Сетевое научное издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,936

Введение

Одной из значительных проблем общественной безопасности и здравоохранения во всем мире является существенный рост тяжелых повреждений и смертности вследствие получения автомобильной травмы – у велосипедистов, мотоциклистов и пешеходов. Современный подход к изучению данной проблемы включает различные методы ретроспективного анализа произошедших ДТП, в том числе с использованием различных математических моделей, активное внедрение компьютерных методов трёхмерного моделирования столкновений транспортных средств с людьми, что помогает воссоздать обстоятельства ДТП, выявить основные причины и последствия травм, а также способствует созданию эффективных стратегий предотвращения аварий и снижения последствий столкновений.

Цель исследования – анализ отображения в специальной литературе основных аспектов ДТП, влияющих на частоту и тяжесть автомобильных травм, и используемых в настоящее время методов и технологий их анализа и моделирования.

Материалы и методы исследования

Поиск материалов был ограничен англоязычными источниками. При этом внимание было акцентировано на статистических обзорах, исследовательских статьях и материалах с анализом основных решаемых задач и применяемых методов при анализе повреждений пешеходов и других участников движения, их моделировании и прогнозировании.

Аналитический обзор литературы проводился в соответствии с рекомендациями PRISMA 2020: поиск материалов проводился по базам PubMed и Web of Science. Всего было изучено 95 источников за период с 2010 по 2025 год. В качестве релевантных были отобраны 27 публикаций, включенных в список литературы.

Результаты исследования и их обсуждение

Проблема получения травм и гибели людей вследствие автомобильных аварий с участием пешеходов остается актуальной для всего мира. Согласно исследованию Malta D.C. и соавторов, уровень летальных исходов от ДТП в Бразилии оставался почти неизменным, в пределах от 44 236 случаев в 1990 году до 44 529 случаев в 2019. Однако число погибших именно среди пешеходов существенно снизилось - на 77%. Напротив, показатели смертности среди мотоциклистов выросли на 53%, а среди велосипедистов - на 54%, что авторы связывают с изменением структуры участников дорожного движения [1]. Zewdie H.Y. и соавторы проанализировали ситуацию в колумбийской столице Боготе за промежуток времени с 2015 по 2019 год. Всего здесь было зарегистрировано полицией 173 433 ДТП, из которых четверть пришлась на происшествия с участием пеших участников движения. Такие инциденты составили половину от общего числа зарегистрированных смертельных случаев [2]. По статистике, примерно каждая вторая смерть на дорогах Северной и Южной Америки приходится либо на водителя мотоцикла, либо на пешехода (по отдельности эти группы составляют 23% и 22% соответственно) [3].

Walugembe F. и соавторы представили данные ретроспективного исследования статистики ДТП в Танзании за период с 2014 по 2018 год, согласно которым всего зарегистрировано 6 772 ДТП, при этом наибольшее число ДТП произошло в 2014 году по сравнению с другими годами в течение периода исследования. Уровень смертности от ДТП только в муниципалитете Илала составил 36,4 на 100 000 населения. Около 28% от общего числа погибших зафиксировано среди пешеходов, при этом наблюдалась статистически значимая разница по сравнению с остальными участниками дорожного движения [4]. В Швеции число тяжелых травм у велосипедистов и пешеходов увеличилось более чем вдвое с 2003 по 2017 год [5]. Второй по величине группой погибших в результате ДТП были пешеходы и составляли чуть более четверти всех несчастных случаев со смертельным исходом в ДТП, причем в результате столкновений с ТС погибло ¾ пешеходов, а остальные – в результате падений. По травматизму пешеходы составили самую большую группу среди всех участников дорожного движения, независимо от вида ДТП [6]. По данным Temizel S. и соавторов, которые проанализировали статистику ДТП в Уганде за 2016 год, мотоциклисты (49,6%) и пешеходы (33,7%) – одни из наиболее уязвимых групп как в городской, так и в сельской местности [7].

Люди с ограниченными возможностями сталкиваются с наибольшим риском наезда ТС, в том числе из-за низкой скорости их перемещения на дороге [8]. Более высокий уровень смертности (на 36-75%) в результате столкновения с ТС регистрируется у пешеходов, использующих инвалидные коляски (сидящие пешеходы), чем у стоящих пешеходов. Daniel Grimdle и соавторы провели исследование, в котором использовали модель инвалидной коляски с ручным управлением. В качестве сидящего пешехода использовалась упрощенная модель пассажира-мужчины, а в качестве ТС – модели семейных автомобилей EuroNCAP и внедорожников. В рамках моделирования сидящий пешеход сталкивался с двумя ТС, соприкасаясь с тремя разными частями автомобиля на скорости 30 и 40 км/ч. В 75% столкновений пешехода выбрасывало из инвалидной коляски, в остальных случаях пешеход и инвалидная коляска были прижаты к ТС, пешеход не был выброшен. Основными причинами смерти «сидящих пешеходов» в результате этих столкновений были черепно-мозговые травмы. Давление на грудную клетку и живот оказалось недостаточно сильным, чтобы вызвать опасные для жизни последствия. Использование средств безопасности, таких как ремень безопасности для инвалидной коляски или персональная подушка безопасности, могли бы потенциально уменьшить риски получения серьезных повреждений при авариях, хотя эти меры требуют дополнительного исследования [9].

