RESUMEN ESTUDIO DE SEGURIDAD ergonomico revisado AG · Conclusiones del análisis de la influencia...

ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE LA DISTANCIA ENTRE ASIENTOS DE VEHÍCULOS AUTOCARES EN LA

SEGURIDAD Y EL CONFORTDE SUS OCUPANTES

ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE LA DISTANCIA ENTRE ASIENTOS DE VEHÍCULOS

AUTOCARES EN LA SEGURIDAD Y EL CONFORT DE SUS OCUPANTES

DESARROLLADO POR EL: INSTITUTO UNIVERSITARIO DE INVESTIGACIÓN DEL AUTOMÓVIL

(INSIA-UPM) PARA LA: FUNDACIÓN INSTITUTO TECNOLÓGICO PARA LA SEGURIDAD DEL AUTOMÓVIL (FITSA)

Madrid, Mayo de 2007.

INSIA

U.P.M. INSIA

Ctra. de Valencia, km 7, CAMPUS SUR DE LA UPM -28031 MADRID-

TFNO: 913365300 FAX: 913365302 e-mail: [email protected]

EQUIPO TÉCNICO

Luis Martínez Sáez, Dr. Ingeniero Industrial.

Mª Teresa Vicente Corral, Ingeniera Industrial.

Gustavo Fernández Ferichola, Ingeniero Industrial.

Beatriz Valles Fernández, Ingeniera Técnico Industrial.

Antonio García Álvarez, Ingeniero Industrial.

Ángel L. Martín López, Ingeniero Industrial.

Luis Jesús Guerra Casanova, Ingeniero Industrial.

Colabora: Javier Cepeda Izquierdo, Becario INSIA-UPM.

U.P.M. INSIA

Ctra. de Valencia, km 7, CAMPUS SUR DE LA UPM -28031 MADRID-


INDICE

1. INTRODUCCION. ...................................................................................................... 1

2. RESUMEN DEL ESTUDIO ERGONÓMICO. .......................................................... 1

2.1. Objetivos. ........................................................................................................... 1

2.2. Antecedentes. ..................................................................................................... 1

2.2.1. Distancia mínima entre asientos. ..................................................................... 1

2.2.2. Parámetros de confort en los asientos de autocar. ........................................... 2

2.2.3. Población del estudio. ...................................................................................... 3

2.2.4. Limitaciones del estudio. ................................................................................. 3

2.3. Metodología para el análisis ergonómico de confort. ........................................ 3

2.3.1. Evaluación paramétrica a partir de modelos CAD........................................... 5

2.4. Conclusiones. ..................................................................................................... 7

3. RESUMEN ESTUDIO DE SEGURIDAD.................................................................. 9

3.5. Descripción de los ensayos................................................................................. 9

3.6. Procesado y resultados. .................................................................................... 12

3.7. Análisis............................................................................................................. 14

3.8. Conclusiones. ................................................................................................... 16

3.8.1. Conclusiones deL análisis de la influencia de la distancia entre asientos. .... 16

3.8.2. Conclusiones del análisis de la influencia del tipo de sistema de retención. . 19

3.8.3. Conclusiones del análisis de la influencia del fabricante de butacas en los resultados del estudio. ........................................................................................... 19

3.8.4. Recomendaciones para la mejora del ECE R80............................................. 20

U.P.M. INSIA

1 de 22 Ctra. de Valencia, km 7, CAMPUS SUR DE LA UPM -28031 MADRID-


1. INTRODUCCION. El estudio tiene como objetivo fundamental analizar la influencia de la distancia

entre asientos en autocares desde un doble aspecto: Seguridad y Ergonomía, con el fin de extraer conclusiones que permitan asesorar técnicamente a la Administración Española en relación con las prescripciones técnicas existentes en la Reglamentación.

La necesidad de estudio ha sido identificada por ASCABUS, Asociación Española de Carroceros de Autobuses, ya que la tendencia al incremento de peso de los autocares, bien sea por las propias funciones incluidas, bien por motivos de reglamentación (modificación del Reglamento 66 con una estructura resistente de mayor peso), plantea problemas acuciantes en el peso máximo de los vehículos. Es posible reducir el PMA mediante la disminución del número de plazas, incrementando la distancia entre asientos. Ante esta alternativa, es necesario comprobar que dicho incremento de la distancia no afecta a la seguridad y a la par estudiar si es posible definir una distancia óptima que maximice la seguridad y el confort de los pasajeros.

Para ello, se estudiará la ergonomía y la seguridad ante impacto frontal de distintos pasos entre asientos y configuraciones de respaldos y cinturones de seguridad. Se utilizarán en el estudio, modelos de simulación (ergonomía) y ensayos con maniquíes de impacto instrumentados (seguridad).

2. RESUMEN DEL ESTUDIO ERGONÓMICO.

2.1. OBJETIVOS. El análisis ergonómico que se ha realizado en este estudio tiene como objetivo

determinar la distancia mínima longitudinal entre dos filas de asientos orientados en el sentido de marcha, que garantice mediante criterios ergonómicos el confort de sus ocupantes para un rango amplio de la población.

2.2. ANTECEDENTES.

2.2.1. DISTANCIA MÍNIMA ENTRE ASIENTOS.

Dentro de la normativa existente, se han encontrado las siguientes referencias a distancia longitudinal entre asientos de vehículos autocares:

La Directiva 2001/85/CE establece una distancia mínima entre dos asientos consecutivos orientados en el mismo sentido. Esta distancia está establecida con la medida horizontal definida en el plano longitudinal del vehículo, entre la cara delantera del respaldo de un asiento y la cara trasera del respaldo del asiento que le precede, a una altura comprendida entre el nivel de la cara superior del cojín y 620 mm por encima del piso. Denominaremos “Distancia H” a esta cota que refleja el espacio real disponible para el pasajero. La distancia mínima marcada en la Directiva depende de la clase de vehículo:

- En vehículos Clases I, A y B 650 mm (autobuses y M2).

- En vehículos Clase II y III 680 mm (interurbanos y autocares).

U.P.M. INSIA



Dist. mínimaDistancia 1

Figura 1. Distancia entre asientos (izquierda). Paso entre asientos (derecha).

El Reglamento 80 ó Directiva 74/60/CEE que verifica los requisitos de seguridad de los asientos y sus anclajes en vehículos de categoría M3, Clases II y III, establece la opción de realizar unos ensayos dinámicos en catapulta colocando dos filas de asientos a una distancia entre dos puntos consecutivos, que denominaremos “Distancia 1” o “paso” entre asientos. En la citada reglamentación está fijada para ensayo en 750 mm, si el fabricante no solicita una distancia diferente.

La diferencia entre ambas medidas (distancia H y distancia 1) corresponde más o menos al ancho de un respaldo estándar, pero no es directamente equiparable para todos los asientos.

2.2.2. PARÁMETROS DE CONFORT EN LOS ASIENTOS DE AUTOCAR.

Los parámetros de los asientos que influyen en las posturas y por tanto en el confort de los pasajeros son:

- Dimensiones y ángulo del respaldo.

- Ángulo de asiento o inclinación.

- Brazos, apoya brazos.

- Altura, fondo, ancho y superficie del asiento.

- Punto de referencia R o H. Obtenido en función de la forma, configuración y resto de dimensiones. La altura del asiento (y del punto R o H) debe ser cercana a la altura del poplíteo (distancia vertical desde el piso al ángulo poplíteo donde el tendón del bíceps femoral se inserta en la pierna baja), pues una altura mayor presiona los muslos disminuyendo la circulación y produciendo un efecto de “agujas” en muslos, hinchazón de pies e incomodidad. La altura máxima se debe diseñar para un percentil 5% femenino. A mayor altura, mayor presión y a menor altura o mayores dimensiones del usuario este tiende a inclinarse hacia delante requiriendo mayor espacio para las piernas. Este resulta un factor fundamental por lo tanto en el análisis de claridad y postura a realizar.

U.P.M. INSIA



- Espacio para las piernas. El espacio frontal es el factor a analizar en el estudio.

2.2.3. POBLACIÓN DEL ESTUDIO.

Para realizar el estudio de confort se han utilizado los percentiles (porcentajes de población en función de la dimensión corporal) correspondientes a la población Europea.

Si bien los requisitos de seguridad para asientos, sus anclajes y anclajes de cinturón de seguridad se verifican para un 50% masculino, se ha extendido la población de análisis de confort incluyendo los grupos 5% femenino y 95% masculino.

Figura 2. Percentiles utilizados: 95% masculino, 50% masculino y 5% femenino.

2.2.4. LIMITACIONES DEL ESTUDIO.

Como limitaciones del estudio se han establecido la claridad (distancia mínima a un objeto) y la postura (relación entre la dimensión corporal del usuario y el espacio).

Para establecer la distancia mínima recomendada, la limitación de claridad la establece el percentil 95% masculino, pero hay que tener en cuenta que no existe limitación postural para los otros percentiles que pudiese establecer una distancia diferente de la del análisis para el percentil 95% masculino, por lo que se emplean los tres percentiles indicados para el análisis de postura, el 95% para la claridad y se verificará esta última para los otros percentiles en el análisis ergonómico de confort.

2.3. METODOLOGÍA PARA EL ANÁLISIS ERGONÓMICO DE CONFORT. Se determinará la postura de confort de cada percentil sobre un asiento de autocar a

través de las recomendaciones halladas en la bibliografía y mediante ensayos con voluntarios sobre un asiento concreto seleccionado. También se obtendrán para estos voluntarios las distancias mínimas entre butacas en el módulo de ensayo, así como el máximo ángulo de inclinación del respaldo delantero hasta obtener contacto. Estos parámetros medidos en el laboratorio se utilizarán para verificar el análisis realizado con el software de ergonomía.

U.P.M. INSIA



Bibliografía: Algunos datos para confort en

automóvil y conductores de autocares o camiones. Carencia de datos en asiento de pasajero de autocar

Creación de módulo de ensayos: selección

de asientos y fijación en estructura de autocar.

Selección de voluntarios (9 en total, 3 por grupo de percentil seleccionado) y medidas

antropométricas

Situación de cada pasajero en la butaca

durante al menos 15 min y medidas del mismo en la posición de confort

Acercamiento de butaca delantera y medida

de la Distancia 1 o Paso hasta que se produce contacto. Medida de la inclinación máxima del

respaldo del asiento delantero

U.P.M. INSIA



Tibia-pie A

fémur-tibia

B

espalda-fémur

C

Espalda-cuello

D

Espalda-vertical

D’ Voluntario 1 91 87 105 149 20 Voluntario 2 109 111 113 162 20 GRUPO 1 Voluntario 3 88 91 113 154 20 Voluntario 4 85 92 114 159 18 Voluntario 5 83 85 115 170 25 GRUPO 2 Voluntario 6 118 127 120 154 20 Voluntario 7 102 122 137 159 26 Voluntario 8 70 84 122 167 18 GRUPO 3 Voluntario 9 91 104 126 160 23

Ángulos de confort obtenidos con los voluntarios.

2.3.1. EVALUACIÓN PARAMÉTRICA A PARTIR DE MODELOS CAD.

Ajuste de las posturas de confort encontradas (2 tipos) a los percentiles exactos en la butaca de ensayo (ejemplo: 95% masculino).

Posición 1: contacto en tibia Posición 2: contacto en rodilla

95% MASCULINO

Figura 3. Diferentes posturas encontradas.

Ajuste de las posturas de confort dentro del rango de variación de altura de butacas existentes en el mercado (situación punto R: altura máxima, mínima y de ensayo). Para poder estimar una distancia valida que pueda ampliarse a una mayor gama de asientos, se ha realizado un estudio entre 25 butacas del mercado con la intención de determinar las dimensiones más habituales y poder realizar el estudio sobre unas cotas frontera. Para la generación de las butacas frontera (altura máxima y altura mínima) se ha mantenido la forma de la butaca del ensayo (medida con exactitud), sin tener en cuenta los posibles conformados de respaldo existentes en el mercado, así como, los elementos extra: revisteros, bandejas, etc. Para estas butacas, las posiciones de confort de los percentiles se han ajustado en

U.P.M. INSIA



función de las nuevas dimensiones, teniendo en cuenta los nuevos puntos R, el hundimiento del cojín y evitar el efecto de “agujas” en los muslos.

Determinar la distancia hasta que se produzca el contacto con una butaca delantera, para el percentil 95% situado en esa posición de confort.

Figura 4. Determinación del paso entre asientos con un 95% percentil.

Verificar para el resto de percentiles y propuesta de esa cota que garantice el confort (50% masculino y 5% femenino).

Figura 5. 50% percentil masculino (izquierda). 5% percentil femenino (derecha)

Análisis en otras configuraciones (respaldo reclinado).

U.P.M. INSIA



95% MASCULINO 50% MASCULINO 5% FEMENINO

Figura 6. Diferentes configuraciones analizadas.

2.4. CONCLUSIONES. Con los 680 mm marcados como distancia H mínima actual y con la geometría de la

butaca seleccionada (salvo recorrido en alturas del punto H existente en el mercado) estarían en posición de confort sin contacto con el asiento delantero toda la población englobada hasta el percentil 50% masculino (salvo un caso analizado: la butaca más baja y la posición más “estirada” para el pasajero).

En los voluntarios medidos (quizá el número podría aumentarse en futuros análisis), se han encontrado dos tendencias en cuanto a la postura de confort en un asiento de autocar: una postura con las piernas más estiradas (contacto de la tibia con el asiento delantero) y otra con espalda más recta y menor ángulo entre fémur y tibia (contacto de la rodilla con el asiento delantero).

Se propone una distancia mínima entre asientos para asegurar que el mayor número de pasajeros pueda sentarse en su posición de confort sin que tengan contacto con la butaca delantera de:

Distancia H: 730 mm

U.P.M. INSIA



Distancia 1 o paso: dependerá del asiento en cuestión. Para el asiento de ensayo seleccionado esta distancia es de 787 mm.

Con esta distancia se asegura que:

Todos los pasajeros, incluyendo el percentil 95% sentados con el respaldo sin reclinar, podrían encontrar una posición de confort sin contactar con el asiento delantero.

Con las estimaciones realizadas sobre las butacas (sin ajustar la forma del respaldo para butacas diferentes de la ensayada) prácticamente todos los pasajeros podrían encontrar una posición de confort si el respaldo delantero estuviese reclinado con la posible excepción de una butaca muy baja (pocas en el mercado) y un pasajero de percentil 95%.

Una distancia mayor en principio sería mejor para incluir realmente a todos los percentiles. El problema en ese caso puede darse para los percentiles inferiores (5% femenino) puesto que si el asiento delantero no lleva reposapiés o si este no es muy largo, puede encontrarse con que no apoya los pies impidiendo posiciones de confort.

U.P.M. INSIA



3. RESUMEN ESTUDIO DE SEGURIDAD. En la primera fase de este proyecto, se ha analizado mediante un estudio ergonómico

experimental, cuál es la distancia mínima entre asientos aceptable desde el punto de vista de la ergonomía.

Como resultado de este análisis, se ha determinado que la distancia mínima entre asientos atendiendo a la ergonomía de los ocupantes debe ser de 730 mm, equivalentes a 787mm de paso entre asientos en la butaca utilizada para el estudio.

En la segunda fase del proyecto se ha realizado el análisis desde el punto de vista de la seguridad de los ocupantes en autocares. Para ello, se han realizado una serie de ensayos dinámicos para evaluar el nivel de protección ofrecido a los ocupantes en dos configuraciones de distancia entre asientos, la primera los 680 mm mínimos que indica el Reglamento (equivalentes a 737 mm de paso entre asientos en la butaca utilizada en el estudio), y la segunda los 730 mm obtenidos en el estudio de ergonomía.

3.5. DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS. En la actualidad los pasajeros de un autocar pueden ir sentados en dos tipos de

butacas atendiendo al tipo de sistema de retención que utilicen las mismas:

− Butacas con sistema de retención sub-abdominal, conocido como cinturón de dos puntos.

− Butacas con cinturón compuesto por una banda que cubre la zona sub-abdominal y otra la zona torácica, conocido como cinturón de tres puntos. Estas butacas se caracterizan por tener una mayor rigidez en el respaldo que las anteriores dado que el punto de anclaje del cinturón va incorporado en el propio respaldo, por lo tanto es el respaldo de la butaca el encargado de absorber los esfuerzos transmitidos por el cinturón en caso de impacto frontal.

Teniendo en cuenta estos dos tipos de butacas, las posibles combinaciones de presencia o no de ocupantes y uso del sistema de retención, es posible identificar tres escenarios representativos. Hay más posibles configuraciones, si bien estas son las más representativas. Los escenarios utilizados en este estudio son:

Escenario 1. Tres filas de butacas, con cuatro maniquíes sentados en las butacas de las filas

posterior y central utilizando los cinturones de seguridad, bien de dos o tres puntos. En esta configuración se analiza, cómo afecta a los ocupantes de la última fila el hecho de que en la fila intermedia vayan dos ocupantes restenidos por el cinturón de seguridad, que están sometiendo a las butacas a solicitaciones y cambiando la configuración de los esfuerzos y posibles contactos entre los ocupantes de la última fila y los respaldos de la fila de asientos intermedia. Este escenario es simulado por la configuración de ensayo 01, ver Figura 7.

U.P.M. INSIA



Escenario 2. Dos filas de butacas y dos maniquíes sentados en las butacas de las filas

posteriores. En esta configuración todos los maniquíes van libres sin utilizar los cinturones de seguridad. Se analiza, si el impacto de los ocupantes con la parte posterior de las butacas de la fila delantera es lesivo o no. Este escenario se identifica con la configuración de ensayo 02, ver Figura 7.

Escenario 3. Dos filas de butacas, con dos maniquíes sentados en las butacas de las filas

posteriores utilizando los cinturones de seguridad, bien de dos o tres puntos. Configuración similar a la del escenario 1, pero en este caso sólo hay ocupantes en la fila posterior, por lo tanto los asientos delanteros no están sometidos a los esfuerzos de retener a los ocupantes de la propia fila de butacas y por lo tanto el modo en el que se produce el impacto de los ocupantes con la parte posterior de la butaca es diferente al del escenario 1.

Figura 7. Detalle de las tres configuraciones de ensayo utilizadas en el estudio de seguridad.

U.P.M. INSIA



Teniendo en cuenta estos tres escenarios y los dos tipos de butacas es posible evaluar el nivel de seguridad ofrecido dependiendo de la distancia entre asientos utilizada.

Para ello se han realizado doce ensayos de catapulta, seis para cada distancia entre asientos (ver Figura 8).

Figura 8. Detalle del carro con tres filas de butacas y cuatro maniquíes.

La Tabla 1, describe brevemente los parámetros más importantes de cada uno de los ensayos realizados, configuración, sistema retención y paso entre asientos.

Referencia Ensayo

Fabricante Butacas

Configuración de ensayo

Tipo sistema Retención

Paso entre asientos (mm)

737-3P-01 Fabricante-A 01 3 puntos 737 737-3P-02 Fabricante-A 02 Sueltos 737 737-3P-03 Fabricante-A 03 3 puntos 737 787-3P-01 Fabricante-A 01 3 puntos 787 787-3P-02 Fabricante-A 02 Sueltos 787 787-3P-03 Fabricante-A 03 3 puntos 787 737-2P-01 Fabricante-A 01 2 puntos 737 737-2P-02 Fabricante-A 02 Sueltos 737 737-2P-03 Fabricante-A 03 2 puntos 737 787-2P-01 Fabricante-A 01 2 puntos 787 787-2P-02 Fabricante-A 02 Sueltos 787 787-2P-03 Fabricante-A 03 2 puntos 787 737-2P-04 Fabricante-B 03 2 puntos 737

Tabla 1. Matriz de ensayos.

Estos 12 ensayos han sido realizados con butacas de un mismo fabricante, denominado “Fabricante A”.

Se ha realizado un esfuerzo adicional no contratado por FITSA ensayando butacas de dos fabricantes en la configuración de ensayo donde se han producido lesiones más graves. De este modo es posible confirmar que los resultados obtenidos en estos ensayos no están influenciados por el fabricante de la butaca.

U.P.M. INSIA



3.6. PROCESADO Y RESULTADOS. El nivel de seguridad ofrecido en cada configuración se ha evaluado en base a los

valores de esfuerzos y aceleraciones registrados por los maniquíes de impacto utilizados en los ensayos.

Los maniquíes de impacto permiten estimar el riesgo de sufrir lesiones en caso de accidente en distintas regiones del cuerpo. Dicha estimación se hace a través de los llamados criterios de lesión, existentes para evaluar diferentes tipos de lesión en diferentes regiones de cuerpo. Teniendo en cuenta la cinemática de los ocupantes en este tipo de ensayos, las zonas del cuerpo con más riesgo de sufrir lesiones son:

− La cabeza. Como consecuencia del impacto directo de la cabeza con los respaldos de las filas delanteras. Se han evaluado dos criterios de lesión, que tratan de predecir fracturas de cráneo y daños en el encéfalo.

− El cuello. Como resultado de la cinemática de los ocupantes, el cuello puede estar sometido a elevados esfuerzos que deriven en graves lesiones de la columna. Se han evaluado tres criterios de lesión en cuello.

− El tórax. Como consecuencia del impacto del tórax con el respaldo, o de los esfuerzos trasmitidos por los cinturones de seguridad, es posible sufrir lesiones graves en pecho, tanto lesiones óseas, fracturas de esternón, costillas, etc.. cómo daños en órganos internos. Se han evaluado tres criterios de lesión en el pecho.

− Extremidades inferiores. Dado que las rodillas de los ocupantes impactan en muchos casos con los asientos delanteros, es posible sufrir lesiones en los fémures como consecuencia de las solicitaciones así como lesiones en las rodillas, como la rotura de los ligamentos. Por ellos se han evaluado dos criterios de lesión, uno en fémur y el otro en la rodilla denominado desplazamiento de la tibia.

En la Tabla 2 se detallan los criterios calculados. Región de cuerpo Criterios

CAC Criterio de Aceptabilidad Cabeza Cabeza Aceleración acumulada 3ms Esfuerzos en cuello Fx (+) Esfuerzos en cuello Fz (Tracción) Cuello Cuello Superior Momento OC Y (Extensión)** CAT Criterio de Aceptabilidad Tórax Criterio de Viscosidad Tórax Compresión pecho

Fémures CAF Criterio de Aceptabilidad Fémur Rodillas Desplazamiento de la tibia

Tabla 2. Criterios de lesión calculados para evaluar la seguridad de los ocupantes.

Los resultados se presentan en formato de gráfico de barras, se incluyen los resultados de cada uno de los maniquíes sentados en las plazas traseras, así como una línea roja que delimita cuál es el valor límite asociado a ese criterio de lesión, es decir, por encima de ese valor se considera que el riesgo de sufrir una lesión por los ocupantes

U.P.M. INSIA



es significativo. Estos valores límite se han obtenido de la Reglamentación sobre seguridad de vehículos en impacto frontal R80 para autocares y R94 para turismos.

Las gráficas se han agrupado en dos bloques, los criterios requeridos por el reglamento que regula los asientos de autocares, ECE R80 y los del reglamento que verifica la seguridad en colisión frontal ECE R94 de los turismos.

De este modo se puede evaluar de forma sencilla para las distintas regiones del cuerpo, qué configuración de ensayo es más lesiva, ver Figura 9 y Figura 10.

Pasajero sentado en butaca trasera izquierda

0

100

200

300

400

500

600

700

800

CAC Criterio de aceptabilidad Cabeza

737-2P-01 787-2P-01

Pasajero sentado en butaca trasera derecha

0

100

200

300

400

500

600

700

800

CAC Criterio de aceptabilidad Cabeza

737-2P-01 787-2P-01


0

5

10

15

20

25

30

35

CAT Criterio de aceptabilidad Torax

Ace

lera

ción

acu

mul

a 3m

s (g

)

737-2P-01 787-2P-01


0

5

10

15

20

25

30

35

CAT Criterio de aceptabilidad Torax

Ace

lera

ción

acu

mul

a 3m

s (g

)

737-2P-01 787-2P-01


-11000

-10000

-9000

-8000

-7000

-6000

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

Femur Izquierdo Fuerza Z(compresión)

Femur Derecho Fuerza Z(compresión)

Fuer

za (N

)

737-2P-01 787-2P-01


-11000

-10000

-9000

-8000

-7000

-6000

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

Femur Izquierdo Fuerza Z(compresión)

Femur Derecho Fuerza Z(compresión)

Fuer

za (N

)

737-2P-01 787-2P-01

Figura 9. Ejemplo comparativa de criterio de lesión requeridos por el ECE R80.

Ensayos: 737-2P-01 y 787-2P-01.

U.P.M. INSIA



Pasajero sentado en butaca trasera izquierdo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Cabeza: Aceleración acumulada 3ms

Acc

eler

ació

n ac

umul

ada

3ms

(g)

737-2P-01 787-2P-01


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Cabeza: Aceleración acumulada 3ms

Acc

eler

ació

n ac

umul

ada

3ms

(g)

737-2P-01 787-2P-01


0

5

10

15

20

Rodilla Derecha Desplazamiento Rodilla Izquierda Desplazamiento

Des

plaz

amie

nto

rodi

lla (m

m)

737-2P-01 787-2P-01


0

5

10

15

20

Rodilla Derecha Desplazamiento Rodilla Izquierda Desplazamiento

Des

plaz

amie

nto

rodi

lla (m

m)

737-2P-01 787-2P-01


-200

-175

-150

-125

-100

-75

-50

-25

0Cuello Momento OC Y (Extensión)

Mom

ento

s (N

m)

737-2P-01 787-2P-01


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4

Tiempo acumulado (s)

Fuer

za c

orta

nte

cuel

lo (N

)

Limite Nic Cortante (N) Ensayo 737-2P-01 Ensayo 787-2P-01


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 0.1 0.2 0.3 0.4

Tiempo acumulado (s)

Fuer

za tr

acci

ón c

uello

(N)

Limite Nic Tracción (N) Ensayo 737-2P-01 Ensayo 787-2P-01

Figura 10. Ejemplo comparativa de criterio de lesión requeridos por el ECE R94.

Ensayos: 737-2P-01 y 787-2P-01.

3.7. ANÁLISIS. Se han realizado tres análisis para evaluar el nivel de seguridad ofrecido en los

diferentes ensayos, si bien, el objetivo principal del proyecto se centraba en el primero de los descritos a continuación.

U.P.M. INSIA



− El primer análisis, se ha centrado en la evaluación del efecto de la distancia en la seguridad. Para ello, se ha comparado los niveles de seguridad ofrecidos en dos ensayos en los que el tipo de sistema de retención es el mismo, pero la distancia entre asientos es distinta.

− Además de la comparativa en función de la distancia, es posible evaluar qué sistema de retención es mejor: ocupantes sin retención, ocupantes retenidos con cinturón de dos o tres puntos. Esta parte del estudio no era el objetivo inicial del proyecto, si bien los ensayos realizados permiten hacer este análisis y desde el INSIA se ha pensado que puede ser de gran interés disponer de los resultados del mismo.

− Como se ha comentado anteriormente, todos los ensayos han sido realizados con butacas fabricadas por un mismo fabricante. Como medida de confirmación de los resultados se ha realizado un ensayo extra con butacas construidas por otro fabricante. Este análisis ha resultado ser de gran interés como se puede ver en la parte de conclusiones.

U.P.M. INSIA



3.8. CONCLUSIONES. Antes de enumerar las conclusiones obtenidas en los estudios realizados, es necesario

establecer que las conclusiones de este estudio se refieren a las butacas y sistemas de retención utilizados en la realización de los ensayos, y no deben ser generalizados para cualquier butaca fuera de las ensayadas. Sin embargo, desde el INSIA, se ha realizado un esfuerzo adicional no contratado por FITSA ensayando butacas de dos fabricantes distintos en la configuración de ensayo que ha producido resultados más lesivos con las butacas del fabricante utilizadas en el estudio. De este modo se puede disponer de datos adicionales, para corroborar los resultados obtenidos.

A continuación se detallan cuáles han sido las principales conclusiones obtenidas en los análisis realizados. Las conclusiones se han agrupado según el tipo de análisis.

Además de estas conclusiones, de los resultados obtenidos en los ensayos pueden derivarse una serie de recomendaciones para la mejora del Reglamento ECE R80 en aras de una mejora en la seguridad ofrecida. Estas recomendaciones se incluyen también aquí.

3.8.1. CONCLUSIONES DEL ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DE LA DISTANCIA ENTRE ASIENTOS.

A continuación se especifican cuales son las conclusiones más relevantes obtenidas para cada configuración comparada.

3.8.1.1. Butacas con cinturón de tres puntos y ocupantes utilizando el cinturón. En el caso de utilizar cinturones de tres puntos (con dos o cuatro ocupantes), los

resultados reflejan que el aumento de la separación entre butacas produce una leve disminución de todos los criterios de lesión, excepto para el pecho. Si bien en cualquiera de las dos configuraciones de distancia, todos los criterios calculados están muy por debajo de los límites marcados por la reglamentación.

− Los parámetros de lesión de la cabeza, cuello, fémures y rodillas disminuyen ligeramente. Sin embargo los parámetros de lesión del pecho (aceleración y deformación), incrementan ligeramente su valor en el caso de una mayor distancia entre asientos.

− Dicho comportamiento es el esperado, ya que al aumentar la distancia, tanto la cabeza como las rodillas de los ocupantes prácticamente no impactan con el respaldo del asiento que les precede, y por lo tanto, se produce una disminución de los criterios medidos en cabeza y fémures. Por otro lado, al estar el ocupante únicamente retenido por el cinturón, los esfuerzos a los que se ve sometido el pecho son mayores, como se aprecia en las mayores cargas registradas en los cinturones de seguridad y en la mayor deformación del pecho.

− En ningún caso, se superan los límites de lesión incluidos en la reglamentación.

U.P.M. INSIA



3.8.1.2. Butacas con cinturón de tres puntos y ocupantes sin utilizar el cinturón. En el caso de butacas con cinturones de tres puntos y ocupantes sin utilizar los

cinturones de seguridad, los resultados reflejan que el aumento de la distancia es contraproducente, ya que los resultados obtenidos en varios de los criterios de lesión son más elevados.

Este incremento se debe al hecho que, al aumentar la distancia entre asientos, se está incrementando la velocidad relativa con la que los ocupantes golpean en el respaldo del asiento que les precede, ya que se aumenta la distancia de vuelo libre.

En la configuración de maniquíes libres y mayor distancia entre asientos, se supera ligeramente el límite establecido por el Reglamento de impacto frontal en turismos para el desplazamiento de la tibia, además, la aceleración mantenida en cabeza durante 3ms está muy cerca de los límites de lesión recomendados.

3.8.1.3. Butacas con cinturón de dos puntos y ocupantes retenidos. En el caso de butacas con cinturón de dos puntos y con cuatro ocupantes retenidos, el

incremento de la separación supone una leve mejoría en algunos de los criterios calculados, aunque no es suficiente para evitar que varios de los criterios calculados estén por encima de los límites establecidos en la reglamentación. Tanto la aceleración acumulada en cabeza durante 3 ms, como el momento en extensión del cuello, superan los límites de lesión para las dos distancias entre asientos estudiadas.

La leve mejoría de la seguridad apreciada en la configuración con cuatro ocupantes, no se ve confirmada en los ensayos realizados con solo dos ocupantes. En este caso, es en la configuración de mayor distancia en la que se registran valores ligeramente mayores para los criterios de cabeza y cuello, al contrario que en los ensayos con cuatro ocupantes.

Al igual que en la configuración de cuatro ocupantes, tanto el criterio de aceleración acumulada en cabeza durante 3ms, como el criterio de momento en extensión del cuello, están por encima de los límites fijados por el Reglamento de impacto frontal en turismos.

Región de cuerpo Criterios Variación al aumentar distancia CAC Criterio de Aceptabilidad Cabeza Empeora Cabeza Aceleración acumulada 3ms Empeora. LESIVO Esfuerzos en cuello Fx (+) Ligero empeoramiento Esfuerzos en cuello Fz (Tracción) Ligero empeoramiento Cuello Cuello Superior Momento OC Y (Extensión)** Ligero empeoramiento. LESIVO CAT Criterio de Aceptabilidad Tórax Ligera mejoría Tórax Compresión pecho Ligera mejoría

Fémures CAF Criterio de Aceptabilidad Fémur Ligera mejoría Rodillas Desplazamiento de la tibia Ligera mejoría Tabla 3. Variación de los criterios de lesión al aumentar la distancia. Butacas con cinturones dos

puntos y ocupantes retenidos.

El único criterio en que se produce una clara mejoría para cualquiera de las dos configuraciones, es en el correspondiente a los esfuerzos en fémures, si bien en ambos

U.P.M. INSIA



casos los valores están muy por debajo de los límites establecidos en el Reglamento ECE R80.

3.8.1.4. Butacas con cinturón de dos puntos y ocupantes sin cinturón. En este caso, los resultados no reflejan una clara influencia de la distancia en la

seguridad ofrecida a los ocupantes.

Los resultados obtenidos en los ensayos realizados en ambas configuraciones, no son muy distintos, y sólo en el caso de los momentos en extensión en el cuello se aprecia un incremento de los valores obtenidos cuando la distancia entre los asientos es mayor.

En este caso, tanto para la distancia entre asientos corta como para la larga, los valores registrados de momento en cuello en extensión están por encima del límite fijado por el ECE R94.

3.8.1.5. Conclusiones generales sobre la influencia de la distancia. Como queda patente en los resultados anteriores, el incremento de la distancia entre

asientos no implica una mejora de los niveles de seguridad ofrecidos para todos los sistemas de retención analizados.

Butacas con cinturón de tres puntos: Queda claro que el incremento de la distancia entre butacas supone una mejoría en el

caso de utilizar butacas con cinturón de tres puntos, siempre que los ocupantes vayan retenidos por los mismos. Aunque la seguridad ofrecida por la butacas con cinturones de tres puntos en la distancia corta es buena, si se incrementa la separación mejora la seguridad que ofrecen a sus ocupantes.

Butacas con cinturón de dos puntos: En el caso de butacas con cinturón de dos puntos y ocupantes retenidos, en la

configuración estándar de 680 mm de distancia entre asientos, los niveles de seguridad ofrecidos son bajos, superando los límites de lesión establecidos por los reglamentos para los criterios del cuello y la cabeza. El incremento de la distancia supone una disminución de la seguridad, llegándose a superar alguno de los límites de lesión (cuello y cabeza).

En butacas con cinturón de dos puntos, los criterios de lesión que exceden los límites recomendados en la configuración de 680 mm de distancia entre asientos, siguen estando por encima de los límites de lesión con el incremento de distancia hasta los 730 mm. Si bien es cierto que en la configuración con cuatro ocupantes se aprecia una ligera mejoría en los criterios de cabeza y cuello, ambos siguen siendo lesivos al aumentar la distancia. Cuando los ocupantes viajan sin retener o cuando llevan el cinturón abrochado y no hay nadie en las plazas delanteras, al aumentar la distancia se empeora la seguridad. En ninguna de las dos distancias ensayadas con los cinturones de dos puntos, se consigue que todos los criterios de lesión estén por debajo de los límites establecidos por los reglamentos.

U.P.M. INSIA



De los demás criterios, son los relacionados con las extremidades inferiores en los que se registra una apreciable mejoría. Lógica por otro lado, cuanto más se incrementa la distancia, menor probabilidad hay de que las piernas impacten con las butacas que les preceden.

Cabe reseñar que los criterios sobrepasados no son específicos del ECE R80 sino del ECE R94. Todos los criterios del ECE R80 han dado resultados inferiores a los límites en una de las butacas ensayadas (Fabricante A). No ocurre lo mismo con la butaca del fabricante B en la que se han superado los criterios de lesión del Reglamento 80.

En el caso de ocupantes sin retener, el incremento de distancia entre asientos supone un empeoramiento de la seguridad ofrecida en el caso de butacas de tres puntos y tampoco se mejora la seguridad en el caso de las butacas con cinturón de dos puntos.

Por lo tanto, y en base a los resultados obtenidos en los ensayos se puede afirmar que el incremento de distancia ha mejorado la seguridad en las butacas con cinturones de tres puntos ensayadas, mientras que en el caso de las butacas con cinturones de dos puntos ensayadas, no se ha observado una mejora de la seguridad al incrementar la distancia entre butacas.

3.8.2. CONCLUSIONES DEL ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DEL TIPO DE SISTEMA DE RETENCIÓN.

Como ya se ha comentado en el informe, el objetivo del proyecto es evaluar la influencia de la distancia entre asientos en la seguridad. Sin embargo gracias a los ensayos realizados es posible evaluar qué sistema de retención es el más apropiado desde el punto de vista de la seguridad ofrecida a los ocupantes.

En este sentido, los resultados no dejan lugar a dudas, al comparar las tres posibles configuraciones, ocupantes sin retención o retenidos con cinturón de dos o tres puntos, el que mejor seguridad ofrece a los ocupantes en casi todos los criterios analizados es el cinturón de tres puntos, solamente en los criterios relacionados con el pecho los resultados son ligeramente peores, si bien los resultados obtenidos están muy por debajo de los límites fijados por la reglamentación.

En el caso de ocupantes con cinturón de tres puntos, todos los criterios de lesión calculados están muy por debajo de los límites fijados por los reglamentos. No sucede lo mismo en el caso de cinturón de dos puntos, donde en ambas configuraciones de distancia se ha superado el criterio de momento en extensión del cuello e incluso en la distancia larga, se supera el de aceleración mantenida en cabeza durante 3ms. Además los niveles de desplazamiento de la tibia están muy cercanos a los límites recomendados.

3.8.3. CONCLUSIONES DEL ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DEL FABRICANTE DE BUTACAS EN LOS RESULTADOS DEL ESTUDIO.

Habiéndose observado que las butacas con cinturones de dos puntos son las que peor nivel de protección ofrecen a los ocupantes, superándose los criterios recomendados por la reglamentación de impacto frontal en turismos, se decidió comprobar con butacas de otro fabricante si esta tendencia es recurrente. Los resultados del análisis reflejan que el

U.P.M. INSIA



uso butacas provenientes de distintos fabricantes puede derivar en diferencias, en algunos casos importantes, de los niveles de seguridad ofrecidos.

Por lo que respecta a los criterios exigidos por el ECE R80, se ha encontrado una diferencia importante entre las dos butacas en el resultado del criterio de aceptación de la cabeza (CAC). En el caso del Fabricante B, ensayo 737-2P-04, el CAC ha dado un valor muy superior al límite permitido, y casi tres veces superior al del Fabricante A.

Cómo se ha reflejado en el informe detallado, esta disparidad en el comportamiento de la butaca puede deberse a los ensayos realizados para obtener su homologación. Se ha comprobado que la butaca del Fabricante B, obtuvo la homologación con la configuración de un ensayo estático y el ensayo de absorción de energía, mientras que la configuración de ensayo utilizada en este estudio es la dinámica.

Por lo que respecta a los demás criterios, no hay unas diferencias muy grandes aunque siguen siendo ligeramente superiores en algún caso e inferiores en otros.

Debido a las diferencias en el método de homologación, no es posible sacar conclusiones, aunque parece claro que en aquellos criterios diferentes a los de la cabeza, los resultados son bastante parecidos. Sin embargo las diferencias encontradas en los criterios de cabeza, son la base utilizada para la recomendación de una revisión del Reglamento 80, que se incluye en el siguiente punto.

3.8.4. RECOMENDACIONES PARA LA MEJORA DEL ECE R80.

Los análisis realizados y los resultados obtenidos, permiten realizar algunas recomendaciones que a tenor de lo visto, pueden servir para incrementar los niveles de seguridad exigidos por el ECE R80.

3.8.4.6. Acerca de los criterios de lesión exigidos. Según lo establecido por el ECE R80, para evaluar la seguridad de los ocupantes en

la configuración de ensayo dinámico, es necesario medir tres criterios de lesión: el Criterio de Aceptabilidad de la Cabeza, el Criterio de Aceptabilidad del Tórax y el de esfuerzos en fémures.

