Il primo incidente mortale veicolo

Transcript

Il primo incidente mortale
veicolo-pedone
Londra 1896
Katherine Driscol muore dopo essere stata investita da un
veicolo a motore in Crystal Palace
Secondo la ricostruzione fatta la velocità del veicolo era di
4 mph ( 6,3 km/h )
E’ il primo incidente mortale di cui esiste un rapporto scritto
Nella foto un veicolo dell’ epoca:
la Duryea Motor Wagon
Decessi
Dati ISTAT 2002
pedoni
17,6%
Feriti
trasportati
21,4%
conducenti
61,0%
pedoni
5,0%
trasportati
27,5%
conducenti
67,5%
Visibilità auto - pedone
• E’
uno
degli
aspetti
principali
legati
all’accadimento di un incidente auto - pedone
• La visione periferica del guidatore si riduce
all’aumentare della velocità del veicolo
• La visione si riduce in condizioni di luce
notturna
• Il conducente ha molte cosa da tenere sotto
controllo: attenzione attenuata
Visibilità
Vista del conducente
Vista del pedone (6 anni)
sketch
Mentre il pedone ha una chiara visione dell’arrivo imminente del veicolo, la
prospettiva del conducente mostra soltanto un piede del bambino sotto il
centro del furgone e parzialmente la testa del piccolo al di sopra della ruota
anteriore sinistra.
Visibilità
Differenze fra le prospettive che
si ottengono da uno stesso
punto al variare dell’altezza del
pedone
bambino di 9 anni
sketch
visione di un adulto
bambino di 6 anni
Visibilità
Esempio di indubbia non colpevolezza dell’autista che
non poteva scorgere il pedone nascosto dietro al furgone
sketch
Velocità di sicurezza
ts
tb
tr
Vi
Vi
ar = 0
ab = k as
⎛
ab tb2 ⎞ Vs2
⎟⎟ +
x = Vi t r + ⎜⎜Vi tb −
2 ⎠ 2a s
⎝
A=
1
2a s
Vf = 0
Vs
B = t r + tb − ktb
− B ± B 2 − 4 AC
Vi =
2A
as = fg
Vs = Vi − ab tb
C = ktb2 (1 − as ) − x
• Esempio: distanza x = 30 m
as = − fg = −0,7 g
k = 0,6
t r = 1,5 s
tb = 0,4 s
m/s 2
V= 43 km/h
f = 0,7
k = 0,6
t r = 1,5
tb = 0,4
• Esempio: distanza pedone 25 m
• V iniziale = 40 km/h
• V iniziale = 50 km/h
probabilità di decesso %
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
velocità impatto km/h
50
60
Urto a 20 km/h
Urto a 45 km/h
Impact tests
Parametri influenti sul tipo di
impatto
Lead Angle
= Angolo fra il piano del terreno e la retta individuata
dallo spigolo superiore del frontale e il punto più
estremo del paraurti
LA – Lead angle
impatto
Bonnet Angle
= Angolo fra l’orizzontale e la linea di tangenza media alla
direzione del cofano
BA
BA – Bonnet angle
impatto
Altezza frontale del veicolo
= Altezza del bordo anteriore del cofano.
• Nei veicoli a frontale stondato può essere definita facendo
riferimento al punto di tangenza sul cofano della retta
tracciata a partire dal bordo superiore del paraurti.
• Se il veicolo e’ frenato il frontale si abbassa.
L’ abbassamento tipico è fra i 5 e i 15 cm.
Tipi di veicolo
¾ FRONTALE VERTICALE
= Altezza del cofano > CG del 50% percentile dell’altezza
uomini.
h >1,05 m
¾ FRONTALE ALTO
= Altezza del cofano compresa fra l’altezza del ginocchio
il CG del 50% percentile dell’altezza uomini.
0,55 m < h < 1,05 m
e
¾ FRONTALE BASSO
= Altezza del cofano inferiore all’altezza del ginocchio
del 50% percentile dell’altezza uomini.
h < 0,55 m
Tipi di veicolo
Profili tipici dei veicoli
impatto
Forma del frontale
Tipi di traiettorie
veicolo frenato
veicolo non frenato
• Forward
• Wrap
veicolo frenato
veicolo non frenato
• fender vault
• roof vault
• sommersault
FORWARD
FORWARD
FORWARD
veicolo non frenato
veicolo frenato - pedone
in movimento
Forward
• Si ha una traiettoria Forward quando il baricentro
del pedone è più basso dell’altezza del frontale
del veicolo
• Casi tipici:
adulto - camion /bus
bambino - suv / fuoristrada
• Dopo il wrap è la traiettoria più frequente
• In casi di veicolo che non frena o frena in ritardo
si può avere il transito del veicolo sopra al
pedone
• Danni alla persona: su più lati del corpo
Sequenza degli eventi in un
impatto tipo
• Contatto (urto primario)
• Accelerazione del pedone
( Velocità acquisita dal pedone analoga a quella
del veicolo )
• Volo pressoché orizzontale e caduta
• Moto al suolo di strisciamento o rotolamento
• Se il veicolo non è frenato può passare sopra al
pedone
Forward
t=0 ms
t=50 ms
t=100 ms
t=150 ms
• Filmato a rallentatore che mostra i
movimenti del pedone
Forward
• La testa o il busto possono piegarsi
indietro, ma il baricentro del
pedone rimane sempre davanti al
frontale del veicolo
• I pedone è accelerato nella
direzione del veicolo
• I danni fisici dell’urto primario sono
tipicamente dalla parte opposta
rispetto a quelli provocati dall’urto
col terreno
Wrap
Velocità bassa
il pedone scivola sotto il veicolo e rimane incastrato sotto
WRAP
Velocità media
WRAP
Velocità alta
WRAP
Sequenza degli eventi in un impatto tipo:
•contatto (urto primario)
•accelerazione del CG del pedone
•rotazione del pedone attorno al frontale
•movimento sopra il cofano
•urto secondario della testa/spalle sul cofano o
parabrezza
•se il veicolo frena, il pedone si separa dal
veicolo, andando in avanti
•volo e caduta
•moto al suolo di strisciamento o rotolamento
Wrap
t=0 ms
t=50 ms
t=100 ms
t=150 ms
Wrap
• È la traiettoria più comune
• Si ha quando il CG del pedone è
più alto dell’altezza del frontale del
veicolo
• i danni alla persona derivanti
dall’urto 1° e 2° sono dallo stesso
lato di quelli derivanti dall’urto col
terreno
• le velocità tipiche sono attorno ai
30 km/h
WRAP adulto a 45 km/h
Wrap
• La velocità del pedone è inferiore a
quella di impatto del veicolo
• L’angolo con cui il pedone viene
proiettato dopo il 2° urto dipende
dalla geometria del frontale e del
pedone
Wrap
• Un crash test di esempio
POI
Descrizione:
Collisione a 70 kmh fra una Ford Scorpio e un dummy in
posizione iniziale di quiete. Il POI è sul frontale del veicolo fra
la metà e il faro di desta. Il dummy è ruotato in senso orario di
circa 45° rivolto in direzione di marcia, il piede destro è
arretrato rispetto al resto del corpo.