Исследователи указывают на разнообразные факторы, влияющие на статистику тяжелых повреждений и смертельных исходов. В районах с большим количеством деревьев, светофоров и автобусных остановок зарегистрировали более низкую смертность пешеходов, в то время как в районах с большей плотностью крупных дорог фиксировали высокий уровень травматизма [2]. По данным Zewdie H.Y. и соавторов, 9 из 10 смертей в результате ДТП происходят в странах с низким и средним уровнем дохода, что соотносится с результатами исследования Jie-Yi He [2; 10]. Timmermans C. и соавторы проанализировали статистику ДТП в государстве Катар с 2010 по 2016 год и установили, что на исход ДТП с тяжелыми травмами или смертельным исходом как водителей, так и пешеходов существенно влияют сезонные изменения погоды, при этом наибольшая уязвимость приходится на зимний и осенний периоды [11]. Большинство ДТП с участием пешеходов зарегистрировано на городских и муниципальных дорогах, а их причиной чаще всего было неблагоприятное техническое состояние дорожного покрытия, например наличие льда, снега, листьев или гравия [6]. Наличие снега и льда на дорожном покрытии повышает вероятность ДТП с участием пешеходов [12]. Пожилой возраст участников движения повышает вероятность получения серьезной травмы [5; 13]. Риск возникновения у пешехода тяжелой ЧМТ при скорости движения транспортного средства более 70 км/ч в 100 раз выше, чем при скорости удара менее 40 км/ч [14]. Вероятность ДТП со смертельным исходом выше на улицах с ограничением скорости более 40 км/ч [15].

Wang K. и соавторы на основе материалов о 975 столкновениях на городских скоростных автомагистралях создали упорядоченную модель логистической регрессии для оценки влияния различных факторов на тяжесть ДТП. Авторы определили, что пол потерпевшего, способ столкновения, вид и состояние дорожного покрытия, а также видимость являются важными факторами, влияющими на тяжесть столкновений на городских скоростных автомагистралях. Женщины с большей вероятностью были вовлечены в более серьезные столкновения на городских скоростных дорогах, чем мужчины. При столкновениях с пешеходами и безмоторными транспортными средствами риск более тяжелых травм был в 7,5 раз выше, чем при столкновениях транспортных средств. Вероятность более серьезных столкновений на городских скоростных автомагистралях с плохим покрытием и мокрой поверхностью выше, чем на городских скоростных дорогах с хорошим состоянием покрытия и сухим покрытием. Кроме того, по мере увеличения видимости вероятность более серьезных столкновений на городских скоростных трассах снижается [16]. К важным факторам, влияющим на тяжесть ДТП, относят наличие придорожной защиты, тип дороги и наличие срединного разделителя [17]. Столкновения пешеходов и транспортных средств на магистральных дорогах, кривых дорогах, дорогах с уклоном и кольцевых развязках, использование средств связи во время движения, как правило, приводят к тяжелым травмам у пешеходов [18].

Fridman L. и соавторы проанализировали 826 ДТП с участием детей-пешеходов и выявили, что к факторам риска для водителя, определяющим вероятность стать участником такого ДТП, относятся молодой возраст водителя, темное время суток, нарушения правил дорожного движения (ПДД), снижение внимания, а также употребление алкоголя [19].

По данным Wansoo Pak и соавторов условия столкновения ТС с пешеходом значительно различаются в зависимости от характеристик ТС, например геометрии передней части, жесткости кузова и т.д., а также от антропометрических данных пешеходов, положения их тела во время движения и т.д. При столкновениях внедорожников с пешеходом чаще всего происходит скольжение тела над передней кромкой капота, а также регистрируется более короткая дистанция объезда, чем при столкновениях с седанами. Авторы установили, что позы пешехода влияли на вращение пешехода после удара и, следовательно, на область головы, которая повреждалась при ударе. Кроме того, поза пешехода на момент столкновения с ТС влияла на риск получения травм нижних и верхних конечностей [20]. Kalish Gunasekaran и соавторы (2022) определили, что технические характеристики ТС, особенно высота передней кромки капота (bonnet leading edge height, BLEH), разделенная на высоту центра тяжести (CG, center of gravity) тела пешехода, положительно коррелирует с кинематикой движения головы при падении [21].

