Diseño de la protección de peatones

En este artículo vamos a revisar los distintos elementos que entran en consideración a la hora de diseñar la protección de peatones en un automóvil.

La seguridad pasiva secundaria tiene como objetivo reducir en lo posible daños físicos a los ocupantes del automóvil durante un accidente.

Se amplían estos objetivos para tratar también de disminuir las lesiones a los peatones en situaciones de atropello.

En primer lugar se intenta mediante las ayudas avanzadas a la conducción ADAS evitar que el coche llegue a impactar con el peatón, esto se engloba en la seguridad activa o primaria.

Mediante los sensores de las ADAS junto con otros complementarios, se detecta la presencia del peatón, u otro posible elemento próximo a la parte delantera del automóvil.

Si se identifica que es una persona y no se ha podido evitar el impacto, entran en acción los sistemas para reducir las posibles lesiones al peatón.

Vamos a ver en este articulo lo que aporta actualmente la seguridad pasiva secundaria para la protección de peatones en casos de atropello por la parte delantera del automóvil.

Zonas delanteras críticas del automóvil en caso de atropello y propuestas de protección de peatones

Se ve un automóvil con motor delantero transversal y cuatro ruedas motrices 4×4.

Se resaltan las zonas más críticas que pueden producir lesiones a un peatón en caso de que impacte por la parte delantera del automóvil y se proponen las siguientes soluciones:

  • Impacto del peatón contra la parte frontal del automóvil; producirá daños si es rígido, la solución pasa por hacer el frontal deformable, paragolpes y elementos adicionales, faros, parrilla, … que pueden tener la zona posterior también con deformación progresiva para amortiguar el impacto
  • Si el peatón pasa bajo el automóvil el riesgo de lesiones es importante; las ruedas le pueden pasar por encima y golpear a la persona con los bajos del coche que son duros y causarán daños
  • La solución para no pasar bajo el coche es incluir en la parte frontal inferior del automóvil una barra transversal, esta barra actúa como una guía al impactar con los tobillos y empujar a la persona sobre el capó del automóvil
  • El peatón, al ser dirigido sobre el capó, golpeará contra este que se diseña para que sea deformable
  • Debajo del capó está el motor (es lo más habitual), que es muy rígido y puede provocar lesiones al deformarse el capó.
  • La solución consiste en hacer que el capó abra parcialmente separándolo del motor, para que su deformación sea efectiva en la protección al peatón; es el capó activo
  • Si el impulso debido al atropello es elevado, la inercia hará que el peatón golpee contra el parabrisas
  • La solución para que no se produzcan daños, o los menos posibles, se basa en que el parabrisas se diseñe para que sea deformable sin llegar a romper, laminado o con otras tecnologías que produzcan este efecto
  • Si el peatón por su inercia llegase a golpear contra el marco del parabrisas, los dos pilares laterales son los que tienen más probabilidades de recibir el impacto, los daños son importante pues es el comienzo del habitáculo, zona rígida por definición del automóvil.
  • Una solución es incorporar un airbag, se infla desde la parte baja del palabristas con extensiones verticales a los lados que abarcan a los dos pilares laterales (lo comentaremos más adelante)

Zonas delanteras críticas del automóvil en caso de atropello y propuestas de protección de peatones

Protección de peatones en caso de atropello por delante

Frontal deformable

Se ven dos coches con su implantación técnica de motor transversal delantero y 4×4:

  • En el de arriba se resalta la zona deformable delantera y el peatón antes del atropello
  • En la imagen inferior el coche golpea al peatón y se observa la deformación de la zona delantera donde se produce el impacto, absorbiendo energía y reduciendo los efectos lesivos a la persona

Protección de peatones en caso de atropello por delante

Guía transversal anti-atropello

La imagen superior representa la situación anterior con el impacto del peatón con la parte frontal del automóvil, y la actuación de esta zona deformable:

  • Se resalta además en esta imagen la guía transversal anti-atropello, es una barra transversal bajo el frontal del vehículo
  • En la imagen inferior se representa la guía transversal actuando al impactar con los tobillos del peatón, que producen el efecto de impulsarle hacia arriba, evitando que pase bajo el coche

Protección de peatones en caso de atropello por delante

Capó activo (apertura parcial)

El peatón por efecto de la guía anti-atropello es impulsado hacia el capó del automóvil:

  • En la imagen superior se ve como la cabeza y un costado del peatón entran en contacto con el capó, si este se deforma se llega a golpear contra el motor, que es muy duro y se ha de evitar
  • La imagen inferior representa el capó activo actuando, es un sistema que mediante un empujador abre el capó parcialmente, lo suficiente para que al separarlo del motor sea efectiva su deformación al no llegar a entrar en contacto el peatón con el motor

Protección de peatones en caso de atropello por delante

Parabrisas deformable

El peatón ha impactado con el capó:

  • En la imagen superior se ve que tras impactar el peatón con el capó, que ha abierto parcialmente (capó activo) haciendo efectiva su deformación al separarse del motor, por la propia inercia del peatón este llega a entrar en contacto con el parabrisas
  • En la imagen inferior se ve que el parabrisas esta hecho para que se deforme adaptándose a lo que contra este impacta, amortiguando los efectos de posibles lesiones:
    • Está diseñado con estructura laminada u otra similar, que permite su deformación adaptativa y progresiva
    • Hace tiempo que el parabrisas ya no está asentado en su marco por una goma de estanqueidad, se encola a la estructura de la carrocería aumentando la rigidez del habitáculo y, para el tema que nos ocupa, hace más eficiente la función de deformación progresiva del parabrisas al impactar el peatón contra este, la cabeza es la parte del cuerpo que entrará en contacto con más probabilidad

Protección de peatones en caso de atropello por delante

Airbag exterior en el parabrisas

  • La imagen superior representa la protección ejercida por el parabrisas de deformación progresiva y adaptativa al impactar el peatón
  • Se identifica en esta imagen el marco del parabrisas, resaltando el pilar A de la carrocería, muy rígido al formar parte de la estructura de seguridad pasiva secundaria del habitáculo
  • Si llegase a impactar el peatón, y lo más probable es su cabeza, contra unos de estos pilares verticales laterales de la carrocería (A), sufriría lesiones más o menos importantes según la intensidad del golpe, y se ha de tratar de evitar

Protección de peatones en caso de atropello por delante

  • La solución propuesta es incluir un airbag que se infla desde la parte inferior exterior del parabrisas, sobre la parte horizontal y que tiene dos salientes verticales que coinciden con los dos pilares laterales, de esta forma este airbag se interpone entre el peatón y las partes duras de la carrocería anteriores al habitáculo, que es zona rígida
  • Se ve en el detalle la forma del airbag bajo el parabrisas inflado

En este vídeo de Volvo podemos observar su actuación:

Airbag para peatones a bordo del último V40.

¿Airbag frontal exterior para protección de peatones?

En la imagen superior se ve lo que se ha explicado y alguna cosa más:

  • Se añade un airbag delantero antes de la zona frontal deformable, es evidente que la protección al peatón es bastante mejor
  • Sigue la zona de deformación progresiva frontal …
  • … la guía transversal inferior para que no pase el peatón bajo el coche …
  • … el capó deformable y activo (apertura parcial), para separarle del motor y que pueda al deformarse proteger al peatón …
  • … parabrisas con deformación progresiva y adaptativa, amoldando su forma durante el impacto a la anatomía del peatón y reduciendo las posibles lesiones

Airbag frontal exterior y Detección de peatones

Sistemas de detección de peatones

La actuación de algunos de los sistemas de protección de peatones implica que han de ser sustituidos en caso de colisión, lo que supone un elevado coste que no se puede escatimar.

Pero si es pertinente diseñar medios para detectar con la mayor precisión posible lo que hay delante del coche; un peatón, un ciclista, un motorista, otro coche u objeto, para que los sistemas que actúen sean los más eficientes para evitar los posibles daños, preferentemente a los que tienen más riesgo de lesiones.

Estos son los medios de detección:

  • Sensores de ultrasonidos, detectan el tiempo que tardan en volver las ondas de alta frecuencia que envían para valorar la alteración de la distancia, pero no puede identificar lo que se aproxima
  • Radar; mediante ondas electromagnéticas detectan objetos a bastante distancia y calculan su velocidad de aproximación, pero sin identificar la forma aunque si podrían estimar el tamaño
  • Cámara de vídeo; ve el objeto, y si cuenta con los algoritmos adecuados puede procesar los datos para identificar de que se trata, incluso si tiene tecnología 3D llega a valorar la distancia y velocidad de aproximación
  • Sensores Lídar; emiten haces de luz láser que conforman una imagen 3D que delimita el objeto con más o menos precisión según sus componentes. Mide la distancia y la variación de la misma. Puede funcionar en sinergia con otros detectores para aportar en conjunto una información más completa y fidedigna de lo que hay delante del coche, tras ser tratada con complejos algoritmos que determinan los modelos de comportamientos de protección más pertinentes

Según el equipamiento que lleve el automóvil para proteger al peatón en caso de atropello frontal, así será su capacidad y calidad de detección.

Para incorporar los airbag de parabrisas y frontal exterior, lo más adecuado es que el vehículo cuente con sistemas de detección que confirmen en un elevado porcentaje que se va a atropellar a una persona o ciclista, para evitar en lo posible actuaciones innecesarias cuando no sean para proteger a personas.

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Vídeos de interés

Sistema de Protección a Peatones de Bosch

 

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