Toon brontekst

'''Automobiliteit: botsen voor de veiligheid''' 


De cijfers liegen er niet om: alleen al in Europa vallen er per jaar ongeveer 40.000 doden in het verkeer met daarnaast nog eens ruim een half miljoen gewonden waarvoor opname in een ziekenhuis nodig is. In Nederland bedraagt het aantal verkeersdoden per jaar circa 1200. Bij jongeren tussen de 15 en 25 jaar vormen verkeersongevallen de belangrijkste doodsoorzaak. Samen met kanker en hart- en vaatziekten veroorzaken zij het grootste verlies aan levensjaren in de geïndustrialiseerde wereld. De economische schade door ongevallen in het verkeer loopt in de miljarden. 
De voornaamste oorzaak van de problemen in het verkeer en de daarbij behorende onveiligheid is de toename van het aantal auto’s. Dit liep in Nederland op van 1500 in 1909 via 150.000 in 1939 en 2.400.000 in 1969 tot ongeveer 7.000.000 tegenwoordig. Auto’s konden bovendien steeds sneller rijden, terwijl door de toename van het vrachtverkeer grote verschillen in gewicht tussen auto’s ontstonden. Dit leidde tot grote veiligheidsproblemen in het verkeer, met alle gevolgen van dien.   


'''Technisch onderzoek naar verkeersveiligheid'''

De overheid nam vanaf het begin van de twintigste eeuw maatregelen om het autoverkeer te reguleren en de veiligheid te bevorderen. Vooral in de jaren vijftig en zestig, toen het aantal verkeersslachtoffers sterk steeg, probeerde men onder meer door het invoeren van snelheidslimieten, het scheiden van verkeersstromen en het verbeteren van de autoconstructie en -onderhoud de veiligheid te bevorderen.
Daarnaast werd het onderzoek naar allerlei aspecten van de verkeersveiligheid door zowel overheid als industrie geïntensiveerd. Een belangrijk onderdeel daarvan was de letselpreventie. Hieronder verstaat men het aanbieden van bescherming bij een ongeval om zowel het aantal letsels als de ernst ervan te verminderen. Het kan hierbij gaan om maatregelen zoals het verplicht stellen van veiligheidsriemen en airbags, maar ook om aanpassingen van de auto, zoals de toepassing van kreukelzones.
Onderzoek en maatregelen om auto’s veiliger te maken zijn bijna net zo oud als de vervoermiddelen zelf. Al in 1903 kreeg een Franse uitvinder een patent op systeem om de inzittenden met ‘bretelles protectrices’ te beschermen in geval van botsing. De veiligheidsgordels werden op bescheiden schaal gebruikt bij autoraces. Zij sloegen echter bij het brede publiek niet aan. 
Autogordels beleefden een wedergeboorte toen bij bots- en rolproeven in de  Verenigde Staten in de jaren vijftig bleek dat zij inzittenden een goede bescherming boden. In 1964 stelde de overheid in de Verenigde Staten de eerste voorschriften op over het monteren van veiligheidsriemen. Twee jaar later namen alle Amerikaanse autofabrikanten de riemen op in hun uitrusting voor nieuwe auto’s. Europa volgde in de jaren zeventig en tachtig met Italië, een land met veel verkeersslachtoffers, als laatste.  

In Nederland deed het Instituut voor Wegtransportmiddelen van TNO in Delft vanaf het midden van de jaren zestig onderzoek op het terrein van letselpreventie. Vanaf het eind van de jaren tachtig is ook de faculteit Werktuigbouwkunde van de TU/e hierbij betrokken. Een groep van die faculteit houdt zich bezig met onderzoek op het terrein van de letselbiomechanica en de botsveiligheid.
Het onderzoek bij TNO-Delft concentreerde zich op het ontwikkelen van proefpoppen voor het nabootsen van het gedrag van aanvankelijk vooral kinderen en later ook volwassenen bij botsingen. Van daaruit heeft TNO zich tevens gericht op het opstellen van computermodellen die de bewegingen van het slachtoffer tijdens een botsing simuleren. Het Delftse instituut ontwikkelde op dit terrein het MADYMO-programmapakket. Dit is een van de belangrijkste, ook in veel andere Europese landen toegepaste programma’s op het terrein van de analyse van het gedrag van slachtoffers bij botsingen. MADYMO wordt ook gebruikt  bij het ontwerpen van veiliger voertuigen, de zogeheten passieve veiligheid bij auto’s. Een goed voorbeeld van dit laatste in het ontwerp van auto’s is de inzet van luchtkussens, beter bekend als airbags, op verschillende plaatsen in het interieur.

	
'''Letselpreventie en kreukelzones'''

