WP7 Etude des impacts de la posture des occupants (conducteur et passagers) en mode autonome sur le risque lésionnel
Livrables
L7.1 – Scénarios et matrice de simulation sur l’effet de la posture
L’introduction de nouvelles postures pour les occupants de futurs véhicules autonomes pourrait nécessiter de modifier les moyens de retenue afin de maintenir un haut niveau de protection. Ce travail visait à définir quelques scénarios plausibles d’introduction de ces nouvelles postures, ainsi qu’une matrice de simulation numérique correspondante permettant de les étudier.
En se basant sur l’analyse du livrable 2.6 et une revue de la littérature, deux scénarios principaux ont été choisis : la rotation du siège autour d’un axe vertical, et l’allongement du dossier. Une matrice de simulation associée a été développée et ses paramètres sont détaillés (modèle humain et postures détaillées, profils de décélération, cockpit cf. 7.2). D’après des simulations préliminaires (qui seront présentées par ailleurs), le scénario allongé semble le plus critique et une définition plus détaillée des postures devrait faire l’objet de travaux.
Grébonval, C., (2020), Livrable numéro 7.1 « Scénarios et matrice de simulations sur l’effet de la posture », Projet SURCA, financé par la FSR, 24 p.
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L7.2 – Modèle de cockpit générique
L’introduction de nouvelles postures pour les occupants de futurs véhicules autonomes pourrait nécessiter de modifier les moyens de retenue afin de maintenir un haut niveau de protection. Comme ces véhicules n’ont pas encore été introduits, l’étude de ces postures par simulation numérique se heurte à l’absence de cockpit représentatif. L’approche sélectionnée consiste donc à définir un cockpit générique, ajustable, compatible avec les postures ciblées, et qui permet de représenter la retenue qui pourrait être fournie par des moyens actuellement disponibles (airbag, ceinture, siège). Le rapport décrit ce cockpit basé sur un siège simplifié existant (dit semi-rigide) complémenté d’un airbag, d’une ceinture avec prétensionneur et limiteur, d’un repose pied, et de divers réglages. Modélisé dans le solveur Ls-Dyna3D, son comportement a été vérifié en comparant sa réponse avec un modèle humain dans une posture standard à celles d’essais de référence. Afin d’encourager sa réutilisation, ce modèle sera disponible sous licence open source.
Poulard, D., Grébonval, C., Trosseille X. (2020), Livrable L7.2 « Modèle de cockpit générique », Projet SURCA, financé par la FSR, 13 p.
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L7.3-4 - Rapport combiné sur la méthodologie de préparation des modèles et l’analyse des lésions potentielles
L’automatisation des véhicules pourrait libérer les conducteurs de toute tâche de conduite. Ceci ouvre des perspectives en termes d’activités à bord (ex : se reposer, dormir, travailler) et d’agencement de l’habitacle afin de faciliter ces activités (ex : siège orientable ou inclinable). Des concepts d’agencement ont déjà été publiés par divers constructeurs (ex : Figure 1). Comme les moyens de protection en cas d’accident sont actuellement conçus et évalués pour des postures assises standardisées, de tels changements d’habitables et de postures pourraient affecter la protection des occupants en cas d’accident. Le Work Package 7 s’intéresse aux lésions qui pourraient être associées à ces changements. Une approche prospective par simulation numérique à l’aide d’un modèle d’être humain a été sélectionnée. Une matrice de simulations a d’abord été développée (Livrable 7.1, [1]) suite à une revue des postures plausibles et d’intérêt (Livrable 2.6, [2]). Une méthodologie pour la mise en oeuvre des modèles a ensuite été développée en plusieurs étapes, dont la mise au point d’un cockpit générique (Livrable 7.2, [3]), des simulations préliminaires pour raffiner le ciblage des postures d’intérêt, une étude expérimentale sur le confort de postures plausibles, le choix des critères lésionnels, la validation des modèles, etc. Trois campagnes de simulation ont été réalisées permettant de mettre en évidence des tendances lésionnelles en fonction de divers paramètres.
La plupart de ces travaux ont été réalisés dans le cadre de la thèse de Cyrille Grébonval soutenue en décembre 2021. Son mémoire (Automatisation des véhicules et nouveaux habitacles : postures de confort et risques associés en cas de choc) décrit avec de nombreux détails chaque étape des travaux [4]. Plusieurs publications correspondant à des points clé de l’étude ont aussi été réalisées dont :
• Un article résumant les simulations en lien avec de pivotement de siège autour d’un axe vertical (SAE Technical Paper [6])
• Un article avec la première série de simulations avec un siège incliné (PLoS One [7])
• Un article présentant les résultats des travaux expérimentaux sur les postures détaillées (Comfort Conference Proceedings [8]).
Plutôt que de répéter le contenu de ces documents dans les livrables 7.3 (méthodologie de simulation) et 7.4 (analyse des résultats), il a été décidé avec le comité de pilotage du projet SURCA de combiner ces deux livrables dans un court rapport de synthèse reprenant les points clé de l’étude et pointant vers les documents plus détaillés. C’est l’objet de ce document (livrable 7.3-4). Plutôt que de suivre l’ordre chronologique des travaux, le rapport résume (1) les objectifs globaux de l’étude et la description de l’approche (2) la méthodologie de simulations (3) la synthèse des résultats des trois campagnes de simulation (4) leur discussion ainsi que les perspectives.
Beillas P., Grebonval C., Wang X., Poulard D., Petit P., Trosseille X. (2022), Livrable 7.3-4 Rapport combiné sur la méthodologie de préparation des modèles et l’analyse des lésions potentielles. Projet SURCA, financé par la FSR, p 20.
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Article
Grébonval, C., Trosseille, X., Petit, P., Wang, X., and Beillas, P. (2021). Effects of seat pan and pelvis angles on the occupant response in a reclined position during a frontal crash. PLOS ONE 16, e0257292.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0257292
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Communications
Comfort Congress 2021
Grébonval, C., Beillas, P., and Wang, X. (2021). Experimental investigation of preferred seating positions and postures in reclined seating configurations. Comfort Congress 2021.
Proceedings
WCX SAE World Congress Experience 2020
Cyrille Grébonval, Xavier Trosseille, Philippe Petit, Xugang Wang, Philippe Beillas, “The Effects of Small Seat Swiveling Angles on Occupant Responses During a Frontal Impact”, WCX 2020 SAE World Congress Experience. Full paper (online only, conference cancelled)
https://doi.org/10.4271/2020-01-0571
IRICOBI 2019
Cyrille Grébonval, Xavier Trosseille, Philippe Petit, Xugang Wang, Philippe Beillas, “Occupant response in frontal crash, after alterations of the standard driving position”, In International Research Conference on the Biomechanics of Impact, IRCOBI, Florence. Sept. Short communication.
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