Amélioration de la Sécurité des Piétons
Porteurs de projet, laboratoire et organisme :
IFSTTAR : Pierre Jean ARNOUX, Catherine MASSON, Dominique CESARI
Partenaires du projet et auteurs du rapport :
FAURECIA : Patrick BORDE, Christian COTTE
PLASTIC OMNIUM : Laurent ROCHEBLAVE
UCBL-LBMC : Sylvie RONEL, Michel MASSENZIO
UDS : Rémy WILLINGER, Caroline. DECK, Nicolas BOURDET
IFSTTAR-LBA : Catherine MASSON, Thierry SERRE, Pierre Jean ARNOUX,
Fuhao MO, Maxime LLARI, Jéremy CASSAGNE
IFSTTAR-DS : Dominique CESARI
IFSTTAR-UMRESTTE : Jean Louis MARTIN, Audrey LARDY
IFSTTAR-UNEX : Alain MAUPAS
Partie 1 Epidémiologie des accidentés piétons au regard des solutions actuelles
Partie 2 Conditions d’impact et vulnérabilité du piéton lors de l’impact véhicule et de la chute au sol
Partie 3 Outils, méthodes et données de référence pour mieux décrire les traumatismes du piéton
Partie 4 : De la vulnérabilité des piétons aux nécessaires évolutions des critères de blessure (chap. 1, chap. 2)
Partie 5 Quelles évolutions pour les outils et standards d’évaluation des solutions de protection des piétons
Partie 6 Intégration et perspectives d’évolution des dispositifs existants (chap. 1, chap. 2)
Partie 7 Valorisation et dissémination du projet ASP
Objectifs initiaux du projet
Le projet d’Amélioration de la Sécurité des Piétons a été focalisé sur deux objectifs scientifiques :
- L’observation et la compréhension de la vulnérabilité du piéton ;
- La définition d’outils et de méthodes pour évaluer la vulnérabilité du piéton et optimiser la protection offerte par les véhicules.
Méthodes appliquées
• Analyse épidémiologique de données d’accident ;
• Modélisation éléments finis et multi corps d’accidents piétons ;
• Expérimentations sur corps donnés à la science (validations des outils et méthodes, étude de la chute au sol) ;
• Caractérisation mécanique (expérimentale et par simulation) de matériaux et structures utilisés dans les designs des faces avant et des capots des véhicules.
Résultats majeurs
Compréhension de la vulnérabilité du piéton :
- L’analyse par catégorie de véhicule en superposant plusieurs bases de données a permis de souligner les différences hommes-femmes, les effets de l’âge, l’incidence de la typologie du véhicule et la nature de la zone véhicule heurtée.
- L’introduction d’approches multi modèles, supportées par le couplage modèles multi corps et modèles éléments finis a permis de fournir à la fois les outils d’évaluation mais aussi une analyse de l’ensemble des séquences du choc piéton jusqu’à la chute au sol de manière non découplée.
- L’introduction de plans d’expérience utilisant simulation numérique par éléments finis, approches multicorps tout en explorant des paramètres relatifs aux conditions de l’accident (positions, vitesses, …), aux piétons (taille, âge, morphologie, …) et au véhicule (typologie du véhicule) a permis de mettre en exergue la représentativité et la pertinence des conditions d’évaluation de la protection offerte par les véhicules.
Le projet ASP a permis de proposer un outil expérimental robuste permettant de réaliser des essais «full scale » avec ou sans chute au sol. Par exemple, l’analyse combinée des données expérimentales et des simulations semble indiquer que la chute au sol pourrait être responsable de lésions importantes sur le bassin, alors que pour l’impact tête le choc véhicule semble prédominant.
Outils et méthodes pour évaluer la vulnérabilité du piéton
- Le découplage des essais segmentaires, les conditions d’impact identifiées lors des analyses montrent que ni celles proposées dans l’EuroNcap ni dans la réglementation ne sont appropriées et ne permettent d’optimiser la sécurité des piétons.
- Le choix pour la tête d’un couplage entre un modèle physique de la tête (tête ISO) et un modèle numérique permet pour la première fois d’apporter une approche cohérente et continue entre l’essai physique et l’essai virtuel. De même, pour le modèle physique de jambe, la définition de la raideur du genou, construite à partir de la matrice de raideur du modèle et intégrant les mêmes critères de blessures macroscopiques que pour le modèle, souligne le choix d’une approche intégrée où les données de sorties des modèles numériques peuvent être utilisées comme données d’entrées des modèles physiques.
- Les analyses de sensibilité montrent que certains paramètres de design géométrique (positions relatives des structures de la face avant) et propriétés mécaniques (épaisseurs, rigidité des structures) sont des variables susceptibles d’influer significativement la réponse du modèle.
Le projet ASP a permis d’introduire une évolution substantielle des critères de blessure existants. Pour le membre pelvien, ils prennent en compte des effets de couplages (notamment entre cisaillement et flexion latérale) alors que pour la tête l’enjeu est ciblé sur la combinaison des accélérations linéaires et rotationnelles.
D’un point de vue normatif, les points majeurs à retenir dans le projet ASP sont : la nécessité de revoir les conditions d’évaluation de l’impact tête ; la nécessité d’introduire de nouveaux critères pour la jambe ; la question posée sur la représentativité de l’impact bassin/fémur, la nécessité de proposer des essais d’évaluation qui tiennent compte des différentes familles de véhicules ; enfin, la question de l’évaluation de la vulnérabilité du tronc pour l’impact avec un monospace est posée.
Optimiser la protection offerte par les véhicules
La piétonisation d’un véhicule (type GCM) tant dans la géométrie de la face avant que dans l’intégration de structures qui optimisent la dissipation de l’énergie au choc a permis de souligner tout l’intérêt de ce type de technologie au regard des critères existants.
Le projet ASP a permis de se doter de données précises sur deux matériaux de référence utilisés dans la conception des faces avant des véhicules. Les résultats obtenus portent tant sur la connaissance expérimentale du comportement à la rupture de ce type de matériau que sur leur modélisation.
Les perspectives de recherches ouvertes indiquent qu’il est possible d’établir des gains de protection pour le piéton. De même l’introduction de nouveaux matériaux absorbants, actifs ouvre des pistes très intéressantes pour prévenir et limiter l’exposition du piéton à des blessures.
Verrous ou points durs levés
• Superposer données du registre du Rhône, données BAAC et typologie des véhicules
• Combiner approches éléments finis et multi corps
• Développer un dispositif expérimental qui évite la chute au sol
• Améliorer la modélisation du comportement à la rupture des matériaux et structures qui composent la face avant d’un véhicule
• Développer un premier prototype de jambe instrumentée à visée réglementaire.