POR
sketch
Wrap
• Un crash test di esempio
sketch
Vista laterale
Vista frontale
Wrap
• Danno sul veicolo per
un impatto a 70
km/h
Wrap
• Confronto tra crash-test e simulazione
multibody con PC-CRASH
FENDER VAULT
Fender vault
Fender vault danni sul
veicolo
Fender vault
• Si ha quando il CG del pedone è più alto
dell’altezza del frontale del veicolo,
analogamente al Wrap, ma l’urto si
verifica vicino al margine laterale del
frontale, oppure il pedone possiede una
velocità elevata in senso trasversale
• Si ha solo l’urto primario dopodiché il
pedone trasla sul cofano e quindi scivola
giù lateralmente, in genere prima di
raggiungere il parabrezza
Fender vault
• Il POI è su un lato del frontale
• La posizione finale del pedone è laterale
rispetto al veicolo
• danni alla persona: in alcuni casi il
pedone può essere investito dalla ruota
posteriore con ferite alla testa o alle
gambe
• le velocità tipiche sono attorno ai 40
km/h
Fender Vault
t=0 ms
t=50 ms
t=100 ms
t=150 ms
ROOF VAULT
ROOF VAULT
ROOF VAULT (con due pedoni)
Roof vault
• Veicolo in accelerazione o in ritardo nella
frenata
• C.G. del pedone al di sopra del leading
edge
• Il pedone ruota su se stesso e passa sopra
al tetto del veicolo.
• danni alla persona: ferite traumatiche
multiple
• le velocità tipiche sono superiori a 50
km/h
Roof vault
t=0 ms
t=50 ms
t=100 ms
t=150 ms
SOMMER SAULT
SOMMER SAULT (Test con due 2 pedoni contemporaneamente, le
due traiettorie non si influenzano. La traiettoria del bambino è un
sommer sault)
Sommersault
• E’ la meno comune
• Si ha quando il CG del pedone è più alto
dell’altezza del frontale del veicolo e per
velocità di impatto molto elevate
• Il pedone ruota su se stesso e passa sopra
al tetto del veicolo compiendo un giro su
se stesso
• danni alla persona: ferite su entrambi i lati
del corpo
Somersault
t=0 ms
t=50 ms
t=100 ms
t=150 ms
SOMERSAULT adulto a 70 km/h
Restricted Trajectories
• Possono essere classificati in questa categoria tutti i casi
in cui la traiettoria post-impatto del pedone è ostacolata
da veicoli diversi dal veicolo che impatta il pedone.
• Il caso più comune è quello di pedone investito
immediatamente dopo essere sceso da un veicolo in
sosta, con portiera aperta o meno.
Danni al veicolo
• Danni ricavati in prove con cadaveri o con
manichino:
– Contatto della testa: praticamente simili
– Contatto sul frontale:il manichino produce danni
più vistosi
– Nelle prove con cadaveri si ottengono rotazioni
e scivolamenti sul cofano più marcati
Contatto
testa-veicolo
Tracce del contatto del pedone
arti inferiori sul paraurti
tracce di pulitura superficiale
impronta dei jeans
due impatti successivi sul parabrezza
Danni al veicolo
• I danni dipendono da:
–
–
–
–
Velocità di impatto
Tipo di veicolo (caratteristiche strutturali)
geometria del frontale
moto pre urto del pedone
Non si ha una correlazione esatta tra
danni e velocità di impatto
Forward
• I danni si presentano generalmente
limitati al fronte del veicolo e fino a
metà cofano
• Il moto del pedone sul veicolo è limitato
ed è quindi difficile stimare la velocità di
impatto dal danno
Forward: tipici danni rilevabili sul veicolo
(ricavati da prove con cadaveri)
Wrap
Veicolo frenato
Veicolo non frenato
Danni analoghi
L’indicatore principale della velocità
risulta il punto dell’urto secondario
Quest’ultimo dipende anche dalla
lunghezza del cofano
WAD (wrap around distance)
distanza geometrica tra il punto di
contatto col piano del terreno,
individuato dalla verticale al paraurti,
e il punto più alto raggiunto dal
pedone sul frontale del veicolo
Wrap, Fender vault: danni sul veicolo
Lesioni al pedone
Non si ha una correlazione affidabile tra danni fisici e
velocità di impatto, si possono solo trarre delle
conclusioni di base:
•maggiore la velocità, maggiore il danno
•l’urto contro il veicolo è più severo di quello sul
terreno
•Persone giovani o vecchie generalmente hanno
danni maggiori
Lesioni al pedone
L’urto col paraurti è la condizione che si verifica più di frequente
I diversi tipi di paraurti si differenziano:
• nell’entità delle ferite che generalmente
causano (maggiori al crescere della loro
rigidezza),
• nella posizione delle lesioni (al variare di
altezza e forma).
