estudio para la mejora de las condiciones de seguridad y

Transcripción

AGRUPACIÓN DE INTERÉS
ECONÓMICO CENTRO SUPERIOR DE
INVESTIGACIÓN DEL AUTOMÓVIL Y DE
LA SEGURIDAD VIAL
N.I.F. G-80719024
INSIA
ESTUDIO PARA LA MEJORA DE LAS
CONDICIONES DE SEGURIDAD Y
ERGONOMÍA DEL PUESTO DE
CONDUCCIÓN DE AUTOCARES
DESAROLLADO POR LA:
AGRUPACIÓN DE INTERÉS ECONÓMICO CENTRO
SUPERIOR DE INVESTIGACIÓN DEL AUTOMÓVIL Y DE LA
SEGURIDAD VIAL, CON LA COLABORACIÓN DEL INSTITUTO
UNIVERSITARIO DE INVESTIGACIÓN DEL AUTOMÓVIL
(INSIA-UPM)
PARA LA:
FUNDACIÓN INSTITUTO TECNOLÓGICO PARA LA
SEGURIDAD DEL AUTOMÓVIL (FITSA)
Madrid, marzo de 2003.
Ctra. de Valencia, km 7, CAMPUS SUR DE LA UPM –28031 MADRIDTFNO: 91 3365300 FAX: 91 3365305 e-mail: [email protected]
U.P.M.
INSIA
EQUIPO TÉCNICO
Andrés García Gracia, Dr. Ingeniero Industrial.
Miguel Sánchez Lozano, Dr. Ingeniero Industrial.
Ángel Martín López, Ingeniero Industrial.
Susana López Sánchez, Ingeniera Técnica Industrial.
Carolina Hassmann, Becaria, estudiante de Ingeniería Industrial.
Jesús Valdepeñas Molina Becario, alumno de master Ing. de Automoción
EMPRESAS COLABORADORAS
Hispano Carrocera, S.A.
Ctra. de Valencia, km 7, CAMPUS SUR DE LA UPM –28031 MADRIDTFNO: 91 3365300 FAX: 91 3365305 e-mail: [email protected]
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ÍNDICE
ÍNDICE
...................................................................................................................1
1. INTRODUCCIÓN....................................................................................................... 4
2. DESCRIPCIÓN DE LOS TRABAJOS REALIZADOS............................................. 6
FASE 1.
ERGONOMÍA DEL PUESTO DE CONDUCCIÓN DE AUTOCARES.6
FASE 1.1
RECOPILACIÓN DE DATOS EN RELACIÓN CON LA
ERGONOMÍA DEL PUESTO DE CONDUCCIÓN ................................... 6
FASE 1.2
PRUEBA CON VEHÍCULOS REALES. ENCUESTA A
CONDUCTORES....................................................................................... 21
HABITÁCULO .......................................................................................... 25
ASIENTO ................................................................................................... 30
PEDALES................................................................................................... 33
VOLANTE ................................................................................................. 36
CONCLUSIONES DE LA ENCUESTA ................................................... 38
FASE 1.3. DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS ERGONÓMICOS
MÁS INFLUYENTES................................................................................ 40
ESTABLECIMIENTO DE UN SISTEMA DE REFERENCIA........................ 40
PARÁMETROS DE DISEÑO ........................................................................... 43
ANTROPOMETRÍA Y POBLACIÓN .............................................................. 46
POBLACIÓN OBJETO DE ESTE ESTUDIO. ................................................. 46
POBLACIÓN ESTÁNDAR ............................................................................... 47
CRITERIOS DE CONFORT ............................................................................. 53
POSICIÓN DEL PUNTO H ............................................................................... 62
ÁREA ALCANZABLE POR LAS MANOS..................................................... 63
FASE 1.4. SIMULACIÓN DE UN PUESTO DE CONDUCTOR TIPO. ......... 64
FASE 2.
CONDICIONES DE SEGURIDAD DEL CONDUCTOR DE
AUTOBUSES Y AUTOCARES.................................................................................... 67
FASE 2.1. RECOPILACIÓN DE DATOS EN RELACIÓN CON LA
ESTRUCTURA FRONTAL DE LOS VEHÍCULOS. ............................... 67
FASE 2.2. MODELIZACIÓN DEL FRONTAL DE VARIOS VEHÍCULOS.
SIMULACIÓN DE LOS DISTINTOS ENSAYOS TIPO. ........................ 75
DEFINICIÓN
DE
CARACTERÍSTICAS
EXIGIBLES
A
LA
ESTRUCTURA DE LOS AUTOCARES. ..................................................... 82
COLISIÓN CONTRA BARRERA RÍGIDA CON 30% DE
SOLAPAMIENTO DEL FRONTAL DEL AUTOBÚS ............................ 84
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MODELO DE PISO ELEVADO ............................................................... 84
EVOLUCIÓN DE LA DEFORMADA ...................................................... 85
GRÁFICAS DE RESULTADOS ............................................................... 87
EVOLUCIÓN DE LA DEFORMADA...................................................... 89
EVOLUCIÓN DE LA DEFORMADA .................................................... 100
GRÁFICAS DE RESULTADOS ............................................................. 105
ANÁLISIS DE RESULTADOS............................................................... 106
FASE 3.
OPTIMIZACIÓN DE LA ERGONOMÍA DEL PUESTO DE
CONDUCTOR. ............................................................................................................ 112
ESPACIO DESTINADO AL CONDUCTOR EN GENERAL. ...................... 113
ALTURA DEL PUESTO DE CONDUCTOR............................................. 113
ANCHO DEL ESPACIO DESTINADO AL CONDUCTOR ..................... 114
ACCESO AL PUESTO DEL CONDUCTOR ............................................. 115
ESPACIO DE ALMACENAMIENTO ........................................................ 116
DIMENSIONES DEL ASIENTO DEL CONDUCTOR Y RANGO DE AJUSTE
.......................................................................................................................... 116
DIMENSIONES DEL ASIENTO ................................................................ 118
SISTEMA DE AJUSTE DEL ASIENTO .................................................... 119
SUSPENSIÓN DEL ASIENTO Y AMORTIGUAMIENTO DE
VIBRACIONES ........................................................................................... 120
TAPIZADO DEL ASIENTO ....................................................................... 122
VOLANTE ....................................................................................................... 122
DIÁMETRO DEL VOLANTE .................................................................... 125
DIÁMETRO DEL ARO DEL VOLANTE .................................................. 126
DISPOSICIÓN DE MANDOS POR DEBAJO DEL VOLANTE............... 126
PEDALES......................................................................................................... 128
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DISEÑO DE LOS PEDALES ...................................................................... 129
FUERZAS DE ACCIONAMIENTO ........................................................... 130
PEDAL DEL ACELERADOR......................................................................... 131
CAMPO DE VISIÓN ....................................................................................... 132
CAMPO DE VISIÓN DIRECTO................................................................. 132
VISIÓN FRONTAL ................................................................................. 132
ALCANCE Y VISIÓN DE LOS INSTRUMENTOS .............................. 136
CAMPOS DE VISIÓN PARA ÁNGULO DE –12º................................. 137
CAMPOS DE VISIÓN PARA ÁNGULO DE –35º................................. 137
DISPLAYS PERIFÉRICOS ..................................................................... 141
VISIÓN DE MENORES EN LAS INMEDIACIONES DEL VEHÍCULO
.................................................................................................................. 141
CAMPO DE VISIÓN INDIRECTA ............................................................ 142
3. CONCLUSIONES.................................................................................................... 143
ANEXOS
BIBLIOGRAFÍA
ENCUESTA
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estudio para la mejora de las condiciones de SEGURIDAD y ergonomía del puesto de
CONDUCCIÓN de autocares
1. INTRODUCCIÓN
Con el presente trabajo se analiza el diseño de los autobuses y autocares actuales
con el fin de conseguir unos niveles elevados, tanto de confort como de seguridad de los
pasajeros. En la actualidad, existen prescripciones (Reglamentos ECE) en relación con
las dimensiones mínimas del espacio disponible para los pasajeros, las dimensiones de
los asientos y los accesos al habitáculo de pasajeros. Así mismo, también se introducen
condicionantes en relación con la seguridad de los pasajeros para contribuir a su
protección en determinados tipos de accidentes, como el choque frontal o el vuelco, y
para facilitar su evacuación.
Por el contrario, no existe en la actualidad en España ningún tipo de
reglamentación o normativa sobre el puesto de conductor de los autocares, ni en
relación con su seguridad, ni con el confort, ni con la ergonomía.
La mejora de la ergonomía en el puesto de conductor puede ser beneficiosa
desde distintos puntos de vista. Por un lado, las mejoras en la postura de conducción y
la accesibilidad de los mandos pueden contribuir a reducir enfermedades laborales en
los conductores. Por otra parte, la optimización del campo de visión del conductor y de
la accesibilidad de ciertos mandos, puede reducir el tiempo de respuesta ante
determinadas situaciones de riesgo, y contribuir a evitar posibles accidentes. Por último,
las mejoras ergonómicas ayudan a reducir la fatiga del conductor, lo que se traducirá
también en un menor riesgo de accidente.
En lo que se refiere a la seguridad pasiva, según se desprende de los estudios
accidentológicos consultados, el riesgo de daños del conductor en determinados tipos de
accidentes, como pueden ser los choques frontales, puede llegar a ser bastante más alto
que el de los pasajeros. Por otra parte, el hecho de que el conductor permanezca
consciente y no sufra heridas graves, puede ser determinante a la hora de agilizar la
evacuación en determinados accidentes. Por lo tanto, sería deseable que el vehículo
ofreciese al conductor un nivel de seguridad pasiva, al menos igual o superior al de los
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pasajeros, lo que redundaría tanto en su propio beneficio como en el de aquellos en caso
de accidente.
Este proyecto se realiza como continuación del de “Definición de criterios de
diseño del puesto de conductor de los autocares desde el punto de vista de la
seguridad” realizado dentro del Programa de Fomento de la Seguridad de Vehículos del
año 2000 del Ministerio de Ciencia y Tecnología.
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2. DESCRIPCIÓN DE LOS TRABAJOS REALIZADOS.
FASE 1.
ERGONOMÍA
AUTOCARES.
DEL
PUESTO
DE
CONDUCCIÓN
DE
FASE 1.1
RECOPILACIÓN DE DATOS EN RELACIÓN CON LA
ERGONOMÍA DEL PUESTO DE CONDUCCIÓN
En esta etapa se han estudiado cuales son los parámetros que influyen en el
grado de confort del conductor de autobuses y autocares interurbanos.
Se han analizado las características constructivas del entorno de trabajo del
conductor y que se consideran pueden tener influencia en el grado de confortabilidad
del mismo.
No obstante, dada la gran diversidad de carroceros existente y la posible
variación dentro de los autobuses por ellos fabricados, resulta muy complejo establecer
un puesto de conductor tipo, que se pueda considerar representativo de los existentes.
Para el establecimiento de las características y el rango de variación de las
variables a considerar, se ha realizado un análisis bibliográfico, donde se ha consultado
la bibliografía nacional e internacional, así como también cuantos artículos o trabajos
técnicos que pudieran aportar información. Además, el INSIA dispone de una
experiencia adquirida en sus múltiples estudios, de investigación y desarrollo
relacionados con los autobuses y autocares, durante los últimos años, que nos ha
permitido establecer diferentes requerimientos técnicos o condicionantes.
Las fuentes de información provienen principalmente de:
− Recomendaciones U.I.T.P.
− Normas VDV de origen alemán
− Diversa normativa americana.
− También se indican algunos valores obtenidos de diversa bibliografía
relacionada con el tema.
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Dimensiones mínimas del espacio reservado al conductor.
Es necesario cuantificar las dimensiones mínimas a exigir en el espacio reservado
para el conductor de los autobuses, con objeto de que pueda desempeñar de forma
adecuada su tarea y en las mejores condiciones de confort posibles, disponiendo además
de espacio para depositar cualquier objeto, como bolsa de mano que necesite.
Las dimensiones máximas y mínimas deberán establecerse no sólo en el sentido de
la marcha, sino transversalmente, medidas tanto a nivel del piso, como a la altura de la
cabeza, en la posición más elevada posible. A continuación se muestran cuales son las
dimensiones mínimas del puesto de trabajo que se han encontrado en la diferente
bibliografía.
Medidas longitudinales.
Corresponde a la distancia desde el frontal del autobús a los pedales, o por
ejemplo al talón y la distancia del frontal a la parte trasera del espacio del conductor,
medido a nivel del suelo y en la parte superior o como en la figura la distancia entre el
talón y la parte trasera.
Los datos obtenidos son los siguientes:
− Código de la Circulación. Art. 225. El asiento del conductor estará separado e
independiente de los otros. Los asientos de los viajeros más próximos estarán a
más de 10cm de los elementos de mando.
− Recomendaciones U.I.T.P. Toman como origen el frontal del autobús y
referencian la medida al punto más adelantado del pie y al más retrasado de la
espalda. El espacio disponible para el conductor desde el frontal tiene que tener
una longitud comprendida entre 1320 y 1470 mm. Por delante de los pies debe de
existir una separación de 160 a 390 mm y el espacio ocupado por el conductor
estará comprendido entre 750 y 900 mm.
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− Recomendación VDV234. Toman como origen el frontal del autobús y
como punto de referencia del conductor el punto de apoyo del talón. La
distancia libre por delante del talón del conductor será superior a 340 mm,
por otra parte, definen que el conductor debe poder girar su asiento en su
posición más elevada y más retrasada, estando el respaldo inclinado 20º,
esto delimita una longitud desde el frontal
Dimensiones longitudinales del puesto
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Medidas transversales. Corresponde a la distancia del lateral del autobús al
eje central del asiento del conductor “D1”,la distancia “D2” del ancho del
asiento y la distancia “D3”que corresponde al ancho de la parte trasera del
habitáculo del conductor.
Dimensiones transversales del puesto
Acceso al puesto del conductor.
Es necesario distinguir entre entrada por puerta de uso exclusivo del conductor, la
situada a su izquierda, y si el acceso es por la puerta de acceso de los viajeros,
accediendo el conductor a su asiento por la parte derecha de éste.
En el primer caso, será necesario definir la altura máxima superable por el
conductor. En el caso de que la altura del piso del conductor supere un determinado
valor, será necesario disponer de escalones suplementarios para acceder al mismo.
En el caso de que se acceda desde la parte derecha, a través de la puerta de
servicio delantera, será necesario definir el espacio libre de obstáculos mínimo
necesario para realizarlo.
Además, en cualquier caso, serán necesarios disponer de unos asideros que
faciliten el acceso y contribuyan a mejorar la seguridad.
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Espacio necesario para almacenamiento de objetos.
Es necesario determinar los objetos que el conductor puede transportar en su
habitáculo, distinguiéndolos en función de su posible uso durante la marcha.
o Objetos de uso frecuente durante la marcha..
Gafas, mechero y tabaco, bloc de notas, libro de ruta, plano de
carreteras, bebida cintas de video y música, micrófonos, etc.
o Objetos de escaso uso durante la marcha. Dentro de estos, podría ser una
pequeña bolsa de viaje, la documentación, espacio para su ropa, etc.
