Suomalaisen henkilöauton keski-ikä on 10,3 vuotta. Se ei ole mikään ylpeyden aihe. Autotekniikka on viimeisen vuosikymmenen kuluessa harpponut eteenpäin. Varsinkin kolariturvallisuuden suhteen kehitys on ollut todella vilkasta. Uudet automallit saavat Euro NCAP -törmäystesteissä useimmiten vähintään neljä tähteä, mutta mikä on tilanne, kun Matti Meikäläinen joutuu onnettomuuteen?

Vuosikymmen voi tuntua pitkältä tai lyhyeltä ajalta, riippuen siitä, mistä kulmasta asiaa katsoo. Kummilapsen syntymä tuntuu eilen tapahtuneelta, mutta kymmenvuotias kannettava tietokone on ollut jo pitkään museossa.

Automaailmassa kehitys on keskittynyt lisääntyvän elektroniikan ohella kolariturvallisuuden parantamiseen, ja turvallisuus on noussut yhdeksi tärkeimmistä markkinointikeinoista.

Vertailukelpoisen tiedon saaminen muutaman autosukupolven takaisista malleista on lähestulkoon mahdotonta, sillä autonvalmistajia kiinnostaa vain uusien autojen myynti. Vanhoja autoja on kuitenkin liikenteessä valtavia määriä, ja monesti niillä vielä liikkuvat nuoret tai muuten kokemattomat ja riskialttiit kuljettajat. Suurissa automaissa ongelma ei ole niin suuri, koska autokanta uusiutuu nopeammin ja isommalla osalla tienkäyttäjistä on käytössään uusinta turvatekniikkaa.

Vuodesta 1997 tehdyt vertailevat Euro NCAP -törmäyskokeet antavat edustavaa ja puolueetonta tietoa uusien autojen kolariturvallisuudesta. Samoilla menetelmillä tätä vanhemmille autoille ei juurikaan ole tehty törmäyskokeita, tai ainakaan tietoa niistä ei ole kovin helposti saatavilla.

Ajatus asian tutkimisesta omin voimin on jo pitkään itänyt TM:n autotestiosastolla. Koska myös Helsingin Ammattikorkeakoulu Stadian autotekniikan laboratorio suunnitteli samantyyppisiä testejä, päätettiin voimat yhdistää. Näin myös tulevat autoinsinöörit saavat nyt ja tulevaisuudessa ensi käden tietoa kolariturvallisuudesta ja törmäyskokeiden tekemisestä.

COROLLA

Toyota Corolla on selkeästi Suomen yleisin auto. Eri ikäisiä ja mallisia Corolloja liikkuu Suomen teillä noin 145 000. Seuraavaksi yleisin auto, VW Golf, jää noin 77 000 autoon. Iso syy etumatkaan tietysti on mallinimen säilyminen läpi sukupolvien, mutta siitä huolimatta pienten perheautojen joukossa Corolla on ylivoimainen.

Kymmenvuotias Corolla edustaa mallin seitsemättä sukupolvea, joka esiteltiin kesällä 1992. Se jatkoi mallin menestystä sekä Suomessa että kansainvälisesti. Vuonna 1994 rekisteröinneissä yhdeksän vuoden putki mallitilaston ykkösenä kuitenkin katkesi, kun Opel Astra meni muutamalla autolla ohi. Corolla on kuitenkin myös sen jälkeen pysynyt sitkeästi hyvissä asemissa, vaikka vuonna 1997 esitelty seuraava sukupolvi ei aivan kyennytkään vastaamaan luokan uusiin vaatimuksiin. Nykyinen malli kuitenkin nosti Corollan jälleen selväksi ykköseksi.

Enempiä perusteita ei varmaankaan tarvita siihen, miksi testiautoksi valittiin juuri Corolla. Sekä vuoden 1998 että 2003 malleista on lisäksi olemassa Euro NCAP -törmäystestit, joten turvallisuuskehityksen vertaaminen on mahdollista. Vaikka tuloksia ei voikaan yleistää mitään muuta automallia koskevaksi, saamme samalla varsin edustavan kuvan vuosikymmenen aikana tapahtuneesta kehityksestä.

