Procedimiento para la homologación de sistemas de protección de peatones mediante la realización de ensayos virtuales
- Autores: Silvia Santos Cuadros
- Directores de la Tesis: José Luis San Román García (dir. tes.), Carolina Álvarez Caldas (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Vicente Díaz López (presid.), Emilio Velasco Sánchez (secret.), José Andrés Campón Domínguez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Mecánica y de Organización Industrial por la Universidad Carlos III de Madrid
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
- Resumen
La mitad de las muertes producidas a nivel mundial como consecuencia de los accidentes de tráfico corresponden a los llamados usuarios vulnerables de la vía pública. Los peatones son la figura más débil, de forma que centrar la atención de la seguridad vial en ellos podría conllevar significantes descensos en el número de fallecidos y heridos graves. Tras conocer la magnitud del problema que supone el atropello mediante un análisis macroscópico inicial de cifras estadísticas de seguridad vial, las importantes consecuencias tanto sociales como económicas que implica este tipo de siniestro vial es lo que motiva el desarrollo de esta tesis doctoral.
Sin embargo, para poder diseñar medidas eficaces que pudieran ser adoptadas, resulta imprescindible conocer previamente en detalle las causas que desencadenan el atropello, los eventos que se producen durante el transcurso de este tipo de siniestro vial, y las consecuencias lesivas que implica. Por ello, esta investigación comienza con una revisión de estudios disponibles en la literatura, con el fin de conocer en detalle el fenómeno biomecánico del atropello. Este estudio sobre trabajos previos ha permitido establecer las diferentes tipologías post-impacto que puede experimentar el peatón, las lesiones más frecuentes y sobre qué regiones anatómicas se localizan, el mecanismo lesional que las provoca, así como los criterios de lesión que permiten evaluar la gravedad de cada una de dichas lesiones. También se han determinado qué factores son los más influyentes en la severidad de un atropello, como es el caso de la velocidad de impacto, la posición del peatón respecto a la parte delantera del vehículo, y el diseño del frontal del vehículo. Son precisamente estos factores los que serán evaluados posteriormente en los diversos ensayos llevados a cabo en este trabajo.
Por otro lado, cabe destacar que el papel que juegan los fabricantes en la protección al peatón es fundamental. Éstos deben someter sus nuevos modelos de vehículos a ensayos de homologación para asegurar que cumplen con los requisitos mínimos de seguridad exigidos en materia de protección al peatón. Sin embargo, estos ensayos suelen ser destructivos y enormemente costosos, tanto en tiempo como en coste económico. Surge entonces el planteamiento de utilizar ensayos virtuales como alternativa a los ensayos experimentales de homologación. Las simulaciones han demostrado ser especialmente útiles en pruebas de tipo repetitivo, como es el caso de los ensayos de homologación de protección al peatón. Debido a esto, esta tesis doctoral se centra en evaluar si los actuales ensayos de homologación reflejan la realidad del atropello o si, por el contrario, deben ser mejorados, planteando todo ello desde las simulaciones hechas por ordenador y, por tanto, desde el punto de vista que implica utilizar ensayos virtuales de homologación.
Para comprobar si los actuales ensayos de homologación reflejan la realidad del atropello, se ha analizado una muestra de atropellos reales. Tras este análisis, se ha detectado una carencia en la reglamentación vigente. En dicha normativa sólo es evaluado la protección en la cabeza y las extremidades inferiores. Sin embargo, se ha observado que la zona torso-abdominal es determinante en la probabilidad de supervivencia de un peatón tras un atropello. Por tanto, se considera necesario plantear un procedimiento de ensayo que evalúe esta zona corporal. Con este objetivo en mente, se llevan a cabo numerosas simulaciones a lo largo de este trabajo. Estas simulaciones analizan la severidad de lesión en cabeza, extremidades inferiores y zona torso-abdominal bajo diferentes condiciones de ensayo. Las conclusiones extraídas de estos ensayos virtuales han permitido la redacción de un posible procedimiento de ensayo de homologación virtual en lo que a protección al peatón se refiere, incluyendo la evaluación de la zona torácica.
Finalmente, se han planteado dos opciones. Por un lado, se propone la evaluación mediante impactadores o simuladores de regiones anatómicas aisladas. Mientras que, por otro lado, se plantea la opción de que un determinado modelo de vehículo pueda ser evaluado mediante un ensayo virtual en el que se utilice un dummy de cuerpo completo. En este trabajo se ha demostrado que tanto un tipo de modelo de peatón como el otro pueden alcanzar las mismas conclusiones sobre severidad de lesión. No obstante, con la utilización de un dummy se puede conseguir evaluar todo el cuerpo en la misma simulación. En consecuencia, este procedimiento implicaría un menor número de ensayos y, por tanto, un ahorro considerable. Además, permitiría ahondar en el conocimiento sobre la dinámica del atropello. En contraposición, con el dummy no se puede controlar el ángulo y punto de impacto de la cabeza y del torso sobre el vehículo, sólo se podría posicionar las piernas. Este problema ha sido resuelto en esta investigación mediante la propuesta de ensayo a diferentes velocidades, forzando así que tanto la cabeza como el torso del peatón puedan impactar sobre diferentes zonas y alturas del capó, y aumentar así la zona de evaluación sobre el vehículo.