Por lo tanto, será necesario disponer de espacio suficiente, colocado en un lugar
fácilmente accesible por las manos del conductor sin que se interfiera en la conducción,
con objeto albergar los pequeños objetos de uso frecuente.
En cuanto a los objetos de escaso uso, será necesario disponer de un hueco de
mayores dimensiones, en los que el conductor pueda depositarlos, no siendo necesario
disponerlos cerca del mismo, puesto que durante la marcha no accederá a ellos. Además
será necesario disponer de una percha, en la que se pueda colgar la ropa, con la debida
sujeción para evitar que, durante la marcha, como por ejemplo en una frenada, ésta
pueda caer sobre el conductor.
Climatización y ventilación del espacio del conductor.
Con objeto de mejorar las características del entorno del conducto es necesario
dotar al mismo de la necesaria ventilación de su habitáculo, no sólo con objeto de evitar
que los cristales se empañen, sino también a mantener un número de renovaciones de
aire y una temperatura adecuados a la tarea que realiza el conductor.
Según la norma VDV234, el sistema básico debe consistir en la calefacción y
ventilación convencionales de aire, y opcionalmente puede incluir suelo radiante de
calefacción y aire acondicionado.
La calefacción y la ventilación en la cabina del conductor debe de ser controlado
independientemente de las del compartimiento de los pasajeros.
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La velocidad del aire no debe exceder de 0,1m/s en la posición más baja del
ventilador cerca del área del cuerpo.
Calefacción
La temperatura de salida del aire debe de estar comprendida entre 18 y 25ºC.
Este rango de temperaturas debe de ser alcanzado en condiciones normales de
funcionamiento e incluso con una temperatura exterior de –15ºC. Los requerimientos de
temperatura deben de ser alcanzados con una velocidad del aire de 0,2m/s en el área
más cercana al cuerpo.
El gradiente de temperaturas no debe de ser mayor a 2K/m, siendo preferible una
distribución laminar de temperatura con el área cercana a la cabeza aproximadamente
entre 1 y 3ºC más fría que el área de los pies.
Para impedir la entrada de aire frío en el puesto de conducción al abrir la puerta
delantera se deben implantar dispositivos tales como:
- Puerta de cabina alta para proteger el área del muslo.
- Separación entre la puerta de la cabina.
- Cortina de aire caliente y/o inyectores especiales de aire caliente en
el área de la puerta.
Durante el funcionamiento de la calefacción se debe de asegurar una temperatura
constante en la superficie de la pared del lado izquierdo, y del piso del suelo de 15ºC.
Ventilación.
El ventilador debe de tener al menos tres posiciones y debe de ser posible
apagarlo cuando el motor no esté en marcha. Adicionalmente se pueden instalar
inyectores de aire en el panel de instrumentos, con ajuste tanto en caudal de aire como
en dirección. La máxima velocidad del aire de ventilación debe ser de 5m/s.
Desempañado de ventanas.
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Para desempañar las ventanas debe haber inyectores de aire con aire directo al
parabrisas y a las ventanas laterales (las ventanas del conductor y la puerta delantera)
En la normativa VDV mencionada se especifica que la ventana lateral debe ser
practicable en al menos un tercio de su área, además en el lugar del conductor se debe
dotar de calefacción para asegurar que la diferencia de temperatura con el exterior sea
de 35ºC.
Además es conveniente dotar de un parasol desplazable con objeto de disminuir
el riesgo de deslumbramiento por el sol.
Dimensiones del asiento.
Las medidas mínimas necesarias del asiento deben ser tales que permitan
acomodarse a cualquier percentil, para ello es necesario que éste tenga unas medidas
mínimas, determinadas en ancho y profundidad del asiento y ancho y altura del
respaldo. En la siguiente figura se establecen las medidas mínimas que la norma VDV
234 establece para el asiento.
Dimensiones del asiento según la norma VDV 234
El código de la circulación establece como anchura mínima 0.65m.
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Las recomendaciones U.I.T.P. establecen como dimensiones que las dimensiones
del asiento deben estar comprendidas entre 450 y 500 mm.
Posición del asiento y rango de ajuste del mismo.
El asiento debe estar colocado a una altura de 420mm siendo regulable en altura
e inclinación y distancia longitudinal.
Suspensión y amortiguación del asiento.
El asiento está dotado de sistema de suspensión propio de forma que la
frecuencia natural sea de 1 a 1.3 Hz, normalmente neumática, siendo el amortiguador
hidráulico, siendo su relación de amortiguamiento menor de 0.8. Estará concebido para
ser utilizado por personas cuyo peso esté comprendido entre 45 y 130Kg.
Materiales de tapizado del asiento.
La tapicería es suave, con una resistencia al desgaste adecuada y realizada en un
material transpirable, siendo su dureza en torno a los 300 a 500N
Calefacción del asiento
En el caso de disponer de asiento calefactable, la temperatura en el asiento será
como máximo de 36ºC según norma VDV.
Dimensiones y sistema de ajuste del reposacabezas.
Las dimensiones son las indicadas en el apartado de asientos, el sistema de ajuste
debería permitir ajustarse a las distintas tallas de conductores.
Sistemas de anclaje del cinturón de seguridad.
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Normalmente los cinturones de seguridad con que cuenta el asiento son de tres
puntos. Como el asiento está dotado de suspensión, los cinturones están integrados en el
propio asiento, porque de esta forma se aumenta la comodidad de uso del mismo. Por lo
tanto el asiento deberá estar homologado respecto a la directiva 96/38, relativa a
anclajes de cinturón de seguridad.
Cinturón de seguridad de 3 puntos en el asiento del conductor
Diseño y colocación de los pedales.
Existe un Reglamento de Ginebra UNECE R35 sobre disposición de los pedales
y mando de los pedales en el vehículo, deberán contar con reposapiés con recubrimiento
o grabado antideslizante.
Según recomendaciones de la U.I.T.P. la disposición de los pedales seguirá el
siguiente esquema, en el que aparecen indicadas las distancias desde los ejes de los
distintos pedales a eje de la dirección.
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Posición de los pedales según recomendaciones de la U.I.T.P.
El acelerador, está inclinado 12º respecto al eje longitudinal del vehículo, la
inclinación del mismo si ser accionado será de 45-49º siendo el recorrido de uso de unos
20º. La fuerza de uso será de 35-40N siendo la fuerza de retroceso de unos 20N
En cuanto al freno está inclinado 5º respecto al eje longitudinal del vehículo y la
inclinación del pedal sin ser accionado estará comprendida entre los 45-49º, siendo el
recorrido de uso de unos 25º. Las fuerzas de uso del pedal de freno, son reflejadas en
la siguiente tabla, con el objetivo, es que la fuerza sea lo más baja posible.
Porcentaje de frenado
20%
50%
100%
Fuerza de frenado
≤ 120N
≤ 180N
≤ 210N
Método de funcionamiento
Pie
Pie
Pierna
En cuanto al embrague , formará 0º respecto al eje longitudinal del vehículo y la
altura del centro del pedal de embrague sin accionar con respecto al piso del vehículo,
estará comprendida entre 200-250mm. El accionamiento del mismo, requiere una fuerza
óptima de entre 20-100N con un recorrido óptimo de unos 100mm, y una fuerza
máxima de 150N con un recorrido máximo de 150mm.
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Zonas de apoyo de los pies.
Normalmente se dispone de espacio de descanso para el pie izquierdo que suele
tener una inclinación de aproximadamente 25º con respecto a la horizontal, siendo su
longitud de al menos 350mm.
Dimensiones y posición del volante.
El puesto de conductor cuenta con un volante de 450mm a 550mm de diámetro y
20-30mm de grosor. La caña de la dirección forma un ángulo de 78º con la horizontal.
Sistemas de ajuste de la posición del volante.
La caña de la dirección puede ser regulable en altura, permitiendo variar su altura
entre 760 y 810mm y su inclinación está comprendida entre 15 y 20º siendo
normalmente su posibilidad de regulación de al menos 5º en cada sentido. Según
recomendación VDV la altura del volante será regulable 40mm.
En el siguiente gráfico se muestran los valores indicados anteriormente.
Posición y regulación del volante
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Campo de visión directa del conductor.
Según recomendaciones de la U.I.T.P. se deberá dotar al conducto de unos
ángulos mínimos de visión del conductor medidos desde la horizontal que definen sus
ojos de 8º por encima y 30º por de bajo, según la siguiente figura.
Campo de visión del conductor según recomendaciones de la U.I.T.P.
Por otra parta, las normativa VDV establece unos ángulos de visión distintos, en
función de la posible localización del conductor según la siguiente figura.
Campo de visión del conductor según normativa VDV.
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Según normas VDV la visibilidad será de 23º en la horizontal y de 33º bajo la
horizontal.
Posición y características de los retrovisores exteriores.
En las Directivas 88/321/CE y en el Reglamento UNECE 46R01 se incluyen
exigencias en cuanto a las dimensiones, características de las superficies reflectantes,
número y emplazamiento de los retrovisores, regulación y campo de visión del
conductor, que es obligatoria desde 1987.
Sistemas para evitar deslumbramientos y reflejos (cortinas, parasoles....)
Para evitar el deslumbramiento del conductor tradicionalmente se han instalado
cortinillas o parasoles, la normativa VDV establece que esta será abatatible,
opcionalmente enrollable. Además el conductor estará protegido por un parasol situado
detrás del parabrisas, regulable en altura.
En diversas recomendaciones como pliegos de prescripciones técnicas de
empresas de transporte existen recomendaciones para las cortinillas o para-soles,
disponiendo normalmente que existirán cortinillas parasoles auto-enrollables, tanto en la
parte frontal como en la ventana lateral del puesto de conducción.
Dichas cortinillas deberán ser fácilmente accionadas por el conductor y no
dificultar la visibilidad durante la conducción. La cortinilla lateral deberá cubrir la
ventana lateral a excepción de la zona de visión del espejo retrovisor izquierdo. La
cortinilla delantera cubrirá la mitad del parabrisas correspondiente al puesto de
conducción.
Según la norma VDV234, el uso de espejos de interferencia evitan los
deslumbramientos en los espejos exteriores. Los reflejos debidos a las fuentes de luz u
otros objetos luminosos, y los reflejos debidos a la luz solar no deben afectar ni impedir
la vista del exterior ni de los dispositivos o controles de información. Los reflejos en el
parabrisas se deben reducir al mínimo, mediante un diseño adecuado del mismo. En la
cabina se deben utilizar colores oscuros y mates, y la iluminación interior debe
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comenzar en la parte delantera del compartimiento de pasajeros, instalando una
mampara anti-deslumbramiento detrás del conductor.
Diseño y posicionamiento de los sistemas de información al conductor.
Según recomendaciones U.I.T.P. la disposición de los mandos ser hará en
distintas zonas según su uso como se muestra en la siguiente figura:
Zona 1: Aparatos de advertencia
(indicadores de luz, aceite, presión
de parada)
Zona 2: Dispositivos de control
Zona
3:
Velocímetro,
cuentarevoluciones, totalizador kilométrico.
Zona 4: Dispositivitos de mando
(freno de socorro, indicadores de
dirección, puesta en marcha del
motor,
iluminación,
calefacción,
ventilación, abertura de puertas, etc)
Zonas para disposición de los mandos según recomendación de la U.I.T.P.
Por otro parte siguiendo las recomendaciones VDV se indican los colores de los
indicadores así como la señal acústica caso de llevar, agrupándolos también según su
función o importancia, indicando en algunos casos las dimensiones de los pulsadores.
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Distribución del salpicadero según VDV.
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FASE 1.2
PRUEBA
CONDUCTORES.
CON
VEHÍCULOS
REALES.
ENCUESTA
A
Con objeto de evaluar los diseños del puesto de conductor de los vehículos
actualmente en circulación, se ha confeccionado un cuestionario a rellenar por los
conductores en el que se le hace una serie de preguntas cuyas respuestas posibles son
limitadas, en la gran mayoría, las opciones se reducen a 3.
Con esta encuesta se pretende obtener los puntos, elementos, tareas o acciones
que más incomodas les resultan, de esta forma se pueden identificar y concentrar sobre
ellas una mayor atención. En el Anexo I se muestra el esquema de encuesta propuesto.
El contenido de la encuestas e el siguiente:
1. Datos del vehículo conducido, lo que permite obtener cuáles son los
vehículos actualmente en circulación que mayor problemática presenta,
desde un punto de vista de la ergonomía, y los más adecuados.
Los datos a reflejar son:
Marca
Modelo
Año de fabricación
2. Datos del conductor, referenciados por el código de identificación del
mismo, que únicamente será conocido por la empresa transportista, con lo
que los conductores no estarán coaccionados a la hora de rellenar la
encuesta.
Sexo
Altura
Peso
Con los datos de la altura y peso y mediante la comparación con el
percentil que por altura le corresponda puede permitir identificar la causa o
causas posibles de la disconformidad manifestada en la encuesta.
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3. Preguntas relacionadas con el habitáculo. Comprende las preguntas
relacionadas con el asiento, el volante, los pedales, los mandos y en general
el entorno inmediato al conductor.
Parte del habitáculo que más incomodo le resulta
Problemas con los mandos, y cuál
Espacio alrededor del habitáculo adecuado.
Dificultad de movimientos
Se pretende determinar que partes del habitáculo son susceptibles
de ser mejoradas y cuales están correctamente resueltas.
4. Preguntas relacionadas con el asiento, tienen como misión encontrar los
posibles problemas relacionados con la postura de conducción, motivado por
una regulación escasa del mismo.
Tamaño adecuado.
Problemas con la regulación longitudinal.
Posibilidad de regulación optima.
Posibilidades de regulación susceptibles de ser añadidas.
5. Cuestiones planteadas sobre los pedales, cuya misión es determinar la
comodidad de accionamiento de los pedales, los problemas que puede
plantear su ubicación y sus dimensiones.
Dificultad de alcance a los pedales
Problemas con la postura del pie sobre los pedales.
Alternativas de colocación y ubicación respecto a la caña de la
dirección.
6. Cuestiones relacionadas con el volante, referentes a las posibilidades de
regulación.
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Dispone de reglajes suficientes para adaptarse a las
necesidades.
En caso de tener problemas con el volante, cuál es la causa,
por altura o por diámetro.
Se pretendía distribuir esta encuesta a las principales asociaciones de empresas
de transporte de viajeros, como FENEBUS, ASINTRA, etc, para que fueran distribuidas
a sus asociados. También se pretendía distribuirlas a las centrales sindicales, pero en la
fecha prevista de ejecución de este proyecto la conflictividad laboral en el sector hacían
aconsejable no distribuirla, puesto que la probabilidad de que fuera bien acogida era
escasa.
Como consecuencia de esto y con objeto de continuar con el trabajo, se ha
planteado la misma encuesta a los conductores de una empresa de transporte urbano,
con el objetivo es que la encuesta sea rellenada por toda la plantilla.
Aunque se trata de transporte urbano de viajeros, las molestias o
disconformidades manifestadas por los conductores, no diferirá mucho de la de
autobuses interurbanos, con la salvedad de las propias de recorridos urbanos. Por otra
parte, la disposición de los mandos, la dirección y el asiento será similar a la de los
interurbanos.
