2 - APPROCHES BIOMECANIQUES DE LA SECURITE : MOUVEMENT ET PRE-CRASH Pascal DRAZETIC, Hervé MORVAN

2 - APPROCHES BIOMECANIQUES DE LA SECURITE :

MOUVEMENT ET PRE-CRASH

Pascal DRAZETIC, Hervé MORVAN

Comportement réel ?

Essai expérimental normalisé

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CONTEXTE

Problématique des constructeursautomobiles sur la collision

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CONTEXTE

Anticipation

Crash

INCIDENT

ACCIDENT

Peut-on réduire la sévérité du crash en intervenant après l’incident et avant l’accident ?

PHASE DE PREVENTION

PHASE DE CORRECTION

Conduite passive

Si oui, comment ? Avec qui ? Avec quoi ?

Les modèles de simulation numérique et physique sont passifs

•Aucun tonus musculaire ?•Pas d’interaction segment/système de retenue/volant ?

Les modèles de simulation numérique sont standardisés

•Pas ou peu d’anthropométrie ?•Aucune réaction psychologique ?•Aucune réaction physique ?

A terme, il faut aboutir à un modèle physique et numériqueplus réaliste de l’être humain

CONSTITUTION d’un groupe de travail composé deMécaniciens, d’automaticiens, et de psychologues

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Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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OBJECTIFS

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Humain

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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OBJECTIFS

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Action sécuritaire corrective

Action sécuritaire préventiveHumain

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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OBJECTIFS

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Action sécuritaire corrective

Action sécuritaire préventiveHumain

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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OBJECTIFS

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Action sécuritaire corrective

Action sécuritaire préventiveHumain

Action sécuritaire préventive

- Avertir le conducteur- Prétendre la ceinture- Modifier la posture

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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OBJECTIFS

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Action sécuritaire corrective

Action sécuritaire préventiveHumain

Action sécuritaire corrective

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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OBJECTIFS

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Action sécuritaire préventiveHumain

Action sécuritaire corrective

entemps réel

- Modifier les caractéristiques matériels (ceinture)- Actionner des éléments matériels (paddings)- Moduler la gestion de l’airbag- Modifier la position des éléments de l’habitacle

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VERROUS

•Identification des contrôleurs du mouvement

•Modèles physiques et numériques prédictifs pour générer le comportement de l’être humain

•Caractéristiques hétérogènes de l’occupant

•Comportement dispersif de l’occupant

ProblèmeStochastiqueMulti disciplinaireen interaction avec le projet 1

POSITIONNEMENT :Prévention, Correction, Gestion des

conséquences

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Prévention Correction Gestion

des conséquences

Comportements

indésirables

échec échec

accident

Simulation prédictive du comportement humain en phase de pré-crash (évènement, état initial du conducteur, tonus musculaire, positions réelles des occupants, …..)

-Adaptation des systèmes de protections

-Conception de solutions technologiques

-Optimisation des systèmes de sécurité

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ACTEURS

• LAMIH, LABORATOIRE D’AUTOMATIQUE, DE MECANIQUE ET D’INFORMATIQUE INDUSTRIELLES ET HUMAINES / GROUPE DE RECHERCHE EN DYNAMIQUE RAPIDE ET COLLISION, VALENCIENNES

• ONERA, CENTRE DE LILLE (PROGRAMME SCIENTIFIQUE DU LABORATOIRE COMMUN DRSC)

• INRETS, INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE SUR LES TRANSPORTS ET LEUR SECURITE, LABORATOIRE DE BIOMECANIQE ET DE MECANIQUE DES CHOCS, BRON

ACTEURS POTENTIELS :

• LAB, LABORATOIRE D’ACCIDENTOLOGIE ET DE BIOMECANIQUE, NANTERRE

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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ACTION EN COURS

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Mannequinnumérique

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

Position de conduite

CRASHINFLUENCE DE LA POSITION

DU SIEGE SURLA SEVERITE DU CRASH?

Mannequinnumérique

ACTION EN COURS

Optimiseurgénétique

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

Temps (s)

Acc

(g)

Recalages

Paramètres du siège :

. Inclinaison,

. Hauteur

. Déplacement horizontal

Critère de blessureà maximiser (3MS)

Résultats

Modèle numérique

Méthodologie employée

Expérimentations chocs frontaux :10, 20 et 30 km.h-1

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ACTION EN COURS

Divers résultats pour essai à 10 km.h-1

Acc tête en X Acc tête en Z

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Temps (s)

Ac

c (

g)

acc teteX

numerique -5

-4

-3

-2

-1

0

1

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

temps (s)

acc

(g)

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

0 0,1 0,2 0,3 0,4

temps (s)

acc (

G)

Accélération

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ACTION EN COURS

Optimisation

Population

Individu

Chromosome

Gènehi

di

i

Création de 20 individus

Pour 10 générations

hi di i

hk dk k

0 < h < 4 cm

0 < d < 8 cm

0 < < 0. 36 rad

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ACTION EN COURS

d

h

3MS = f (d, h, )3MS = f (d, h, )