PERUSMALLI

Testiyksilöksi valittiin vuonna 1994 käyttöön otettu Toyota Corolla FX 1,3 XLi. Auto oli koriltaan kolmiovinen niin sanottu liftback-malli. Kyseinen versio on koko Corolla-malliston perusmalli, eikä siihen jälkeenpäinkään ole asennettu mitään lisävarusteita.

Testiyksilön valintakriteereinä olivat keskimääräinen ajomäärä ja kunto, jotta se edustaisi mahdollisimman hyvin keskivertoautoa. Valitun yksilön matkamittarissa oli 220 000 kilometriä. Autossa oli myös huoltokirja, eikä mikään muukaan syy antanut aihetta epäillä, että ajomäärä olisi mittarilukemaa suurempi.

Auto tarkastettiin perusteellisesti, eikä siitä löytynyt merkittäviä ruoste- tai muitakaan vaurioita. Alusta oli ruostesuojattu. Pienet kolhut ja muut käytön jäljet kuuluvat tämän ikäisessä käyttöautossa asiaan. Yleiskunnoltaan Corolla todettiin keskiverroksi tai jopa hieman paremmaksi.

TURVALLISUUS MYYNTIVALTIKSI

Lainsäädäntö on asettanut vaatimuksia kolariturvallisuudelle 1970-luvulta lähtien. Kilpailukeinona turvallisuutta käyttivät kuitenkin vain muutamat automerkit, tunnetuimpana varmasti Volvo. Sen imagossa turvallisuus on edelleen korkealla, vaikka useat kilpailijat ovat jo nousseet rinnalle, osin ohikin.

Testissämme olleen Corollan esittelyajankohtana kolariturvallisuus alkoi herättää yhä enemmän kiinnostusta, ja sitä kasvattivat saksalaisen Auto Motor und Sport -lehden 1990-luvulla tekemät vertailevat törmäystestit, joita myös TM julkaisi.

Corolla on ehditty suunnitella aikana, jolloin päämääränä oli lähinnä lainsäädännön määräysten täyttäminen. Turvatyynyn tosin sai tilattua lisävarusteena, mutta muutoin varusteina olivat ainoastaan tavanomaiset kolmipisteturvavyöt. Vyönkiristimet ja voimanrajoittimet tekivät tuolloin vasta tuloaan. Kuten kaiken uuden suhteen, ensiksi turvavarusteet yleistyivät kalliimmissa autoissa.

Myyntiesite vuodelta 1992 tosin kertoo, että auto on suunniteltu turvakorirakenteiseksi. Lisäksi ohjauspyörän ja -pylvään suunnittelussa on esitemateriaalin mukaan otettu huomioon törmäysturvallisuus. Mutta kuten sanottu, kyseisiä rakenteita vaaditaan jo lainsäädännön täyttämiseksi.

Vaikka eurooppalaismerkit sittemmin reagoivatkin nopeammin ja saivat hetkellisen etumatkan turvallisuusasioissa, eivät niidenkään tuotteet kyseisellä aikakaudella turvallisuudellaan vakuuttaneet. Esimerkiksi Renault 19 -mallin esitteessä vuodelta 1992 kolariturvallisuuden osuus on kuitattu yhdellä lauseella, jossa todetaan, että turvakoriin ja lujuuteen on kiinnitetty paljon huomiota. Nykyään Renault korostaa mainonnassaan korostetusti juuri hyviä tuloksia Euro NCAP -testeissä.

On siis turha kuvitella, että nyt testissä käytetty Toyota Corolla olisi jotenkin turvattomampi verrattuna kyseisen aikakauden muihin autoihin. Kolariturvallisuuden suhteen ei muutoinkaan kannata tehdä yksioikoisia päätelmiä esimerkiksi auton valmistusmaahan vedoten.