Además, si se considera que los mandos tienen una disposición semejante, y se
tiene en cuenta que los conductores de autobuses urbanos, realizan la jornada laboral de
7 u 8 horas de forma ininterrumpida, sin los periodos de descanso cada dos horas que la
reglamentación obliga para los conductores de autobuses interurbanos, es de esperar que
una incomodidad que un conductor de autobús interurbano le resulta leve, puesto que
cada cierto tiempo puede descansar, al urbano le resultará muy incomoda puesto que
tiene que mantener la postura durante mucho tiempo.
Por otra parte, las continuas maniobras que los recorridos urbanos obligan, harán
que los conductores sean más susceptibles a la incomodidad originad por el cambio, los
pedales, los indicadores de dirección y el volante, circunstancias que un recorrido
interurbano no son tan frecuentes.
En cuanto a los problemas originados por la vibración a que está sometido el
conductor, en un recorrido urbano, el conductor puede estar sujeto a unos niveles de
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U.P.M.
INSIA
vibración de mayor frecuencia o mayor amplitud que los de autobuses interurbanos,
puesto que a pesar de que las velocidades de circulación son distintas, el estado de
conservación de las vías urbanas con frecuencia puede llegar a ser peor que el de la red
de carreteras del Estado.
De esta forma determinados problemas ergonómicos será más fácilmente
detectables en los conductores urbanos que en los interurbanos.
Como inconveniente, principal de considerar los recorridos urbanos, está el
hecho de que existirán lesiones o molestias que únicamente manifestarán los los
conductores de estos recorridos, puesto que hay tareas que son propias de este tipo de
transporte. De entre ellas se pueden destacar las incomodidades debidas a la labor de
cobro y expedición de billetes, las motivadas por el elevado ruido y el consiguiente
malestar que eso provoca en el conductor y sobre todo, la influencia de naturaleza
subjetiva que el tráfico urbano, con sus atascos, ocasiona sobre el estado de ánimo de
los conductores.
Por lo tanto, teniendo en cuenta las anteriores premisas, se puede considerar
como una solución adecuada el considerar también los datos de la encuesta a
conductores en recorridos urbanos, para el análisis del puesto del conductor de
autobuses y autocares interurbanos, separando claro está, las molestias, incomodidades
o lesiones que sean propias del modo urbano.
Se muestran a continuación resultados de la encuesta sobre un grupo de 100
empleados, elegidos de modo aleatorio, agrupándolos por campos.
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U.P.M.
INSIA
HABITÁCULO
Descripción general
El habitáculo general es
NS/NC
0%
Cómodo
47%
Incómodo
53%
Causa de la incomodidad
El habitáculo resulta incómodo por
NS/NC
27%
Habitáculo
pequeño
19%
Asiento
incómodo
35%
Volante
6%
Pedales
13%
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U.P.M.
INSIA
Ubicación de los mandos
Algún mando que no esté al alcance
NS/NC
23%
No
60%
Si
17%
Espacio del habitáculo
El espacio del vehículo es
NS/NC
2%
Pequeño
49%
Grande
4%
Correcto
45%
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U.P.M.
INSIA
Interferencia con algún movimiento
¿Hay elementos que interfieren con el movimiento?
NS/NC
17%
Si
23%
No
60%
Altura del habitáculo
¿Le guataría ir más alto?
NS/NC
9%
Si
31%
No
60%
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U.P.M.
INSIA
Acceso al habitáculo
El acceso al habitáculo resulta
NS/NC
6%
Cómodo
33%
Incómodo
61%
Las principales conclusiones que se pueden obtener de la encuesta en éste apartado son:
•
No está diseñado para que un amplio rango de percentiles de conductores
consigan su postura óptima, ya que más de la mitad no consideran apropiado el
habitáculo a sus características.
•
El principal problema reside en el diseño del asiento. Podemos observar como el
diseño está más enfocado a los conductores más altos, por lo que los percentiles
más pequeños, serán los que tengan los mayores problemas.
•
Se vuelve a ver que el diseño está más enfocado a percentiles altos, pues la
mayoría llega a la totalidad de los instrumentos.
•
En lo que se refiere al espacio del habitáculo, se observa que al ser mayor la
proporción de conductores de grandes dimensiones, hay una consideración más
elevada de que el espacio disponible es reducido.
•
Al considerar el espacio pequeño se deduce que existirá una disposición de
mandos muy agrupada en ese poco espacio, por lo que habrá elementos que
interfieran en las maniobras.
•
La altura vuelve a ser elevada para parte de los conductores, por lo que se vuelve
a demostrar que los mandos están diseñados para los conductores de mayores
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U.P.M.
INSIA
percentiles, el problema del resto será que su campo de visión se verá cortado
por la altura del tablero.
•
El porcentaje de conductores que consideran que el acceso al habitáculo es
incómodo es muy elevado, la razón fundamental puede radicar en las escasas
dimensiones y la elevada acumulación de elementos.
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U.P.M.
INSIA
ASIENTO
Regulación de la postura de conducción
El asiento permite una regulación óptima
NS/NC
4%
No
42%
Si
54%
Banqueta del asiento
Críticas al asiento
Banqueta
muy larga
6%
NS/NC
35%
Banqueta
muy corta
5%
Falta alguna
regulación
54%
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U.P.M.
INSIA
Posibilidades de regulación
Regulación del asiento que añadiría
NS/NC
22%
Dureza
amortiguació
n
14%
Inclinación
banqueta
9%
Apoyo
lumbar
55%
Regulación longitudinal
Causas del problema de la regulación del asiento
No llega a los
pedales
Es muy alto y
10%
conduce
encogido
13%
NS/NC
64%
Le molesta el
volante
13%
Las principales conclusiones que se pueden obtener de la encuesta en éste
apartado son:
•
Ya se ha visto anteriormente que el asiento es el principal causante de los
problemas en el puesto de conducción, dentro de las causas se encuentra
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U.P.M.
INSIA
como la más importante, la imposibilidad de regular el asiento para obtener
una postura optima.
•
Como otras causas de menor importancia son las dimensiones de la
banqueta.
•
Dentro de los reglajes que debería incluir, el que aparece como de mayor
importancia son los relacionados con la zona lumbar ya que es ésta zona del
cuerpo la que más importancia tiene para alcanzar una postura óptima en lo
que al asiento se refiere.
•
En cuanto a la problemática de la regulación, aparecen causas muy igualadas
ya que con porcentajes parecidos se encuentran el alcance de los pedales, la
posición del volante y la postura de conducción.
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U.P.M.
INSIA
PEDALES
Reglajes disponibles
Con los reglajes de pedales disponibles
NS/NC
7%
No llega bien a
ellos
12%
Llega
perfectamente a
ellos
81%
Ángulo de inclinación
Postura debido al ángulo de los pedales respecto
al suelo
NS/NC
13%
Incómoda
42%
Cómoda
45%
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U.P.M.
INSIA
Colocación
Colocación de los pedales
NS/NC
35%
Suspendidos
3%
Sobre el
suelo
62%
Respecto a la caña de la dirección
Colocación de los pedales respecto
Más a la caña
cercanos a la
caña
9%
NS/NC
62%
Más
separados
de la caña
29%
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U.P.M.
INSIA
•
La instalación de los pedales no plantea especiales problemas en cuanto a su
acceso, puesto que pueden llegar a ellos con facilidad, en el 81% de los
casos.
•
El ángulo de inclinación de los pedales resulta incomodo en el 45% de los
casos, en especial en las personas de menor talla, motivado en parte por la
insuficiencia de regulación longitudinal y de altura del asiento.
•
En el 62% de los casos, la instalación más demandada es la de colocados
sobre el suelo, con el punto de giro colocado cerca del punto de apoyo del
talón.
•
En un 29% de los casos manifestaron incomodidad debido a la excesiva
proximidad de los pedales con la caña de la dirección que puede provocar
interferencias al accionar los pedales.
•
Los pedales que consideran más adecuados, son los que se disponen sobre el
suelo, con el punto de articulación colocado lo más cerca posible del punto
de apoyo del talón.
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U.P.M.
INSIA
VOLANTE
Evaluación general
Con los reglajes del volante
NS/NC
10%
No está
cómodo
19%
Está cómodo
71%
Causa de incomodidad
Razones por las que no está cómodo
No llega al
volante
1%
Interfiere con
el volante
4%
El volante es
muy grande
22%
NS/NC
73%
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U.P.M.
INSIA
Reglajes del volante
¿Faltan reglajes del volante?
No
40%
NS/NC
41%
Si
19%
•
La posición general del volante resulta adecuada en el 71% de los casos.
•
En general, un alto porcentaje, un 22% del 26%,de respuestas, lo que supone
un 84% manifestó que el diámetro del volante es excesivamente grande.
•
En un 40% de los casos consideran adecuado las regulaciones de que
dispone el volante para adaptarlo a su postura de confort.
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U.P.M.
INSIA
CONCLUSIONES DE LA ENCUESTA
Como conclusiones generales de la encuesta se pueden extraer las siguientes:
El diseño de los habitáculos está pensado para percentiles grandes,
puesto que resulta significativo el número de conductores que
manifiestan problemas para acceder a los mandos, volante, pedales, etc.
El acceso al puesto del conductor resulta incomodo, motivado por el
poco espacio disponible para ello.
A pesar de existir un porcentaje de personas que manifiesta tener
dificultad para acceder a los distintos elementos, en el caso de los
percentiles grandes, muestran molestias por la excesiva agrupación de
mandos y pedales. Esto es debido, a que al tratar de hacer un diseño
versátil, se recurre a concentrarlos, de forma que para este grupo les
resulta pequeño el habitáculo y la disposición del mismo.
En cuanto al asiento, los puntos débiles son: la imposibilidad de
regulación para obtener una postura adecuada y el insuficiente apoyo
lumbar, que motiva el mayor número de quejas y bajas por enfermedad.
En cuanto a los pedales, un porcentaje significativo de los conductores
manifestaron dificultad para acceder a los mismos, motivado por la
insuficiencia de regulación longitudinal del asiento y la imposibilidad de
limitar la altura del mismo.
La colocación de los pedales está muy cerca de la caña de la dirección,
lo que en algunos casos, interfiere con los movimientos de las piernas y
los pies, como
demuestra que un alto porcentaje de conductores
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U.P.M.
INSIA
prefiriera que los mismos, estuvieran colocados más lejos de la caña de la
dirección.
El volante tiene un diámetro muy grande, como muestra que el 80% de
los conductores que manifestaron incomodidad lo hicieran por esta
causa.
En general, la colocación de la dirección resulta adecuada y no
consideran que faltan reglajes en la misma.
Como resumen, la principal causa de incomodidad manifestada por los
conductores está motivada por el asiento, por un lado, porque la regulación no es
suficiente, lo que se traduce en dificultad para acceder a los mandos, y por otro, al
insuficiente apoyo lumbar.
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U.P.M.
INSIA
FASE 1.3. DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS ERGONÓMICOS MÁS
INFLUYENTES.
Con esta fase del estudio se pretende determinar cuál o cuáles de los parámetros
o variables de las definidas en el primer punto, y que pueden variar de un autobús a otro
resultan más influyentes, al incidir de una forma más acusada en la ergonomía del
puesto del conductor y cuales no tienen una gran influencia.
Sobre el total de variables de diseño que se pueden considerar, y que algunos
investigadores han cifrado su número en 242 (You, 1997) se deberán seleccionar
aquellas que tengan una influencia apreciable en la ergonomía del conductor, y que se
se subdividen en seis subsistemas: asiento, volante, pedales, cuadro de instrumentos,
espejos y espacio periférico.
Establecimiento de un sistema de referencia
Antes de abordar el diseño ergonómico, es necesario determinar un sistema de
referencia, al que referir todas las dimensiones del puesto del conductor.
Como en el diseño del puesto de conductor intervienen requerimientos, que
pueden estar encontrados, es necesario analizar cada uno de ellos, antes de fijar un
punto al que deban de referirse todas la variables de diseño del puesto del conductor.
Así por ejemplo, por necesidades de visión, será necesario dotar al conductor de
una posición elevada, que puede hacer que los percentiles antropométricos más
pequeños tengan dificultad para acceder a los pedales. Por el contrario, si se intenta
establecer el diseño del puesto para que cualquier persona no tenga problemas para
manejar los pedales, puede hacer que las más corpulentas se sientan atrapadas en un
entorno demasiado pequeño para ellos, mientras que los más bajos tendrán problemas
de visión.
Los posibles puntos de referencia a considerar son:
Posición de diseño de los ojos “PDO”, con este principio, el punto de
referencia fijo es la posición de los ojos que satisface los requerimientos del
campo de visión, que una vez fijado, las demás variables se deberán referir a
él.
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U.P.M.
INSIA
La ventaja que presenta, es que de esta forma, el campo de visión siempre
será el correcto, pero requiere de grandes ajustes para los asientos y pedales
para poder acomodar a percentiles muy distintos del 50%, tales como el 5%
y el 95%.
Punto de referencia del talón “PRT”,. Se asume que todos los percentiles
utilizarán el mismo punto de apoyo del pie que acciona el acelerador, de
acuerdo con la normativa ISO 4130 y Los beneficios que se obtienen son
que no se requiere ajuste de los pedales, pero por el contrario son necesarios
grandes desplazamientos para poder ajustar el asiento y la columna de la
dirección para poder cumplir los requerimientos del campo de visión. Es
planteamiento es el utilizado en el diseño de cabinas de tractores que
requieren de tener la posición más elevada posible del asiento para asegurar
una correcta visión.
Punto de referencia del asiento, “PRA” que deber de coincidir con el punto
“H”. Es una solución de compromiso entre visibilidad y diseño ergonómico.
Requiere de mínimos ajustes de los asientos, volante, y pedales. El problema
es que requiere ajustes del suelo para proporcionar una operación confortable
de los pedales. Para su localización se utiliza el maniquí “3D H” de acuerdo
con las normas SAE J826, J1100 y las Directivas 74/60 o 2000/4.
En cualquier caso, es posible establecer una relación entre las coordenadas de
cada uno de los tres puntos de referencia.
En este trabajo se ha optado por elegir como sistema de referencia, la posición
del talón, puesto que los pedales no se pueden desplazar de la posición original,
mientras que los otros pueden ser ajustados mediante los distintos reglajes. Este sistema
es el más comúnmente utilizado en la industria del automóvil.
El sistema de referencia está formado por tres planos perpendiculares:
•
Plano X. Plano vertical transversal al plano longitudinal del autobús,
a través del talón del pie que acciona el acelerador.
•
Plano Y. Plano medio del hombre, paralelo al plano longitudinal de
vehículo.
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U.P.M.
INSIA
•
Plano Z. Plano horizontal, a través del talón del pie que acciona el
acelerador.
El punto de intersección de estos tres planos, corresponde a la proyección del
punto del talón al plano valor cero en Y. La intersección del plano de cero X
con el plano de cero Y se define como la línea de referencia del talón.
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U.P.M.
INSIA
Parámetros de diseño
Por otra parte, para conseguir un diseño adecuado del puesto del conductor es
necesario considerar de forma simultanea los siguientes cuatro principios, jerarquizados
por orden de importancia.
1.
2.