De research in Eindhoven concentreert zich op twee terreinen: onderzoek naar letselpreventie, dat wordt uitgevoerd bij de faculteit Biomedische Technologie, en onderzoek naar botsveiligheid. Dit laatste vindt plaats binnen de masteropleiding  Automotive Engineering Science van de faculteit Werktuigbouwkunde. Uitvoerder van het onderzoek is dr. ir. Willem Witteman. 
Toen hij in het begin van de jaren negentig begon met onderzoek naar botsproeven kwam hij al snel tot de conclusie dat bij veel automobilisten een vals gevoel van veiligheid bestond. Als je de veiligheidsriemen maar goed aandeed en een beetje voorzichtig reed kon je niet veel overkomen,  meenden de meesten. Kreeg je toch nog een botsing, dan ving de airbag de klap wel op. Helemaal fout, volgens Witteman, en dat kwam vooral omdat er niet veel deugde van de Europese standaard botsproef. Die verplichtte autofabrikanten hun product met een snelheid van circa 50 km per uur frontaal tegen een betonblok te laten botsen. De meeste aanrijdingen vinden plaats bij deze snelheid.
De kreukelzones van de auto, twee holle metalen balken in het chassis, vingen de klap grotendeels op en frommelden langs de lengteas in elkaar. Wanneer het stuurwiel niet verder dan 12,7 cm de cabine binnendrong, werd de beproefde auto goedgekeurd en - voorzien van het predikaat ‘veilig’ - op de markt gebracht. De koper van een dergelijke auto waande zich beschermd, maar volgens Witteman viel dit lelijk tegen.
Zoals meer realistische proeven van bijvoorbeeld consumentenorganisaties aantoonden, verliepen botsingen vrijwel nooit op de hiervoor beschreven manier. In circa 70% van de aanrijdingen wordt een tegenligger slechts voor een deel geraakt. Het zijn zogeheten offset-botsingen. Die ontstaan vooral doordat bestuurders de aanrijding zien aankomen en proberen die te vermijden door het stuur om te gooien of sterk te remmen. Het gevolg is dat bij offset-botsingen slechts een deel van de autoconstructie wordt belast. Dit is ook het geval bij een botsing met een slank voorwerp, zoals een boom. 
Wanneer bij deze botsingen een auto een snelheid heeft van boven de 50 km  kunnen de balken van de kreukelzone niet alle botsenergie, dat wil zeggen de krachten die bij een aanrijding vrij komen, opnemen. Eén balk kreukelt waarschijnlijk op, maar de andere knikt weg. Het resultaat is dat de passagierskooi vervormd raakt. Het stuur, het dashboard en de pedalen dringen naar binnen. Vooral de chauffeur en eventueel de passagier ernaast raken - soms ernstig – bekneld.Veiligheidsriemen of een airbag helpen vrijwel niets bij zo’n botsing.
Tijdens zijn promotie deed Witteman eerst uitvoerig onderzoek met het computersimulatieprogramma PAM-Crash. Hiermee kan zeer nauwkeurig het gedrag van een bepaald ontwerp van een autocarrosserie bij een botsing worden bekeken. Zijn conclusie was dat een verbeterde kreukelzone de botsenergie bij deze offset-botsingen kunnen opnemen. Die verbeteringen liggen overigens niet in de voor de hand liggende versterking van de balken. Wanneer dat gebeurt zou de auto bij en frontale botsing ‘te stijf’, dat wil zeggen te weinig flexibel, worden en onvoldoende opkreukelen. De schok voor de inzittenden zou te hevig zijn met grote kans op verwondingen.  


'''De ‘intelligente’ auto'''

Het antwoord van Witteman op deze problemen was het ontwerp van een 'intelligente' auto, waarvan de stijfheid zich zou aanpassen aan de soort botsing. De onderzoeker bedacht hiervoor in een eerste fase twee mechanische oplossingen. Het feit dat de botsenergie onevenredig was verdeeld over de twee balken, loste hij op door ze onderling te verbinden via een systeem van twee kruislings met elkaar verbonden metalen kabels van 20 mm dik (zie tekening). Hierdoor trekt de bij een aanrijding belaste balk de onbelaste zodanig aan dat deze eveneens in de lengterichting opkreukelt. Een met een kabelsysteem uitgeruste kreukelzone kan bijna twee keer zoveel botsenergie opnemen als een zonder kabels. De schok voor de inzittenden zal daardoor veel minder sterk zijn. 
Een volgende stap bestond uit het omhullen van de balken in de kreukelzone met een stevige, metalen koker in de vorm van een telescoop. Hierdoor kunnen ze maar op één manier, en wel in de lengterichting, opkreukelen. Het wegknikken van de balken bij aanrijdingen onder een hoek wordt zo grotendeels voorkomen.  
Wittemans tweede oplossing lag meer op het terrein van een aangepast ontwerp, namelijk een systeem om de vertraging van de botsende auto aan te passen aan de snelheid, waarmee deze reed. Wanneer een auto met een hogere snelheid botst moet de vertraging hoger zijn dan bij een lagere snelheid. Bij een aanrijding vinden er namelijk twee botsingen plaats. In de eerste plaats die tussen de auto en het object waar deze tegen aanrijdt. Vervolgens die van de inzittenden en het interieur van de auto. Via de snelheidsmeter is het mogelijk de snelheid van een auto voortdurend te bepalen. Door het monteren van hydraulische remblokken op de extra naar achteren schuivende balken in de kreukelzone kan de vertraging van het opkreukelen afhankelijk van de snelheid worden geregeld.  De vertraging moet eerst groot zijn, vervolgens wat minder en daarna weer wat sterker.
Via een dergelijk systeem kunnen de veiligheidsriemen en de airbag in de eerste fase optimaal hun werk doen. Zij moeten er voor zorgen dat de inzittenden niet in contact komen met de auto. In de tweede fase kan een wat minder sterke vertraging verhinderen dat de inzittenden al te hard worden afgeremd door riemen en vooral de airbag. In de derde fase, wanneer de snelheid van de inzittenden is aangepast aan die van de auto, kan de vertraging weer wat sterker zijn om te verhinderen dat auto en inzittenden alsnog teveel botsenergie te verwerken krijgen. 
Het onderzoek van Witteman droeg bij aan de discussie over de bestaande botsproeven en had mede tot gevolg dat aan het eind van de jaren negentig een proef met een offset-botsing verplicht werd gesteld voor de auto-industrie. De verwachting is dat in de toekomst strengere wetgeving voor botsveiligheid zal worden ingevoerd. Dit zal mogelijk leiden tot meer gerichte belangstelling voor het inmiddels verder aangepaste, door Witteman ontworpen, veiligheidssysteem. 
   

[[Noten#TUeh12veiligheid|Voornaamste bronnen]]