Auto Motor und Sport -lehden testisarja VW Golf -luokan autoille maaliskuussa 1992 kohautti melkoisesti autoalaa, ja monet valmistajat kiirehtivät parantamaan tuotteitaan. Seitsemän auton testi julkaistiin TM:n numerossa 11/92. Runsaan vuoden kuluttua oli vuorossa kymmenen auton testi otsikolla Eurooppa vastaan Japani. Mukana oli viisi autoa molemmista ilmansuunnista. Tuolloin järjestys asettui eurooppalaisten hyväksi, mutta Corolla, tosin jo kuljettajan turvatyynyllä varustettuna, sijoittui testin yleisarvostelussa kuudenneksi ollen paras japanilaisena. Oheisessa taulukossa näkyvät kuljettajan ja matkustajan pään HIC-arvot. Vakavan loukkaantumisen tai kuoleman riski kasvaa suureksi, kun HIC-arvo ylittää arvon 1 000.

Auto Motor und Sportin testeissä törmäysnopeus oli 55 km/h, ja esteenä 15 asteen kulmaan sijoitettu kiinteä este, johon auton keula törmäsi 50 prosentin leveydeltä. Tulokset eivät siis ole suoraan vertailukelpoisia Euro NCAP -etutörmäykseen, jossa vastaavat arvot ovat 64 km/h ja 40 prosenttia. Este on myötäävä ja yhdensuuntainen keulan kanssa. Toisaalta myötäävä este kompensoi nopeusarvoa ja törmäyksen rajuus on varsin yhtenenä.

TÄYSOSUMA

Viime numerossa kävimme läpi törmäyskokeen valmistelun. Nyt Corolla seisoo kiihdytysradan päässä ja kaikki on valmista auton viimeiseen matkaan. Valvomosta annetaan lupa kokeen aloittamiseen. Juuri ennen vetolaitteen käynnistämistä törmäysalueelle sytytetään häikäisevän kirkkaat valot. Auto lähtee liikkeelle ja vetovaijeri kiihdyttää sen hurinan säestämänä kohti estettä.

Valvomossa on käsi hätäjarrukytkimellä, mikäli jokin menee vikaan. Kaikki kuitenkin sujuu rutiininomaisesti, ja muutamia metrejä ennen törmäyskohtaa lattiassa oleva kytkin irrottaa vetolaitteen autosta, joka jatkaa päin estettä vapaasti rullaten 64 km/h nopeudella.

Varsinaisesta törmäyksestä ei ihmisaistein kykene havaitsemaan muuta kuin silmänräpäyksessä tapahtuvan metallisen pamauksen sekä sen jälkeen auton loikan takaisin ja pysähtymisen lähes poikittain esteen viereen. Aistien vajavaisuutta kuitenkin paikkaavat viisi suurnopeuskameraa (1 000 kuvaa/s), kolme valokuvauskameraa sekä 78 anturia (näytteenottotaajuus 10 kHz).

Itse kokeen kestoon verrattuna ennakkovalmistelut ja jälkianalyysit vievät hurjasti aikaa. Ensimmäisenä on vuorossa lopputuloksen silmämääräinen tarkastelu ja auton tarkka valokuvaus eri puolilta sekä ulkoa että sisältä. Sen jälkeen avataan ovet ja mitataan sekä kahvan että itse oven avaamiseen tarvittava voima. Samoin turvavöiden lukituksen avaamisen vaatima voima mitataan.

Sekä kuljettaja- että matkustajanuken asema suhteessa autoon on mitattu ennen testiä 15:n eri kohdan mukaan. Ohjaamon muodonmuutokset kartoitetaan 10:n eri mittauspisteen perusteella. Lisäksi jalkatilan suurimmat muodonmuutokset selvitetään kuuden mittauspisteen avulla. Poljinten aiheuttaman vammariskin määrittämiseksi niiden asemat mitataan myös 200 newtonin suuruisella poljinvoimalla kuormitettuna.

VAURIOITA JA VAMMOJA

Euro NCAP -protokollan mukainen 40 prosentin offset-törmäys 64 km/h nopeudella osoittautui Corollan korirakenteelle erittäin vaativaksi. Keulan myötääväksi ja energiaa sitovaksi tarkoitettu rakenne toimi odotetusti, mutta se on mitä todennäköisimmin suunniteltu vain lainsäädännön vaatimusten mukaiseksi eli kestämään korkeintaan 50 km/h nopeudella tapahtuvan törmäyksen. Koska törmäysenergia kasvaa nopeuden neliössä, tarkoittaa kyseinen 14 km/h nopeuden nosto yli 60 prosentin muutosta törmäysenergiassa.