К распространенным видами дорожно-транспортных травм относят ампутации, переломы, травмы спинного мозга и черепно-мозговые травмы (ЧМТ) [1]. По данным анализа 2 131 ДТП с участием 2 741 человека всех категорий участников дорожного движения, установлено, что из них 1 149 человек получили ЧМТ и 1598 (58%) умерли в течение 7 дней. Наиболее распространенной причиной смерти в течение первых 2 часов после ДТП является травма головы [14]. По данным Temizel S. и соавторов, чаще всего регистрировались легкие травмы конечностей (61,6%) и области головы/шеи (42%) [7].

В результате исследования Guibing Li и соавторов было установлено, что переломы черепа и очаговые повреждения головного мозга пешеходов при столкновении с ТС преобладают среди травм головы и обычно сочетаются друг с другом, в то время как сотрясение мозга обычно возникает изолированно. При ударе головой о лобовое стекло более высокая передняя кромка капота помогает снизить вероятность травмы мозга пешехода. Авторы доказали, что ни один из параметров формы передней части ТС, скорость удара, а также возраст пешехода не влияли на вероятность перелома черепа и очаговой черепно-мозговой травмы или сотрясения мозга у пешехода [22].

Важным шагом в разработке мер по повышению безопасности дорожного движения является прогнозирование ДТП. В частности, важно выявить факторы риска, повышающие вероятность получения тяжелых травм в случае ДТП [23]. Различные методы прогнозирования и моделирования активно используются для прогнозирования вероятности ДТП в тех или иных условиях, тяжести травмирования участников ДТП и выявления различных факторов, влияющих на их смертность [23-25]. Отдельного внимания заслуживают различные подходы для прогнозирования исходов различных сценариев столкновения ТС с пешеходом. Jinming Wang и соавторы изучили возможности реконструкции столкновения ТС с пешеходом с использованием геоматики и численного моделирования. Для получения информации о месте происшествия, ТС и пострадавшем пешеходе использовали беспилотный летательный аппарат (БПЛА), лазерный сканер и систему сканирования структурированным светом. Авторы использовали моделирование методом многотельных систем (multi-body system, MBS) для восстановления кинематики столкновения автомобиля с пешеходом. Для прогнозирования травм было проведено моделирование методом конечных элементов (Finite element, FE) с использованием цифровой модели тела человека (Total Human Body Model for Safety, THUMS) [26]. Конечно-элементная модель человеческого тела THUMS (FE-HBM) используется при экспертизе ДТП с участием пешеходов и для прогнозирования травм пешеходов в реальных авариях [6].

Для проверки воспроизводимости и эффективности этого метода моделирования было проведено исследование реального столкновения ТС с пешеходом. Результат реконструкции показал, что прогнозы кинематики и травм, полученные при моделировании, соответствовали данным видеонаблюдения и экспертизе фактической аварии. Авторы сделали вывод, что фотограмметрия с БПЛА более эффективна при сборе данных об авариях, чем рутинная экспертиза и измерения, а 3D-лазерное сканирование позволило упростить и повысить точность процесса моделирования [26].

Pushpender Panday и соавторы опубликовали исследование метода, позволяющего проводить комплексную оценку безопасности уязвимых участников дорожного движения (VRU, vulnerable road users). Разработанный метод позволяет учитывать активные и пассивные меры безопасности, а также различные реальные сценарии аварий. На основе моделирования авторы определяли, насколько высока вероятность возможности избегания аварии с помощью конкретной системы автономного экстренного торможения (AEB, autonomous emergency braking). Для случаев, когда столкновение неизбежно, определяется вероятность конкретных сценариев столкновения, а затем определяется риск травм для них на основе моделирования столкновения с использованием моделей человеческого тела VIVA+ в сочетании с созданной метамоделью для усредненной модели мужчины и женщины. Кроме того, во время разработки метода использовали типовую модель автомобиля, чтобы оценить преимущества безопасности системы AEB в сочетании с существующими методами пассивной безопасности. Авторы проанализировали результаты 61 914 сценариев столкновения автомобиля и пешехода. За счет внедрения AEB было достигнуто общее снижение риска аварий на 81,7%. В ходе моделирования определили, что риск получения ЧМТ и перелома диафиза бедренной кости у мужчин и женщин одинаков, в то время как среднестатистический мужчина имеет более высокий риск получения перелома черепа и более трех ребер по сравнению со среднестатистической женщиной. У среднестатистической женщины риск получения перелома проксимального отдела бедренной кости выше, чем у среднестатистического мужчины [27].

Заключение

На основе проанализированных результатов современных зарубежных исследований по тематике автомобильной травмы можно сделать вывод о том, что автомобильная травма является серьезной общемировой проблемой. Возможности применения современных технологий, в том числе компьютерного 3D-моделирования, являются актуальной и перспективной темой дальнейших научных исследований, которые имеют непосредственную практическую направленность, так как способствуют повышению качества и расширению возможностей судебно-медицинской экспертизы при ДТП, в том числе с участием пешеходов.

Конфликт интересов: конфликт интересов отсутствует.