Autóbusz ülés- és övbekötések gyakorlati áttekintése,
autóbusz ülések EGB 14. és 80. előírások szerinti
szimulációs vizsgálatai

VINCZE-PAP Sándor (AUTÓKUT Rt.) és
TATAI Zoltán (AUTÓKUT Rt.)

1. BEVEZETÉS

Az utóbbi évtizedben megnövekedett a zárt felépítményű (N1, N2 kategóriájú) kisteherautók M1 kategóriájú személyautóvá, M2 kategóriájú (5 tonna össztömeg alatti) minibusszá vagy M3 kategóriájú autóbusszá történő átalakítása. Ezen kívül újra egyre gyakoribb a 8-10 m hosszú nyitott önjáró-teherautó alvázra készülő autóbusz karosszéria kialakítás. Ezeket a felépítmény átalakításokat nem az alvázat illetve kisteherautót gyártó gyárak, hanem döntően önálló kisvállalkozások végzik Magyarországon.

Ezeknek a felépítményeknek - az adott kategóriától függően- ütközésbiztonsági szempontból az ütközéses (EGB 14. és EGB 80.) és a borulásos (EGB 66.) balesetekre kidolgozott jelenleg érvényes három európai előírást kell kielégíteniük:

A kisteherautókból autóbusz vagy minibusz felépítmény kialakításának tetőszilárdsággal kapcsolatos váz- problémáitól most eltekintünk, megjegyezve, hogy a gyári, dobozos felépítmények utólagos erősítés nélkül nem minden esetben elégítik ki az EGB 66. számú előírás utasvédelmi, túlélési térre vonatkozó követelményét.

2. AUTÓBUSZ UTASÜLÉSEK BIZTONSÁGI PROBLÉMÁI

Az ülés- és övbekötés témakörökben a fejlesztések és vizsgálatok során a következő ellentmondásokkal illetve megoldandó feladatokkal találkoztunk:
  1. általános biztonsági problémák, a bekötött ill. nem bekötött utasok egymás mögötti elhelyezéséből adódóan;
  2. az eddigi kétpontos csípőövvel felszerelt utasülések továbbfejlesztése hárompontos biztonsági övvel történő forgalmazásához, (az ülésgyártó fejlesztési feladata);
  3. az M3 kategóriájú autóbuszok felszerelése hárompontos övekkel ellátott utasülésekkel az eddigi kétpontos biztonsági övvel felszerelt ülések helyett (az ülésrögzítés problémája, a busz karosszáló feladata);
  4. az M2 (minibusz) és M3 (nagybusz) kategóriák különböző övrögzítési követelményéből adódó különbségek;
  5. a minibuszoknál terjedő hármas ülések biztonsági kérdése.

3. KONCEPCIÓK, GYAKORLATI MEGOLDÁSOK

A borulás folyamata alatti utaskiesés (üléskiszakadás) és a frontális ütközéskori fejvédelem, ülésrögzítés és ülésszilárdság kérdésére kell keresni a választ az előző pont öt alpontja esetén.

ad a. A jelenleg érvényes EGB 66. számú előírás -minthogy készítésekor ilyen előírás még nem volt-, nem foglalkozik az utasok rögzítésével, csak a felépítmény deformációs tulajdonságaival. µltalánosságban igaz az eddigi buszbalesetekre, hogy a lejtőn leguruló járművek tekintetében a baleseti fő okok a belső tér sérülésveszélyes kiképzése, az ablakon történő kiesés és bekötött utasok estén az ülések nem megfelelő rögzítése volt. Az utasrögzítés borulásra történő ellenőrzése az előírás egy továbbfejlesztési lehetősége.

Az EGB 80. számú előírás megfogalmazásakor az övek teljeskörű használata az autóbuszban még nem került előtérbe. Ez az oka annak, hogy a szinte minden európai országban megkövetelt első sori biztonsági övvel felszerelt utasülések és azok rögzítése a jelenleg elterjedt formájú ülések és ülésrögzítések sok esetben nem elégítik ki a balesetbiztonsági követelményt.

ad b. Az eddig használt kétpontos övekkel ellátott autóbusz utasüléseket -ahol az öv az utas derekát és teste alsó felét rögzíti, míg az előrelendülő felsőtestet az előtte levő ülés fejvédelmi zónájába ütköző fej fékezi le-, a nagyobb biztonságot jelentő hárompontos övekkel szerelt ülések kezdik kiváltani. A hárompontos övek autóbuszban történő használata csak a felső övbekötési pont megfelelő magassága esetén jelent lényegesen nagyobb biztonságot, hiszen a magasan levő övbekötés esetén nyaksérülést szenvedhet a kisméretű utas (pl. gyermek), az alacsonyan levő övbekötés esetén pedig a harántövből kifordul a felsőtest, ami nem jelent a korábbihoz képest nagyobb biztonságot. A borulás folyamata alatt az utasok ülésben tartása a legfontosabb, a fejsérülések megakadályozása céljából.