Keulan rakenne ei riitä yksinään ottamaan vastaan tätä energiaa, vaan myös muodossaan pysyväksi tarkoitettu matkustamo-osa alkaa myötäillä. A-pilari ja rintapelti siirtyvät taaksepäin, oven rakenne pettää ja myös katto antaa periksi. Kun rakenne menettää tällä tavoin lujuutensa, voi pienikin törmäysnopeuden tai osumakohdan muutos merkitä vielä huomattavasti vakavampaa lopputulosta.

Toisaalta, nyt kun kuljettajan puoli otti vastaan koko törmäysenergian, matkustajan kokemat hidastuvuudet jäivät jopa pienemmiksi kuin uudemmissa vastaavissa törmäyskokeissa, vaikka matkustajankin pää yltää hipaisemaan kojelautaa.

Kuljettaja iskeytyy voimakkaasti ohjauspyörään, joka rikkoutuu. Seurauksena ovat suuret kiihtyvyydet niin päähän kuin rintakehään. Myös jalkatila kokee voimakkaita muodonmuutoksia, mistä seuraa jalkojen loukkaantuminen.

Vammariskiä voidaan arvioida pään ja niskan osalta HIC-arvon perusteella (ks. laatikko s. 72). Tutkimusten perusteella on määritetty riippuvuus sen ja AIS-vammaluokituksen välille.

Kuva esittää summittaisen riippuvuuden HIC-arvon ja AIS-vammatason välillä. Kuvioon on myös merkitty eri vuosimallien Toyota Corollan HIC-arvot Euro NCAP -testissä kuljettajalle ja matkustajalle.

Nyt tehdyssä testissä vuoden 1994 autossa kuljettaja olisi saanut päähänsä AIS 3 -luokan, eli vakaviksi luokiteltavat vammat. Matkustaja olisi sen sijaan selvinnyt kohtalaisin vammoin. Vuoden 1998 ja 2003 autoissa molempien henkilöiden pää ja niska olisivat selvinneet kohtalaista (AIS 2) pienemmillä vammoilla.

Rintakehän osalta vammariskiä voidaan arvioida mitatun rintakehän painauman ja laskennallisen suureen, niin sanotun viskoosikriteerin perusteella. Suuruudeltaan 22 millimetrin puristus aiheuttaa 5 prosentin riskin saada AIS 3 -tasoa vaarallisempi vamma. Vastaavasti 50 millimetrin puristus aiheuttaa kyseiset vammat jo 50 prosentin todennäköisyydellä. Puristuksen osalta myös uudemmissa malleissa ylitetään 22 millimetrin puristus. Kuitenkin vakavan vamman (AIS 3) riski on vielä vuoden 1994 autollakin selvästi alle 50 prosenttia.

Viskoosikriteeri kuvaa pysähdyksen nopeutta eikä voimaa. Arvon ollessa 0,5 m/s on 5 prosentin riski saada vaikea (AIS 4) tai sitä pahempi vamma. Viskoosikriteerin ollessa yli 1,0 m/s todennäköisyys vastaaviin vammoihin on 25 prosenttia. Kaikki esimerkkitapauksina olleet autot ovat tässä suhteessa varsin hyviä, sillä jokainen yltää Euro NCAP:n mukaan täysiin pisteisiin. Yleisesti ottaen turvavöillä varustetun auton on melko helppo täyttää viskoosikriteerin rajat, sillä jo vuonna 1998 tehdyssä kolmannessa Euro NCAP -testisarjassa kaikki autot alittivat 0,5 m/s rajan.

Nyt testatun vanhan Corollan osalta rintakehän ja pään vammautumisriskejä kasvattavat niiden osuminen ohjauspyörään sekä matkustamorakenteen pettäminen.

Yhtenä syynä osumaan ovat runsaasti joustavat turvavyöt. Nykyisissä autoissa vöistä voidaan tehdä vähemmän joustavat, kun turvavyönkiristimet ja vyövoimanrajoittimet huolehtivat yhtäältä vöiden sopivasta kireydestä ja toisaalta siitä, ettei niistä tule rintakehään liian suurta voimaa.