En la configuración de impacto frontal, hay más zonas del cuerpo humano que pueden sufrir lesiones además de la cabeza, el pecho y los fémures. Por ejemplo, en la configuración de cinturón de dos puntos o cuando no se utilizan cinturones de seguridad, el cuello es una región que claramente puede sufrir riesgo de presentar lesiones y sin embargo no se exige ningún criterio de lesión. Existen varios criterios para evaluar esfuerzos en el cuello en impactos frontales. Por ejemplo, en el Reglamento ECE R94, se exige evaluar el Nic.

Además, para la cabeza, pecho y fémures existen más criterios asociados, que son complementarios a los requeridos por el R80 ya que tratan de predecir lesiones diferentes. Por ejemplo, la aceleración mantenida en cabeza, trata de predecir lesiones en el encéfalo, mientras que el Criterio de Aceptabilidad de la Cabeza, derivado del HIC, predice fracturas en el cráneo.

U.P.M. INSIA



A tenor de los resultados obtenidos en este estudio, se puede concluir que los requisitos exigidos por el reglamento para evaluar la seguridad no son suficientes. Se ha comprobado cómo todos los ensayos realizados con butacas del Fabricante A, cumplen con todos los requisitos establecidos por el Reglamento ECE R80 y sin embargo, en algunos de los ensayos realizados en butacas con cinturón de dos puntos, se han superado los límites en otros criterios de lesión exigidos por el ECE R94, que llevan asociados lesiones muy graves, como la aceleración acumulada durante 3ms en cabeza o los criterios de lesión del cuello.

Parece lógico pensar que, si estos criterios son buenos para evaluar la seguridad ofrecida en impacto frontal en un vehículo de la categoría M1, Reglamento ECE R94, también deberían serlo para el caso de los ocupantes de uno de la categoría M3. Máxime, cuando los criterios están asociados a un maniquí especifico en una dirección de impacto específica y no al tipo de vehículo en el que se realizan los ensayos.

Por todo ello, sería recomendable revisar el Reglamento ECE R80 con el fin de recoger los criterios de lesión utilizados en otras normativas y que en el presente estudio se ha demostrado que en los impactos frontales de autocares pueden verse claramente excedidos por sus ocupantes, de forma que la hora de obtener su homologación, se garantice una mejor protección de los ocupantes.

3.8.4.7. Acerca de las dos configuraciones de ensayo permitidas. Según el ECE R80, la evaluación del asiento y sus anclajes se puede realizar de dos

formas.

Mediante ensayos dinámicos en carro de componentes con maniquíes de impacto, como los presentados en este estudio, o mediante un ensayo estático para evaluar los anclajes del asiento, la deformación del respaldo y mediante otra prueba complementaria de absorción de energía para evaluar el propio asiento.

Los resultados obtenidos en este proyecto, reflejan claramente que estas dos configuraciones de ensayo no son equivalentes. En este estudio, se ha visto que, en una butaca homologada en base a un ensayo estático y el de absorción de energía, se han obtenido niveles en el criterio de aceptación de la cabeza, muy superiores a los límites permitidos por el propio Reglamento 80. Este aspecto pone en evidencia que no existe equivalencia entre los ensayos estáticos del R80 con los dinámicos y confirma la necesidad de mejorar estos ensayos estáticos, reconocida en el propio articulado del Reglamento 80.

Parece claro que los resultados obtenidos en este estudio, ponen en evidencia la no equivalencia entre las dos metodologías marcadas en el Reglamento ECE R80. Esta problemática no es nueva, desde hace ya algún tiempo, existen estudios nacionales, en los que se hace notar que no existe equivalencia entre las distintas configuraciones.

U.P.M. INSIA



3.8.5. POSIBLES MEJORAS REQUERIDAS PARA INCREMENTAR LA DISTANCIA ENTRE ASIENTOS GARANTIZANDO LA SEGURIDAD DE LOS OCUPANTES.

A lo largo de las conclusiones del estudio realizado se han ido reflejando los puntos que se ven favorecidos por el incremento de la distancia entre las butacas de los autocares, quedando de forma patente reflejada la mejora del confort para los ocupantes. Como colofón del estudio se recogen en este apartado las recomendaciones para abordar este incremento de la distancia garantizando la seguridad de los ocupantes.

Si se quiere incrementar la distancia entre las butacas de los autocares de forma que la seguridad de sus ocupantes no se vea comprometida se pueden aconsejar las dos siguientes alternativas:

Utilizar butacas con cinturones de tres puntos. Las butacas con cinturones de tres puntos han demostrado que ofrecen un nivel de seguridad alto y que además los niveles de seguridad se mejoran al aumentar la distancia entre las butacas.

No se aconseja aumentar la distancia entre butacas cuando estas llevan instalados cinturones de dos puntos si las butacas están homologadas con las actuales prescripciones del Reglamento 80. Esta premisa está motivada en que se han observado repetidamente lesiones en el cuello y en la cabeza y conjuntamente se ha observado una tendencia según la cual la probabilidad de que produzcan dichas lesiones se ve agravada al aumentar la distancia entre las butacas.

Para poder incrementar la distancia entre butacas con cinturones de dos puntos sin comprometer la seguridad de los ocupantes, es necesario que estas butacas mejoren su capacidad de protección de la cabeza y del cuello, garantizando que no se producirán lesiones con los niveles de severidad del impacto frontal recogido en el Reglamento 80. También sería conveniente contemplar la protección de las piernas en choque frontal, ya que han aparecido configuraciones lesivas, aunque con una frecuencia menos acusada que en el caso de la cabeza y el cuello.

Instituto Universitario de Investigación del AutomóvilCrta. Valencia km 7 CAMPUS SUR UPM

28031 Madrid

INSIA

RESUMEN ESTUDIO DE SEGURIDAD ergonomico revisado AG · Conclusiones del análisis de la influencia...

Documents

Transcript of RESUMEN ESTUDIO DE SEGURIDAD ergonomico revisado AG · Conclusiones del análisis de la influencia...