3.
4.
Visibilidad
Alcance de los mandos y extensión permitida por las extremidades.
Confort de uso
Fuerza requerida para cada tarea.
En cuanto a la visibilidad se deben incluir aspectos relacionados con la
visibilidad interior y exterior. Según esto, se han localizado las zonas en las que colocar
los instrumentos dentro del contorno visual, se han determinado las dimensiones del
parabrisas, la altura máxima del salpicadero, etc.
En cuanto al alcance de los mandos, se ha evaluado en función del rango
máximo de movimiento permitido por las articulaciones. Para ello se han tenido en
cuenta las posturas estáticas, entendiendo por estas, aquellas que el conductor mantiene
de forma continuada y las posturas dinámicas entendiendo por la secuencia de
posiciones que el cuerpo sigue para accionar cualquier mando, como puede ser accionar
el volante o los mando de la radio.
Como ejemplo, por postura estática de accionamiento del pedal se entiende el
accionamiento del pedal a mitad de recorrido, circunstancia que puede corresponder a la
situación normal de marcha y por postura dinámica se entiende la postura
correspondiente al recogimiento del pie para dejar de pisar el acelerador o a la extensión
del pie para pisar completamente el acelerador, que corresponden a circunstancias que
a pesar de ser frecuentes, no son las posturas normales de accionamiento del mismo.
Unido a esto, está el concepto de confort de uso, puesto que la posición de
confort normalmente se encuentra en un entorno de la mitad del rango posible de
movimiento de una articulación, de forma que habrá que determinar el valor estático y
el recorrido máximo para intentar hacer que la postura dinámica de las variables
antropométricas, no se aleje demasiado de la posición de confort, permitiendo gobernar
perfectamente el vehículo con ese margen de movimiento.
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U.P.M.
INSIA
Según lo anterior, se han dividido el entorno del conductor en los siguientes
subsistemas a estudio:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Asiento
Volante
Pedales
Panel de información e instrumentos
Espejos
Puesto del conductor periférico, donde se incluirán todas aquellas
variables que no influyen directamente en la comodidad de la marcha del
conductor.
Dentro de cada uno de estos subsistemas se estudiarán los siguientes puntos:
-
• Asiento
-
-
• Volante
-
Reposacabeza
Respaldo
Asiento
Cinturón
Altura
Inclinación
Inclinación de la caña
-
• Pedales y palanca de
cambios
-
• Panel de mandos e
instrumentos
-
-
• Espejos
-
Posición geométrica
Inclinación
Dureza
Recorrido
Testigos, iconos y displays
Distribución adecuada de los testigos
Dimensiones de los botones
Número mínimo
Distribución en planta y en alzado
Visibilidad de los mismos
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U.P.M.
INSIA
• Puesto del conductor
periférico
-
Espacio para guardar objetos
Colgadores
Pantalla de separación
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INSIA
ANTROPOMETRÍA Y POBLACIÓN
Es necesario establecer unas características antropométricas de la población
objeto de este estudio. Para este estudio se ha utilizado diferentes parámetros
antropométricos, expresados en términos de dimensiones del cuerpo. Se han analizado
diferentes poblaciones y a falta de unos valores con la suficiente representatividad de la
población española se ha optado por utilizar los valores antropométricos
correspondientes a la norma SAE J833.
El rango de variación de los diferentes percentiles utilizado va desde el maniquí
con un percentil del 5th que significa tan sólo el 5% de la población tiene sus
dimensiones o características antropométricas inferiores a éste, hasta el maniquí del
95th, que indica que sólo el 5% de la población tiene sus características antropométricas
con valores superiores a éste.
POBLACIÓN OBJETO DE ESTE ESTUDIO.
La actividad de los conductores de autobuses es caracterizada por largos
periodos sentados, con una falta de movimiento en algunas zonas de su cuerpo. Unido a
esto, está la mala nutrición que pueden llevar a cabo durante las cortas paradas, que
puede originar sobrepeso en algunos individuos. Además en otros estudios indicados en
la bibliográfica [37] se ha establecido que pueden influir además otros aspectos sociales.
Estos factores causan que se puedan producir diferentes desviaciones don
respecto a la población estándar. En España aún se está completando la elaboración de
los parámetros antropométricos de la población estándar y aún no se dispone de ningún
estudio que especifique los parámetros antropométricos de los conductores de autobuses
o camiones.
En Alemania las autoridades en materia de seguridad y las organizaciones de
automovilistas han analizado las especiales características de los conductores de
autobuses y camiones, con objeto de determinar la forma de sus cuerpos y analizar las
posibles desviaciones.
Las conclusiones que se obtienen de ese estudio son las siguientes:
o Existe una pequeña variación con respecto a la población estándar.
o El porcentaje de mujeres no es significativo.
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U.P.M.
INSIA
o Los conductores de los autobuses son sensiblemente menores que la
población estándar, aunque apenas existe diferencia en los brazos, manos
y dedos.
o Todos los conductores, tienen un peso considerablemente mayor que los
estándar.
o La circunferencia del cuerpo muestra un valor considerablemente mayor
que las personas estándar, correspondiente al ancho de los hombros,
anchura de codos, anchura del asiento y profundidad del asiento mayor.
o Los conductores de autobuses tienden a tener un cuerpo de mayores
dimensiones del tronco y unas piernas más pequeñas.
Con objeto de evaluar las características de personas de elevada estatura TNO ha
elaborado un estudio sobre este sector de la población.
POBLACIÓN ESTÁNDAR
La población estándar que comúnmente se utiliza en automoción es la indicada
anteriormente y que se especifica en la norma SAE J836.
No obstante y con objeto de adaptar los valores de la población a los cambios
que se van produciendo en estos, y que según [37] se pueden adaptar en función de la
diferencia en años existente entre la población utilizada para el establecimiento de la
norma anterior y la población objeto de estudio:
10mm por cada 10 años
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INSIA
A continuación se definen las medidas estándar, para algunos de los percentiles
utilizados en el estudio:
Dimensión (mm)
Desviación
estándar
Variable
Designación
Percentil
50%
Percentil
95%
Estatura
1
1755.8
1865.616
66.8
Altura de axila
2
1320.9
1412.179
58
Altura de pecho en pie
3
1275.9
1362.16
56.1
Altura de cintura en pie
4
1058.8
1131.869
50.9
Altura de cadera en pie
5
837.2
896.3
46.2
Longitud de manga
6
601.5
641.947
30.7
Longitud de hombro a
codo
7
340.8
364.668
17.2
Longitud
muñeca
8
269.9
288.481
15.7
Ancho de pecho en pie
9
321.5
350.948
25.5
Ancho de cintura en pie
10
309.3
344.396
28.7
Ancho de cadera en pie
11
341.8
369.517
20.3
Altura de hombro en pie
12
1442.5
1543.766
62
Altura de nalga en pie
13
887.4
951.658
47.1
Altura de abdomen en
pie
14
501.5
993.275
26.3
Altura de rodilla en pie
15
504.8
543.452
27.6
Altura
16
501.5
539.562
26.3
Altura de gemelo en pie
17
353.4
382.155
23.7
Profundidad de pecho
18
243.2
267.571
21.5
Profundidad de cintura
19
226.2
253.558
25.6
Longitud abdomen-nalga
20
248.6
273.099
20.7
Longitud de pie
21
269.7
286.583
13.1
Longitud de la planta del
pie
22
196
208.393
10.5
Altura a las cervicales en
pie
23
1519.4
1623.209
62.7
Altura lateral del cuello
24
1509.5
1611.684
61.6
de
codo
a
48 de 146
U.P.M.
INSIA
en pie
Longitud de hombro
25
150.5
156.15
11
Ancho de talón
26
70.1
74.524
5.3
Altura de talón
27
67.1
71.726
5.5
Figura 1
Tabla de dimensiones básicas para percentiles 50 y 95%
estableciendo su posición de
pie.
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INSIA
50 de 146
U.P.M.
INSIA
Dimensión (mm)
Variable
Desviación
estándar
Designación
Percentil
50%
Percentil
95%
Atura en posición
sentado
28
913.9
958.872
35.6
Altura del ojo en
posición sentado
29
792
854.04
34.2
Longitud hombro-codo
30
369
394.011
17.9
Ancho de cadera sentado
31
366.8
401.662
25.2
Ancho de pie sentado
32
100.6
106.461
5.3
Altura de acromion en
posición sentado
33
597.8
634.5
29.6
Altura de rodilla en
posición sentado
34
558.8
601.848
27.9
Altura el poplíteo
35
434.1
465.688
24.9
Longitud nalga – rodilla
36
616.4
662.438
29.9
Longitud nalga –
poplíteo
37
500.4
537.397
26.6
Longitud antebrazo mano
38
484
514.524
23.3
Profundidad de cintura
en posición sentado
39
239
268.14
28.3
Altura de la cintura en
posición sentado
40
234.6
245.623
15.2
Claridad del muslo
41
168.2
182.818
12.6
Altura de los hombros en
posición sentado
42
630.3
667.903
28.2
Ancho de deltoides
43
491.8
525.708
25.9
Ancho hombros
44
397
415.815
18
45
401.5
430.849
31.4
Ancho de axilas
Figura 2
Tabla de dimensiones básicas para percentiles 50 y 95%
estableciendo su posición sentado.
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U.P.M.
INSIA
CRITERIOS DE CONFORT
Se ha establecido una postura de confort, que sirve como referencia a la hora de
valorar el grado de confort obtenido en cada una de las situaciones consideraras en este
estudio.
En cuanto a la postura correcta del conductor, como es lógico, ésta depende
además de la talla y la envergadura, de otros parámetros de naturaleza subjetiva.
Según esto se pueden distinguir dos tipos de ajustes para cada una de las
variables de diseño que cada individuo realizará:
Por un lado los conductores realizarán unos ajustes de las variables para
adaptar el entorno a sus parámetros antropométricos, pudiéndose considerar
como ajustes a gran escala, y que son de naturaleza objetiva. A partir de ahora se
determinarán ajustes a gran escala.
Por otro lado, cada individuo y una vez ajustado el entorno a sus parámetros
antropométricos, realizará pequeños ajustes que corresponderán a sus
preferencias o gustos, y que serán pequeños en valor, siendo de naturaleza
subjetiva. Se denominarán ajustes a pequeña escala.
Por lo tanto para definir una postura de confort es necesario analizar
primeramente los parámetros antropométricos de los diferentes conductores, con los que
se puede obtener el rango de ajuste a gran escala, de forma que independientemente de
condicionantes subjetivos todos los conductores realizarán.
Existen diferentes estudios en los que se define una postura de conducción
optima para vehículos de turismo, obtenida generalmente de resultados experimentales
sobre el análisis de una muestra de individuos a los que se les hacia interactuar sobre
una réplica del vehículos, para posteriormente definir la postura de confort, (J. Mark
1998 y Wisner)
La postura de conducción de camiones y autocares difiere bastante de la de
automóviles, puesto que el conductor de autocar tiene una postura mucho más erguida,,
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INSIA
Según Gerard la postura idónea para conductores de autobuses y autocares es la
que se indica en la siguiente figura.
Figura 3
Postura de confort del conductor de autobuses y autocares
según Gerard
Por otra parte You 1997 establecen que la postura de confort debe estar
comprendida en un entorno del valor medio del recorrido de una articulación, en la
siguiente gráfica se muestra la postura idónea de conducción adoptada.
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INSIA
Figura 4
Postura de confort del conductor de autobuses y autocares
según You
Por otra parte, según Kraus W, especifican una postura de conducción estática,
que mantiene durante bastante tiempo, por lo que tras un periodo sufre fatiga, por lo que
el periodo de permanencia en ésta postura es limitado. En el estudio definen una postura
de conducción que corresponde a la posición normal de conducción con el pedal
accionado a 1/3 de su recorrido, con el origen de su sistema de referencia localizado en
el talón.
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INSIA
En el estudio se define como postura de conducción como aquella que puede ser
mantenida durante un largo periodo de tiempo y que es percibida como confortable. Los
ángulos de confort suelen caer en la mitad del rango de movimiento posible de una
articulación, de forma que se pueda atender movimientos no complicados, que serian
derivados de la postura dinámica de conducción.
Como se puede comprobar en las figuras anteriores, las posturas de conducción
son muy parecidas. Para este estudio se ha decidido considerar la segunda, puesto que
no sólo tiene en cuenta los ángulos de las piernas con el tronco y los brazos, sino que
además establece unos valores para el ángulo entre piernas, entre brazos y algún valor
más, como consecuencia de tener una representación tridimensional.
Mención aparte hay que hacer de los ángulos de confort establecidos para la
columna. Con la postura de conducción actual, inclinada hacia delante y con la espalda
arqueada, motivada en parte por el rango de ajuste del volante, se produce un reparto de
la presión de modo desigual entre los diferentes discos vertebrales, lo que ocasiona
daños en la espina dorsal y en el sistema locomotor.
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INSIA
Después de un periodo de conducción de más de dos horas, se ha percibido que
se producen variaciones prejudiciales en la postura de conducción, de forma que el torso
tiende a hundirse combándose y retorciéndose.
En una postura erguida, la posición de la columna vertebral está marcada por las
vértebras lumbares, la curva de la espina dorsal y las vértebras cervicales. En esta
posición se garantiza el mayor amortiguamiento y una correcta distribución de la
presión en toda la vértebra. De aquí se deriva la necesidad de adoptar una postura de la
espina lo más parecida a la posición erguida.
En la figura siguiente se muestra la posición erguida, la posición arqueadA que
se adquiere tras un periodo de tiempo sentado, y la figura de la derecha muestra la
posición optima sentado que mantiene sujeta las vértebras dorsales por el respaldo y la
apoyo de la pelvis.
Erguido
Arqueado
Reparto de la presión en
los discos vertebrales
En la siguiente figura se muestra la posición de las vértebras en la posición
sentado que se ha adoptado en este trabajo, en la que todas las vértebras mantienen los
ángulos propios de la postura erguida, exceptuando los que se muestran en la siguiente
tabla:
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INSIA
SEGMENTO
ÁNGULO
5º Vértebra lumbar
-2º
-3º
-1º
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INSIA
La posición de confort del conductor sentado es tal que la espalda debe apoyarse
completamente sobre el respaldo, de esta manera, para evitar una posición curvada de la
columna, el centro de gravedad del torso debe caer por detrás del isquion, por lo que la
posición del respaldo debe ser inclinada.
El ángulo de inclinación del cuello y de la cabeza se ha determinado de manera
que el conductor sentado en su puesto sea capaz de ver las luces de freno de un coche
situado a 40 metros de distancia, que corresponde a la distancia necesaria para reducir a
la mitad la velocidad de 80 km/h.
En la postura de confort ha sido necesario definir además los ángulos de
pronación y supinación del antebrazo y los ángulos radial y ulnar de la muñeca
necesarios para permitir asir correctamente el volante. En la siguiente figura se muestra
un esquema de la posición de confort de los antebrazos y las muñecas empleadas en la
modelización.
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U.P.M.