Anche la posizione iniziale e il movimento
del pedone influenzano la posizione delle
eventuali fratture o lesioni agli arti inferiori.
I danni variano la loro posizione anche con
l’età:
pedoni anziani ⇒ fratture agli arti inferiori,
bacino e femore.
bambini
⇒
fratture alla testa, torso
e parte superiore del
femore.
(tali valori risultano più bassi per le persone anziane)
Morti e feriti alle varie velocità di impatto
Lesioni al pedone
curva probabilità di decesso - velocità
probabilità decessi %
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
velocità all'urto km/h
50
60
Lesioni al pedone
AIS (abbreviated injury scale)
è un codice basato sulla descrizione
delle singole lesioni subite in
CODICE AIS
termini medici
1
2
3
4
5
6
DESCRIZIONE
Minore
Moderato
Serio
Grave
Critico
Massimo
impatto primario
AISp=0.0017(Vc)2
impatto secondario
AISs=0.9+0.0003(Vc)2
(Vc = velocità d’ìmpatto, km/h)
Lesioni al pedone
ISS (injury severity score)
è un modello di valutazione
complessiva della gravità di un
paziente traumatizzato
Region
AIS
Head & Neck
Injury
Description
Cerebral Contusion
Face
No Injury
0
Chest
Flail Chest
4
16
Abdomen
2
5
3
25
Extremity
Minor Contusion of Liver
Complex Rupture Spleen
Fractured femur
External
No Injury
0
3
Square
Top Three
9
Injury Severity Score:
50
ISS=MaxAIS2 regione1+MaxAIS2 regione2+MaxAIS2 regione3
dove il MaxAIS è la lesione più severa di una regione corporea (AIS più alto)
NB. L’ISS viene espresso su una scala ordinale che va da 0 a 75, dove il punteggio
massimo è ottenibile o dal calcolo sopra indicato o in presenza di una lesione, anche
singola, di grado AIS pari a 6.
Dati statistici sulle parti del corpo più colpite
al variare del tipo di veicolo
Lesioni al pedone
HIC (head injury criterion)
è un modello di valutazione della
gravità delle lesioni alla testa
2,5
⎤
⎡ 1
HIC = ⎢
a (t )dt ⎥
∫
⎥⎦ max
⎢⎣ t 2 − t1 t1
t2
test a 40 km/h
t 2 − t1 ≤ 1
Curve forzadeformazione
Prove a 40 km/h
Tipiche lesioni rilevabili sul pedone
HIC (head injury criterion)
Esempio di impatto a 40 km/h
distribuzione dell’HIC in funzione
della zona di impatto e distanza dal
bordo del parabrezza (zona critica)
Ricostruzione
• Scopo:
– Cinematica
– Parametri danni fisici
– Influenza fattori umani/esterni
– Cause sinistro
– Violazioni al CdS
– Evitabilità
Ricostruzione
• Dati iniziali:
– Planimetria con rilievi posizioni di quiete, punto
d’urto, punto impatto col terreno, tracce varie sul
terreno, altri veicoli, ecc.)
– Condizioni meteo, ambientali e della strada,
visuale e visibilità
– Direzioni di arrivo e orientazione veicolo e pedone
– Tipo veicolo e dati caratteristici
– Dati pedone (altezza, peso, genere, vestiti)
– Moto pre urto pedone (fermo, cammino, corsa)
– Danni al veicolo e al pedone e loro posizione
– Testimonianze
Cinematica
Veicolo - Pedone
–
–
–
–
–
–
Impatto primario
Impatto secondario
WAD
Punti di contatto
Lesioni
Attrito
Interazioni
Pedone - terreno
– punto di impatto
col terreno
– punto d’urto (col
veicolo)
– posizione di quiete
– attrito
Veicolo - terreno
– attrito
– strisciate
– posizione di quiete
Movimento del pedone
Velocità d’impatto in base alla
distanza laterale percorsa dal
pedone
• Vc=19(St-12.6)
(running)
• Vc=4(St-4.1)
(jogging)
• Vc=2.6(St+0.7)
(walking)
Velocità d’impatto in base
all’offset dei danni sul veicolo
• Vc=42-9S0
(running)
• Vc=85-50S0
(jogging)
• Vc=47-33S0
(walking)
Unità: mph, ft
Movimento del pedone
attraversamento
Moto post-impatto accelerato
Moto post-impatto decelerato
moto incontro al
veicolo
Velocità pedone
VELOCITY - WALKING
VELOCITY - RUNNING
[kmh]
[kmh]
age
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
20
30
40
50
60
percentile
15 th
4,0
4,6
4,5
4,7
4,9
5,1
5,1
5,6
4,9
4,8
5,2
5,0
4,9
n/a
5,2
5,2
4,7
4,7
4,2
50 th
5,0
5,3
5,5
5,6
5,7
6,0
5,7
6,4
6,0
5,7
5,8
5,8
5,8
5,7
6,0
6,0
5,7
5,4
4,5
85 th
6,4
6,8
6,9
7,0
6,4
6,9
6,6
7,2
7,1
6,5
6,5
6,6
6,7
n/a
7,1
7,1
6,7
6,1
5,0
age
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
20
30
40
50
60
percentile
15 th
10,5
12,2
10,1
11,7
13,9
14,0
15,0
12,7
12,6
12,4
14,0
12,5
12,6
n/a
10,1
9,7
8,7
8,6
7,4
50 th
12,1
13,7
14,1
15,0
16,1
16,3
17,0
14,9
14,9
15,0
15,0
14,9
15,4
16,1
12,7
12,1
10,4
10,2
8,9
85 th
16,1
16,4
16,3
18,0
19,4
19,3
19,1
17,7
17,5
17,5
17,4
17,3
17,8
n/a
15,3
13,7
12,4
11,5
9,8
Studio delle collisioni
veicolo - pedone
¾ Velocità a partire dal veicolo
¾ Velocità a partire dalla throw
distance
Velocità a partire dal
veicolo
0
1
3
2
• Pre urto
• urto
• post urto
(
)
(
)
(
1
1
1
1
2
2
2
2
2
MV0 = M V0 − V1 + M V1 − V2 + M V22 − V32
2
2
2
2
)
ΔE c =
0
1
(
)
1
M V02 − V12 = La 01 = Mgfx01
2
2
1
2
1
ΔEc = M (V12 − V22 ) = La12 + Lu = Mgfx12 + ∫ Fdx
2
1
V3 = 0
2
ΔEc =
3
2
1
Ec 0 = MV02 = ∑ ΔEc =MgfxTot + ∫ Fdx
2
1
Ec 0 = ∑ L =La + Lu
1
MV22 = La 23 = Mgfx23
2
I+If
Urto
I
t2
I = ∫ Fdt
t1
Quantità di moto
direzione orizzontale
I f + I = MΔV f + MΔV = MΔVTot .
I = MΔV = mΔv
Bilancio di energia
Coeff. di restituzione
1
1
1
1
MV12 + mv12 = MV22 + mv22 + Ed
2
2
2
2
e=
v2 − V2
V1 − v1
Urto del pedone
Efficienza della
proiezione
ε≅
ε=
Vp
V1
H
h
Wrap
M
ε=
Forward
M +m
h= altezza CG pedone
H= altezza inizio cofano
m = massa pedone
M= massa veicolo
Metodo semiempirico
ΔV m
=
Δv M
m
ΔV =
(αV1 − v1 )
M
(V
0
≠ 2 gfxTot + ΔV
v2 H
α= =
V1 h
Wrap
v2
M
α= =
V1 M + m
Forward
M 2 gfx13 − mv1
V1 =
M − mα
)
V0 = V + 2 gfx01
2
1
Velocità veicolo
Esempio: lunghezza tracce di frenata=25 m
calcolo con modello semiempirico
LabVIEW
Instrument
Studio delle collisioni
veicolo - pedone
¾ Velocità a partire dal veicolo
¾ Velocità a partire dalla throw
distance
¾Modelli teorici
¾Test sperimentali
→
Cadaveri
→
Manichini
¾Analisi degli incidenti reali
¾ Modelli teorici
= Studio della traiettoria post–impatto del pedone
mediante opportuni modelli fisici atti a descrivere le
diverse fasi del moto.
• Forniscono una chiave di lettura dei test sperimentali.
• Alcuni utilizzano parametri non direttamente rilevabili
dalla scena e/o dai rilievi dell’ incidente (ad es. angolo di lancio
del pedone, massima altezza raggiunta nella traiettoria del pedone ).
• Fanno riferimento alla velocità di lancio del pedone, che
può essere riportata alla velocità del veicolo al momento
dell’ impatto mediante l’efficienza della proiezione.
Modelli teorici
Modello base
• L’ impatto veicolo – pedone viene in genere modellato
come URTO tra corpi RIGIDI.
• Nella traiettoria del pedone viene trascurata la fase di
accelerazione immediatamente successiva all’ impatto.
• Il pedone assume la velocità massima al momento dell’
impatto.
SOVRASTIMA DELLA VELOCITA’
Modelli teorici
Modello base
• La traiettoria post-impatto del pedone viene
tipicamente divisa in due fasi.
Fase aerea: lancio balistico
Trascurando le forze aerodinamiche:
V y = g Δt
S x = Vx Δt
V y Δt
V y2
g
2
=
= (Δt )
h=
2
2g 2
Vx =
Sx g
2h
Lancio balistico
Trascurando le forze aerodinamiche
V0 =
Sx g / 2
cos α S x tan α ± h
h = dislivello tra punto di lancio e di atterraggio
Sx= distanza orizzontale
α = angolo di partenza
• Per i pedoni, l’angolo di partenza dipende
molto dalla geometria del veicolo
investitore. (Tipicamente per proiezioni di motociclisti
l’angolo α varia tra 10 e 20 °)
• Se non è noto l’angolo α si può ottenere
un valore cautelativo (minimo) della
velocità di partenza ponendo α = 45° e
quindi:
V p min = gS x
Il punto di quiete è in genere più lontano
rispetto al punto di primo atterraggio e
quest’ultimo spesso non è facilmente
individuabile.
• Tenendo conto dei rimbalzi e/o
traslazioni successive si ottiene:
2 fgS x
Vp =
cos α + f senα
Superficie
coeff. di attrito
Asfalto asciutto
o bagnato
0,60 ÷ 0,70
Erba asciutta
o bagnata
0,78 ÷ 0,82
per 0.6<f<0.8 e 10<α<50 si ha:
0.94<k<1.13
dove:
2f
k=
cos α + f senα
si può approssimare quindi:
V p ≅ gS x
che è analoga alla velocità stimata con il
lancio balistico ponendo α =45°
Coefficiente di attrito
per il pedone
Coefficiente
di attrito
( fp )
Condizioni di
riferimento
Autore
0,7
Superficie orizzontale
Schmidt
0,45 ÷ 0,70
0,45 ÷ 0,60
0,45 ÷ 0,65
Erba asciutta
Asfalto asciutto
Cemento asciutto
Fricke
0,43 ÷ 0,69
0,43 ÷ 0,53
0,50 ÷ 0,72
Forward Projection
Superficie bagnata
Superficie asciutta
Wood
0,82 ÷ 1,02
Pedone vestito su asfalto
Schneider
0,8 ÷ 1,2
Collins
Moto a terra
di rotolamento
Pedone lanciato da una
motocicletta
0,8 ÷ 1,22
Pedone lanciato da una
bicicletta
Haight
( Tumble )
0,8 ÷ 1,2
Fase della
traiettoria
Moto a terra
di strisciamento
( Slide )
0,7
0,7 ÷ 1,2
Eubanks
Manichino su asfalto asciutto
Searle
Limpert
Dati utilizzati
per l’ analisi dei modelli
•
Sono di seguito riportati i campi di variazione dei
parametri fondamentali dei test sperimentali
utilizzati per l’ analisi dei diversi modelli.
Throw Distance
(dt)
3,05 ÷ 43,74 m
Velocità veicolo all’ impatto
(vimp)
22 ÷ 79 km/h
Altezza frontale veicolo
(hf)
610 ÷ 1310 mm
Altezza centro di massa pedone
(hp)
850 ÷ 1070 mm
Superficie stradale
Asfalto asciutto
Velocità a partire dal veicolo
Metodo semiempirico
Analisi dei risultati - Quadro riassuntivo
Caso
fcar
e% med
e% max
Forward Projection
0,45 ÷ 0,81
8,09 %
21,10 %
w1 = 0
Post-brake
0,58 ÷ 0,84
16,20 %
34,06 %
w1 = 0
Pre ⎫
⎬ - brake
At ⎭
0,4 ÷ 0,86
13,56 %
21,38 %
w1 ≠ 0
0,55 ÷ 0,83
10,75 %
33,75 %
Tutti
0,4 ÷ 0,86
10,21 %
33,75 %
Fender Vault
0,4 ÷ 0,79
12,57 %
38,60 %
Restricted
0,6 ÷ 0,73
12,12 %
36,19 %
Wrap
4) Metodo semiempirico
Vimp
[kmh]
Forwad Projection
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
Valori sperimentali
e% med = 8,9 %
Valori calcolati
e% max = 21,10 %
Vimp
[kmh]
90,00
Wrap
(w 1=0; Frenata post-impatto)
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
Valori sperimentali
e% med = 16,20 %
Valori calcolati
e% max = 34,06 %
Vimp
[kmh]
90,00
Wrap
(w 1=0; Frenata pre- o all' impatto)
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
Valori sperimentali
e% med = 13,56 %
Valori calcolati
e% max = 21,38 %
Vimp
[kmh]
90,00
Wrap
(w 1≠0)
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
Valori sperimentali
e% med = 10,75 %
Valori calcolati
e% max = 33,75 %
Vimp
[kmh]
Fender Vault
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
Valori sperimentali
e% med = 12,57 %
Valori calcolati
e% max = 38,60 %
Vimp
[kmh]
Restricted
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
Valori sperimentali
e% med = 12,12 %
Valori calcolati
e% max = 36,19 %
Lancio Balistico
Indicazioni di uso
Caso
Angolo di lancio Coeff. di attrito
(α)
(fp)
Forward
10÷15°
Fender Vault
25°
Wrap
Restricted
30÷35°
0,6
Modello di Eubanks
• Basato sulla suddivisione della traiettoria post-impatto
del pedone in tre fasi.
• Tiene conto anche della direzione e della velocità iniziale
del moto del pedone.
• Utilizzabile per Wrap e Fender Vault.
Non utilizzabile per Forward Projection.
Modello di Eubanks
Fase di caricamento
Hp - Componente di velocità del pedone ⊥ alla direzione
del veicolo costante
v1 ⊥ = w1 ⋅ sen φ p = cost =
dove
dh
tc
dh = distanza
trasversale percorsa
dal pedone sul cofano nella fase
di caricamento.
φp = direzione del pedone rispetto alla direzione del veicolo.
- La velocità impressa dal veicolo al pedone è
costante per tutto il tempo di caricamento tc
v2 =
d c = v2 ⋅ t c =
dc
tc
v2 ⋅ d h
w1 ⋅ sen φ p
v1 ⊥
Modello di Eubanks
Fase aerea
Hp - Angolo di lancio nullo ( α = 0 )
- Resistenza dell’ aria trascurabile
Componente orizzontale della velocità costante
v2 = cost =
•
df
tf
1
2
tf =
2
Lancio balistico: hh = ⋅ g ⋅ t f
dove
hh =
2 ⋅ hh
g
altezza massima raggiunta dal pedone sul cofano ( altezza di
scarico )
d f = v2 ⋅ t f = v 2 ⋅
2 ⋅ hh
g
Modello di Eubanks
Fase a Terra
Lavoro forze di attrito = Variazione energia cinetica
m ⋅ g ⋅ f p ⋅ ds =
1
2
⋅ m ⋅ v2
2
2
v2
ds =
2⋅ g ⋅ fp
• Per fp l’ autore indica un valore pari a 1,14÷1,7 volte il
coefficiente di attrito di slittamento sulla stessa
superificie di un veicolo privo di ABS.
Modello di Eubanks
Equazione finale
dt = dc + d f + d s
v2 ⋅ d h
2 ⋅ hh
v2
dt =
+ v⋅
+
w1 ⋅ sen φ p
g
2⋅ g ⋅ fp
2
• In assenza di moto iniziale del pedone (w1=0) l’equazione
può essere utilizzata senza il primo termine; in questo
caso il modello si allinea al modello base a due fasi (non
viene più considerata la fase di caricamento).
Modello di Eubanks
Velocità di impatto del veicolo
• Risolvendo l’ equazione di secondo grado si ottiene la
velocità impressa dal veicolo al pedone nell’ impatto:
− B + B2 − 4 ⋅ A⋅ C
v2 =
2⋅ A
dove:
A=
1
2⋅ fp ⋅ g
B=
dh
2 ⋅ hh
+
w1 ⋅ sen φ p
g
c = −dt
• La velocità di impatto del veicolo e’ quindi data da:
h
V1 = v2 ⋅
H
Modello di Eubanks
Analisi dei risultati
•
Il modello è stato valutato sui risultati sperimentali a
disposizione utilizzando un valore del coefficiente di
attrito
fp = 0,6
•
In assenza di moto iniziale del pedone il modello tende
a sopravvalutare la velocità del veicolo.
Questo perché non viene considerata la fase di caricamento e
quindi il valore di dt viene “distribuito” in due sole fasi di
moto invece che tre.
•
I risultati migliorano in caso di pedone in movimento.
¾ Test sperimentali
= Simulazioni di collisioni veicolo-pedone realizzate
utilizzando un opportuno modello sostitutivo del
pedone.
• Le correlazioni ottenute forniscono direttamente il
valore della velocità del veicolo al momento dell’
impatto (Vimp = V1).
Non occorre quindi utilizzare l’ efficienza di
proiezione per passare dal valore della velocità del
pedone (w1) a quello della velocità del veicolo (V1).
Test sperimentali
Modelli del pedone
→ Cadaveri
▪
▪
Usati, raramente, nei primi test.
Nei test più recenti non vengono usati.
Danno risultati analoghi a quelli dei manichini
Piccole differenze solo sul danno del veicolo
▪
Consentono una migliore stima delle ferite sul pedone
In termini di localizzazione ed entità delle stesse.
→ Manichini
Antropometric
ATD = Test
Devices
▪ Largamente usati, soprattutto
nelle forme più semplici (non
strumentati).
Parametri caratteristici del pedone
A → Adulto
Y → Bambino
¾ Analisi degli incidenti reali
= Analisi dei dati ricavati dalle immagini e dai referti
di incidenti realmente accaduti.
•
Le immagini sono ricavate da telecamere
posizionate in punti ( di solito incroci ) ad alta
frequenza di incidente
•
Le correlazioni ricavate in questo tipo di analisi
sono in genere molto semplici.
Coefficiente Attrito
equivalente
• Correlazione sperimentale del tipo:
xp =
2
aV1
+b
non si hanno correlazioni nel caso il veicolo non freni
• Il termine b è generalmente trascurabile e si
può quindi definire un coeff. di attrito
equivalente:
x p = aV
2
1
1
mV 2 = mgfx
2
V12
f eq =
2 gx p
Valori medi sperimentali:
Wrap:
f eq ≅ 0,5 ÷ 0,7
(valori più bassi per bambini)
Forward: f eq ≅ 0,5
Coefficiente di attrito equivalente
per il pedone
Fase della
traiettoria
Coefficiente
di attrito
( fp )
Condizioni di
riferimento
0,66
Pedone vestito su
asfalto
0,79
Moto in aria
+
Moto a terra
Pedone vestito su
erba
Autore
Searle
0,5
Bratten
0,41 ÷ 0,7
Haight
0,5
Forward
0,6
Wrap
0,42 ÷ 0,63
Veicoli a
frontale verticale
0,40 ÷ 0,73
Veicoli a
frontale basso
0,37 ÷ 0,75
Happer
Szydlowski
Wood
Modello Attrito Equivalente
Caso
feq
e% med
Forward Projection
0,4
8,19 %
22,79 %
w1 = 0
Post-brake
0,4
5,47 %
10,66 %
w1 = 0
Pre ⎫
⎬ - brake
At ⎭
0,6
8,89 %
26,00 %
w1 ≠ 0
0,6
7,55 %
17,16 %
Tutti
0,5
8,97 %
23,46 %
Fender Vault
0,7
11,11 %
43,82 %
Restricted
0,6
7,36 %
21,18 %
Wrap
e% max
Correlazioni sperimentali
Correlazioni di WOOD
Wrap Min
Wrap Max
V = 9,62 ⋅ d t
V = 13,7 ⋅ d t
Forward Min
Forward Max
V = 8,77 ⋅ d t
V = 13,76 ⋅ d t
Unità di misura :
⎧d t
⎨
⎩V
[m]
[km/h]
Correlazioni di Wood
Correlazione
usata
Caso
Forward Projection
Forward
Med
e% med
e% max
10,84 %
29,41 %
w1 = 0
Post-brake
Wrap
Min
8,51 %
14,78 %
w1 = 0
Pre ⎫
⎬ - brake
At ⎭
Wrap
Med
8,83 %
20,85 %
w1 ≠ 0
Wrap
Med
7,58 %
17,22 %
Tutti
Wrap
Med
8,83 %
21,53 %
Fender Vault
Wrap
Max
11,61 %
47,68 %
Restricted
Wrap
Med
6,87 %
14,39 %
Wrap
Analisi degli incidenti reali
Correlazioni di APPEL
High Front
Low Front
V = 12 ,421 ⋅ d t
V = 14 ,120 ⋅ d t
Adult
Child
V = 13,607 ⋅ d t
V = 12 ,136 ⋅ d t
Unità di misura :
•
⎧d t
⎨
⎩V
[m]
[km/h]
Ottenute dall’ analisi di 137 incidenti reali avvenuti
a Berlino
Correlazioni di Appel
•
Sui dati sperimentali utilizzati per la verifica le
correlazioni hanno manifestato una tendenza a
sopravvalutare il valore della Vimp.
•
I migliori risultati si sono riscontrati con la quarta
correlazione (Child) che riduce al minimo tale
sopravvalutazione.
•
Tale comportamento è probabilmente dovuto al
tipo di veicoli utilizzati nei test sperimentali, di
altezza frontale in generale elevata, trattandosi di
test svolti negli USA.
hfront = 61 ÷ 131 cm
hp = 85 ÷ 107
cm
Correlazioni di Appel
Caso
e% med
e% max
Forward Projection
14,49 %
34,02 %
16,04 %
27,02 %
8,66 %
19,55 %
w1 ≠ 0
7,22 %
15,59 %
Restricted
6,56 %
19,55 %
11,53 %
47,35 %
Wrap
w1 = 0
Post-brake
Prew ⎫ = 0
1⎬ - brake
At ⎫⎭
Pre
⎬ - brake
At ⎭
Fender Vault
Correlazioni di Happer
•
Correlazioni ricavate come regressione matematica
su tutti i risultati sperimentali disponibili in
letteratura.
Forward Projection
V = 11,3 ⋅ dt − 0,3
Regressione ricavata soltanto sui risultati di Forward Projection.
Wrap
V = 13,3 ⋅ dt − 4,6
Regressione ricavata soltanto sui risultati di Wrap.
Forward Projection
+
Wrap
V = 12,8 ⋅ dt − 3,6
Regressione ricavata su tutti i risultati.
Unità di misura :
⎧dt [m]
⎨
⎩V [km/h]
Dati di origine
Forward Trajectory
Data
Dati di origine
Wrap Trajectory
Data
Dati di origine
Wrap + Forward Trajectory
Data
Caso
Forward Projection
w1 = 0
Wrap
w1 ≠ 0
Correlazione
usata
e% max
Forward Projection 11,40 % 29,30 %
10,07 % 25,00 %
Forward Projection
+
Wrap
Restricted
Fender Vault
e% med
Wrap
7,36 %
15,67 %
7,15 %
16,36 %
15,06 % 35,82 %
Modello empirico di
LIMPERT
Formula riportata sulla base di dati
sperimentali.
V1 = 10,62 8,4 f 4 +
f dt
− 32,19 f 2 ± 4
0,3048
(km/h)
f = coeff. Attrito ruota - strada (f=0,6)
dt = throw distance
Modello di Limpert
•
Nel caso di Fender Vault il modello è risultato poco
affidabile alle basse velocità.
•
I risultati migliorano per V1 > 40 km/h, con la tendenza
comunque a sottovalutare il valore della velocità
•
Un miglioramento dei risultati è stato riscontrato
aumentando il valore del coefficiente di attrito:
fv = 0,7
e% med = 15,12 %
V1 > 40 km/h
e% max = 43,69 %
e% med = 10,26 %
e% max = 27,63 %
Modello di Limpert
Caso
e% med
e% max
Forward Projection
12,29 %
32,09 %
w1 = 0
Post-brake
13,04 %
23,65 %
w1 = 0
Pre ⎫
⎬ - brake
At ⎭
9,30 %
21,18 %
w1 ≠ 0
7,71 %
17,94 %
Restricted
7,34 %
13,89 %
16,53 %
41,45 %
13,17 %
29,28 %
Wrap
Fender
Vault
V1 > 40 km/h
Punto d’urto sconosciuto
• Spesso non è noto il punto d’urto.
• Se si conoscono le posizioni di
quiete del veicolo e del pedone si
può stimare il PU con un
diagramma V-S
posizione punto d'urto.vi
Esempio 1 (Wrap a 42 km/h)
11,7 m
0,76 m
POI
17,15 m
V=42 km/h
skid marks
Risultati
Dati d’ingresso formula a partire
dal veicolo:
• coeff. attrito veicolo - strada
0,6
• lunghezza strisciate
11,7 m
• altezza frontale
0,82 m
• altezza pedone
1,50 m
• massa veicolo
1247 kg
• massa pedone
72 kg
• pedone fermo
V = 45 km/h
Risultati
Dati d’ingresso fuzzy:
• Lead angle
68°
• Bonnet angle
7°
• Throw distance
17,15 m
• Pedestrian height
1,5 m
V = 41 km/h
Dati d’ingresso Limpert:
• Skid marks distance
12,46 m
• Distance between skid marks ending
and POR
5,44 m
1,5 m
• Leading edge height
0,81 m
• Weather condition
dry
V = 46 km/h
Risultati
¾ Lancio balistico con rimbalzi
Dati di ingresso:
• Throw distance (dt)
17,15 m
• Altezza CG pedone (h)
0,91 m
• Altezza frontale veicolo (H)
0,81 m
• Coeff. di attrito (fp)
0,6
• Angolo di lancio (α)
30°
V = 43 km/h
¾ Eubanks
Dati di ingresso:
17,15 m
0,91 m
0,81 m
• Velocità iniziale (v0)
0,6
0 km/h
V = 48 km/h
Risultati
¾ Appel
Dati di ingresso:
17,15 m
V = 50 km/h
Risultato ottenuto utilizzando la correlazione APPELCHILD
¾ Happer
Dati di ingresso:
17,15 m
V = 49,5 km/h
Risultato ottenuto utilizzando la correlazione HAPPERFORWARD+WRAP
¾ Wood
Dati di ingresso:
17,15 m
V = 48 km/h
Risultato ottenuto utilizzando il valore medio fra i valori estremi forniti
dalle correlazioni WOODWRAP MIN e WOODWRAP MAX
Dati d’ingresso PC CRASH
• C.G.
0,55 m
• Front overhang
0,876 m
• Vehicle geometry
• Wheelbase
2,54 m
• Vehicle shape
• Weight
1247 kg
• Height
1,42 m
• Bumper height top
0,56 m
• Bumper height bottom
0,44 m
• Bumper extension
0,06 m
• Lead angle
68°
0,813 m
• Lenght of hood
1,295 m
• Windshield angle
35°
• Height
1,5 m
• Weight
72 kg
• Friction to ground
0,5
• Friction to cars
0,2
• Vehicle model (Ford Tempo 4 dr GL)
• Pedestrian multybody parameters
POI
POR
V=45 km/h
Esempio 2 (Forward a 49 km/h)
15,81 m
POI
18,79 m
V= 48 km/h
skid marks
15,81 m
• Distance between skid marks
ending and POR
2,98 m
1,75 m
• Vehicle weight
• Pedestrian weight
V=46 km/h
10917 kg
72 kg
wet
dal veicolo:
0,52
15,81 m
•massa veicolo
10917 kg
• massa pedone
72 kg
• pedone fermo
V = 46 km/h
Risultati
Dati di ingresso:
• Massa pedone (m)
• Massa veicolo (M)
18,84 m
1,07 m
72 kg
10917 kg
0,6
10°
V = 48,5 km/h
¾ Eubanks
Dati di ingresso:
• Massa pedone (m)
• Massa veicolo (M)
18,84 m
1,07 m
72 kg
10917 kg
• Coefficiente di attrito (f)
0,6
0,0 km/h
V = 44,5 km/h
Risultati
¾ Appel
Dati di ingresso:
18,84 m
V = 52,5 km/h
¾ Happer
Dati di ingresso:
18,84 m
V = 49 km/h
Risultato ottenuto utilizzando la correlazione HAPPERFORWARD
¾ Wood
Dati di ingresso:
18,84 m
V = 49 km/h
dalle correlazioni WOODFORWARD MIN e WOODFORWARD MAX
Esercizio 1
Dati disponibili :
Pedone
8,81 m
• Throw distance
13,83 m
• Altezza
1,75 m
3,34 m
• Massa
72 kg
POI
• Pedone attraversava perpendicolarmente
13,83 m
Chevrolet Celebrity (1986)
skid marks
• Altezza frontale
0,79 m
• Lead angle
80°
• Massa
1268 kg
• WAD
1,57 m
Esercizio 1 (Wrap a 37 km/h)
dal veicolo:
0,7
8,81 m
0,79 m
• altezza pedone
1,75 m
• massa veicolo
1268 kg
• massa pedone
72 kg
V = 41 km/h
• Lead angle
80°
• Bonnet angle
6°
• Throw distance
13,83 m
1,75 m
V=37 km/h
12,16 m
• distance between skid marks ending
and POR
5,02 m
1,75 m
0,79 m
dry
V=40 km/h
Risultati
Dati di ingresso:
13,83 m
0,81 m
0,79 m
0,6
30°
V = 35 km/h
¾ Eubanks
Dati di ingresso:
13,83 m
0,81 m
0,79 m
0,6
4,4 km/h
• Direzione del pedone (φp)
90°
V = 33 km/h
Risultati
¾ Appel
Dati di ingresso:
13,83 m
V = 45 km/h
¾ Happer
Dati di ingresso:
13,83 m
V = 44 km/h
Risultato ottenuto utilizzando la correlazione HAPPERFORWARD+WRAP
¾ Wood
Dati di ingresso:
13,83 m
V = 43,5 km/h
8,81 m
3,34 m
POI
13,83 m
V= 37 km/h
skid marks
Esercizio 2
Dati disponibili :
Pedone
8,32 m
POI
8,32 m
skid marks
• Throw distance
8,32 m
• Altezza
1,75 m
• Massa
72 kg
Chevrolet Celebrity (1986)
• Altezza frontale
0,72 m
• Lead angle
67°
• Massa
1404 kg
• WAD
2,18 m
Esercizio 2
Danni
Esercizio 2 (Fender Vault a 40 km/h)
Risultati
dal veicolo:
0,79
• lunghezza strisciate x13
8,32 m
0,72 m
• altezza pedone
1,75 m
• massa veicolo
1404 kg
• massa pedone
72 kg
V = 42 km/h
¾ Lancio balistico
Risultati
Dati di ingresso:
8,35 m
1,07 m
0,72 m
0,6
25°
V = 41 km/h
¾ Eubanks
Dati di ingresso:
8,35 m
1,07 m
0,72 m
• Coefficiente di attrito (f)
0,6
0,0 km/h
V = 40 km/h
Risultati
¾ Appel
Dati di ingresso:
8,35 m
V = 39 km/h
Risultato ottenuto utilizzando la correlazione APPELADULT
¾ Happer
Dati di ingresso:
8,35 m
V = 34 km/h
Risultato ottenuto utilizzando la correlazione HAPPERWRAP
¾ Wood
Dati di ingresso:
8,35 m
V = 39,5 km/h
Risultato ottenuto utilizzando la correlazione WOODWRAP
MAX
8,32 m
POI
8,32 m
V= 40 km/h
skid marks
Esempio 3 (Fender Vault 37 km/h)
Esempio 3 (Fender Vault37 km/h )
Risultati
• Lead angle
59°
•Throw distance
11,05 m
1,8 m
• distanza dal bordo
11 cm
V = 36 km/h
¾ Appel
Dati di ingresso:
11,05 m
V = 41 km/h
Risultato ottenuto utilizzando la correlazione APPEL
¾ Happer
Dati di ingresso:
11,05 m
V = 39,6 km/h
¾ Wood
Dati di ingresso:
11,05 m
V = 38,6 km/h
Esempio 4 (Wrap 25 km/h)
Risultati
• Lead angle
59°
•Throw distance
6m
1,8 m
V = 21 km/h
¾ Appel
Dati di ingresso:
6 m
V = 31 km/h
¾ Happer
Dati di ingresso:
6 m
V = 28 km/h
¾ Wood
Dati di ingresso:
6 m
V = 28,6 km/h
Esempio 5 (Wrap 36,5 km/h)
Esempio 5 (Wrap a 36,5 km/h)
Risultati
• Lead angle
59°
•Throw distance
11 m
1,8 m
V = 34 km/h
¾ Appel
Dati di ingresso:
11 m
V = 41 km/h
¾ Happer
Dati di ingresso:
10,5 m
V = 39,5 km/h
¾ Wood
Dati di ingresso:
11 m
V = 39 km/h
Esempio 6 (Fender Vault 27 km/h )
Risultati
• Lead angle
64°
•Throw distance
4,32 m
1,8 m
0 cm
V = 24 km/h
¾ Appel
Dati di ingresso:
4,32 m
V = 25,8 km/h
¾ Happer
Dati di ingresso:
4,32 m
V = 23 km/h
¾ Wood
Dati di ingresso:
4,32 m
V = 24 km/h
Esempio 7 (Fender Vault 31 km/h )
Risultati
• Lead angle
64°
•Throw distance
6,55 m
1,8 m
10 cm
V = 28 km/h
¾ Appel
Dati di ingresso:
6,55 m
V = 32 km/h
¾ Happer
Dati di ingresso:
6,55 m
V = 29 km/h
¾ Wood
Dati di ingresso:
6,55 m
V = 30 km/h

Il primo incidente mortale veicolo

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