10 générations plus tard

Unitès :Hauteur mètres

déplacement mètresinclinaison radian

3MS m/s²

Hauteur Déplacement inclinaison Valeur du 3MS0,0008 0,0073 0,3599 118,1000

Meilleur résultat obtenu

Hauteur Déplacement inclinaison Valeur du 3MS0,0497 0,0262 0,3085 59,00000,0152 0,0751 0,1306 63,30000,0319 0,0261 0,2698 60,90000,0147 0,0723 0,2134 61,90000,0267 0,0601 0,3026 54,60000,0366 0,0086 0,3242 78,50000,0154 0,0031 0,0633 68,10000,0283 0,0342 0,0514 64,40000,0034 0,0231 0,3311 92,70000,0157 0,0611 0,0079 71,80000,0355 0,0481 0,0763 64,80000,0117 0,0377 0,0192 68,30000,0323 0,0435 0,3415 57,50000,0189 0,0158 0,0950 68,70000,0147 0,0276 0,0408 63,10000,0113 0,0665 0,0687 63,80000,0446 0,0352 0,3097 56,90000,0457 0,0202 0,0602 66,40000,0088 0,0707 0,3506 55,20000,0049 0,0562 0,3348 59,7000

Population initiale

Hauteur Déplacement inclinaison Valeur du 3MS0,0008 0,0160 0,3242 102,10000,0008 0,0052 0,3351 112,40000,0008 0,0073 0,3599 118,00000,0011 0,0081 0,3275 109,50000,0001 0,0079 0,3266 109,60000,0008 0,0073 0,3599 118,10000,0008 0,0073 0,3599 118,00000,0008 0,0506 0,3230 62,10000,0008 0,0050 0,3600 118,10000,0008 0,0440 0,3450 70,10000,0500 0,0082 0,3275 65,60000,0008 0,0073 0,3592 118,00000,0008 0,0051 0,3344 112,30000,0007 0,0077 0,3600 117,90000,0008 0,0073 0,3599 118,00000,0006 0,0800 0,3426 55,20000,0007 0,0085 0,3600 117,90000,0007 0,0085 0,0000 72,60000,0007 0,0082 0,3275 109,40000,0007 0,0085 0,3600 117,9000

Population finale

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ACTION EN COURS

H = 0 m

Hauteur Déplacement inclinaison Valeur du 3MS0,0008 0,0073 0,3599 118,1000

60

70

80

90

100

110

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

generation

3MS

Évolution du 3MS

Résultats par Algorithme génétique

Hauteur Déplacement inclinaison Valeur du 3MS0,0000 0,0000 0,3600 117,9000

Résultats par topographie

n° Valeur du 3MS moyenne1 92,7000 64,98002 108,3000 74,73003 108,3000 78,72504 109,3000 79,26505 109,3000 82,12006 109,3000 87,92507 117,9000 86,64008 118,0000 95,79509 118,1000 104,195010 118,1000 105,2850

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ACTION EN COURS

2 - APPROCHES BIOMECANIQUES DE LA SECURITE : MOUVEMENT ET PRE-CRASH

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

Position de conduite

ACTION EN COURS

Mannequinnumérique

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INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

Position de conduite

ACTION EN COURS

Mannequinnumérique

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ACTION EN COURS

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

Position de conduite

Mannequinnumérique

Position de conduite

Détermination :Position = f (Habitacle, conducteur)

Coopération LAMIH / INRETS (Thèse en cours 2004-2006)

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

ACTION EN COURS

Mannequinnumérique

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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CRASH

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

ACTION EN COURS

Mannequinnumérique

2 - APPROCHES BIOMECANIQUES DE LA SECURITE : MOUVEMENT ET PRE-CRASH

ACTION EN COURS

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

CRASH

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

Mannequinnumérique

Mouvement atypique

et de pré-crash

Détermination sur simulateur de conduite des mouvements générés par le conducteur après un incident

Coopération DRSC / SHM Stage et DEA(Mars 2004 à Juillet 2005)

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Position de roulage

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Mannequinnumérique

Mouvement atypique et de pré-crash

Définition d’un premier protocole expérimental

Conduite Incident Impact

Campagne expérimentale à partir de juin 2004 :

•Détermination de comportements réactifs

•Détermination des efforts engendrés

ACTION EN COURS

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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ACTIONS ULTERIEURES

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Action sécuritaire corrective

Action sécuritaire préventiveHumain

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ACTIONS ULTERIEURES

Stratégies d’optimisations multi-disciplinaires

multi-objectifs stochastiques

Min Max Critères biomécaniques

•Comportement hétérogènes•Dispersions anthropométriques

•Position du siège•Position du volant•Prétension ceinture

•Modifier les caractéristiques matériels (ceinture)• Actionner des éléments matériels (paddings)• Moduler la gestion de l’airbag• Modifier la position des éléments de l’habitacle

Action sécuritaire préventive

Action sécuritaire curative

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel

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BILAN

Position de conduite

INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

CRASH

Mannequinnumérique

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BILAN ET PERSPECTIVES

Habitacle•Dimension•Caractéristique matériel INCIDENT

Mouvement atypique

et de pré-crash

Position de conduite

CRASHNOUS AVONS MONTRE L’INFLUENCE

DE LA POSITION DU SIEGE SURLA SEVERITE DU CRASH

Mannequinnumérique

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BILAN ET PERSPECTIVES

Détermination de la position réelle de conduite :

Coopération LAMIH / INRETS (Thèse en cours 2004/2006)

Détermination des comportements réactifs après incident sur simulateur :

Coopération DRSC / SHM (DEA Mars 2004 à Juillet 2005 suivi d’une thèse 2005/2007)

Mise au point d’un mannequin numérique :

Post Doctorat 2005

Stratégie d’optimisation :

Thèse 2004 et suivantes

Mise au point de systèmes embarqués :

Année 2006 et suivantes