INSIA
Giro del antebrazo
Flexión/Extensión de la
muñeca
Desviación radial de la
muñeca
Se ha establecido el valor de los ángulos correspondientes al giro del antebrazo y a los
movimientos de flexión/extensión y radial de la muñeca además de cómo es lógico la
posición de los dedos, necesarios para poder agarrar de forma correcta el volante. Los
valores de estos, han sido los mismos para los tres percentiles considerados y se
muestran en la siguiente tabla:
GRADO DE LIBERTAD
ÁNGULO
Giro del antebrazo
0º
Flexión/Extensión de la muñeca
-4º
Desviación radial de la muñeca
-30º
Por otra parte, en la industria de la automoción una medida común de la posición
del torso es el ángulo de éste en la posición de sentado. En este estudio se ha empleado
el modelo propuesto por SAE que representa las dimensiones antropométricas de
diferentes percentiles y que pare este estudio se ha definido con un valor de 15º. Este
ángulo permite una inclinación confortable del cuello.
La posición del confort sentado está influenciada por la altura del asiento del
conductor con respecto al suelo y la inclinación de la línea de visión y no por el tipo de
vehículo. Así, cuanto más alta sea la posición del conductor sobre la carretera, será
necesario ajustar la profundidad del campo de visión y el ángulo de inclinación del
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INSIA
cuello. Esto obliga, en este tipo de vehículos a una postura de conducción más erguida y
un ángulo de cuello menor que el estrictamente necesario, normalmente alrededor de
12º.
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INSIA
POSICIÓN DEL PUNTO H
En este trabajo, se ha utilizado
masculino y el 95% masculino, como
antropométricas , por lo que la posición
intersección de la línea teórica de muslo
como recoge la norma SAE J 826b.
los percentiles del 5% femenino, el 50%
cada uno de ellos tiene unas dimensiones
del punto H, “Hip Join-Point”, el punto de
y torso, será distinta para cada uno de ellos,
En este estudio se ha considerado que los diferentes percentiles compartíran los
mismos pedales, ya que estos son inamovibles en el vehículo, por lo que se puede
considerar que posicionarán el pie de forma que puedan accionar el pedal del
acelerador. Fijando la posición del pie con respecto al pedal se ha referenciado la
posición del punto H para cada uno de ellos. En la siguiente figura se ha representado
las diferentes posiciones para cada uno de los percentiles considerados.
Percentil 95%
Percentil 50%
Percentil 5%
Percentil 95%
Percentil 50%
Percentil 5%
H5
H50
H95
Percentil
5%
50%
95%
Hi
(mm)
398
512
550
V5 V50 V95
Vi
(mm)
410
546
582
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Área alcanzable por las manos
Los diferentes mandos o controles serán más rápida, segura y confortablemente
alcanzados, si se requieren los menores desplazamientos o cambios en la postura del
cuerpo. Es por esto, por lo que frecuentemente los mandos de uso más frecuente se
encuentran en las inmediaciones del volante.
Existen datos para evaluar el área máxima alcanzable por una persona sentada en
un asiento de automóvil con una inclinación del torso de 25º, pero no existen datos en la
posición más erguida del conductor de autobuses.
Para evaluar el área alcanzable se ha divido en tres partes, diferenciadas en
función de la prioridad, definidas como:
Prioridad I. Área alcanzable con un confort optimo para la posición sentado.
Corresponde a la envolvente definida por el área alcanzable por el brazo,
empleando para ello los grados de libertad de la articulación del hombro,
pero sin movimiento del torso.
Prioridad II. Máxima área alcanzable desde la posición sentado.
Envolvente alcanzable por el brazo con movimientos confortables de la
parte superior del tronco.
Prioridad III. Área alcanzable desde la posición sentado, con cambios en la
postura.
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INSIA
FASE 1.4. SIMULACIÓN DE UN PUESTO DE CONDUCTOR TIPO.
Con los datos obtenidos en las etapas anteriores y haciendo uso del siguiente
software comercial, CATIA para simular la geometría de los distintos elementos del
puesto del conductor y SAFEWORK para analizar la ergonomía y el campo de visión
del conductor, se ha generado un modelo del puesto del conductor, que representa la
configuración típica de este tipo de vehículos.
El modelo permite variar cada una de las variables de diseño consideradas de
forma que permita adaptar el mismo a los múltiples diseños de puesto de conductor
existentes, puesto que dentro de cada marca de bastidores hay algunas variaciones de un
modelo a otro. En el mismo, se han incluido todos aquellos elementos que pueden ser
accionados por el conductor como palanca de cambios o botoneras de mando.
Las siguientes figuras representan el modelo del puesto de conducción de
autocares generado.
PUESTO DE CONDUCTOR
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INSIA
Modelización del puesto de conductor mediante CATIA y SafeWork.
El modelo permite posicionar de una forma rápida, el maniquí correspondiente a
cualquier percentil, desde el 5% femenino hasta el 95% masculino. Además el modelo
de maniquí, permite adaptar las variables antropométricas a cualquier valor, como por
ejemplo, el perímetro del abdomen, para representar a conductores con sobrepeso.
De esta forma, se puede ver la facilidad o dificultad para acceder a los distintos
mandos, pedales y cuantos dispositivos tengan que accionar los conductores en función
de su talla.
Se permite además analizar la ergonomía de un determinado puesto y para un
conductor de una talla determinada, para lo que se determinan los ángulos que forman
las entre sí las distintas articulaciones comparándolos con la postura de conducción
optima considerada.
En la siguiente figura se representan los percentiles utilizados en el estudio:
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INSIA
95% masculino 50% masculino 5% femenino
Modelización de conductores correspondientes a distintos percentiles
Con el modelo realizado se permite además analizar el campo de visión del
conductor en cada momento, por lo que se puede evaluar la distribución de elementos y
testigos con objeto de optimizar su posición, de forma que los más importantes sean
visibles de forma rápida y precisa sin que el conductor tenga que apartar la atención de
una forma apreciable de la carretera. Además permite posicionar los retrovisores o
pantallas para mejorar el campo de visión indirecta.
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U.P.M.
FASE 2.
INSIA
CONDICIONES DE SEGURIDAD
AUTOBUSES Y AUTOCARES
DEL
FASE 2.1. RECOPILACIÓN DE DATOS EN
ESTRUCTURA FRONTAL DE LOS VEHÍCULOS.
CONDUCTOR
RELACIÓN
CON
DE
LA
Como se desprende del estudio realizado por el INSIA-UPM en abril de
2001 titulado “Definición de criterios de diseño del puesto de conductor de los
autocares desde el punto de vista de la seguridad” el tipo de accidente más severo en
relación con los daños sufridos por el conductor, son los frontales y los fronto-laterales.
Por tanto, es la parte frontal de la estructura de los autocares, la que va a determinar en
mayor medida la seguridad del conductor, junto a los sistemas de retención y las
características de acondicionamiento interior del puesto de conductor.
Para caracterizar las estructuras frontales de los vehículos se hizo uso del
archivo del INSIA que contiene información sobre autobuses y autocares homologados
según los reglamentos ECE R36, sobre Características Generales de Construcción y
ECE R66 sobre Condiciones de Protección frente al vuelco. Se contó con una muestra
que incluye aproximadamente 1300 tipos en la primera base de datos y de unos 600
tipos distintos en la segunda, que incluía vehículos de doce de los principales
carroceros. De entre los distintos tipos, se eligió al menos un modelo de cada uno de los
distintos fabricantes, de manera que se abarcó una parte importante de la producción
actual.
Los vehículos se clasificaron inicialmente, atendiendo a la división que establece
el Reglamente 36, en autobuses urbanos (Clase I) y autocares interurbanos (Clases II y
III). Posteriormente se clasificaron en función de la altura del puesto de conductor, al
considerarse ésta la característica geométrica más influyente en la compatibilidad
geométrica de cara a un impacto frontal.
Según lo anterior, se pueden distinguir los siguientes grupos o clase de
vehículos:
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U.P.M.
INSIA
Autobús urbano
-
Piso normal
-
Piso bajo
Autocar interurbano
-
Piso conductor rebajado
Piso normal
-
Piso elevado
-
Los resultados obtenidos en relación con la altura de puesto de conductor de
cada uno de los tipos así definidos, se muestran en la siguiente tabla:
Autobús urbano de piso bajo
Valor máximo
Valor mínimo
Valor medio
566 mm
532 mm
545 mm
Autobús
normal
Valor máximo
Valor mínimo
Valor medio
809 mm
802 mm
805 mm
urbano
de
piso
Autocar interurbano con piso
Valor medio
de conductor rebajado
805 mm
Valor máximo
Autocar interurbano de piso
Valor mínimo
normal
Valor medio
978 mm
960 mm
973 mm
Valor máximo
Autocar interurbano de piso
Valor mínimo
de conductor elevado
Valor medio
1150 mm
994 mm
1062 mm
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U.P.M.
INSIA
En cuanto a las características constructivas de los distintos vehículos, del
estudio efectuado puede destacarse lo siguiente.
En todos los casos, la estructura delantera está compuesta de los siguientes
elementos o partes básicas.
-
Parabrisas de una o varias piezas de vidrio.
-
Una puerta delantera para la entrada de los pasajeros o puerta de servicio,
colocada en la parte derecha del vehículo.
-
Según los casos, una puerta para la entrada del conductor colocada en la
parte izquierda del vehículo.
-
Una estructura frontal compuesta de una o varias barras cuya misión es
dar soporte al para-brisas y servir de apoyo al recubrimiento estético de
la estructura frontal.
-
Unos travesaños superiores, que ariostran transversalmente los laterales
del vehículo y sirven de apoyo al para-brisas.
-
Perfiles inferiores colocados a la altura del piso, unido al bastidor del
vehículo cuya misión principal es ariostrar transversalmente los laterales
del vehículo, servir de apoyo para la estructura del piso. Además sobre
estos perfiles se sitúan los puntos de apoyo de la estructura frontal sobre
el extremo delantero del bastidor y el paragolpes delantero
-
Largueros del bastidor. Normalmente corresponden a dos perfiles
metálicos abiertos o cerrados, colocados longitudinalmente en el
vehículo. Pueden llegar hasta la parte delantera o estar cortados justo por
delante del eje delantero, en cuyo caso se coloca una estructura en forma
de celosia que conecta el bastidor con la estructura frontal
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U.P.M.
INSIA
-
Estructura reticular correspondiente al piso en la parte delantera derecha,
que está compuesta de la estructura que da soporte a la escalera de acceso
al vehículo desde la puerta de servicio, normalmente son unos perfiles
tubulares metálicos colocados verticalmente y transversalmente uniendo
los laterales con el bastidor del vehículo.
-
Estructura plana del piso en el lado izquierdo del vehículo
correspondiente al conductor. Normalmente se disponen perfiles
tubulares colocados transversalmente al vehículo uniendo el bastidor con
los laterales. Según la altura de piso del conductor y la del bastidor se
pueden disponer de una serie perfiles verticales para elevar la misma
hasta la altura deseada.
-
Laterales izquierdo y derecho, que incluyen los pilares o montantes
delanteros, los pilares situados detrás de las puertas y las posibles barras
de arriostramiento entre ellos. Los pilares situados detrás de la puerta se
unen al resto de la estructura lateral del vehículo, donde la celosía situada
entre el piso y por debajo de las ventanas aporta una mayor rigidez al
conjunto.
En las siguientes figuras se muestra un esquema de los elementos indicados, en
una configuración típica de un autobús interurbano de piso normal.
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U.P.M.
INSIA
TRAVESAÑOS
SUPERIORES
PILARES
ESTRUCTURA
FRONTAL
BASTIDOR
TRAVESAÑO INFERIOR
BASTIDOR
Configuración típica de la estructura frontal de un autocar interurbano
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U.P.M.
INSIA
Ensamblaje entre estructura frontal, laterales y techo
-
Materiales: El material empleado es en todos los casos acero, si bien el tipo
de acero si puede varia de unos tipos a otros, los valores más frecuentes, así
como sus características se muestran en la siguiente tabla.
Denominación
ST37
ST42
ST52
-
Límite elástico
(Mpa)
240
260
280
Límite de rotura Límite de fatiga
(Mpa)
(Mpa)
370
150
420
165
500
195
Dimensiones: Las dimensiones del vehículo están limitadas, como es lógico
por el actual código de la circulación, siendo su anchura de 2.55m y su altura
dependiendo del tipo de autobús de 3.2 para un piso bajo hasta los 3.7 para
un piso elevado.
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U.P.M.
INSIA
-
Los perfiles metálicos empleados en cada una de las distintas partes son los
siguiente:
o Bastidor: Normalmente perfiles metálicos de alto límite elástico,
abiertos UPN de 100 a 150mm de canto y entre 4 a 9 mm de espesor,
o perfiles tubulares rectangulares con el mismo canto y los espesores
comprendidos entre 3 y 6 mm.
o Pilares laterales. Corresponden a perfiles tubulares rectangulares o
cuadrados con unas dimensiones en milímetros comprendidas entre
uno cuadrado de 50*50*3 hasta un rectangular de dimensiones
100*40*4.
o Travesaños superiores. Corresponden a perfiles tubulares
rectangulares o cuadrados con unas dimensiones en milímetros
comprendidas entre uno cuadrado de 40*40*2 hasta un rectangular de
dimensiones 100*40*4
o Travesaños inferiores. Corresponden a perfiles abiertos UPN, o
tubulares rectangulares o cuadrados con canto comprendido entre 80
mm hasta los 120mm, y espesores comprendidos entre 3 y los 9 mm.
o Estructura frontal. Constituida normalmente de perfiles tubulares
cuadrados o rectangulares en diferentes combinaciones siendo las
secciones más comúnmente utilizadas de 40*40*2 hasta 60*40*3
expresadas en milímetros.
o Estructura del piso en lado derecho. Corresponde a perfiles
normalmente tubulares con unas dimensiones comprendidas entre los
30*30*2 hasta los 40*40*3.
o Estructura de soporte del piso del conductor. Corresponde también a
una estructura realizada con perfiles de sección cerrada dispuestos
transversal y longitudinalmente siendo las secciones más comunes las
comprendidas entre el 30*30*2 hasta el 60*40*3.
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U.P.M.
INSIA
En cuanto a los elementos accesorios que pueden incluirse en la parte frontal del
autobús son muy variados, pero los más frecuentes son los siguientes:
Mecanismos de dirección, compuesto de caña y cubo de la dirección de
acero normalmente macizo colocados justo debajo del volante a una distancia
del frontal de aproximadamente 350 mm.
En algunas casos puede encontrarse la rueda de repuesto, colada en la
parte inferior, en los bajos del vehículo, sujetada mediante cables al piso, o
mediante una pequeña estructura formada por perfiles tubulares de pequeña
sección 30*30*2 formando un enrejillado.
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U.P.M.
INSIA
FASE 2.2. MODELIZACIÓN DEL FRONTAL DE VARIOS VEHÍCULOS.
SIMULACIÓN DE LOS DISTINTOS ENSAYOS TIPO.
Se ha acometido la modelización por elementos finitos de los distintos tipos de
vehículos considerados, es decir, autocares interurbanos de piso normal, de piso
rebajado y de piso elevado.
