Direksiyon Dersi

Sürüş Güvenliği

Sürüş güvenliği, tekerlek süspansiyonu, yaylanma, yönlendirme ve frenleme yetenekleri bakımından, uyumlu süspansiyon tasarımının sonucudur ve en avantajlı dinamik taşıt davranışını yansıtmaktadır.

Günümüzün modern taşıtlarının direksiyon sistemleri, beklenmeyen yönlendirme düzeltmeleri olmaksızın taşıtın kolay ve güvenli olarak yönlendirilmesini, direksiyon serbest bırakıldığında da tekerleklerin tekrar düz duruma gelmesini sağlayabilmektedir.

Yönlendirme kararlılığı konusunda yapılan bir başka çalışma ise, dört tekerlekten yönlendirmedir. Arka tekerleklerin, yüksek hızlardaki ani yön değişikliklerinde ve virajlardaki aşırı yönlendirilmesini önlemek üzere, 1 - 2 derece kadar yönlendirilmesi gerekmektedir. Bu küçük dengeleme, tutunma sınırına doğru önemli bir güvenlik rezervi sağlamaktadır (5).

Normal kullanımda taşıtı güvenli ve düzgün bir şekilde yavaşlatmak veya durdurmak üzere kullanılan servis frenleri, kaza riski olan durumlardaki acil frenleme (panik frenlemesi) durumlarında, taşıtı en kısa mesafede, doğrultu ve yönlendirme kararlılığı kaybolmadan durdurabilmelidir. Günümüzün modern taşıtlarında, kaygan satıhlardaki acil frenleme dahil, frenlemenin mümkün olan en kısa mesafede, doğrultu ve yönlendirme kararlılığı kaybolmadan başarılması için, tekerlek kilitlenmesini önleyici sistemler (örneğin, ABS) kullanılmaktadır. Bu sistemlere, sistemin daha da geliştirilmesiyle, çekiş kontrol yeteneği (anti-spin) de kazandırılabilmekte ve herhangi bir veya bir çift tekerleğin (ön veya arka) çekiş sırasında kayması halinde, kayan tekerlek veya tekerleklerin frenlenerek, kaymalarının en aza indirilmesi sağlanabilmektedir.

Şartlara bağlı güvenlik

Şartlara bağlı güvenlik, titreşim, gürültü ve iklim koşullarına bağlı olarak, araçtakilerin streslerini azaltmak yoluyla, trafikteki yanlış manevra ihtimalini azaltmada önemli bir faktördür.

Tekerlekler ve tahrik elemanları tarafından üretilen ve 1 den 25 Hz 'e kadar olan titreşimler (titretme, sallama, vb.), araçtakilere, gövde, koltuklar ve direksiyon yoluyla ulaşmaktadır. Bu titreşimler, yön, genlik ve sürelerine bağlı olarak az veya çok etkilidir.

Koltuklar, sürüş yorgunluğunu olabildiğince hissettirmeyecek biçimde tasarlanmalıdır.

Taşıtın içindeki veya çevresindeki rahatsızlık verici gürültüler, iç kaynaklardan (motor, transmisyon, tahrik şaftları, akslar) veya dış kaynaklardan (tekerlek/yol gürültüleri, rüzgar gürültüleri) kaynaklanabilir ve hava ya da taşıtın gövdesi yoluyla iletilirler. Taşıtlardaki gürültünün azaltılması çalışmaları, bir yandan daha sessiz çalışan elemanların geliştirilmesi ve gürültü kaynaklarının izolasyonunu (örneğin motorun ses yalıtıcı kılıf içine alınması), diğer yandan da gürültünün yalıtkan veya ses önleyici malzemelerle sönümlenmesi konularında olmaktadır.

Taşıtın içindeki hava koşulları ise, esas olarak, dış havanın sıcaklığı ve nemi ile yolcu mahallinden geçen havanın debisi ve basıncı tarafından etkilenmektedir. Günümüzün modern taşıtlarında, iklimlendirme (air conditioning) sistemleri kullanılarak, sürücü ve araçtaki yolcuların bu koşullardan olumsuz yönde etkilenmeleri önemli ölçüde giderilmiştir.