Vanhan auton turvavyöt ovat myös ajan myötä kuluneet ja saattavat törmäyksessä jopa katketa. Turvavyöt vaihtamalla vanhankin auton turvallisuutta voi parantaa.

Myös istuimen rakenne saattaa murtua, mikä saa aikaan henkilön työntymisen osittain vöiden ali jalkatilaan.

SELVÄT EROT

Yksittäisen kokeen perusteella saamme muutenkin kuvan ainoastaan auton yleisestä turvallisuustasosta. Henkiinjäämismahdollisuudet, vammojen laatu ja niiden seuraukset riippuvat kuitenkin hyvin monesta tekijästä. Yksi sellainen on henkilön yleiskunto. Iäkäs kuljettaja saattaa loukkaantua kuolettavasti onnettomuudessa, josta nuori ja hyväkuntoinen henkilö selviytyy luunmurtumilla.

Vaikka törmäyskoe onkin vain koe, eikä vastaa todellista onnettomuutta, se kuitenkin paljastaa lahjomattomasti peruserot turvallisuudessa. Nyt vanhalle Corollalle tehty koe kertoo selvää kieltään turvallisuustason kehittymisestä.

Varsinkin Euro NCAP -kokeen periaatteiden mukaan pisteytettynä vanhan Corollan tulos näyttää surkealta, sillä loppupisteitä laskettaessa otetaan huomioon aina vain huonoin tulos. Siten arvostelu tehdään pelkästään kuljettajan perusteella. Vammariskit ovat käytännössä kaikkien kehon osien osalta selvästi suurempia kuin uudemmissa malleissa. Turvatyynyn vaikutus näkyy niissä ylävartalon osalta selvästi.

Vuoden 1994 auton turvallisuustaso ei yllä lähellekään vastaavaa uutta mallia. Joissain yksittäistapauksissa tosin korin suuremmasta joustamisesta saattaa olla iloakin, kuten nyt nähtiin etumatkustajan loukkaantumisriskin osalta. Uudessa autossa matkustavat ovat kuitenkin selvästi vanhaa paremmassa suojassa.

Ruotsalainen Folksam-vakuutusyhtiö tekee vuosittain tilaston eri automallien turvallisuudesta todellisten onnettomuuksien perusteella. Viimeisin, 76 100 onnettomuuteen perustunut tilasto julkaistiin TM:n numerossa 17/03. Artikkelin yhteydessä oli paljon muutakin mielenkiintoista tietoa auton turvallisuudesta.

Näitä tietoja verrattiin myös Euro NCAP -testien tuloksiin. Tutkimus osoitti, että Euro NCAP -testissä hyvin menestyneet autot ovat keskimääräistä turvallisempia myös todellisissa onnettomuuksissa. Tulos oli selkeä vakavien vammojen osalta. Yksi Euro NCAP -lisätähti vähentää loukkaantumisriskiä noin neljänneksen. Pienempien vammojen suhteen ei vastaavaa trendiä ollut havaittavissa.

VANHA JA UUSI

Euro NCAP -törmäyskokeet tehdään aina samanlaista myötäävää estettä vasten, joka simuloi vastaantulevaa autoa. Todellisuudessa vastapuolta ei voi valita. Kohtaava auto saattaa olla massaltaan, kooltaan ja rakenteeltaan erilainen, millä on vaikutuksensa onnettomuuden seurauksiin.

Turvallisuustutkimuksen seuraava merkittävin kehitysalue onkin yhteensopivuus (compatibility). Lyhyesti se tarkoittaa sitä, että liikenteen eri osapuolet saataisiin suunniteltua tiettyjen periaatteiden mukaan, mikä antaisi kaikille osapuolille mahdollisuudet pienimpään mahdolliseen vammariskiin.

Avainasemassa ovat autojen massat ja niiden keularakenteen jäykkyys. Tässä mielessä törmäyskokeiden nouseminen nykyiseen asemaansa autojen markkinoinnissa vie kehitystä lievästi sivuraiteelle. Turvallisuuden ja mukavuusvarusteiden lisääminen on kasvattanut autojen painoa. Corollan tapauksessa kymmenen vuoden kehitys on tuonut perusmalliin noin 150 kiloa lisää.

