Prediction of long-distance bus rollover injuries using simulation
Authors: Arroba Arroba César , Niachimba Muñoz Jessenia , Núñez Núñez Diego , López Velástegui Jorge 
Published: October 2023

Introducción

En el diseño de los autobuses se considera la resistencia de la superestructura para que responda correctamente a los diferentes estados de cargas en el funcionamiento normal. Además, es necesario considerar que este medio de transporte está expuesto a sufrir varios tipos de accidentes en los que hay que destacar el vuelco como uno de los más comunes y con más probabilidad de producir lesiones en los ocupantes, por consiguiente, es necesario predecir como se produce interacción entre los componentes del autobús y sus ocupantes durante el vuelco y sobre todo conocer las posibles lesiones que se puedan generar y al mismo tiempo, mejorar el diseño del autobús. Para ello la investigación se centra en simulaciones de vuelco en las condiciones referida por la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa en su reglamento UNECE/CEPE R66 con el objetivo de predecir las lesiones que se producen en los ocupantes mediante simulación utilizando modelos numéricos de estructuras de autobuses y maniquís.

Objetivos

Predecir las lesiones que se producen en los ocupantes mediante simulación utilizando modelos numéricos de estructuras de autobuses y maniquís

Método

En primer lugar, se realiza la modelación de la superestructura a través de dibujo asistido por computadora. El modelo se exporta al software especializado ANSYS LS-DYNA Research en el que incluye una seccion de la superestructura, dos estructura de asiento doble y cuatro maniquís, en este se define los contactos entre los miembros estructurales y maniquí, se define y calibra las condiciones de mallado, se define y asigna materiales, se define el tiempo de análisis, paso del tiempo, activamos resultados que requerimos para evaluar el cumplimiento del reglamento R66 y se compara los resultados de la simulación con lo requerido por la norma. En el proceso de simulación se debe calibrar el maniquí de acuerdo con el manual de calibración proporcionado por LS-DYNA.

Principales resultados

En la calibración de maniquí en el ensayo de péndulo para velocidades de 4.3 m/s y 6.7 m/s se obtuvo un desplazamiento máximo de 223.95 mm, valor que se encuentra dentro de los parámetros de calibración. El índice de comportamiento de la cabeza en los maniquís sin cinturón de seguridad es superior a 1000 lo cual indica lesiones graves de casi todos los pasajeros, debido a que impactan con el techo con mayor velocidad, esto no sucede cuando los maniquís están utilizando cinturón de seguridad. Sin embargo, los maniquís que se encuentra cercanos a los parantes de las ventanas si sufren lesiones. La fuerza de la pelvis ejercida en el maniquí sin cinturón de seguridad excede el valor recomendado de 6 KN, valor límite según el Reglamento R95. La fuerza sobre la parte izquierda de la pelvis es mayor en todos los casos. La fuerza resultante en la zona del abdomen de los maniquís en el caso de no usar cinturón de seguridad, se aproximan al valor máximo permisible de 4.5 KN. En los demás casos el valor es inferior.

Conclusiones

La simulación de eventos como el vuelco del autobús permiten predecir posibles lesiones que pueden tener los ocupantes. Se concluye también, que la ubicación de los ocupante respecto a los miembros estructurales del autobús influye significativamente en la existencia o intensidad de la lesión que pueda tener. Además se obtuvo una visión clara de la función de prevención de lesiones que tiene la utilización de cinturones de dos y tres puntos, difiriendo su efectividad según la ubicación del ocupante en relación de los miembros estructurales. Queda por investigar dispositivos que reduzcan las lesiones en los ocupantes que se encuentra cercanos a miembros estructurales que en algunos casos la utilización de cinturones de seguridad no le garantiza no tener lesiones