A kétpontos övvel minősített ülések átformálása hárompontos üléssé nem egyszerű feladat és folyamat az ülésgyártó számára. Némi pluszmerevítéssel megoldható a kétpontos merevtámlás ülések feljavítása hárompontú biztonsági övessé, de a korábban használt dönthető és oldalt kihúzható üléseket újra kell tervezni. Hárompontos övek esetén a háttámla vázszerkezetének és a csúszkaszerkezetnek is jelentős teherbírásúnak kell lennie. Ezek a szempontok a súlycsökkentés ellen hatnak. A tipizált, csökkentett súlyú üléscsaládok kialakításában érdekelt ülésgyártóknak ez mindenképp új kihívásokat jelent.

ad c. Az összes utas ülésbe rögzítése -a biztonságra törekvés jegyében - kezd általánossá válni a buszok ill. minibuszok esetében is. Ma már nem csak az első sori utasüléseket ill. a hátsó sor középső ülését -amelyek előtt nincs utas-visszatartó másik ülés-, szerelik fel biztonsági övekkel, hanem sok esetben a jármű összes ülését. Erre szerencsére már Magyarországon is akadnak jó példák, amikor néhány estben a gyermekek utaztatására rendelt 18-20 személyes kisbuszok minden ülésére öv került. De ez ma még nem rendeleti előírás, csak a megrendelőnek "köszönhető".

Nem mindegy azonban, hogy kétpontos vagy hárompontos övvel felszerelt ülésekkel látják-e el az autóbuszt. A korábban kifejlesztett általában 4-6 mm vastag melegen hengerelt laposacél betétezések ill. normál kalapácsfejű csavarok, amelyek kielégítették az EGB 14.04 előírás követelményét kétpontos öves ülés esetén, már nem felelnek meg az előírás hárompontos övű ülésekre vonatkozó követelményeinek. A laboratóriumi vizsgálatokban az oldalfali közvetlen csavaros és a járóköz felőli ülésláb alkalmazása esetén a kettős ülésekre, a járóközi ülésláb hátsó csavarkötésére az alábbi erőket mértük:

Ebből következőleg a korábbi megoldásokat újra kell gondolni és át kell tervezni, a lefogások szilárdságát növelni kell.

ad d. Az övvel ellátott ülések övbekötési- és üléslekötési pontjaira az EGB 14.04 előírás szerint más a szilárdsági követelmény a minibuszoknál és más az M3 kategóriás buszoknál. Ezt a hazai másodlagos, felépítmény karosszálók sokszor figyelmen kívül hagyják.

(Egy kétpontos ülésnek M3 kategória esetén 740±20daN húzóerőt, míg M2 kategória esetén 1110±20 daN erőt kell elviselnie 0,2s-ig időtartamig az összsúly 6,6 ill. M2 kategóriás jármű esetén az összsúly 10-szeresén kívül. Hárompontos ülésre M3 kategóriánál övrészenként 450±20 daN, míg M2 kategóriájú minibusz esetén övrészenként 675±20 daN húzóerő a követelmény.)

Fentieknek két súlyos következménye van:

Az N1 kisteherautó kategóriánál még szigorúbbak az ülésekre vonatkozó követelmények, ülésekre szerelt övekkel alig lehet kielégíteni. Szinte kizárólagosan a járművázon alakítják ki az övbekötési pontokat.

Új problémát jelent, ha régi üléseket akarnak utólag biztonsági övvel felszerelni. Ilyenkor az a járható út, ha az övrögzítések pontokat az autóbusz vázon alakítják ki, nem pedig az ülésekre hegesztik vagy fúrják.

ad e. A dobozos felépítményű kisteherautókat előszeretettel alakítják át személyszállító járművekké pótlólagos ülések beszerelésével. Nem csak egyes vagy kettes üléseket használnak, de egyre terjed a hármas ülések alkalmazása is. Ezeket az üléseket nem lehet ülésre szerelt biztonsági övvel ellátni, mert a bekötött utasokból származó terhelést (N1, M1 kategória esetén) nem tudják felvenni. Itt is a padlóvázra csavarozott konzolra erősitett független övbekötési pontok kialakítása lehet a megoldás.

4. ÜLESVIZSGÁLATI SZIMULÁCIÓK MULTI-BODY MÓDSZERREL

Az autóbusz ülések szilárdsági ellenőrzésére az előző pontokban hivatkozott EGB 14. és EGB 80. számú előírások vonatkoznak. Ezek a minősítő vizsgálati módszerek, különösen egy üléscsalád optimalizációs fejlesztése esetén nagyon költségesek. Ennek elvégzésére illetve a későbbi módosítások könnyű ellenőrzésére egy pontos, egyszerű és olcsó számítógépes szimulációs módszert kerestünk.

4.1. Ülés modell

A vizsgált egyes illetve kettes utasüléseken egy baleseti szituációban a következő képlékeny csuklók alakulnak ki:
    1 - háttámla csukló

    2 - ülésláb felső bekötés

    3- ülésláb padló lekötés

    ülés oldalfali bekötés
       (itt nem ábrázolt)

Az üléseket térfogati elemekből, tömegekből és a közöttük lévő adott (képlékeny) csukló karakterisztikákból építhetjük fel.

4.2. Kvázistatikus vizsgálatok

A fent felsorolt képlékeny csuklók nyomaték-szögelfordulás függvényeit egyszerű laborvizsgálatokkal megmérhetjük. Fontos a valós gyári technológiával készült ülésrészegységek alkalmazása.

4.3 Számítógépes módszer

A drága és bonyolult dinamikai végeselemes programokkal szemben az egyszerűbben kezelhető multi-body szoftvereket részesítettük előnyben és ezek közül is az olcsóbbak közül válogattunk. Két alapkövetelmény van a szoftverrel szemben: Az utóbbi feltétel és a gyári technológián alapuló laborvizsgálatok alkalmazása az alapja a valósághű eredményeknek.

Ezen dolgozat eredetije a Magyar-Amerikai TéT Közös Alap támogatásával készült (JFNo.640)