Protección de peatones ante impactos con vehículos automotores

Las regulaciones europeas de seguridad peatonal crean una demanda de nuevas tecnologías. Cada año mueren hasta 9,000 peatones y ciclistas; un promedio de 25 muertes por día, y otras 200,000 personas resultan heridas solo en los países de la Unión Europea, lo que representa el 20% por ciento de todas las muertes por accidentes de tránsito. Una proporción significativa de víctimas son el resultado del contacto con un vehículo en movimiento.

En un esfuerzo por combatir esta tragedia en aumento, el Consejo Europeo y el Parlamento han adoptado nuevas normas que obligan a todos los nuevos modelos de vehículos a pasar una serie de pruebas de seguridad para peatones. En una primera fase, a partir de 2005, los nuevos tipos de vehículos deben cumplir con dos pruebas relacionadas con la protección contra lesiones en la cabeza y en las piernas. En una segunda fase, a partir de 2010, se requerirán cuatro pruebas de mayor gravedad, basadas en las recomendaciones del Comité Europeo de Vehículos Mejorados (EEVC), para nuevos tipos de vehículos, dos pruebas sobre lesiones en la cabeza y dos sobre lesiones en las piernas.

En respuesta, a este problema los ingenieros de Flexpoint han diseñado y creado un Sistema de detección de impacto peatonal (PIDS) que es capaz de detectar el impacto en milisegundos y puede distinguir entre una pierna humana y objetos inanimados. El sistema integra una serie de sensores de flexión  a lo largo del parachoques delantero y, al contacto, activa una respuesta de seguridad de acuerdo con los estándares establecidos por los fabricantes de automóviles. Esto podría incluir levantar el capó para evitar que la cabeza golpee el bloque del motor o desplegar un airbag externo.

A continuación publicamos los ensayos realizados por FLEXPOINT para el uso de este sistema de sensórica para la protección de peatones.

Prueba de de velocidad de impacto  variable en el sistema de detección de impacto peatonal FlexPoint

Este es el resumen de las pruebas que Flexpoint realizó en nuestras instalaciones de Draper, Utah.

Configuramos nuestro péndulo en forma de pata impactante y el poste de acero (que tenemos previamente probado) a 5 km / h, 1 km / h, 15 km / h, 20 km / h y 25 km / h. Se usó el mismo sensor para todos pruebas reportadas en este documento. La solicitud se hizo para demostrar cómo puede un Bend Sensor® ser  utilizado como interruptor y / o discriminador para detección de un impacto. Para este fin estamos presentando los siguientes datos para mostrar su comportamiento en varios escenarios y con los resultados correspondientes.

Primero, el sensor de curvatura se comporta de manera muy diferente en un impacto dinámico, en comparación con el mismo radio de «curva» en una condición estática.

Deformación «Curva lenta» vs. Impacto del péndulo

El deformación de «curva lenta» tuvo lugar durante un período de 10 segundos – El impacto del péndulo tiene lugar durante más de 10 milisegundos – La cantidad de deformación es similar en cada caso.

Como se observa en el gráfico, la cantidad de deformación entre un impacto y la curva estática (de profundidad y radio son similares) es diferente tanto en la magnitud del cambio como en la pendiente de el cambio. El tiempo de la curva de deformación debe ser 1000 veces más largo que el mostrado, pero se redujo para encajar en el mismo gráfico de la deformación lenta de la curva. Las laderas son significativamente diferente. Aún más de lo que parece debido a la diferencia de tiempo.

El cambio en la resistencia debido a un impacto frente a lo que es atribuible a estáticamente doblarlo alrededor de una forma es diferente por orden de magnitud.

Por lo tanto, los valores de resistencia no impactados, o el rango de valores, y los valores de impacto, valores de resistencia, o rango de valores, (considerando todas las variaciones de fabricación y factores ambientales) son lo suficientemente diferentes como para que esos dos grupos no tengan superposición.