Una primera opción consiste en modelizar tres vehículos distintos que pudiesen
considerarse representativos de cada uno de estos tipos. No obstante, debido a las
diferencias constructivas entre los modelos, sería difícil comparar los resultados y
discernir qué diferencias de comportamiento son debidas a las distintas alturas y de piso
configuraciones generales del puesto de conductor, y cuales vienen provocadas por
diferentes soluciones de diseño utilizadas localmente.
Por estas razones se optó por modelizar un solo modelo de autocar de piso
normal, representativo de los vehículos de última generación que se están fabricando en
la actualidad, y elaborar el modelo de forma paramétrica. De esta forma, se podrá variar
la configuración del modelo original para representar un vehículo de piso elevado o de
piso rebajado, manteniendo las características de construcción, los tipos de perfiles
empleados y los tipos de uniones.
Se ha elegido como vehículo tipo para ser modelizado, el modelo DIVO
fabricado por HISPANO CARROCERA, S.A. Dicho vehículo se corresponde con la
configuración de estructura frontal más habitual, en la que los largueros de bastidor
llegan hasta el extremo delantero de la estructura, donde se unen y sustentan a la
estructura frontal. Sobre el larguero izquierdo y sobre la parte inferior del lateral se
apoya el piso del conductor, que se sitúa a una altura de un metro sobre el suelo. No
obstante, según se ha comentado, el objetivo marcado es que el modelo permita variar la
altura del piso entre 750 mm y 1250 mm.
El modelo se ha elaborado haciendo uso del módulo de preproceso del programa
ANSYS, y como se ha comentado, se ha realizado de forma paramétrica, de forma que
el modelo se genera mediante un fichero de órdenes, en el que las principales
dimensiones son parámetros, que pueden tomar distintos valores según el tipo de
autocar que quiera obtenerse.
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U.P.M.
INSIA
En la siguiente figura se muestran diversas vistas de dos de los modelos
geométricos obtenidos para la carrocería de dos de los vehículos tipo considerados, con
piso normal y piso rebajado respectivamente.
Modelización la estructura frontal de los autocares tipo de piso normal y piso rebajado.
Una vez obtenida la geometría, cada modelo se malla mediante elementos placa
elasto-plásticos. En la figura se muestra el mallado efectuado sobre los modelos
anteriores.
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U.P.M.
INSIA
Mallado de los modelos de la estructura frontal de los autocares de piso normal
y piso rebajado.
A continuación se muestran diferentes vistas de los modelos de elementos finitos
realizados en los que se han dado los espesores de las distintas barras atendiendo al
códico de colores siguiente.
Color
Espesor en mm
Turquesa
1.5
Morado
2
Rojo
3
Violeta claro
3.5
Azul
4
Burdeos
5
Verde manzana
6
Ocre
6.5
Naranja
7
Violeta
8
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INSIA
Azul oscuro
10
Verde oscuro
11
Violeta oscuro
13
Rosa
16
MODELO DE PISO NORMAL
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INSIA
MODELO DE PISO REBAJADO
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INSIA
MODELO DE PISO ELEVADO
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U.P.M.
INSIA
Una vez elaborados los modelos, el cálculo y obtención de resultados se realiza
mediante el código de elementos finitos explicito PAM-CRASH. Este programa permite
la simulación de impactos y grandes deformaciones, y será adecuado para simular los
ensayos de colisión tipo que se definieron en el anteriormente citado estudio
“Definición de criterios de diseño del puesto de conductor de los autocares desde el
punto de vista de la seguridad”.
Como resultados del cálculo, pueden obtenerse en primer lugar las
deformaciones, de la estructura, y a partir de ellas, las intrusiones en el espacio de
supervivencia del conductor. En la secuencia de imágenes de las siguientes figuras, se
muestra la progresión de la deformación de la estructura de la carrocería obtenida en la
simulación de un ensayo de choque contra barrera rígida con solapamiento parcial.
Por otra parte, de los modelos pueden obtenerse las deceleraciones sufridas por
el vehículo en los distintos choques considerados, y a partir de ellas valorar el nivel de
exigencia a que estarán sometidos los sistemas de retención del conductor, y estimar los
daños que podrá sufrir éste debido a las deceleraciones.
Pueden obtenerse las tensiones y la energía absorbida en cada elemento de la
estructura, lo que permitirá detectar posibles puntos débiles, o zonas que no están
trabajando correctamente y no están aprovechando su capacidad de absorción de
energía.
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U.P.M.
INSIA
Definición de características exigibles a la estructura de los autocares.
a)
Colisión frontal con bajo solapamiento con un vehículo industrial
Se representa mediante un choque a 30 km/h contra una barrera rígida, con un
solapamiento transversal del 30% del ancho del autobús. La barrera tiene una sección
como la representada en la figura, para simular la del vehículo industrial más
desfavorable (camión de obra). Se considera una cabina situada entre los 700 y los 2900
mm de altura respecto al suelo, y bajo ella un dispositivo antiempotramiento delantero
como el definido en la Directiva 2000/40, a la altura máxima permitida sobre el suelo
(400 mm) y a la máxima distancia respecto al borde delantero de la cabina (400 mm)
La velocidad se ha elegido por coherencia con la marcada por la Directiva 96/37.
sobre Asientos y sus Anclajes para el ensayo dinámico de asientos, destinado a verificar
su resistencia en caso de colisión frontal, mientras que el solapamiento se basa en las
conclusiones obtenidas del estudio accidentológico y la revisión bibliográfica
efectuados.
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U.P.M.
b)
INSIA
Alcance a la parte trasera de un vehículo industrial con alto solapamiento
Se representa mediante un choque a 30 km/h contra una barrera rígida con un
solapamiento transversal del 70% del ancho del autobús o autocar. La barrera tiene una
sección como la representada en la figura, para simular la de la parte trasera del camión
en el caso más desfavorable, considerando la altura de la caja de un camión de obra
(entre 1 y 1,8 m respecto al suelo), con el dispositivo antiempotramiento trasero a la
máxima distancia permitida desde el borde trasero (400 mm) y la máxima altura
respecto al suelo (550 mm)
Al igual que en el caso anterior, la velocidad se ha elegido por coherencia con la
marcada por la Directiva 96/37 sobre Asientos y sus Anclajes, y el solapamiento se
basa en las conclusiones obtenidas del estudio accidentológico y la revisión
bibliográfica efectuados en el estudio “Definición de criterios de diseño del puesto de
conductor de los autocares desde el punto de vista de la seguridad”.
A continuación se muestran las diferentes configuraciones de ensayo efectuadas
sobre cada vehículo, en los que se ha variado la barrera contra la que se impacta, el
grado de solapamiento y la altura del piso del conductor.
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U.P.M.
INSIA
COLISIÓN CONTRA BARRERA RÍGIDA CON 30% DE SOLAPAMIENTO
DEL FRONTAL DEL AUTOBÚS
Modelo de piso elevado
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U.P.M.
INSIA
Evolución de la deformada
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U.P.M.
INSIA
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U.P.M.
INSIA
Gráficas de resultados
alto 30
5.00E+05
4.50E+05
4.00E+05
3.50E+05
3.00E+05
2.50E+05
2.00E+05
1.50E+05
1.00E+05
5.00E+04
E. Cinética (J)
E. Interna (J)
0.
24
0.
18
0.
20
0.
22
0.
12
0.
14
0.
16
0.
06
0.
08
0.
10
0.
00
0.
02
0.
04
0.00E+00
E. Total (J)
alto 30
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0. 0
02
5
0. 9
05
1
0. 8
07
7
0. 7
10
3
0. 6
12
9
0. 5
15
5
0. 4
18
1
0. 3
20
7
0. 2
23
31
0.2
0
Desplazamiento hacia el conductor en X (m)
87 de 146
U.P.M.
INSIA
88 de 146
U.P.M.
INSIA
89 de 146
U.P.M.
INSIA
90 de 146
U.P.M.
INSIA
normal 30
0.
00
E+
00
1.
00
E02
2.
00
E02
3.
00
E02
4.
00
E02
5.
00
E02
6.
00
E02
7.
00
E02
8.
00
E02
5.00E+05
4.50E+05
4.00E+05
3.50E+05
3.00E+05
2.50E+05
2.00E+05
1.50E+05
1.00E+05
5.00E+04
0.00E+00
E. Cinética (J)
E. Interna (J)
E. Total (J)
normal 30
8.00E-01
7.00E-01
6.00E-01
5.00E-01
4.00E-01
3.00E-01
2.00E-01
1.00E-01
0.00E+00
0
0.0259
0.05180001 0.07770001
91 de 146
U.P.M.
INSIA
92 de 146
U.P.M.
INSIA
93 de 146
U.P.M.
INSIA
94 de 146
U.P.M.
INSIA
95 de 146
U.P.M.
INSIA
96 de 146
U.P.M.
INSIA
97 de 146
U.P.M.
INSIA
alto 70
5.00E+05
4.50E+05
4.00E+05
3.50E+05
3.00E+05
2.50E+05
2.00E+05
1.50E+05
1.00E+05
5.00E+04
E. Cinética (J)
0.
14
0.
16
0. 0.1
8
20
00
0
0.
22 02
00
0
0.
24 01
00
00
1
0.
04
0.
06
0. 0.0
8
10
00
0
0.
12 01
00
00
1
0.
0
02
00
00
3
0.00E+00
E. Interna (J)
E. Total (J)
alto 70
7
0. 2
23
31
20
13
0.
18
54
0.
95
15
0.
12
36
0.
10
77
0.
07
18
0.
05
59
0.
0.
02
0
1.40E+00
1.20E+00
1.00E+00
8.00E-01
6.00E-01
4.00E-01
2.00E-01
0.00E+00
98 de 146
U.P.M.
INSIA
Modelo de piso normal
99 de 146
U.P.M.
INSIA
100 de 146
U.P.M.
INSIA
101 de 146
U.P.M.
INSIA
102 de 146
U.P.M.
INSIA
103 de 146
U.P.M.
INSIA
104 de 146
U.P.M.
INSIA
normal 70
E. Cinética (J)
E. Interna (J)
0.
22
0.
16
0.
18
00
00
0.
1
20
00
00
1
0.
14
0.
0.
1
12
00
00
1
0.
0
02
00
00
0.
1
04
00
00
0.
1
06
00
00
0.
1
08
00
00
1
5.00E+05
4.50E+05
4.00E+05
3.50E+05
3.00E+05
2.50E+05
2.00E+05
1.50E+05
1.00E+05
5.00E+04
0.00E+00
E. Total (J)
normal 70
1.40E+00
1.20E+00
1.00E+00
8.00E-01
6.00E-01
4.00E-01
2.00E-01
0.00E+00
0
0.026 0.052 0.078 0.104 0.13 0.155 0.181 0.207
105 de 146
U.P.M.
INSIA
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Energía cinética (J)
5.00E+05
4.50E+05
4.00E+05
3.50E+05
3.00E+05
2.50E+05
alto 30
alto 70
normal 30
normal 70
2.00E+05
1.50E+05
1.00E+05
5.00E+04
0.
00
E+
3. 00
00
E
6. -02
00
E
9. -02
00
E
1. -02
20
E
1. -01
50
E
1. -01
80
E
2. -01
10
E
2. -01
40
E01
0.00E+00
segundos
Energía interna (J)
00
E6. 0 2
00
E9. 0 2
00
E1. 0 2
20
E1. 0 1
50
E1. 0 1
80
E2. 0 1
10
E2. 0 1
40
E01
3.
0.
00
E
+0
0
5.00E+05
4.50E+05
4.00E+05
3.50E+05
3.00E+05
2.50E+05
2.00E+05
1.50E+05
1.00E+05
5.00E+04
0.00E+00
alto 30
alto 70
normal 30
normal 70
106 de 146
U.P.M.
INSIA
alto 70
normal 30
1
2
0.
23
3
3
0.
20
7
4
0.
18
1
5
0.
15
5
6
0.
12
9
7
0.
0.
10
3
8
alto 30
07
7
9
05
1
0.
0.
02
5
0
1.40E+00
1.20E+00
1.00E+00
8.00E-01
6.00E-01
4.00E-01
2.00E-01
0.00E+00
normal 70
2.
0.
00
E
+0
59 0
E
5 . -0 2
18
E
7 . -0 2
77
E
1 . -0 2
04
E
1 . -0 1
30
E
1 . -0 1
55
E
1 . -0 1
81
E
2 . -0 1
07
E
2 . -0 1
33
E01
1.40E+00
1.20E+00
1.00E+00
8.00E-01
6.00E-01
4.00E-01
2.00E-01
0.00E+00
alto 30
normal 30
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U.P.M.
INSIA
0.
00
E
2. +00
59
E
5. -02
18
E
7. -02
77
E
1. -02
04
E
1. -01
30
E
1. -01
55
E
1. -01
81
E
2. -01
07
E
2. -01
33
E01
1.40E+00
1.20E+00
1.00E+00
8.00E-01
6.00E-01
4.00E-01
2.00E-01
0.00E+00
alto 70
normal 70
En la barrera de 30% de solapamiento, el dispositivo antiempotramiento se
encontraba a una altura de 700 mm. sobre el suelo, con lo que los modelos, con alturas
de piso de 960 mm y 1080 mm. colisionaban con elementos rígidos iguales. Al estar
constituidas las delanteras por los mismos elementos constructivos y ser igual la energía
puesta en juego es lógico entonces que se produzcan los mismos desplazamientos y las
curvas de absorción de energía sean iguales.
Para la barrera rígida con un 70 % de solapamiento, la altura del dispositivo era
de 1000 mm sobre el suelo. El modelo de piso alto, que se encuentre a 80 mm. por
encima de él, y el piso normal se encuentra 40 mm. por debajo. En él, los resultados son
diferentes, sin embargo esta variación es muy escasa para permitir que ciertos elementos
constructivos no entren en contacto con la misma, por lo que los resultados tampoco
difieren mucho.
Comparando por un lado las curvas obtenidas con la barrera y un solapamiento
del 70% se observa como, aunque finalmente se obtienen el mismo nivel de intrusión en
el habitáculo, la velocidad de progresión de la deformación el menor, motivada por el
mayor porcentaje de solapamiento que en el caso del 30%.
Sin embargo, sí que es apreciable, en cuanto a energía la diferencia entre los
resultados obtenidos contra la barrera de 30 y la de 70 %. Se observa como con la
108 de 146
U.P.M.
INSIA
barrera del 30% la energía cinética disminuye más, con una pendiente similar, pero
adelantada en el tiempo con respecto a las curvas del 70% en 30 ms, esto es debido a
que al sufrir la deformación en una parte de la estructura menor, se produce mayor
intrusión inicial, que motiva que aumente la energía absorbida por deformación plástica
de la estructura.
En ambos casos, los valores de deceleración alcanzados son similares, pero no
así su distribución en el tiempo. Con un solapamiento del 30% se obtienen mayor valor
de deceleración en los instantes iniciales, mientras que en el caso de solapamiento del
70% el pico de deceleración está desplazado en el tiempo aproximadamente 30 ms.
El motivo de esto, es que como la parte de mayor resistencia es el bastidor, en
el caso del 30% de solapamiento, la barrera impacta antes con el, al deformarse más
rápidamente, antes. En el caso de un solapamiento del 70%, al haber más perfiles
sujetos a deformación plástica, la velocidad de deformación es algo menor, adsorbiendo
más energía, lo que redunda en unos picos de deceleración menores.
