Estudio por simulación de los nuevos patrones de lesión en choque frontal asociados a la posición reclinada en vehículo autónomo

El trabajo busca estudiar los nuevos patrones de lesión en choque frontal asociados a la posición reclinada en vehículo autónomo, analizando las diferencias cinemáticas y dinámicas entre un choque frontal en posición reclinada del pasajero frente a erguida. Para ello, se han realizado diferentes simulaciones con el modelo de elementos finitos del dummy Hybrid III 50 percentil de hombre, posicionado en un modelo de trineo de ensayo, con un cinturón con pretensor y limitador de carga en el retractor y la pelvis.
El modelo de simulación ha sido validado por resultados experimentales externos, y se ha llevado a cabo un estudio de viabilidad, en el que se han analizado los diferentes componentes del modelo, asegurando la obtención de resultados verosímiles.
Los casos de estudio han sido la simulación de las dos posiciones del pasajero, con ángulo de reclinación del respaldo de 22 y 45 grados frente a la vertical, para las mismas condiciones, y el análisis de la influencia del limitador de carga de la pelvis en ambas posiciones, con valores del limitador de 2.5, 5 y 50 kN.
Con los resultados obtenidos se ha podido apreciar las diferencias cinemáticas y dinámicas de ambas posiciones, y analizar las posibles diferencias en el patrón de lesiones, siendo una posición reclinada más susceptible a lesiones en cabeza, cuello y pecho, en comparación a una posición reclinada, más susceptible de acarrear lesiones en la zona lumbar, abdomen, y extremidades inferiores. Habiéndose comprobado también la baja de eficiencia de los sistemas de retención actuales ante un choque frontal en posición reclinada para evitar sufrir efecto submarino.
Por otro lado, se ha observado la influencia del limitador de carga de la pelvis en una posición reclinada, siendo menor la excursión de la pelvis y retrasándose la aparición del efecto submarino a menor valor del limitador.

This work aims to study the new frontal crash injury patterns associated with the reclined position in an autonomous vehicle, analyzing the kinematic and dynamic differences between a frontal crash in a reclined passenger position versus an upright position. For this purpose, different simulations have been carried out with the finite element model of the Hybrid III 50 percentile male dummy, positioned in a test sled model, with a belt with pre-tensioner and load limiter in the retractor and pelvis.
The simulation model has been validated by external experimental results, and a feasibility study has been carried out, in which the different components of the model have been analyzed, ensuring that plausible results have been obtained.
The case studies were the simulation of the two passenger positions, with backrest recline angles of 22 and 45 degrees to the vertical, for the same conditions, and the analysis of the influence of the pelvis load limiter in both positions, with limiter values of 2.5, 5 and 50 kN.
With the results obtained, it has been possible to appreciate the kinematic and dynamic differences of both positions and to analyze the possible differences in the pattern of injuries, with a reclined position being more susceptible to head, neck, and chest injuries, compared to a reclined position, which is more susceptible to injuries in the lumbar area, abdomen, and lower limbs. The low efficiency of current restraint systems to avoid the submarine effect in a frontal crash in a reclined position has also been proven.
On the other hand, the influence of the pelvic load limiter in a reclined position has been observed, being less the excursion of the pelvis and delaying the appearance of the submarine effect the lower the value of the limiter.