Obecnie w Polsce na żadnej drodze nie ma żadnej polskiej poduszki zderzeniowej. Jednak właśnie pojawiła się szansa, aby to zmienić – dzięki nowatorskiemu rozwiązaniu z Wojskowej Akademii Technicznej. Zespół badaczy z WAT zrealizował prace, których efektem jest produkt bezpieczny, ekonomiczny i łatwy w montażu. Przyznano mu już patent krajowy i europejski.
Zespół ppłk. dr. inż. Piotra Kędzierskiego z Wydziału Inżynierii Mechanicznej WAT opracował nową poduszkę zderzeniową. To spora szansa dla branży drogowej, by już wkrótce nie tylko montować poduszki zderzeniowe zdecydowanie szybciej i taniej, lecz także wprowadzić na rynek pierwszy polski produkt tego rodzaju.
Osłona energochłonna U15a, bo tak poduszka zderzeniowa jest nazywana w polskim systemie prawnym, należy do tzw. aktywnych urządzeń bezpieczeństwa ruchu drogowego. Jej podstawowym zadaniem jest zmniejszenie intensywności zderzenia pojazdu z przeszkodą, najczęściej w postaci masywnego i niepodatnego obiektu. Montuje się ją w miejscach stwarzających szczególne zagrożenie dla zdrowia i życia uczestników ruchu drogowego w przypadku zderzenia. Są to m.in. żelbetonowe podpory wiaduktów albo czołowe odcinki barier drogowych – zarówno stalowych, jak i betonowych. Poduszka zderzeniowa ma za zadanie w kontrolowany sposób zatrzymać pojazd przed taką niebezpieczną przeszkodą.
Najważniejszym elementem każdej poduszki jest absorber energii, czyli element, który pochłania energię kinetyczną pojazdu. Całe wyzwanie polega na tym, żeby zatrzymać pojazd w taki sposób, aby jeden z najważniejszych w przypadku bezpieczeństwa osłon ochronnych parametr ASI określający intensywność hamowania nie przekraczał 1,4, a najlepiej był mniejszy od 1,0, co zapewnia największe bezpieczeństwo pasażerom.
Absorbery wszystkich poduszek dostępnych na rynku niezależnie od postaci, w jakiej występują, są ściskane, zgniatane lub ścinane równolegle do podłużnej osi poduszki. Ten fakt wymusza ich określoną konstrukcję – powinny posiadać ramę, w której umieszczany jest absorber. Ponadto muszą mieć punkt podparcia, który blokuje drugi koniec poduszki. Jest to najczęściej bardzo masywny wspornik. Kolejnym warunkiem do spełnienia, aby poduszka nie ulegała wyboczeniu – a przeważnie ma ona długość kilku metrów – jest konieczność zastosowania szyny lub lin prowadzących, które temu zapobiegają. Oprócz tego należy ją zabezpieczyć przed obrotem wzdłuż osi podłużnej w przypadku zderzeń bocznych. Takiemu obrotowi zapobiegają np. rolki lub płozy.
Wszystko to sprawia, że demontaż i ponowny montaż takich poduszek jest czasochłonny. Wszystkie produkty sprowadzane są nie tylko z innych państw europejskich, ale też ze Stanów Zjednoczonych i Azji. Taki towar wymaga transportu morskiego, więc termin realizacji może być wydłużony. Aby zapobiec brakom produktu, dystrybutorzy zobligowani są do utrzymywania wysokich stanów magazynowych, a to oznacza kolejne koszty.
Rozwiązaniem może być autorska polska konstrukcja zaproponowana przez zespół z Wojskowej Akademii Technicznej. W odróżnieniu od wszystkich dostępnych na rynku poduszek bazuje na absorberze pionowym. Zdaniem twórców takie rozwiązanie jest znacznie mniej skomplikowane.
„Nasze urządzenie ma wyjątkową, niespotykaną w przypadku innych poduszek konstrukcję. Główną ideą naszego projektu było stworzenie w pełni funkcjonalnej poduszki zderzeniowej wykorzystującej absorber pionowy. W przeciwieństwie do obecnych na rynku poduszek takie rozwiązanie jest zaskakująco proste. Jednak samo opracowanie poduszki wcale łatwe nie było” – podkreśla ppłk dr inż. Piotr Kędzierski.
Wyzwaniem było właśnie zastosowanie absorbera pionowego. Autorzy odkryli, że pojazd, najeżdżając na uprzednio pochylone słupki, jest unoszony, co obniża skuteczność rozwiązania i znacząco wpływa na jego prawidłowe działanie.
„Z takim niemałym wyzwaniem musieliśmy się zmierzyć, aby ten efekt wyeliminować. W odpowiedzi na nie naszym autorskim pomysłem było zastosowanie słupka dwusekcyjnego, w którym sekcja górna pochylona w kierunku nadjeżdżającego pojazdu przytrzymuje go przy podłożu. Dzięki temu opracowaliśmy rozwiązanie bezpieczne i funkcjonalne, a w dodatku proste, „podatne” w obsłudze i trwałe, co doskonale wpisuje się w potrzeby wymagającej branży BRD. Opracowanie jest na tyle nowatorskie, że zgłosiliśmy je do opatentowania, a właściwe urzędy polski i europejski te patenty nam przyznały” – tłumaczy ppłk dr inż. Kędzierski.
Rozwiązaniem powinny zainteresować się firmy, które nie mają w swoim portfolio poduszki zderzeniowej, a na przykład startują w przetargu na uzbrojenie odcinka nowo budowanej drogi. Do tej pory były zmuszone do korzystania i zakupu rozwiązań od konkurencji, która nierzadko także bierze udział w takim przetargu.
Drugą kluczową kwestią jest funkcjonalność poduszek. Istotne jest, aby poduszki po najechaniu pojazdu były szybko remontowane. To ważne, bo gdy na poduszkę najedzie pojazd, w wyniku czego zostanie ona już „użyta”, to wówczas elementy, które zostają, nie funkcjonują już prawidłowo i stanowią nie mniejsze zagrożenie niż przeszkoda, przy której to zabezpieczenie zamontowano.
„Poszukujemy rozwiązań, które jesteśmy w stanie szybko wymienić, aby nie stanowiły zagrożenia. Dodatkowo sama wymiana poduszki wymaga czasowej zmiany organizacji ruchu na autostradach czy drogach ekspresowych. To także stwarza niebezpieczeństwo, szczególnie gdy montaż trwa kilka godzin lub więcej. Dla nas ważne jest, aby ten proces przebiegł jak najszybciej. Dzięki uproszczonej budowie naszego rozwiązania ponowny montaż zajmuje dosłownie kilka minut” – wyjaśnia ppłk dr inż. Kędzierski.
Koszt rozwiązania z WAT jest też znacznie niższy w porównaniu z konkurencyjnymi poduszkami. To rezultat prostej budowy – produkt ma niemal czterokrotnie mniej części niż inne klasyczne poduszki, co jest świetnym wynikiem. Wpływa to też na tempo demontażu poduszki po najechaniu pojazdu i ponowną instalację. Kilka minut na wymianę to rewelacyjne tempo w porównaniu z konkurencją. Rozwiązanie z sukcesem przeszło także najtrudniejsze testy zderzeniowe.
Poduszka zderzeniowa powstała w ramach programu LIDER skierowanego do młodych naukowców. Pozwala on podnieść kompetencje, samodzielnie planować prace badawcze, zarządzać zespołem i realizować projekty możliwe do wdrożenia na rynku.
Młody twórca z Wojskowej Akademii Technicznej odpowiedział na potrzebę bezpiecznych, ekonomicznych i szybko naprawialnych rozwiązań. Urządzenie, które wraz z zespołem opracował, stanowi uzupełnienie portfolio do barier i pozwala kompleksowo startować w przetargach. Ppłk dr inż. Piotr Kędzierski planuje już kolejne projekty na realizację praktycznych rozwiązań na polskich drogach.
Dominika Naruszko
Fot. Katarzyna Puciłowska