1 elementos que diferencian el sensor cuando se incorporan al sistema de parachoques:

  1. El sensor está montado de tal manera que la «tinta» del sensor de curvatura está mucho más lejos del eje neutral de su montaje debido a la almohadilla del parachoques (0.125 «de espesor). La tensión visto en este caso ser mucho mayor y producir el valor de 2 a 3 mega ohmios. En la situación dinámica de una colisión es un alargamiento localizado que contribuye al aumento dramático visto anteriormente que produce las lecturas de 13 a 14 mega ohmios. Estas son cosas que la prueba de la fase dos no habría mostrado.
  2. El sensor está completamente adherido a la longitud del paragolpes. Si lo desea, sigue siendo un enfoque viable para programar el microprocesador (ya sea solo o en el vehículo) para usar dos «bandas» o «rangos» de resistencia para definir un impacto. Como un ejemplo, si la resistencia es inferior a 100 Kilo ohmios, entonces está «desactivada», y si la resistencia aumenta a más de 5 o 6 mega ohmios entonces está «activada». Este método puede ser utilizado pero elimina gran parte del potencial del sensor de curvatura.

La otra manera de usar el sensor como interruptor o discriminador es monitorear la tasa de cambio junto con la cantidad de cambio producido. De esta manera todas las consideraciones ambientales  y daños menores a la superficie del parachoques son irrelevantes.  Los daños menores se definen como algo menos que como un sensor de forma. Los siguientes gráficos muestran la tasa de cambio y cantidad de cambio para impactos que van desde 5 km/h hasta 25 km/h (para un mismo sensor).

Impactos en las piernas a varias velocidades: los picos de 10 y 15 km/h delinean el punto al cual el impacto se mueve a través de la espuma y afecta la estructura central de acero

Se requeriría que el microprocesador «almacenara» unos pocos milisegundos de datos de referencia. Dado que los impactos se registran en menos de 2 milisegundos, y se definen en menos de 5 milisegundos, el algoritmo miraría la velocidad /pendiente y luego podría activar o dar información más definitiva. La pendiente en todos los casos es de aproximadamente 1 mega ohmio por milisegundo.

En resumen: las pruebas que se muestran aquí se realizaron en un período de tiempo muy corto. Yo no disputo los resultados basados ​​en el hecho de que muestran las mismas cosas que vimos en los resultados obtenido por MGA Research (péndulo e impactar lineal) y la prueba de Flexpoint realizada con anterioridad. La conclusión principal es que los sensores adheridos a un plato no darán el mismo cambio de resistencia que los sensores adheridos en forma  segura y luego impactados en forma dinámica. Para evaluar la efectividad de un sensor en un impacto, deben probarse con un aparato de impacto dinámico como un péndulo o de impacto lineal.

Nuestras pruebas rápidas muestran que un impacto produce resistencias máximas en el rango de 13 a 14 Megaohmios, esto en contraste con los 2.5 a 3 Mega ohmios vistos en la prueba de «curva lenta». Las resistencias siguen siendo de unos 75 kiloohmios para este sensor de prueba incluso después de la gran cantidad de impactos que soportó.

Vista posterior después de estar sujeto al bloque de paragolpes.

Vista frontal después de estar sujeto al bloque de paragolpes.

Bloque de paragolpes descargado. La deformación es por la repetición de impactos. El sensor funciona adecuadamente.

El perfil en L fue desgastado para evitar daño a las piernas durante los impactos.


Fuentes:

Esta nota fue publicada gracias a la autorización de  Flexpoint Sensor Systems

Gustavo Reimondo
Acerca de Gustavo Reimondo 77 Artículos
Coordinador de Tecnología Humanizada. Coordinador del proyecto Realidad Empoderada. Un proyecto de realidad virtual para la concientización en una praxis solidaria. Miembro del grupo: "La familia de la calle", organización conformada por personas indigentes y no indigentes en una relación igualitaria. Coordinador de proyectos de Infraestructura Física de Telecomunicaciones. Experto en Robótica, Instrumentación & Control, IoT, Sensórica y sistemas microcontrolados.

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