Törmäysenergian sitominen vaatii rakenteiden tietyn kokoonpainumismatkan. Painavamman auton keulan rakenne on siten suunniteltava jäykemmäksi, ellei keula sitten ole selvästi pidempi. Kun tällainen uusi auto törmää vanhaan autoon, jonka rakenne on liian heikko jo myötäävään esteeseen ajettavassa törmäyskokeessa, seuraukset ovat vakavia.

Jos uusi Toyota Corolla joutuu nokkakolariin kymmenen vuotta vanhan Corollan kanssa, tulos todennäköisesti poikkeaa selvästi Euro NCAP -testistä. Uusi Corolla jää parempaan kuntoon ja kuljettaja saattaa nousta autosta ainoastaan turvavyön aiheuttama mustelma rinnassaan. Vanha Corolla kärsii suuremmat vauriot kuin seinään ajettaessa ja kuljettaja on vakavassa hengenvaarassa.

MIKÄ ON MUUTTUNUT?

Uusissa autoissa keulan rakenne on suunniteltu selviytymään myös Euro NCAP -etutörmäystestistä. Jo ennen ensimmäisenkään törmäyskokeen tekemistä auto on jo ajanut seinään tietokoneen voimin satoja kertoja. Tietokoneiden laskentakapasiteetin kasvettua simuloinnin määrä ja tarkkuus ovat kasvaneet huimasti. Entistä lyhyemmässä suunnitteluajassa saadaan aikaan parempi lopputulos.

Myös materiaalit ja valmistusmenetelmät ovat kehittyneet. Yhdistämällä suurlujuusteräksiä, erilaisia ainevahvuuksia, kerrosrakenteita ja nestepainemuovattuja tai laserhitsauksella yhteenliitettyjä osia rakenteet on pystytty suunnittelemaan riittävän vahvoiksi ilman, että paino kasvaa liikaa.

Näkyvimpiä ja myös painoa kasvattavia kehitysaskeleita ovat olleet turvatyynyjen, turvavyönkiristimien ja voimanrajoittimien nopea yleistyminen myös kohtuuhintaisissa autoissa. Turvavarusteet ovat myös saaneet lisää älyä. Törmäysvoiman ja kuljettajan tai matkustajan istuma-asennon mukaan laukeamisvoimaansa säätävät turvatyynyt ovat uusimpia kehitysaskeleita.

Myös turvavyöt ovat kehittyneet, vaikka se ei näykään ulospäin. Muita yleistyviä varusteita ovat esimerkiksi törmäyksessä irtoavat polkimet ja peräänajossa niskavammoja vähentävät aktiiviset pääntuet.

USA:ssa ja Australiassa NCAP-tyyppiset testit aloitettiin jo vuonna 1995 eli pari vuotta aikaisemmin kuin Euroopassa. Jo vuonna 2000 siihen mennessä tehdyistä yhteensä yli 140 vertailukelpoisesta kokeesta oli kehitys nähtävissä. Pään HIC-arvo oli pudonnut 850:stä noin 450:een. Ohjaamorakenteen jäykistymisestä kertoo A-pilarin siirtymän pieneneminen 140:stä 60 millimetriin. Myös säären loukkaantumista kuvaava indeksi parantui noin 40 prosentilla.

VANHALLE autolle tehdyn törmäyskokeen tulokset olivat kieltämättä odotetun suuntaisia. Jos pahin silti tapahtuu, loukkaantumisen ja jopa kuoleman riski on selvästi suurempi kuin uudemmissa autoissa. Ero korostuu, jos uusi ja vanha törmäävät keskenään. Vanhojen autojen kuljettajien riski kasvaa yhä, kun uudemmat ja painavammat autot yleistyvät liikenteessä. Turvallisuusmielessä uuden auton osto siis kannattaa. Toivottavasti kehitys ei kuitenkaan kulje amerikkalaiseen suuntaan, jossa monet mieltävät massiivisen maasturin turvallisimmaksi autoksi. Nykyaikainen pikkuautokin nimittäin tarjoaa paremman suojan kuin vanha, luokkaa suurempi auto.

(Tiivistelmä Velimatti Honkasen ja Pauli Riikosen artikkelista TM 6/04, s. 62-73)