Por otras parte, si se atiende al volumen de deformación definido en anteriores
trabajos, y a la colocación de éste a 350 mm de la parte frontal del vehículo, que
corresponde con la distancia norma del frontal a los pedales, el “volumen mínimo de
deformación” es invadido completamente, con los niveles de seguridad que se instalan
en los diseños de los frontales de autobuses en la actualidad.
Separación 350 mm
Colocación de los pedales con respecto a la estructura frontal
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U.P.M.
INSIA
Volumen límite de deformación. “Definición de criterios de diseño del puesto de
conductor de los autocares desde el punto de vista de la seguridad”.
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U.P.M.
INSIA
En cuanto a las posibles lesiones ocasionadas en el conductor, en función de la
intrusión, se pueden deducir cuales serian las lesiones, suponiendo que el conductor es
retenido por el cinturón.
En la siguiente gráfica, obtenida en el trabajo realizado por INSIA “Definición
de criterios de diseño del puesto de conductor de los autocares desde el punto de vista
de la seguridad” se manifiesta como con el valor de intrusión obtenido, aun en el caso
de que el conductor fuera retenido por los cinturones, se seguirían produciendo lesiones
gravísimas en el conductor, al resultar totalmente invadido su espacio de supervivencia.
INTRUSIÓN DENTRO DEL VOLUMEN DE DEFORMACIÓN MÁXIMO DEL CONDUCTOR
0.25
Aplastamiento de cabeza
0.2
TURISMO
V.I. LIGERO
0.15
SEMIREMOLQUE
CON CAJA
CAMIÓN 1 SC
Dañado
del tronco
y cabeza
CAMIÓN 1 CC
CAMIÓN 2 SC
CAMIÓN 2 CC
0.1
Dañado de
rodilla y fémur
CAMIÓN 3 SC
CAMIÓN 3 CC
SEMIREMOLQUE SC
0.05
SEMIREMOLQUE CC
Dañado de
tobillos, tibia y
peroné
0
0
200
400
600
800
1000
1200
Intrusión entre vehículos
Posibles daños del conductor en función de la intrusión
111 de 146
U.P.M.
FASE 3.
INSIA
OPTIMIZACIÓN DE LA ERGONOMÍA DEL PUESTO DE
CONDUCTOR.
En esta fase del estudio, con los datos obtenidos en las fases anteriores y
haciendo uso del modelo realizado, se han establecido los parámetros necesarios para la
obtención de los criterios de diseño del puesto de conducción de autocares.
Para la definición de los criterios de diseño, se han utilizado distintos
percentiles, el representativo del 5% de la población femenina, y el representativo del
95% de la población masculina, por considerar que son los límites para establecer unas
dimensiones mínimas y máximas del puesto de conducción, también se ha utilizado el
percentil representativo del 50% de la población masculina por considerarlo una media
entre los percentiles extremos. Dichos percentiles han sido simulados utilizando el
software comercial SAFEWORK.
El proceso ha seguir para conseguir el diseño ergonómico del puesto del
conductor es el siguiente:
A.
Colocación del maniquí en la posición de confort en el autobús.
Haciendo uso del modelo realizado y considerando como fija la posición de
los pedales, se han colocado los distintos percentiles sobre el mismo modelo de
autobús, colocándolo en la posición de confort, definida con anterioridad, tratando
de adaptar para cada percentil los distintos elementos del puesto de conducción de
autocares, de forma que, independientemente del percentil, el conductor siempre
mantenga la posición de confort en circulación.
B.
Se adapta las variables de diseño del puesto del conductor a cada percentíl en
la posición de confort, de forma que variando los diferentes percentiles se tiene
el rango de ajuste mínimo, de cada variable, de forma que cualquier sujeto con
unas características antropométricas comprendidas entre los percentiles
considerados podrá colocarse en el puesto de conductor con una posición de
confort optima.
A continuación se muestran los resultados obtenidos para las variables
analizadas.
112 de 146
U.P.M.
INSIA
Espacio destinado al conductor en general.
Para su determinación se ha usado las dimensiones de un maniquí del percentil
95/TNO con una estatura de 2 m y con el respaldo inclinado 15º. Las dimensiones del
espacio deben ser tales que permitan acomodar el maniquí considerado, junto con el
asiento y el reposacabezas. Además es necesario que disponga de suficiciente distancia
que permita operar con seguridad las diferentes parte móviles.
Altura del puesto de conductor
Viene definida por los siguientes parámetros.
Altura de la cabeza del percentil que se considere, más una oscilación en el
rango de ajuste de la altura del asiento de 50 mm, más una altura de 30 mm
correspondientes a posibles adornos o tocados en la cabeza, más un espacio
mínimo para movimiento de la misma.
En función de la altura del punto H, con una altura mínimo de 850 mm
siendo recomendable un valor de 1000 mm.
Según las especificaciones para los autobuses de servicio público en
Alemania, la altura mínima debe de ser de 1600 mm desde el suelo.
113 de 146
U.P.M.
INSIA
30 mm
>850 mm
>1600 mm
~1000 mm
50 mm
Ancho del espacio destinado al conductor
El ancho mínimo necesario para el conductor viene determinado por:
El espacio mínimo necesario para permitir el movimiento de los codos más
el ancho de estos.
El espacio libre alrededor de los pies que corresponde al valor
antropométrico del maniquí en la posición de confort más 300 mm
Se debe prever un espacio mínimo suficiente para el descanso del pie
izquierdo.
El ancho mínimo debe de ser de 730 m en la zona de los pies y a 300 mm sobre
el suelo y de 800 mm en la zona de movimiento de los codos sobre el asiento y
hasta la cabeza.
114 de 146
U.P.M.
INSIA
Acceso al puesto del conductor
El espacio mínimo necesario para acceder al puesto del conductor viene
determinado por las características antropométricas, con especial atención de los
percentiles elevados y en los corpulentos o con elevado perímetro abdominal. El valor
mínimo del perfil de acceso al puesto de conductor se muestra en la siguiente figura.
El asiento del conductor debe ser accesible sin riesgo, especialmente los
escalones deberán realizarse con un ancho y una profundidad de la huella suficiente, la
superficie no deberá ser resbaladiza, debiendo contar con asideros.
Los autobuses con transmisión mecánica restringen el acceso al puesto del
conductor, por lo que es recomendable el uso de transmisiones electro-neumáticas,
eléctricas o transmisiones automáticas que reducen el tamaño de la palanca de control.
Esta recomendación de espacio para el movimiento del conductor es válida para
el acceso completo del conductor desde la puerta hasta su plaza.
Por razones de seguridad, una luz debe ser instalada, que iluminará los escalones
y parte de la carretera situada en frente de la puerta de acceso del conductor, esta luz
deberá ser independiente de que el vehículo esté arrancado y deberá iluminar el área
hasta al menos 10 segundos después de cerrar la puerta desde fuera.
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U.P.M.
INSIA
Espacio de almacenamiento
Teniendo en cuenta las opiniones mostradas por los conductores, y aunque no
hay restricciones en su localización si deben ser tenidas en cuenta las prioridades
establecidas anteriormente, a la hora de su ubicación en el vehículo. Para ello es
recomendable seguir el siguiente criterio en la distribución:
En las inmediaciones del puesto de conductor se debe disponer un espacio
destinado a albergar la bolsa de viaje del conductor y una linterna. Deberá estar
colocada sin ninguna prioridad de alcance, puesto que únicamente será utilizada
al inicio y el final del trayecto y ya con el vehículo parado.
Para objetos que se usarán durante el viaje se deberá disponer de uno o más
huecos de almacenamiento, para por ejemplo, mapas, libro de ruta, listas de
pasajeros, etc.
Las dimensiones deberán permitir almacenar objetos de tamaño DIN A4.
El nivel de prioridad en cuanto al alcance será de Prioridad III.
Espacio de almacenamiento para pequeños objetos, como bolígrafos, cigarrillos,
monedas, etc.
Deberá tener un nivel de Prioridad II en cuanto al alcance.
Se deberá disponer de al menos una percha dentro del habitáculo, sin ningún
nivel de prioridad.
Se deberá disponer de un superficie de apoyo que permita escribir pequeñas
listas, o sobre el libro de ruta, sin ningún nivel de prioridad.
También es necesario disponer de un hueco que permita alojar bebidas, dentro
del área de Prioridad II.
Dimensiones del asiento del conductor y rango de ajuste
Existe un gran número de estudios y literatura concerniente al diseño del asiento.
Los diseños de los asientos actuales han alcanzado un elevado nivel de confort y
calidad. Dentro del alcance de este proyecto, se muestran los principales requerimientos
en cuanto a su diseño, para lo que se han tenido en cuenta los siguientes planteamientos.
• Factores de antropometría
Debe permitir acomodar los percentiles comprendidos entre el 5% y el 95%, lo
que determina las siguientes variables de diseño:
116 de 146
U.P.M.
INSIA
-
Profundidad del asiento.
Altura del respaldo
Diseño del respaldo incluido la zona de apoyo lumbar
Diseño de los cinturones
Rango de ajuste
Distribución de la presión sobre el asiento
Tejido de recubrimiento.
• Factores psicológicos.
Dentro de los factores psicológicos, están, la posición adoptada en relacción con
la tarea de conducir, aspectos térmicos y de distribución de la presión entre los discos
vertebrales.
• Factores de la dinámica del vehículo
Forma del asiento y tapizado para evitar desplazamientos laterales del cuerpo en
las curvas.
• Confort térmico.
Que tiene en cuenta la temperatura del entorno, así como lo tapicería del asiento,
en especial, en lo concerniente a su transpirabilidad y ventilación.
• Seguridad
Seguridad ante impactos.
Colocación de cinturones de seguridad y airbag.
Rigidez del asiento.
• Sistema de ajuste del asiento
Sistema de ajuste eléctrico o mecánico.
Memoria de posiciones
Ubicación de los mandos de ajuste dentro de una zona alcanzable
teniendo en cuenta aspectos de confort.
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U.P.M.
INSIA
Dimensiones del asiento
Como el asiento debe acomodar a percentiles muy distinto, es necesario, por
tanto que sea ajustable, además en el caso de percentiles corpulentos con grandes
perímetros abdominales requieren un mayor rango de ajuste en el ancho del asiento y
del respaldo.
En la siguiente figura se muestran las dimensiones y el rango de variación de las
principales variables de diseño del asiento.
10º-25º
400
490
360
475-589
595-699
440
0º-10º
mín. 500
420-470
Rango de
ajuste 100
La altura del respaldo se ha fijado haciendo que las cotas necesarias para que el
final del asiento tenga una altura ligeramente superior a la de los hombros de los
diferentes percentiles. Es lógico que la altura del asiento una vez que sea fijada no podrá
ser variada, sin embargo el fabricante deberá de adoptar un compromiso entre las
medidas aquí mostradas de manera que se adapte lo mejor posible a los diversos tipos
de conductor.
En el caso del reposacabezas, las alturas indicadas se han tomado desde el punto
medio de éste y con referencia al punto H, este elemento sí que puede ser ajustado, por
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U.P.M.
INSIA
tanto se deberá de ofrecer un rango de ajuste de manera que con una altura de respaldo
fija, se consigan las alturas aquí mostradas.
A continuación se muestra el proceso seguido para establecer los diferentes
valores, posicionando cada uno de los diferentes percentiles y obteniendo las
dimensiones optimas del asiento.
A
B
Los valores obtenidos para cada percentil se muestran en el siguiente cuadro:
PERCENTIL 5% PERCENTIL 50% PERCENTIL 95%
Distancia A
120
119
110
Distancia B
595
689
699
Sistema de ajuste del asiento
Los mandos de ajuste del asiento deben de ser operados de una manera segura y
sin que exista contacto visual. Para evitar posturas estáticas y disminuir el tiempo de
adaptación del asiento a cada conductor es recomendable que los mismos dispongan de
memoria, si es así, ésta debería ser capaz de almacenar los siguientes parámetros:
- Ajuste longitudinal
- Elevación del asiento
- Inclinación del respaldo
- Profundidad del asiento
- Inclinación del asiento
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U.P.M.
INSIA
Suspensión del asiento y amortiguamiento de vibraciones
Las consecuencias de una exposición elevada a vibraciones se centran
principalmente, en una perdida de eficiencia, elevada incidencia de las baja laborales.
Los principales síntomas son, daños en la columna vertebral que produce dolores en la
cadera, disminución de la sensibilidad, reducción de los reflejos y capacidades motoras,
así como perdida de la coordinación. En comparación con otros gremios de
trabajadores, los conductores de autobús están especialmente afectados por daños en la
parte baja de la columna, causados principalmente por una elevada exposición a
vibraciones.
En la siguiente tabla se muestra los rangos de aceleraciones y la forma en la que
el cuerpo humano las percibe.
aw < 0,315m/s2
Sin apenas efecto
0,135 < aw < 0,63m/s2
Un poco de disconformidad
0,5 < aw < 1,0m/s2
Ligeramente inconfortable
0,8 < aw < 1,6m/s2
inconfortable
1,25 < aw < 2,5m/s2
Muy inconfortable
aw > 2,5m/s2
Extremadamente
inconfortable
Para prevenir las vibraciones se puede actuar de diferentes maneras:
- Eliminando la vibración, eliminación de la fuente de ruido.
- Sustituyendo el elemento que produce la vibración
- Aislando la vibración, de forma que se aísle la fuente del sujeto que la
recibe.
- Mediante control, minimizando el riesgo, para lo que se actúa de una manera
ingenieril sobre la frecuencia, dirección y duración, así como también sobre la
exposición. Se puede sub-dividir en, reducción de la vibración de la fuente y
reducción de la vibración transmitida.
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U.P.M.
INSIA
Minimizando el tiempo de exposición, limitando el tiempo de permanencia
en la zona afectada, lo que obligara a una mayor rotación de los operadores.
-
En este estudio se ha actuando sobre el asiento y sus sistema de suspensión y
amortiguamiento.
Hoy en día, todos los asientos destinados a ser usados por el conductor disponen
de sistema de suspensión y aunque la calidad de estos es elevada, hay un problema que
sigue existiendo, y es que el conductor se ve obligado a realizar diferentes movimientos
para contrarrestar los causados por la suspensión. Como ejemplo, sirva lo siguiente,
mientras se usa el embrague, se está efectuando una fuerza en la dirección del eje “z”,
que hace que se extienda la suspensión del asiento, lo que hace que este tienda a
moverse hacia arriba, movimiento que resulta muy molesto, motivo por el cual muchos
conductores prefieren desactivar el mecanismo de suspensión.
Además, es necesario limitar el nivel de exposición del conductor a las
vibraciones, para lo que es conveniente adoptar los prescripciones de la normativa ISO
2631-1 (Parte 1), que especifica la dirección y la localización de los puntos de medida,
el equipo a usar, la duración de las lecturas y las frecuencias de medida, así como el
método de evaluación de las aceleraciones medidas. La mencionada norma utiliza la
aceleración como magnitud para evaluar la vibración, aunque en algunos casos, en los
que la vibración es pequeña a muy bajo rango de frecuencia, se emplea la medida de
velocidades que posteriormente son transformadas en aceleración.