Duyulara bağlı güvenlik

Sürücü, kendisine çevreden sürekli ve kararlı bir biçimde ve genellikle görsel yolla gelen bilgi akışı içerisinde ilerlemek durumundadır. Duyulara bağlı güvenliği iyileştirmek üzere, taşıt üzerinde yapılan çalışmalar özellikle üzerinde yoğunlaşmıştır:

• aydınlatma ve ışıklı uyarı ekipmanları,
• ses uyarı elemanları,
• doğrudan veya dolaylı görüş.
• Aydınlatma ve ışıklı uyarı ekipmanlarından olan farlar, sinyaller, fren lambaları, sis farları, park lambaları, cam ve far silecekleri, vb. ile ses uyarı elemanları, güvenlik standardlarına uygun olmalıdır.

Cadillac'ın uyguladığı ultrasonik park yardımcısı, taşıt geriye giderken karşılaştığı, arka tampondan 150 cm uzaklığa kadar ve 25 cm den yüksek oan sabit objelere karşı sürücüyü uyarmakta ve muhtemel kazaların önlenmesine yardım etmektedir (7).

Görüşle ilgili daha fazla güvenlik için, gösterge panosundaki bilgilerin doğrudan görüş alanına getirilmesi amacıyla, HUD (Head-Up-Display) görüntü yansıtma sistemleri geliştirilmekte, böylelikle göz yükseltisinin, yol ile gösterge panosu arasında aşağı yukarı değiştirilmesi, gözün uzak ve yakın mesafelere odaklanması gerekmemektedir (5). Taşıtın arkasındaki trafiğin izlenmesi için kullanılan iç ve dış dikiz aynalarının yerine, bu izlemenin daha verimli yapılabilmesi için, kamera ve monitör kullanımı konusunda çalışmalar da yapılmaktadır. Cadillac'ın uyguladığı infrared teknolojisi, taşıtın farlarının aydınlatma alanının ilerisinde veya karşıdan gelen taşıtların farlarının aydınlatma alanının arkasında kalarak görünmeyen nesnelerin ısıl enerjilerini algılayarak video görüntüsüne dönüştürmekte ve erken görüş sayesinde muhtemel kazaların önlenmesine yardım etmektedir (7). Gösterge panosuna, önümüzdeki yıllarda, mesafe uyarı göstergesi, önemli trafik yönlendirme haber göstergesi, uydu iletişim sistemleri, vb. eklenmesi de gündemdedir.

Kullanım güvenliği

Sürücünün daha az strese girmesi ve buna bağlı olarak yüksek dereceli sürüş güvenliğinin sağlanması, sürücü mahallinde yer alan kontrol elemanlarının en uygun biçim ve konumda tasarlanması ve bunun sonucu olarak taşıtın kolay kumanda edilmesiyle mümkündür.

Sürüş güvenliğinin sağlanması konusunda yapılan yeni bir çalışma, güvenli takip mesafesinin korunmasıyla ilgili, oto radar sistemidir (8). Bununla, uzun yolculukların daha az yorucu olması, sürücüleri yoran ve kaza riskinin yüksek olduğu alacakaranlık ve yağışlı havalardaki araç kullanımı da kolaylaşmaktadır. Radar sistemi, aracın önünde 8 m genişliğinde ve 150 m boyundaki koni biçimli bir alanın içerisinde bulunabilecek 30 kadar nesneyi algılayabilmekte ve önceliği en yakındaki nesneye vererek, hız ve mesafe bilgilerini kaydetmektedir. Daha hızlı taşıtlar sorun oluşturmadığından (sollayan araçlar da hızlıdır), sadece aynı hızdaki ve daha yavaş taşıtlar dikkate alınmaktadır. Oto radar sistemini kullanan taşıt, sollama şeridine çıkıncaya kadar hızlanamamaktadır. Sistemde otoyol için belirlenmiş olan güvenli takip mesafesi, 100 km/h hızla seyreden taşıtlar için 50 m dir. Benzer bir sistem Mercedes tarafından da uygulanmaktadır (9). Mecedes'in yakınlık kontrol (Proximity Control) sisteminde, taşıtın ön ızgarasının içine yerleştirilen küçük bir radar sensörü, yaklaşık 120 m mesafe içerisinde ilerleyen taşıtları algılayarak, iki taşıt arasındaki mesafeyi ve taşıtların bağıl hızlarını saniyenin kesirlerinde hesaplamaktadır. Sistem 35 ... 150 km/h hızlar arasında çalışmaktadır. Radar ışınları çok kısa bir sürede gidip geldiğinden, sistem öndeki taşıtın hızındaki ani değişikliği algılayabilmekte ve frenleme ile buna uygun yavaşlama sağlamaktadır. Koşullar bilgisayarın başa çıkamayacağı kadar çok riskli hale geldiğinde ise, sürücüyü frenleme yapması için uyarmaktadır.

PASİF GÜVENLİK

Pasif güvenlik, bir kaza ile karşılaşılması durumunda, kazanın olumsuz sonuçlarını olabildiğince azaltmak amacıyla yapılan bütün yapısal ve tasarım özelliklerini kapsamaktadır. Pasif güvenliği aşağıdaki alt başlıklarda incelemek mümkündür.

Dış güvenlik

Dış güvenlik terimi, taşıt tarafından çarpılan yayalar, bisiklet ve motosiklet sürücülerinin yaralanmalarını en aza indirmek için taşıta kazandırılması gereken tüm tasarım özelliklerini kapsar. Dış güvenliği belirleyen başlıca faktörler;

Taşıt gövdesinin deformasyon davranışı ve taşıtın dış biçimidir.

Buradaki temel amaç, taşıtın dış kısmının birinci dereceden çarpışmayı (taşıtın dışındaki kişileri ve taşıtın kendisini içeren çarpışma) en aza indirecek biçimde tasarlanmasıdır.

Taşıt tarafından çarpılan yayalardaki en ciddi yaralanmalar, taşıtın ön tarafının çarptığı kişilerde görülmektedir. İki tekerlekli taşıtlar ve binek otomobillerini içeren kazaların sonuçları, binek otomobillerinin tasarımında dikkate değer doğal enerji bileşenleri kullanılması, yüksek koltuk pozisyonu ve temas noktalarının genişletilmesiyle çok az da olsa iyileştirilebilmektedir. Binek otomobillerine uygulanan bu tür tasarım özelliklerinden bazıları şunlardır:

• Hareket edebilir ön farlar,
• Gizlenmiş, durabilir cam silecekleri,
• Gizlenmiş yağmur olukları,
• Gizlenmiş kapı kolları,
• Katlanabilir yan dikiz aynaları,
• Esnek tamponlar.

Trafikte çok çeşitli boyut ve özellikteki taşıtlar bir arada seyretmek durumunda olduğundan, hafif ve ağır taşıtlar arasında kazaların olması da kaçınılmazdır. Bu taşıtlar arasındaki kütle, boyutlar ve yapısal katılık farklılıkları nedeniyle küçük taşıtların aleyhine olan dengesizliğin sonucu olarak, hafif taşıtların hasar riski daha yüksek olmaktadır.

Tasarımla ilişkili dış güvenliği geliştirmek amacıyla ticari taşıtlara, ön ve arkadakilere ilave olarak, Şekil 2'de görüldüğü gibi yanal koruyucu saptırma elemanları yerleştirilerek; küçük taşıtların, motosiklet, bisiklet sürücülerin ve yayaların bu taşıtların altına girmeleri önlenmeye çalışılmaktadır.

Şekil 2 Yanal koruyucu saptırma elemanları

İç güvenlik

İç güvenlik terimi, bir kaza durumunda, taşıtın içerisindeki kişilere etki eden ivme ve kuvvetleri en aza indirecek, onlara yeterince hayati hacim sağlayacak ve kazadan sonra onları taşıtın dışına çıkarmada kritik öneme sahip elemanların çalışmasını garanti edecek önlemleri kapsar. Taşıtın içerisindeki kişilerin güvenliğini etkileyen önemli faktörler şunlardır:

• Taşıt gövdesinin deformasyon davranışı,
• Yolcu kabininin dayanımı, çarpışma sırasında ve sonrasındaki hayati hacmin büyüklüğü,
• Engelleme sistemi,
• Çarpma alanları (taşıtın iç kısmı),
• Direksiyon sistemi,
• Taşıtın içindekilerin kurtarılması,
• Yangından korunma.

İç güvenliğin önemini vurgulamak amacıyla, sabit bir duvara 80 km/h hızla çarpan bir otomobildeki yaklaşık 0,15 saniye süren bir kaza sırasında cereyan eden olaylar önek olarak verilmiştir (10).

• 0,026. s : Ön tamponlar araca gömülür. Araç, ağırlığının 30 katı kadar bir kuvvetle frenlenir. Eğer emniyet kemeri ve hava yastığı kullanılmıyorsa, taşıttaki yolcular kabin içerisinde 80 km/h hızla hareketlerine devam ederler.
• 0,039. s : Sürücü, koltuğu ile birlikte 15 cm öne fırlamıştır.
• 0,044. s : Sürücü, göğüs kafesiyle direksiyona çarpar.
• 0,050. s : Taşıt ve içindekiler üzerine etkiyen yavaşlatıcı ivme, ~80 g (g: yerçekimi ivmesi, 9,81 m/s2) ye ulaşır, (uçuş simülatörlerinde yapılan denemelerde 6 g'lik bir ivmenin etkisinde kalan bir pilotun yüzündeki tüm etlerin geriye doğru çekildiği, kemiklerinin fırladığı görülmüştür). Yani, taşıt ve içindekilerin üzerine, ağırlıklarının ~80 katı kadar kuvvetler etki etmektedir.
• 0,068. s : Sürücü, ~9 tonluk bir kuvvetle gösterge paneline çarpar.
• 0,092. s : Sürücü, yanındaki yolcu ile birlikte, aynı anda kafasını ön cama çarpar. Sürücünün yanındaki yolcu, bu çarpma sonucunda kafasından ölümcül bir yara alarak dışarıya fırlar.
• 0,100. s : Direksiyon simidi tarafından tutulan sürücü, tekrar aracın içine düşer. O anda ölmüştür.
• 0,110. s : Araç yavaşça geri çekilmeye başlar.
• 0,113. s : Sürücünün arkasında oturan yolcu (emniyet kemeri yoksa), sürücünün seviyesine kadar yükselir ve kafasıyla ona sert bir darbe yaparken, aynı anda kendisi de ölümcül biçimde yaralanır.
• 0,150. s : Cam ve çelik parçaları yere düşer, tekrar sessizlik egemen olur.

Görüldüğü gibi, 0,2 saniyeden daha kısa bir süre içerisinde her şey bitmektedir. Ortaya çıkan enerjinin, 1 ton ağırlığındaki bir otomobili, yaklaşık 30 m yukarıya fırlatabilecek boyutlarda olduğu ifade edilmiştir.

Sürücü ve yolcu sınırlama sitemlerinin amacı, çarpışma anında sürücü ve yolcunun araç iç parçalarına çarpmasını engellemek ve herhangi bir dış ve iç yaralanmaya sebebiyet vermemek üzere hareketlerini sınırlamaktır. Bu amaçla, özellikle elastiki ve plastik uzama kapasiteli modern emniyet kemerleri ve bunlarla birlikte kinematik hava yastıkları kullanılmaktadır.

Emniyet kemerlerinin güvenlilik ve verimlilikleri gerçek kazalarda kanıtlanmış olmakla birlikte, geliştirilmeleri henüz tamamlanmamıştır. Çarpışma anında kemerlerin gerilmesi ile optimum koruma elde edilmektedir. Gevşek emniyet kemerlerinde, kemer gerilene kadar kullananların hareketleri engellenememektedir. Klasik emniyet kemerlerinin, yapılarından kaynaklanan ve etkinliklerini sınırlayan şu eksiklikleri bulunmaktadır:

1. Emniyet kemerine bir çekme bırakma hareketi uygulandığında, bu hareket, kayışın bobin üzerine yığılmasına neden olabilir. Ciddi darbe anında kayış kilitlense de, sürücü kayış sıkışana kadar öne doğru hareket eder. Dolayısıyla gereksiz yere sürücünün kafasının direksiyon ve gösterge paneline yaklaşmasına izin verir.

2. Belirli bir rahatlığı sağlamak amacıyla, vücut ve kayış arasında bir miktar boşluk bırakmak kaçınılmazdır. Bu boşluğun etkisi, 1 no'lu maddeyle aynıdır.

Klasik emniyet kemeri sistemleri kullanıcılar tarafından çalıştırılırken, Şekil 3 'te görülen ön gergili otomatik sistemler, yolcu müdahalesi olmaksızın birkaç milisaniyede fonksiyonel hale gelirler. Yeterli düzeyde bir ön darbe sırasında, genellikle orta konsol içine yerleştirilmiş olan elektronik beyin, ön koltukların emniyet kemerini sıkıştıran ön gerdirme mekanizmasını (Şekil 4) harekete geçirir ve üç noktadan sınırlayan sistem otomatik olarak geri çekilerek optimum koruma sağlanır. Emniyet kemerleri tek elle bağlanıp, çözülebilmelidirler.