnoće

Matematičko očekivanje raspodele broja prekršaja na dan sledi u vidu:

k

k

n

kk

n

kkk

f

Zf

Z

1

1 =160 pr/dan.

Srednje kvadratno odstupanje broja prekršaja na dan od matematičkog

očekivanja iznosi:

Sz2

=

k

k

n

k

k

n

k

kk

f

ZZf

1

1

2

=5796pr/dan.

Srednje odstupanje broja prekršaja na dan od matematičkog očekivanja iznosi:

Sz= 5796 =76 pr/dan.

Raspodela broja prekršaja na dan: Z, može da se menja po Puasonovoj,

normalnoj ili nekoj drugoj raspodeli. Mi postavljamo hipotezu da je neka od njih

i testiramo je Pirsonovim 2 testom, testom Romanovskog ili nekim drugim.

Pretpostavimo da je ustanovljen normalan karakter promene koja je najbliža

fk

9

8

4 2

0

0 80 160 240 320 400 Z[p/d]

broj upada

0 80 160 240 320 400 Z [pr/d]

Fk[%]

100

87

54

16 0

34

empirijskoj. Parametri ove, normalne raspodele su: matematičko očekivanje i

srednje odstupanje: N(E, ). Pri tome su:

a zE Z S

.

Sledi: N(160,76).

Potražimo verovatnoću po krivoj gustine i funkcije, sada, normalne raspodele

da će broj prekršaja na dan, biti u rasponu: 160 47 prekršaja po danu.

Ustanovimo Gausovu krivu za gustinu raspodele:

f(Z)= 2

1

2

2

1

ZZ

e , sl. 3.3, a,

i površinu koja odgovara rasponu od 113 do 207, po apscisi, za broj učinjenih

prekršaja na dan po toj krivoj:

P (113

35

Tabela T. 3.5. Normalna raspodela verovatnoće

36

Verovatnoća ova dva stanja je:

P(-

37

hipoteza ne potvrdi ustanovljavamo da normalna raspodela ne odgovara i

postavljamo novu hipotezu za neku drugu raspodelu. Prema tome,

predpostavimo, postavimo hipotezu, da je aproksimacija najbliža normalnom

raspodelom i tu hipotezu testirajmo. Ustanovićemo koliki je rizik usvajanja te,

predpostavljene, hipoteze. Taj rizik, uglavnom, iznosi do 5 % te sa tim rizikom

pribegavamo ustanovljenju parametara raspodele. Najzastupljeniji je 2 test te će

o njemu biti, u nastavku, više reči.

4.1. Test za verifikaciju neparametarske hipoteze – Pirsonov 2 test

Ovim testom utvrđujemo tačnost hipoteze da empirijska raspodela odgovara

teorijskoj raspodeli slučajne promenljive. Pri tome polazimo od toga da sa

nekom verovatnoćom, najčešće 95%, tvrdimo da je ta, konkretna raspodela

normalna, ravnomerna ili Puasonova a sve to u zavisnosti od odstupanja

empirijske od teorijske krive navedenih raspodela. Prema tome, potrebno je da

se pre odluke za aproksimaciju nekog ponašanja određenom raspodelom

ustanovi, testira, da li je dovoljno bliska ustanovljena raspodela, konkretnoj,

teorijskoj. Veličina 2 predstavlja sumu odstupanja svedenu na teorijske

vrednosti promenljive:

2 =

r

i ti

tii

f

ff

1

2

, (4.1)

pri čemu su:

- r – ukupan broj klasa: i u koje raspoređujemo sve podatke, prema

T.3.1, i=1...r,

- fi – broj upada ponašanja u i – tu klasu,

- fti – teorijska vrednost verovatnoće, po nekoj od krivih raspodela,

koja odgovara i – toj klasi.

Čitav period trajanja ponašanja delimo u intervale. Broj tih intervala: «i» je: «r»,

i=1, 2, ..., r, prema T.4.2, T.4.3, i T.4.4. predstavlja broj upada u svaki od

38

intervala: «i». Traži se veličina: fi, odnosno broj upada u svaki od intervala: «i».

Potom se nalazi odnos broja upada u konkretnu klasu i ukupnog broja upada. To

je verovatnoća događaja da će veličina koja se raspoređuje, broj prekršaja na

dan, npr. biti u dijapazonu širine konkretne klase. Razlika ovako dobijene

vrednosti i vrednosti verovatnoće koja se nalazi po odabranoj raspodeli kojom se

empirijska aproksimira predstavlja odstupanje odabrane teorijske, kontinualna

kriva, i empirijske, izlomljena kriva, sl. 3.2 i 3.3. Upoređivanjem teorijske sa

empirijski dobijenom vrednosti gustne raspodele, po izrazu (4.1), nalazi se

merom odstupanja putem 2 raspodele.

Teorijska vrednost: fti predstavlja korelaciju između verovatnosnog,

kontinualnog, i statističkog, diskretnog, opisa ponašanja.

Površina ispod krive raspodele verovatnoće, koja odgovara i – tom stubiću,

iznosi, sl. 4.1:

- za normalnu raspodelu:

f(xi)=2

12

2

1

ix

e =

22

1

21

2

i

A

i

x

x

A

x

e dx

, T.4.1, (4.2.1)

- za Puasson - ovu raspodelu:

f(ki)=!

ik

i

ek

, (4.2.2)

pri čemu je širina intervala, stubića.

Ova površina je, približno, jednaka površini šrafiranog pravougaonika: „2 50“

(drugi stubić, sl. 4.1, =2) i, u odnosu na ukupnu šrafiranu površinu, daje

procentualno učešće verovatnoće koja odgovara tom stubiću u ukupnoj

verovatnoći. Pri tome su:

- = xi2-xi1 – širina, intervala, i – tog stubića, prema sl. 4.1,

- parametri raspodele:

39

r

i

i

r

i

ii

f

xf

1

1 - matematičko očekivanje i

=

2

1

1

r

i i

i

r

i

i

f x x

f

- srednje odstupanje – disperzija,

- r – ukupan broj intervala, klasa,

- xi – sredina intervala, prema T.4.1, za normalnu i za Puasonovu

raspodelu.

Broj upada u neku klasu (broj slučajeva kada „događaj“ odgovara toj klasi)

prema broju svih upada, događaja, odnosi se kao površina ispod dela krive

verovatnoće, po odabranoj raspodeli, koji odgovara toj klasi prema čitavoj

površini ispod odabrane krive raspodele (iznosi: 1 100%):

: :1,i if N f x T 4.1, sl. 4.1.

%

nezgoda 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

90

80

70

60

50

40

30

20

10

fi - broj

upada

histogram,

kriva

normalne

raspodele

verovatnoće

stubići

стубић

Slika 4.1.

Raspodela procentualnog

učešća saobraćajnih nezgoda sa tragičnim

posledicama u odnosu na ukupan broj nezgoda

40

Pri tome su:

- N - ukupan broj upada, T. 4.1,

- fi - broj upada u konkretnu klasu, T. 4.1,

- f(xi) - vrednost verovatnoće za konkretni interval po odabranoj, teorijskoj,

krivoj raspodele verovatnoće, odnosno, površina stubića računata u

odnosu na analitičku (Gausovu) krivu, (4.21) i (4.22), sl. 4.1.

fti= f(xi) N, fi fti , T.4.1.

T.4.1. Empirijska i teorijska raspodela verovatnoće prema sl. 4.1

INTERVAL SRED.

INT: xi

BR.UPADA

fi TEORIJSKA VREDNOST: fti (fi-fti)

2/ fti

12-14 13 25

2 21

28.3

73.18132

28.32

1

e

365=19.6

7.19365054.0441052

3652

144.1

28.3

73.1814

05.228.3

73.1812

2

2

.Φ.Φ

dxe A

xA

1.48

14-16 15 50 47.4 0.14

16-18 17 87 76.5 1.44

18-20 19 78 87.1 0.95

20-22 21 66 69.2 0.15

22-24 23 40 38.2 0.04

24-26 25 10 14.4 1.34

26-28 27 7 3.9 4.20

28-30 29 2 4.6

r=9, k=5, N=365, =2, =, 9.74

Usvajamo veličinu:

k = r – 1 – h, h=1, 2, 3, (4.3)

pri čemu je:

41

- h = 1 za Puasonovu raspodelu,

- h = 2 za normalnu raspodelu a

- h = 3 za ravnomernu.

Putem tablice: T.4.1. ustanovljavamo sumu odstupanja verovatnoće ustanovljene

kao površine stubića – empirijska raspodela, fi, od one iskazane kao površina

pravouglih trapeza dgovarajućih analitičkim putem dobijenoj zavisnosti,

Gausovoj, Puasonovoj, ... . Ta suma je zbir svih 2 vrednosti nađenih u petoj

koloni T. 4.1. U tablici T. 4.2 nalazimo kolonu koja odgovara riziku u % za

vrstu: k, (4.3), i u toj vrsti nalazimo prvu veličinu veću od naše: 2(k).

Konstatujemo da je rizik usvajanja hipoteze manji od: α:

2(k) < 2(k) . (4.4)

Ako je izraz (4.4) zadovoljen znači da sa verovatnoćom: , T. 4.2, tvrdimo da je

zadovoljena hipoteza, te da sa tom verovatnoćom rizikujemo da će raspodela

biti prema pretpostavljenoj analitičkoj.

4.2. Test Romanovskog

Ovim testom se, na osnovu analitičkog izraza:

R=r

r

2

2 , (4.6)

ustanovljava da li su odstupanja između empirijske raspodele i teorijske

slučajnog karaktera ili hipotezu treba odbaciti kao neodgovarajuću. Kriterijum

se sastoji u sledećem:

« hipoteza, da je raspodela normalna, prihvata se sa rizikom od 1% ako je R

42

Tablica 4.2. 2 raspodela

- rizik % da je hipoteza tačna

k 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 0.8 0.9 5 8 9

43

4.3. Primeri testiranja empirijskih raspodela, hipoteza

Primer 1

Proveriti hipotezu da je procentualno učešće saobraćajnih nezgoda sa tragičnim

posledicama u odnosu na ukupan broj nezgoda, sl. 4.1, normalnog karaktera sa

rizikom manjim od 5%.

Rešenje:

Na osnovu: T. 4.1. konstatujemo relativni broj upada u svaku klasu, kolona: 2 te

i relativno učešće svake klase u čitavoj raspodeli: gi, kolona: 3. Utvrđujemo i

teorijsku vrednost verovatnoće da će događaj, procentualno učešće broja

nezgoda, biti u intervalu definisanom tom: i -tom klasom, po normalnoj

raspodeli: fti, kolona: 4.

Aritmetička sredina, matematičko očekivanje, je, prema sl. 4.1 i T 4.2, u vidu:

=1325+1550+1789+…+293/36518.74,

dok je srednje odstupanje, disperzija:

2 2 225 13 18.74 50 15 18.74 ... 2 29 18.74

365

=3.28

U petoj koloni nalazimo relativno odstupanje empirijske od teorijske,

predpostavljene, normalne raspodele za svaku klasu, interval. To predstavlja

učešće odstupanja, greške, za svaku klasu: (fi-fti)2/ fti u odnosu na ukupno

odstupanje:

9

1

2r

i ti

tii

f

ff 9.74.

Iz tablice: T.4.1 nalazi se da je, prema Pirsonovom testu:

2(5) = 9.74 < 2(0.05) = 2

(5%) =11.07, a za k=5.

Na osnovu toga konstatujemo da je rizik prihvatanja normalne raspodele manji

od 5%.

44

Primer 2

Proveriti hipotezu da je raspodela učešća saobraćajnih nezgoda sa tragičnim

posledicama u odnosu na ukupan broj nezgoda, u toku dana, pri 16 snimanja na

području grada, sl. 4.2, normalnog karaktera sa rizikom prihvatanja hipoteze

manjim od 0.2%.

Rešenje:

Formiraćemo 6 klasa za raspodelu broja korisnika a na apscisnoj osi sl. 4.2. Te

klase će predstavljati prvu kolonu u tablici T.4.3.

T.4.3. Raspodela učešća saobraćajnih nezgoda sa tragičnim posledicama u

odnosu na ukupan broj nezgoda, u toku dana

INTERVALI SRED. INT: xi BR. UPADA TEORIJ.VREDNOST: fti (fi-fti)2/ fti

0.1 - 1 0.85 1 0.696 0.1327

1.1 - 2 1.15 2 2.043 0.0009

2.1 – 3 1.45 3 3.766 0.1558

3.1 – 4 1.75 5 4.337 0.1013

4.1 – 5 2.05 3 3.121 0.0046

5.1 - 6 2.35 2 1.412 0.2448

r=6, k=3, N=16, =0.3, = .6, 0463 0.6401

0.4 0.7 1 1.3 1.6 1.9 2.1 2.3

fi – број упада

% nezgoda

4

3

2

1

Slika 4.2.

Raspodela učešća saobraćajnih

nezgoda sa tragičnim

posledicamana u odnosu na

ukupan broj nezgoda

45

Ukupan broj upada je 16. Širina intervala iznosi: =0.3. Aritmetička sredina,

matematičko očekivanje je 1.6, dok je srednje odstupanje, disperzija: 0.43.

Iz tablice, T.4.2, nalazi se da je, prema Pirsonovom testu:

2(3)=0.64

46

Iz tablice, T.4.2, nalazi se da je, prema Pirsonovom testu:

2(3)=

47

4.4. Ustanovljenje bezbednosti saobraćaja na odabranoj deonici primenom

empirijske raspodele i normalne raspodele verovatnoće na utvrđeno stanje

Primer 1

Ustanoviti verovatnoću da je na odabranom magistralnom pravcu broj

saobraćajnih nezgoda između 20 i 45 mesečno ako je kroz 10 snimanja utvrđeno

da je broj nezgoda bio dva puta između 10 i 30, tri puta između 30 i 50, četiri

puta između 50 i 70 i jedanput između 70 i 90. Pretpostaviti da empirijska

raspodela odgovara normalnoj.

Rešenje:

- matematičko očekivanje se nalazi u vidu:

4810

1804603402204

1

4

1

i

i

i

i

i

ii

f

fx

nezgoda/mesečno,

- disperzija, srednje kvadratno odstupanje nalazi se u vidu:

.2

2 2 2 2

1

.

1

2 20 48 3 8 4 12 1 3218.33nezgoda/mesec.

10

i br klasa

i i

i

i br klasa

i

i

f x

f

Tablica 4.5. Empirijska raspodela snimljenih podataka koji se odnose na broj

saobraćajnih nezgoda mesečno na razmatranoj deonici

Klasa Interval Broj upada: fi Sredina intervala: xi

1 1030 2 20

2 3050 3 40

3 5070 4 60

4 7090 1 80

48

Verovatnoća da će broj saobraćajnih nezgoda

mesečno biti u intervalu između:

q1= 20 i q2= 45, sl. 4.3:

P(q1< q

49

Rešenje:

- matematičko očekivanje nalazi se u vidu:

5410

2804603401204

1

4

1

i

i

i

i

i

ii

f

fx

nezgoda/mesečno,

- disperzija, srednje kvadratno odstupanje nalazi se u vidu:

.2

2 2 2 2

1

.

1

1 20 54 3 14 4 6 2 2618

10

i br klasa

i i

i

i br klasa

i

i

f x

f

nezgoda/mesečno.

Tablica 4.6. Empirijska raspodela snimljenih podataka koji se odnose na broj

saobraćajnih nezgoda na odabranom magistralnom pravcu

Klasa Interval Broj upada: fi Sredina intervala: xi

1 1030 1 20

2 3050 3 40

3 5070 4 60

4 7090 2 80

Verovatnoća da će broj broj saobraćanih nezgoda na odabranom saobraćajnom

pravcu u toku meseca biti u intervalu između:

q1= 30 i q2= 45,

iznosi:

P(q1< q

50

Sledi da je verovatnoća događaja da je broj saobraćajnih nezgoda na odabranoj

deonici između 30 i 45 nezgoda mesečno:

P(30< q

51

III. Stabilnost vozila i energija sudara

Stabilnost vozila u saobraćaju predstavlja jednu od eksploatacionih

karakteristika vozila i manifestuje se kao moć suprotstavljanja vozila

proklizavanju i odvajanju od tla. Proklizavanje predstavlja odstupanje od pravca,

ubrzavanja ili usporavanja kakvi se mehanizmom upravljanja ili pogona nameću

vozilu. Stabilnost vozila biva ugrožena neodgovarajućim adhezionim svojstvima

veze: pneumatik – podloga i nedovoljnom normalnom silom na podlogu u

osloncima vozila, točkovima. Uzrok nedovoljne normalne sile su:

- mali radijus krivine puta,

- uzdužni nagib terena i

- poprečni nagib terena.

1. Stabilnost vozila u saobraćaju i transportu

Uzrok gubitka stabilnosti pri malom radijusu krivine je prevelika brzina koja

dovodi do toga da, usled postojanja centrifugalne sile:

r

mvFc

2

N ,

pri čemu su:

- m [kg] masa vozila sa putnicima,

- v [m/s] brzina kretanja vozila i

- r [m] radijus krivine,

normalna sila na podlogu: N postaje samo komponenta rezultante: R, . Normalna

sila je tim manja što je horizontalna, centrifugalna sila, druga komponenta

rezultante, veća, sl. 1.1. Centrifugalna sila je tim veća što je radijus krivine

manji a kvadrat brzine veći.

Slika 1.1

Plan sila kojima vozilo deluju na podlogu i okolinu,

T – težište, a NNN

cFNR N

R

Fc

T

52

Nagib terena, takođe, može uzrokovati poremećaj stabilnosti dovodeći do

smanjenja normalne komponente na ravan tla koja stvara silu trenja.

Kada je reč o nagibu terena pod uglom: α, komponenta u ravni tla je tim veća što

je nagib: tg α, sl. 1.2, veći. Kritično stanje, odvajanje od tla nastupiće kada se

pravac rezultante: G, sl. 1.2, nađe izvan osa osovina, uzdužni nagib - pitching, ili

izvan poprečnog razmaka točkova, poprečni nagib - rolling, sl. 1.2. Gubitak

stabilnosti nastupa ili kada inenzitet normalne reakcije: N postane jednak nuli ili

ako normalna reakcija: N promeni smer. Najveći dozvoljeni uzdužni nagib može

biti do 12% (Balkanska ulica u Beogradu ima uzdužni nagib: 14%). Dozvoljeni

porečni nagib iznosi: 4%. U unutrašnjem transportu stabilnost je narušena pri

kretanju traktora na poprečnom nagibu većem od dozvoljenog, slika 1.2, kao i

kod sredstava cikličnog karaktera, viljuškara, npr, prilikom kočenja.

Slika 1.2. Poprečna stabilnost

Razlaganje rezultante: težine: G na normalnu komponentu

na ravana tla: N i komponentu u ravni tla: H. Poprečna

stabilnost je narušena u slučaju da napadna linija sile: G

padne izvan rastojanja: b kao i mogućim poprečnim

proklizavanjem s obzirom da je normalna komponenta: N

za silu trenja: Ft=Npopr. samo komponenta sile: G

Najveća neregularnost kretanja pri kojoj ne sme doći do oštećenja vozila je

naletanje na trotoar sa zakrenutim točkovima pri kočenju usporenjem od 5 m/s2.

2. Neposredan uzrok nastanka povrede ili smrtnog ishoda kod

saobraćajnih nezgoda

Neposredni uzrok povređivanja kod saobraćajne nezgode je dejstvo sile inercije

kod aksijalnog sudara i/ili centrifugalne sile kod rotacije tokom udesa. Drugi

T

N

G

H

α Ft

b

53

uzrok je nedovoljno apsorbovanje energije sudara od strane samog vozila te se

deo energije troši na ugrožavanje bezbedne zone oko vozača.

2.1. Inercija kao neposredan uzrok povređivanja kod saobraćajne

nezgode

U slučaju direktnog sudara, kada su se vozila, neposredno pre udesa kretala

suprotnim smerom, istim smerom i prilokom naletanja na nepokretnu prepreku,

na putnike deluje impuls sile: i F t , kao posledica promene količine kretanja.

Ova promena je posledica velikog usporenja koje nastupa prilikom sudara: Sila

inercije: F koja čini impuls nalazi se u vidu promene količine kretanja:

11 12

11 12 21 221 1 1 1 2

v vv v v vdv

F N m m a m F m mdt t t t

, (2.1)

pri čemu su:

- t - vreme tokom koga se sudar realizovao,

- m1 [kg] – masa vozila: 1,


- v11,v12[m/s] – brzina pre i nakon sudara vozila: 1,

- v21,v22[m/s] – brzina pre i nakon sudara vozila: 2,

- a [m/s2] – ubrzanje - usporenje u trenutku sudara vozila 1; ubrzanje u trenutku

sudara se manifestuje kao usporenje – kočenje, odnosno ubrzane sa

negativnim znakom; brzina se smanjuje sa neke konačne vrednosti

na nulu ili konačnu vrednost suprotnog znaka što rezultuje još većim

usporenjem; kod elastičnog sudara brzina neposredno pre sudara je

po intenzitetu jednaka brzini neposredno nakon sudara ali je

suprotnog znaka, tada vreme trajanja sudara teži nuli a sila inercije

beskonačnosti.

54

Sila inercije, (2.1), je čest uzrok tragičnog ishoda saobraćajne nezgode. Razlog

je veliko usporenje a vreme tokom koga se nagla promena brzine realizuje,

vreme trajanja sudara, teži nuli. Razlikujemo tri slučaja sudara u zavisnosti od

mase vozila: 1 i 2. Sudar je plastični, sl. 2.1 što podrazumeva da, za razliku od

elastičnog, sudar traje određeno vreme: t i postoji apsorbovanje energije sudara

od strane vozila, odnosno deformisanje dela vozila:

- brzina vozila: 1 menja smer nakon sudara, sledi da je masa vozila 1 manja od

mase vozila 2 – najnepovoljniji slučaj za vozilo: 1,

- brzina vozila se, nakon sudara, izjednačava sa nulom – manje nepovoljan

slučaj,

- brzina vozila: 1 ne menja smer nakon sudara, sledi da je masa vozila 1 veća

od mase vozila 2 – najmanje nepovoljan slučaj za vozilo: 1,

2.2. Rotacija vozila kao neposredan uzrok gubitka stabilnosti vozila

Rotacija vozila koja nastaje na uzdužnom pravcu je posledica kočenja i

direktnog sudara - pitching. Rotiranje nastaje kao posledica ugaonog zakretanja

u vertikalnoj ravni koja sadrži uzdužnu osu vozila. Rotacija koja nastaje u

Slika 2.1. Trend zavisnosti deformacije čeonog dela vozila od

brzine kretanja neposredno pre udesa

Def

orm

acij

a če

ono

g d

ela

vo

zila

[m

m]

v[km/h]

55

vertikalnoj ravni upravnoj na uzdužnu osu, rolling, podrazumeva obrtanje vozila

oko uzdužne ose, prevrtanje. Rotacija u horizontalnoj ravni nastaje kao

posledica bočnog udara u vozilo i slučaja naletanja na prepreku. Razmotrimo

ove rotacije koje se realizuju u tri međusobno ortogonalne ravni.

2.2.1. Rotacija na uzdužnom pravcu pri pravolinijskom kretanju putnih

i sredstava unutrašnjeg transporta

Gubitak stabilnosti usled ovakve rotacije nastaje pri direktnom sudaru na putu,

kada se, osim aksijalne sile javlja i moment inercije masa, putnika u vozilu. Ova

situacija je prisutna i pri naglom zaustavljanju, kočenju, vozila te i sredstava

unutrašnjeg transporta. Razmotrićemo ovakav gubitak stabilnosti na modelu

naglog kočenja opterećenog viljuškara, sl. 2.2. Iz tog razloga se kod viljuškara

predviđa, pri zahvatanju i odlaganju tereta ugao naginjanja katarke napred: 30, a

tokom kretanja unazad: 100. Treba voditi računa da težište operećenog vozila

bude između ose prednjih i zadnjih točkova i to što bliže osi zadnjih točkova.

Razmotrimo gubitak stabilnosti kod viljuškara pri kočenju što se, kao model,

može primeniti i na slučajeve čeonog sudara vozila, naletanja na nepokretnu

prepreku i naglo kočenje vozila.

Razmotrimo problematiku gubitka stabilnosti usled nastanka ovakve rotacije na

primeru čeonog viljuškara u trenutku naglog kočenja, sl. 2.2.

Stabilnost viljuškara se ugrožava momentom sile težine tereta i težine viljuške.

Kritično stanje, pri kome reakcija u tački kontakta zadnjih točkova sa tlom

postaje nula, sledi iz momentne jednačine za tačku dodira prednjih točkova i tla:

G l = Gv lV,

pri čemu su:

- G [N]- nazivna nosivost, Gv [N]- težina viljuškara, l – rastojanja, sl. 2.2,

sl.1, a

56

- G’ [N] = ( а + b ) G / ( а + b

’)- носивост за тежиште на удаљености b

’,

sl. 2.2, sl.2.

Slika 2.2.

Stabilnost viljuškara

Koeficijent stabilnosti: s pri kritičnom stanju razmatra se za slučaj iznenadnog

kočenja pri čemu je teret na viljušci podignut (ovaj slučaj odgovara

neregularnom ali mogućem slučaju), sl. 2.2, sl. 3. Nalazi se deljenjem momentne

dobijene izjednačavanjem momenata svih sila za tačku kontakta prednjih

točkova sa tlom, sa nulom, i, potom, deljenjem leve i desne strane sa: ( G l ):

s =( GV l – G1 l1 – G2 l2 - Gub/ghT – F h3 – Мz )/ ( G l ) =1

Kako se ovo nalazi za kritično stanje podrazumeva se da je reakcija u tački

kontakta zadnjih točkova sa tlom: FB, sl. 2.2, sl. 1, jednaka nuli: FB=0.

Poželjno je da koeficijent stabilnosti, nenastupanja prevrtanja pri iznenadnom

kočenju bude:

s > 1.5=150% sigurnosti

100 ,

pri čemu su:

- F [N] - sila vetra a

- Мz [Nm]- moment sila inercije za težišnu osu.

r0

r1

T

rT

r2 rv

v

Fin=(GV+G)b/g

hT

lk FВ FA

l lv

slika: 1 slika: 2 slika: 3

57

Stabilnost je u najvećoj meri ugrožena delovanjem momenta inercije na mase

odaljene od centra rotacije. Ovaj moment uzrokuje prevrtanje u pravcu kretanja.

Moment sila inercije se nalazi kao:

Мz [Nm]=

n

i

iJ1

=1

n

i

i

dJ

dt

1

n

i

i

J

, n – ukupan broj masa,

Мz = ( G r2

0 + G1 r2

1 + G2 r2

2 + Gv r2

v) ε / g,

pri čemu su:

- Јi [kgm2=Nms

2]= mir

2i - maseni moment inercije,

- =d/dt [1/s]– ugaona brzina oko centra rotacije, tačke kontakta

prednjih točkova sa tlom,

- d- promena ugla položaja težišta nakon delovanja inercijalne sile pri

kočenju,

- ri[m]= ...1,0,,22 vilhii

- radijus rotacije pojedinih masa oko centra

rotacije, tačke kontakta prednjeg mosta viljuškara sa tlom, sl. 2.2,

- [1/s2] =d/dt - ugaono ubrzanje / usporenje pri rotaciji usled kočenja,

- t [s]– vreme kočenja,

- G, G1, G2, GV [N]- sile težine,

- hv [m]– vertikalno rastojanje težišta opterećenog vozila od tla,

- hi [m]– vertikalno rastojanje težišta pojedinih masa vozila od tla,

- li [m]– horizontalno rastojanje težišta pojedinih masa vozila od tačke

kontakta prednjih točkova sa tlom,

- rv[m] poluprečnik rotacije neopterećenog viljuškara,

- rT[m] poluprečnik rotacije viljuškara sa teretom, T – težište.

Primer 1

Za viljuškar, sl. 2.2, a. sl. 3, proveriti koeficijent stabilnosti: s, odnosno, stepen

sigurnosti da neće doći do prevrtanja ako je teret na podignutoj viljušci pri

kočenju viljuškara koji se kretao brzinom 2 km/h do zaustavljanja tokom 0.5 s.

58

Na viljuškar ne deluje sila vetra. Mere i veličine težina su date sl. 2.2, sl. 3 i

iznose:

- h0 =2m, h1=1.5m, h2=1m, hv=0.5m,

- l =1m, l1 =0.5m, l2 =0.3m, lv =1.4m, lк =0.2m,

- Gv =20kN, G=10kN, G1 =3kN, G2 =5kN.

Rešenje:

Stepen stabilnosti iznosi:

s =( GV lv – G1 l1 – G2 l2- Gub/ghT – F h3 – Мz )/ ( G l ) > 1.5, F=0,

0 1 1 2 2

2 2 2 2 2 2 2 2

0 1 22.24 , 2.12 , 1.04 , 1.49 .v vvr h l m r h l m r h l m r h l m

0 1 1 2 2

1 2

10 2 3 1.5 5 1 20 0.51.13

35

v vT

v

G h G h G h G hh m

G G G G

Poluprečnik rastojanja do težišta opterećenog viljuškara od tačke rotacije,

kontakta prednjih točkova sa tlom iznosi:

0 1 1 2 2

1 2

10 2.24 3 2.12 5 1.04 20 1.491.82

35

v vT

v

G r G r G r G rr m

G G G G

.

Brzina vozila se menja од v=2km/h=0.55m/s do nule u toku 0.5 sec, odakle

proističe sila inercije u vidu, sl. 2.2a, sl.2:

Slika 2.2а.

Stabilnost viljuškara

r0

r1

T

rT

r2 rv

v

Fin=(GV+G)b/g

hT

lk

T' Fin0

d Т Fin=0 lv

A F A B FB A FA B FB

h

h'T

hT

hT

59

Gu b/g=

4

1

2

/ 35 0.55 03.92

9.81 0.5

i

iin

G kNdv m s

F kN kNm dt s

gs

, Gu=

4

1i

iG

Ugaona brzina rotacije oko tačke kontakta prednjih točkova sa tlom neposredno

pre kočenja iznosi: ω= ω0 =0 dok u trenutku neposredno pre prestanka kočenja

iznosi: ω= ω1 = ωmax.

Reakcija na prednjim i zadnjim točkovima za slučaj stacionarnog stanja iznosi:

1 1 2 2

4

1

10 2.2 3 2.1 5 1.9 20 0.226.12 8.88 .

1.6

v k v k v k v k

A

v k

B i A

i

G l l l G l l l G l l l G lF

l l

kN F G F kN

Reakcija na prednjim točkovima za slučaj nestacionarnog stanja, kočenja iznosi:

1 1 2 2

4

1

3.92 1.1326.12 28.9 6.1 .

1.6

v k v k v k v k

A

v k

in TA B i A

iv k

G l l l G l l l G l l l G lF

l l

F hF kN F G F kN

l l

Veličina: d nalazi se prema sl. 2.2a, a izjednačivši moment svih sila za tačku

kontakta prednjih točkova sa tlom, sa nulom. Iz tog uslova, prema sl. 2.2а, sl.1

slede veličine reakcija tla na viljuškar u tačkama: A i B, sl. 2.2a:

8.88 1.13: : 1.64 1.64 1.13 0.51, sl. 2.2, a.

6.1

B TB B T T T T T

B

F hF F h h h h h h

F

Pri tome je reakcija u tački kontakta zadnjih točkova sa tlom: FB za slučaj

statičkog opterećenja, odnosno F'B za slučaj postojanja sile inercije: sl. 2.2а, sl.2.

Veličina ugaone brzine pri rotaciji nalazi se na osnovu promene ugla: d, sl. 2.2:

0 1 max0 до , , сл. 10.47а, сл. 2,v

d hd arctg

dt l

1 max

0.51 0.35 10.35 0.69 .

1.4 0.5

v v

v v

h h h radd arctn arctn arctn rad

l l s

Ugaono ubrzanje iznosi: 1 02

0.69 0 11.4 .

0.5

d

dt t s

60

Moment inercije se nalazi u vidu:

Мz = (G r20 + G1 r

21 + G2 r

22 + Gv r

2v) ε / g=

42

1 ,i i

i

G r

g

Мz = (10 2.242 + 3 2.12

2 + 5 1.04

2 + 20 1.49

2)1.4/9.81=16.2kNm.

Na osnovu toga nalazimo koeficijent stabilnosti u vidu:

s =( GV lv – G1 l1 – G2 l2- Gub/ghT – Mz )/ ( G l )

61

4

1

3.92 1.0526.2 28.62 11.38 .

1.7

in TA A B i A

iv k

F hF F kN F G F kN

l l

Obrnuta proporcionalnost reakcija na zadnjim točkovima i pomeranja težišta:

13.8 1.05: : 1.27 1.27 1.05 0.22, sl. 2.2, a.

11.38

B TB B T T T T T

B

F hF F h h h h h h

F

Nova vrednost ugaone brzine u trenutku neposredno pre prestanka kočenja:

1 max

0.22 0.145 10.145 0.29 .

1.5 0.5

radarctn rad

s

Nova vrednost ugaonog ubrzanja iznosi:

1 0

2

0.29 0 10.58 .

0.5

d

dt t s

Nova vrednost momenta inercije:

Мz = (10 2.242 + 3 2.12

2 + 5 1.04

2 + 25 1.58

2)0.7/9.81=7.79kNm.

Stepen stabilnosti, prema tome, sledi u vidu:

s =( 25 1.5 – 3 0.5 – 3.921.05-5 0.3– 7.79 )/ ( 10 1 )=1.95 >1.5.

što zadovoljava.

2.2.2. Rotacija na uzdužnom pravcu pri čeonom sudaru

Rotacija vozila na uzdužnom pravcu u trenutku sudara pri pravolinijskom

kretanju nastaje usled preraspodele opterećenja po osloncima, točkovima, u

vertikalnoj ravni koja sadrži uzdužnu osu vozila – pitching. Rotacija je oko

tačke kontakta dva vozila prilikom sudara. Karakteristične posledice kod

ovakvog sudara je preletanje deteta koje nije osigurano na zadnjoj klupi vozila

između vozačevog i suvozačevog sedišta prema vetrobranskom staklu lakšeg

vozila, vozila. Uzrok je promena ugaone brzine rotacije: [rad/sec.], odnosno,

ugaono ubrzanje: [rad/sec2.].

Gubitak stabilnosti u slučaju čeonog sudara vozila, naletanja na nepokretnu

prepreku i naglog kočenja nastaje usled:

- Rotacije oko tačke kontakta dva vozila, i

62

- usled preraspodele opterećenja između prednjih i zadnjih točkova kao

oslonaca.

2.2.3. Rotacija u vertikalnoj ravni upravnoj na uzdužnu osu, rolling

Rotacija која nastaje u vertikalnoj ravni upravnoj na uzdužnu osu, rolling,

ugaonom brzinom: је posledica izletanja vozila sa kolovoza pod dejstvom

centrifugalne sile. Nastupa prevrtanje kojom se prilikom javlja rotiranje oko

uzdužne ose vozila. Zaštitu putnika ostvaruju zaštitni pojasevi i air bag - ovi. U

slučaju da nema oštećenja zaštitne zone putnika mogu, sredstvima pasivne

bezbednosti, da se spasu život i zdravlje putnika što nije, uvek, slučaj ako

oštećenje nastupi. Uzrok ovome je, najčešće, izletanje sa kolovoza u trenutku

kada se vozilo vraća u svoju saobraćajnu traku prevelikom brzinom, nakon

preticanja ili izletanje kao posledica ulaska u krivinu neodgovarajućom

brzinom. Tri parametra su u ovom slučaju dominantna: Poluptečnik krivine,

brzina kretanja i ugao bočnog nagiba kolovoza. Tada dolazi do pojave da je

horizontalna komponenta rezultante sila, sl. 1.2, veća od sile bočnog trenja što

uzrokuje sletanje vozila sa kolovoza.

2.2.4. Rotacija u ravni paralelnoj ravni puta

Rotacija u ravni paralelnoj ravni puta je karakteristična pri sudaru kod koga sila

deluje ekscentično u odnosu na uzdužnu ili poprečnu osu vozila. Tada nastaje

složeno kretanje od čiste rotacije ugaonom brzinom: oko tačke kontakta dva

vozila i translatornog pomeranja vozila pod dejsvom sile inercije. Parametri

kretanja se ustanovljavaju formiranjem bilansa energije, izjednačavanjem

kinetičke energije vozila neposredno pre sudara sa izvršenim radovima

translacije, rotacije i plastične deformacije oba vozila nakon sudara. Putnici su

izloženi dejstvu inercijalne sile i centrifugalne sile:

µ

63

2

c

m vF N

r

, (2. 2)

pri čemu su:

- m [kg] – masa vozila,

- v [m/s] – tangencijalan brzina kretanja vozila u krivini, sl. 2.3,

- r [m] – poluprečnik krivine.

Zaštita se ostvaruje bočnim air bag – ovima i zaštitnim pojasevima.

2.2.5. Stabilnost vozila u krivini

Analiziraćemo kretanje vozila u krivini, sl. 2.3, pri koeficijentu trenja klizanja,

sl. 2.4, za slučaj kada je ugao poprečnog nagiba puta: u I kvadrantu, sl. 2.5, u

IV kvadrantu, sl. 2.6 i kada je poprečni nagib puta jednak nuli, sl. 2.7, odnosno

za slučaj da poprečni nagib puta ne postoji.

-

s

1- ugaona brzina,

-

2

1

sdt

d - ugaono ubrzanje,

-

R m - radius krivine,

- v

R

s

m = - tangencijalna brzina,

- dt

vd

s

ma t

2

– tangencijalno ubrzanje,

-

R

v

s

ma N

2

2– normalno ubrzanje.

dt

vda t

R

R

va N

2

v

Slika 2.3

Krivina puta

64

Pri tome su:

- nagib[%]= 100%atn , =90-, sl. 2.5, 2.6 i 2.7, a

- - koeficijent trenja klizanja kod poprečnog nagiba, ima vrednosti u

zavisnosti od podloge kako sledi na sl. 2.4.

Ukupna normalna sila koja stvara silu trenja:

NN=NFcN+NGN.

koeficijent trenja:

Slika 2.4

Koeficijent trenja

Stabilnost vozila u krivini, sl. 2.3, pri čemu je bočni ugao kolovoza oštar, sl. 2.5

Fc

HFc NFc Ftr NG G HG

T Slika 2.5

Stabilnost vozila u

krivini, pri čemu je

bočni ugao

kolovoza:

oštar

65

Ukupna horizontalna sila koja uzrokuje bočno klizanje vozila:

HN=HFcN-HGN.

Sila trenja:

FtrN=N HN

pri čemu je :

- koeficijent trenja, sl. 2.4.

Sila težine :

.NHNNNG GG

Centrifugalna sila:

NHNNNF FcFcc

.

Stabilnost vozila u krivini, sl. 2.3, pri čemu je bočni ugao kolovoza tup, sl. 2.6


NN=NGN-NFcN.


HN=HFcN+HGN.

Sila trenja:

FtrN=N HN

HFc Fc

Ftr NFc NG G HG

T

Slika 2.6

Stabilnost vozila u


bočni ugao kolovoza:

tup

66

pri čemu je:

- koeficijent trenja, sl. 2.4.

Sila težine :

.NHNNNG GG

Centrifugalna sila:

NHNNNF FcFcc

.

Stabilnost vozila u krivini, sl. 2.3, pri čemu je bočni ugao kolovoza prav, sl. 2.7


NN=G=mg.


HN=FcR

vm 2 .

Sila trenja:

FtrN=N =G HN=Fc.

pri čemu je : - koeficijent trenja, sl. 2.4.

Sila težine :

.NG

Centrifugalna sila:

NF c

.

Fc Ftr G

R

Slika 2.7

Stabilnost vozila u


bočni ugao kolovoza:

prav

T

67

Rezultanta dejstva centrifugalne, horizontalne sile i sile težine, normalne sile:

.NFNGNR c

2.2.6. Ustanovljenje kritične brzine pri kojoj nastupa bočno

proklizavanje vozila

Pođimo od zadatih parametara, kako sledi:

- R=80m, sl. 2.3,

- =800, sl. 2.3,

- =0.5, sl. 2.4, vlažan kolovoz.

Ustanovimo brzinu kretanja vozila pri kojoj dolazi do izletanja vozila sa

kolovoza, odnosno, do nadvladavanja sile bočnog trenja od strane horizontalne

komponente rezultante sila:

Ftr=N,

N=NFc+NG,

NG= mgcos900-=m9.810.98=9.7 m, sl. 2.5,

NFc=mR

v 2sin90

0-= m

R

v 2sin90

0-80= m

80

2v0.17= m0.002 v

2, sl. 2.5,

Ftr=NG+NFc=mgcos10+R

v 2 sin10

0=m9.7+0.002v20.5

H=HFc-HG,

H= mR

v 2cos90

0--mgsin900-

H= m v20.0043-9.810.17= mv

20.012-1.7.

Kritična brzina pri kojoj nastupa bočno proklizavanje za zadate uslove:

Ftr= H m 9.7+0.002v2 0.5= m v2 0.012-1.7vkr=88km/h.


- R=80m, sl. 2.3,

- =1000, sl. 2.6,

68





Ftr=N,

N= NG -NFc,

NG= mgcos-900=m9.810.98=9.7 m,

NFc=mR

v 2sin-900= m

R

v 2sin-900= m

80

2v0.17= m0.002 v

2,

Ftr=NG-NFc=mgcos-900-

R

v 2 sin-900=m9.7-0.002v20.5

H=HFc+HG= mR

v 2cos-900+mgsin-900,

H= m v20.012+9.810.17= mv

20.012+1.7.


Ftr= H m 9.7-0.002v20.5= m v2 0.012+1.7vkr=56km/h.


- R=80m, sl. 2.3,

- =900, sl. 2.7,





Ftr=N,

N=NFc+NG,

NG= mg =m9.81=9.81 m,

NFc=mR

v 2sin0

0= m

R

v 20= 0,

69

Ftr=NG+NFc=mgcos00+

R

v 2 0=m9.810.5=m 4.905,

H=HFc = mR

v 2cos0

0= m v2 0.0125.


Ftr= H m 4.905= m v2 0.0125vkr=71km/h.

2.3. Posledice saobraćajne nezgode nematerijalne prirode

Posledice saobraćajne nezgode se razmatraju u okviru dve kategorije, u

slučajevima:

1. ugrožavanja zaštitne zone vozača i putnika i

2. neugrožavanja zaštitne zone pri čemu su posledice uzrokovane

usporenjem, od sile inercije i centrifugalnom silom.

U slučaju: 1 posledice se mogu ublažiti merama pasivne bezbednosti koje se

odnose na konstruciju pojedinih sklopova vozila kako bi se smanjila ugroženost

zaštitne zone ali je ishod neizvestan.

U slučaju: 2 moguće je minimizirati posledice nezgode sredstvima pasivne

bezbednosti:

1. zaštitnim pojasevima stepenog dejstva,

2. air bag – ovima,

3. zaštitnicima za glavu i

4. konstrukcionim rešenjima na vozilu kojima bi se apsorbovao deo energije

udara i produžilo vreme trajanja sudara dovoljno za smanjenje inpulsa

sile inercije: ini F t .

Posledice saobraćajne nezgode, T.2.1, u slučaju 2 uzrokovane su:

1. silom inercije, (2.1):

amNFi (2.3)

pri čemu su:

70

- m[kg] - masa vozila a

-

a [m/s2] - usporenje i

2. momentom inercije uzrokovanim ugaonim usporenjem: ε, pogl. 2.2.1 u

toku trajanja sudara:

2

1 , ,

n

i i

iz

G rd

Mg t

(2.4)

pri čemu su:

-

[m/s2] – ugaona brzina,

- N – ukupan broj masa koje rotiraju,

- t[s] ~140150ms – vreme trajanja sudara.

Tabela: T.2.1. Težina telesnih povreda u zavisnosti od brzine neposredno pre

sudara – snimljena stanja

- 1 - vozač, 2 – suvozač, 3 – putnik na zadnjem sedištu,

- Puna linija se odnosi se na putničko vozilo kruće konstrukcije, - Isprekidana linija se odnosi na vozilo manje krute konstrukcije,

savremenije koncepcije.

71

2.4. Energija sudara

Energija sudara rezultat je rada sile inercije izražene kao promena količine

kretanja: mv, prema (2.3):

t

vm

t

vmFvmvmtF 2

2

1

12211 .

Sudar može biti elastičan i plastičan. Elastični sudar podrazumeva beskonačno

kratko vreme trajanja sudara a ne podrazumeva apsorbovanje energije u trenutku

sudara, odnosno, transformaciju dela kinetičke energije u deformacioni rad.

Tako, promena količine kretanja pre i posle sudara ostaje konstantna:

10 20 2

1 11 2 21 1 10 2 20 1 11 2 21 1 2 2/ , v v v

m v m v m v m v m v m v m m v

pri čemu su, prema sl. 2.9:



- v11 [m/s] – brzina vozila: 1, neposredno pre saobraćajne nezgode,

- v10 [m/s] – brzina vozila: 1, nakon sudara,

- v21 [m/s] – brzina vozila: 2, neposredno pre saobraćajne nezgode,

- v20 [m/s] – brzina vozila: 2, nakon sudara.

Kod plastičnog sudara dolazi do pojave rada na deformaciji vozila i/ili prepreke,

učesnika u sudaru. Taj rad: A je skalarni proizvod inercijalne sile: Fi i puta

deformacije: s i predstavlja energiju sudara:

idefA J F N s m

.

U trenutku sudara apsorbuje se jedan deo kinetičke energija koju poseduju

učesnici u sudaru neposredno pre nezgode na deformacioni rad, odnosno,

plastično deformisanje vozila – gužvanje lima.

72

Razmotrimo primer, sl. 2.9. U slučaju situacije prikazane slikom sledi

razmatranje dve faze sudara:

- od trenutka početka kočenja do trenutka sudara i

- neposredno nakon sudara, uz nastavljeno kočenje, do zaustavljanja vozila.

Slika 2.9.

Utvrđivanje brzine pre i nakon čeono – bočnog sudara

Prema sl. 2.9 slede:

- brzina neposredno pre sudara prvog vozila, I faza:

v10=v11-b1t1,1

10111

b

vvt

,

pri čemu je:

b1 – intenzitet usporenja pri kočenju,

- put kočenja do trenutka sudara prvog vozila:

s1ds=v11t1-2

112

1tb

Vozilo: 1

Vozilo: 2

73

- brzina neposredno pre započinjanja kočenja vozila 1 sledi zamenom

izraza za: t1 iz izraza v10 u izraz za s1ds:

v11= dssbv 112

10 2 , (2.5)

- brzina nakon saobraćajne nezgode prvog vozila, II faza:

1

10221101 0

b

vttbvv t

- put kočenja do trenutka zautavljanja prvog vozila:

s1sz=v’10t2 - 2

1 2

2

1tb

- sledi, zamenom t2 u gornji izraz, brzina neposredno nakon sudara: v’10:

v’10= szsb 112 , (2.6)

pri čemu su:

- b1[m/s2] – veličina usporenja pri kočenju, usvaja se: b=5m/s

2,

- t[s] – vreme trajanja kočenja vozila: 1; t1 na putu kočenja: s1ds a t2 na putu

kočenja: s1sz.

Nalaženjem brzine neposredno nakon sudara: v’10 ustanovljavamo brzinu

neposredno pre sudara: v10 putem:

v10 [m/s] = v’10+v1, (2.7)

pri čemu su:

- v1[m/s] – deo brzine izgubljen usled deformacionog rada, apsorbovanog

od strane vozila na plastično deformisanje – deformacioni rad:

v11 22 W K K

m

, (2.8)

- m [kg]– masa vozila koje je učestvovalo u sudaru,

- W[Nm] – rad na deformisanju vozila, prema rasteru, sl. 2.10, i sl. 2.11,

- K1 - korekcioni koeficijent koji uzima u obzir povećanu čvrstoću

konkretnog vozila,

1.5>K1>1,

74

- K2 - koeficijent kojim se uzima u obzir starost i vremešnost školjke vozila u

odnosu na etalon vozilo:

1>K2>0.5.

Kako bismo ustanovili brzinu neposredno pre sudara prvog vozila

zamenjujemo ustanovljene brzine, (2.6) i (2.8) u (2.7), odakle sledi: brzina

vozila: 1 neposredno pre sudara: v10: (2.7) i brzina neposredno pre početka

kočenja: v11, (2.5). Ista procedura se izvodi i za vozilo: 2.

Primer: 3

Razmotrimo, na primeru naletanja vozila mase 1400kg, jake konstrukcije, na

nepokretnu prepreku, stub, sl. 2.11, način ustanovljenja gubitka brzine vozila

u trenutku sudara: v usled apsorbivanja dela energije pri sudaru:

W=Wi.

Rešenje:

Deformacioni rad: W odgovara delovanju sile koja deformiše vozilo: Fin na

nekom putu: s: Ucrtavajući promenu geometrije vozila, nastale nakon sudara, na

raster, sl. 2.11, b, dobijaju se «energetska» polja rastera u kNm, sl. 2.10, koja su

u deformisanoj zoni.

Slika 2.10. Raster - veličine deformacionog rada u kNm po poljima

pri plastičnom deformisanju vozila nezavisno od tipa sudara ili

naletanja, prema sl. 2.11

75

Slika 2.11.

Energetski raster za proračun deformacionog rada u trenutkucentralnog

naletanja vozila na nepokretnu prepreku - stub; veličine deformacionog rada

na poljima izražene su u kNm a dimenzije polja u mm

3000

5000

4000

8000

8000

4000

5000

3000

100m

m

1575

2625

2100

4200

4200

2100

2625

1575

100m

m

825

1375

1100

2200

22000

1100

1375

825

100m

m

862

1438

1150

2300

2300

1150

1438

862

100m

m

1088

1812

1450

2900

2900

1450

1812

1088

100m

m

375

625

5000

1000

1000

5000

625

375

100m

m

b/2-850/2

300mm

650mm

850mm

900 1000 4350 700 575 550

Kontura

deformacije

b

76

Ukupna energija sudara se nalazi sabiranjem energijskih potencijala svih polja

unutar te zone i to uzimajući u obzir procentualno učešće pojedinih polja u

deformisanoj zoni. Neka polja su u celosti u toj zoni (8000, npr.) a neka sa

određenim procentom, (4000, npr.), prema tome ta polja koja suparcijalno u zoni

učestvuju i sa tim procentom deformacionog rada polja, sl. 2.11.

W=Wi =60.000 kNm u slučaju sl. 2.11. (2.9)

Svako polje rastera, u zavisnosti od rastojanja od čeone površine vozila: si,

odgovara nekom deformacionom radu: Wij koji odgovara sili deformacije:

Fij= Wij/si, za si=0, 100, ..., 600 mm, sl. 2.11.

Npr. polje: Wij =8000Nm, sl. 2.11, odgovara sili deformacije:

Fin=Fdef= 8000/si, za si=600mm, Fin=Fdef= 8000/0.6= 13.3kN.

Ali, deformacioni rad ne zavisi samo od udaljenja od čeone površine već i od

udaljenja od uzdužne ose vozila prema bočnim stranama: lj; tako se dobijaju

polja rastera, prema sl. 2.11 i sl. 2.10: za:

si=0, 100, ..., 600mm i

lj=150, 325 mm, ..., b/2.

Svaki raster se odnosi na etalon vozilo po koncepciji i odgovara za konkretnu

varijantu sudara, naletanje na stub, sl. 2.10, npr. Na raster etalon vozila sa

veličinama deformacionog rada ucrtavamo deformisano stanje oštećenog vozila

i sabiramo deformacine radove iz svih polja koja se nalaze u deformisanim

zonama. Polja koja delimično ulaze u deformisanu zonu uključujemo sa

procentom veličina deformacionog rada proporcionalnim iznosu njihovog

nalaženja u tim zonama.

Ustanovimo gubitak brzine sudara: v1 u trenutku naletanja vozila na stub, sl.

2.10 i sl 2.11, a prema izrazu: (2.8). Parametri: K1 i K2, slede u vidu:

- K1 - korekcioni koeficijent koji uzima u obzir povećanu čvrstoću

konkretnog vozila:

77

1.5>K1>1.

Usvajamo: K1 = 1.2.

- K2 - koeficijent kojim se uzima u obzir starost i vremešnost školjke vozila

u odnosu na školjku etalon vozila:

1>K2>0.5.

Usvajamo: K1 = 1.0.

Prema tome, nalazimo deo brzine kojom se kretalo vozilo neposredno pre sudara

izgubljen usled deformacionog rada, apsorbovanog od strane vozila na

deformisanju, za primer, sl. 2.13, (2.11) i (2.12), u vidu:

v 1 22

3.6W K K

m

=

1400

12.16000026.3

=36.5km/h,

Konstatujemo da je deformacioni rad približno isti za više vozila, energija po

poljima je ista, ali veliki uticaj ima razlika u masi i čvrsoći koju reprezentuju

koeficijenti: K1 i K2.

Primer 4

Razmotrimo primer ustanovljenja brzine neposredno pre sudara i brzine u

trenutku dostizanja najveće sile kočenja, neposredno nakon opažanja opasnosti

vozila: 1 u primeru: sl. 2.9, ako su:

- trag kočenja: s1ds = 10m,

- trag kočenja: s1sz = 5m,

- veličina usporenja: b1= b =5m/s2

- gubitak brzine usled deformacionog rada: v=40km/h.

Rešenje:

Potražimo brzinu neposredno nakon sudara: 10v :

10 1

10

2 ,

2 5 5 7.07 / 25.5 / .

szv s b

v m s km h

78

Gubitak brzine usled apsorbovanja energije sudarom ustanovljen je u iznosu:

40 / .v km h

Brzina neposredno pre sudara iznosi:

smhkmvvv /2.18/5.651010 .

Brzina neposredno pre nastanka saobraćajne nezgode, neposredno pre kočenja u

I fazi,: v11 iznosi:

hkmsmbsvv ds /8.74/8.2051022.1822

1

2

1011 .

Prema tome, brzina se menja kod vozila: 1 od trenutka uočavanja opasnosti od

strane vozača u vidu:

74.8km/h – 65.5km/h - 14.7 km/h - 0 km/h.

Sličan postupak ovom primenjuje se i za vozilo 2.

Zavisnost težina telesnih povreda u zavisnosti od brzine neposredno pre sudara

data je sl. 2.12.

2.5. Analiza karakterističnih sudara

Analiziranje karakterističnih sudara realizovaće se kroz analizu sudara pri čemu

su se vozila kretala:

- istim pravcem a suprotnim smerom,

- istim pravcem i istim smerom i

- međusobn

Documents

DRUMSKOG SAOBRAĆAJA I TRANSPORTA · BEZBEDNOSTI DRUMSKOG SAOBRAĆAJA 87 IV.1. Širina kolovoza 87 IV.2. Čista zona oko puta 88 IV.3. Uticaj useka pored puta 92 IV.4. Prepreke uz