La frecuencia natural del asiento con o sin amortiguamiento no debe exceder de
1-1.3 Hz. La energía de la oscilación de acuerdo con la norma alemana BK 2110 no
debe exceder de la magnitud de kr 16.2. Este valor corresponde con el valor de la
frecuencia de la aceleración de 2.5 m/s2 de acuerdo con la ISO 2631. El valor de kr 16.2
o de aw de 2.5 m/s2 es válido para la exposición de todo el cuerpo, así como también de
las oscilaciones sufridas por los brazos o las piernas.
Cuando el sistema dispone de elementos elásticos y amortiguadores, la
adaptación a los diferentes pesos del cuerpo debería ser automática, siendo el rango de
pesos entre los que se debe realizar el ajuste, de 45 kg para los más livianos hasta 130
kg para los más pesados.
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U.P.M.
INSIA
En cualquier caso, configuraciones del asiento más similares a la de los coches,
en las que no existe movimiento relativo entre el asiento y los demás elementos es
considerada como de mayor confort. Por lo que sería conveniente dimensionar
adecuadamente la suspensión del autobús, con lo que además se mejora el confort de
marcha de los pasajeros.
Tapizado del asiento
El tapizado del asiento debe ser más blando en el centro que los prominencias
laterales.
La dureza en el centro debe de estar comprendida entre 300 y 350 N
La dureza en las prominencias laterales deberá estar comprendida entre los 450 y
500N.
En el diseño del contorno del asiento, se debe evitar que éste envuelva
completamente al cuerpo, porque se pierde confort como consecuencia de dificultar la
ventilación del mismo.
El material con que esté realizada la tapicería del asiento debe ser transpirable,
para permitir la evaporación del sudor.
VOLANTE
La localización del volante en los diseños de autobuses actuales suele estar muy
baja y alejada de la asiento, lo que obliga a una postura de conducción desfavorable.
El volante debe ser posicionado teniendo en cuenta la postura de confort y el
área alcanzable por cada uno de los distintos maniquís, y para cada uno de los diferentes
percentiles.
Para la correcta ubicación del volante en cada uno de los percentiles
considerados en este estudio, se ha procedido a determinar el diámetro medio, la
inclinación respecto a la horizontal y las coordenadas del centro del volante tomando
como referencia el punto H de cada percentil correspondiente.
Para evaluar correctamente el diseño optimo de la posición del volante se deben
tener en cuenta los siguientes considerándoos:
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U.P.M.
INSIA
-
Se debe de permitir el movimiento del muslo al accionar el embrague, para lo
que es necesario dejar un espacio libre entre el borde inferior del volante y el
muslo de al menos 50 mm. Igualmente el mínimo espacio entre el abdomen y el
volante debe de ser también de 50 mm. En ambos casos, esta separación se debe
respetar para los percentiles más grandes y para los más corpulentos.
-
Se debe evitar que el volante impida la visión de los diferentes instrumentos.
-
Es necesario que el conductor pueda alcanzar la parte más alejada del volante,
mientras se gira el vehículo.
Manteniendo la posición de confort para cada uno de los percentiles, se ha
considerado que el volante óptimo es aquel que consigue mantener esta posición para
una colocación de las manos correspondiente a las 3 y las 9 en un reloj, es decir, que se
considera que la posición de confort determina el diámetro del volante. Los resultados
obtenidos ofrecen unas dimensiones que pueden parecer algo reducidas, sin embargo
son posibles gracias a las ayudas tecnológicas presentes en la actualidad y que permiten
reducir los esfuerzos necesarios por el conductor en las maniobras.
Una vez que se tiene determinado el diámetro del volante se procede a la
colocación de éste de manera que se consiga la posición de manos anteriormente
mencionada, con esto queda determinada la posición del volante y podemos fijar las
coordenadas e inclinación para cada uno de los percentiles considerados.
Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tabla, las cotas se ofrecen en
milímetros mientras que el ángulo está dado en grados:
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U.P.M.
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PERCENTIL 5%
PERCENTIL 50% PERCENTIL 95%
Distancia H
410
443
462
Distancia V
303
339
364
Inclinación A
17
17
18
En el siguiente gráfico se pueden observar las cotas determinadas, así como la
colocación, para un percentil determinado.
El siguiente paso es colocar las manos del conductor de manera que el agarre del
volante se produzca como en la realidad. Manteniendo la postura de confort
previamente establecida, el alcance del volante no se produce exactamente en las 3 y las
9 sino que se producirá en una zona más próxima al cuerpo del conductor. Esta
situación no difiere mucho de la realidad, como se ha podido comprobar en la práctica,
ya que únicamente cuando se requieran esfuerzos notables se procederá a la sujeción del
volante por su diámetro para así conseguir ejercer un mayor momento.
La manera final considerada en la que el conductor posiciona los brazos para
maniobrar con el volante se puede observar con mayor claridad en el siguiente gráfico:
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U.P.M.
INSIA
En la figura anterior se muestra la forma en la que el conductor posiciona los
brazos para maniobrar con el volante.
En cuanto a la inclinación del volante, a pesar de que algunos manuales de
ergonomía y diversos estudios recomiendan una inclinación del volante más similar a la
de los turismos con un ángulo de entre 30º-40º, con la posición aquí definida es posible
disponer el volante con un ángulo de 17º-18º, que facilita la visión frontal así como la
lectura de los instrumentos y además sigue manteniendo el confort del conductor.
La localización del centro del volante debe estar alineado con la línea media del
conductor, eje X, con un error máximo de ± 15 mm.
Diámetro del volante
El diámetro del volante se define en función de la máxima fuerza permitida de
accionamiento de la dirección en caso de fallo de la dirección asistida. En el pasado esto
determinó que el diámetro mínimo de los volantes fuera de 500-550 mm, aunque la
tendencia actual es a disminuir este valor.
Teniendo en cuenta requerimientos ergonómicos el diámetro optimo del volante
variará entre los diferentes percentiles, siendo ésta variación la indicada en la siguiente
tabla.
PERCENTIL 5%
Diámetro medio
298.5
PERCENTIL 50% PERCENTIL 95%
338.5
358.5
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Diámetro del aro del volante
El diámetro del aro del volante, según muestran diferentes estudios ergonómicos
debe estar comprendido entre 32 y 40 mm, el valor de 32 mm es un compromiso entre
requisitos ergonómicos y leve perturbación en la visión de los instrumentos.
Disposición de mandos por debajo del volante
La disposición de los diferentes mandos a instalar por debajo del volante está
determinada por las diferentes medidas antropométricas de los diferentes percentiles,
desde el 5% femenino hasta el 95% masculino y por la norma ISO 4040.
-
Se deben de seguir las siguientes recomendaciones en cuanto a su colocación:
Los mandos no deben sobresalir del diámetro del volante, con una tolerancia de
±10 mm.
Para evitar operaciones involuntarias la distancia mínima entre estos y el volante
debe de ser de al menos 35 mm.
- En una vista superior, los mandos deben estar dispuestos en un área de 90º,
según se dispone en la norma ISO 4040.
- Únicamente se debe instalar un mando por lado del volante, por razones de uso y
simplicidad de accionamiento, aunque en muchos casos se instalan dos en el lado
derecho, estando el control de velocidad con frecuencia colocado por debajo de
algún interruptor, lo que disminuye el área libre para el movimiento del muslo, en
especial en el accionamiento de los pedales.
- En los casos en los que existan más de dos mandos colados en un lado, la
distancia vertical entre ellos debe de ser de al menos 10 mm para evitar
operaciones involuntarias.
- Los diferentes mandos no deben impedir o dificultar la visión del cuadro de
instrumentos.
-
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U.P.M.
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A continuación se muestran una serie de recomendaciones a seguir en la
distribución de los diferentes mandos a instalar por debajo del volante, en función a las
disposiciones comúnmente utilizadas por los principales fabricantes.
Lado izquierdo, luces e intermitentes
- Lado derecho, Accionamiento del limpiaparabrisas y control de velocidad.
- Elementos en la parte central del volante, control de la radio, teléfono. Los
mandos de éstos deberán estar instalados dentro del alcance de los dedos, estando
-
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en contacto la mano con el volante, ésta recomendación no debe ser tenida en
cuenta para el accionamiento de la bocina colocada en el centro del volante.
Pedales
En primer lugar se ha determinado el diseño del pedal de manera que se ajuste lo
máximo posible a la posición óptima del pie, para ello se ha elegido un pedal cuyo eje
de rotación esté lo más cercano posible al punto de apoyo del talón del conductor, con
ello conseguiremos que el esfuerzo ejercido para las maniobras de aceleración, frenada
o cambio de marchas sea el menor posible.
El siguiente paso, ha sido determinar el ángulo del pedal respecto al piso del
autocar de manera que el pie quede apoyado conservando la postura de confort, es decir,
que el pie mantenga 90º con la pierna, este ángulo de pedal será el mismo para todos los
percentiles considerados y se ha fijado en 10º.
Una vez determinadas las características del pedal, el siguiente paso es
posicionarlo para cada percentil, para tomar las distancias únicamente se ha trabajado
con un pedal ya que los resultados obtenidos son perfectamente aplicables para los otros
pedales dispuestos en el autocar.
Las cotas mostradas han sido tomadas con el punto de referencia H como se
muestra en el siguiente gráfico:
V
H
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Los valores de estas distancias en milímetros para cada uno de los casos
considerados se muestran en el siguiente cuadro:
Distancia H 398
449
480
Distancia V 410
472
510
La determinación de estos valores tiene una gran importancia ya que darán el
rango de ajuste del asiento del conductor en lo que se refiere a altura respecto del piso y
al recorrido longitudinal, para que cualquier persona con unas determinadas
dimensiones pueda tener un alcance óptimo a los pedales manteniendo la postura de
confort.
Diseño de los pedales
Basándose en la posición de confort y en sus parámetros biomecánicos, en la que
como se ha indicado anteriormente, el ángulo entre la pierna y el pie es de 90º.
Según esto en el diseño de los pedales se establecen las siguientes
recomendaciones.
El punto de rotación ideal debe caer en el eje X de rotación del tobillo, lo que
significa que el punto de rotación del talón y el del pedal es el mismo, por lo que
no se requieren movimientos relativos entre el pie y el área de accionamiento del
pedal.
- El movimiento necesario para accionar el freno y el acelerador debe de ajustarse
al menor ángulo de confort del tobillo. El valor optimo está comprendido entre 90º
y 110º, debiendo ser el mínimo por encima de 80º
-
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La posición de confort del conductor induce a que los pedales formen un ángulo
de 12º con el eje longitudinal del vehículo.
- Para evitar accionamiento involuntarios la separación entre pedales debe de ser
de al menos 50 mm, con un óptimo de 100 mm.
- Para evitar un movimiento fácil y rápido del pie desde el acelerador hasta el
freno, es recomendable que no sea necesario elevar el pie, por lo que la altura del
pedal del freno debe ser la correspondiente a la de operación normal del
acelerador.
-
Fuerzas de accionamiento
Utilizando las recomendaciones realizadas dadas en [37] basadas en
experimentación y los valores indicados en la norma VDV-234, los valores aceptables
para las fuerzas de accionamiento en autobuses son las indicadas en las siguientes
tablas.
En cuanto al acelerador y el freno se han distinguido varias fases o etapas en el
accionamiento de los mismos, correspondientes a el accionamiento parcial del pedal,
por el contrario el embrague únicamente es accionado de modo completo, realizándose
este accionamiento con el movimiento de la pierna, mientras que el accionamiento
parcial se debe realizar únicamente con el movimiento del tobillo.
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U.P.M.
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Pedal del acelerador
Fuerza de operación
Fuerza de recuperación
35-40 N
20 N
Pedal del freno
Fuerza
Ángulo de
operación
Modo de operación
Primera activación
40±10 N
4º±1º
Accionada con el pie
20% de activación
120±30 N
8º±2º
50% de activación
180±50 N
13º±3º
≤420 N
≤25º
Activación completa
Accionada
pierna
con
la
Pedal del embrague
Activación completa
Fuerza
Ángulo de
operación
≤420 N
≤25º
Modo de operación
Accionada
pierna
con
la
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U.P.M.
INSIA
Campo de visión
El campo de visión, tanto hacia el exterior como hacia el interior tiene una
importancia importante, de tal forma que la posición del conductor se ajusta de forma
que éste tenga una visión suficiente, tanto del exterior como del cuadro de instrumentos.
Normalmente los conductores ajustan el asiento tan alto como pueden, de forma
que tengan una visión adecuada del exterior.
Campo de visión directo.
En cuanto a la visión frontal, existen una serie de normas, directivas y
recomendaciones que es necesario seguir en el diseño.
- Por un lado están las directivas CE 77/649 - 90/630 aplicables a vehículos de
categoría M1.
- StVZO § 35b (German Strassen Verkehrs Zulassungsordnung): Semi circle view
- Una recomendación alemana de ver un punto colocado en frente a 4 m de
distancia.
- Visión de las luces de tráfico tales como semáforos, señales, etc. (RiLSA
„Richtlinien für Lichtsignalanlagen“ 292)
- Catálogo de medidas para transporte de escolares en autobuses interurbanos y de
pequeña capacidad en Alemania. (Anforderungskatalog für Kraftomnibusse und
Kleinbusse zur Schülerbeförderung) according to StVZO § 34a
Visión frontal
Una visión frontal adecuada, así como la frecuencia con la que es necesario
consultar los diferentes indicadores y elementos de control determina la prioridad del
campo de visión.
Para determinar prioridades en el campo de visión se han distinguido tres áreas,
conforme al tiempo necesario para tener una correcta visión.
Basándose para la separación de cada área, en las tareas a realizar por el
conductor. La visión del exterior tiene la máxima prioridad, de forma que se tiene que
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U.P.M.
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disminuir al máximo cualquier interferencia de ésta provocada por los instrumentos,
volante, etc.
En la siguiente tabla se muestran los diferentes campos de visión, el tiempo
mínimo necesario y si existe o no movimiento de los ojos o del cuerpo. Los valores
fueron determinados experimentalmente por Kart Baure [37]
Tiempo para
percepción
Movimiento del cuerpo
1. Campo de
visión óptimo
aprox. 0,2sec
Ojos fijos y sin movimiento
del cuerpo o de la cabeza
vertical
horizontal
± 15º
± 15º
2. Máximo
campo de visión
aprox. 0,5sec
Movimiento de los ojos
± 22,5º
± 22,5º
Movimiento máx. de los
ojos con la visión fija, hasta
percepción de los colores.
+25º
-45º
± 30º
Visión borrosa con los ojos
fijos
+40º
-45º
± 45º
Movimiento de la cabeza
+35º
± 50º
3. Rango de
vision sin
movimiento de
la cabeza.
4. Rango de
< 2sec
Desviación del eje
normal de visión.
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U.P.M.
INSIA
-65º
visión
± 75º
Movimientos reconocibles
con los ojos fijos
5. Campo de
visión
> 2sec
+70º
-65º
Movimiento de los ojos y
del cuerpo
La línea de visión normal debe estar inclinada un ángulo de 15º con respecto al
el horizontal.
Las prioridades en el campo de visión del conductor son las siguientes.
• Prioridad I. