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 [[:afbeelding:Grafiek_personenautodichtheid_nl.jpg|'''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. Om het aantal doden te verminderen bevordert de overheid de verkeersveiligheid door voorlichting, een boetebeleid en wetgeving (o.a. tav de [[De regeling van de maximum snelheid|'''maximumsnelheid''']]). Auto's zelf zijn ook voorzien van veiligheidsvoorzieningen, die worden onderscheiden in actieve veiligheid en passieve veiligheid.

De overheid nam vanaf het [[Vroege autogeschiedenis (tot 1914): Opleidingen voor chauffeurs en autotechnici|'''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 [[:afbeelding:Grafiek verkeersdoden nl.jpg|'''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 [[Begrippenlijst#Passieveveiligheid|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.

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. [[afbeelding:botsbaan.jpg|thumb|450px|right|De botsbaan dient voor het onwikkelen en testen van optimale, energieabsorberende kreukelzones voor auto's. ]] 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 afbeelding). Hierdoor trekt de bij een aanrijding belaste balk de onbelaste zodanig aan dat deze eveneens in de lengterichting opkreukelt. [[afbeelding:kreukelkokers_met_kabelsysteem.jpg|thumb|550px|left|Bovenaanzicht van kreukelkokers met kabelsysteem, voor en na de botsing met een hindernis.]]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.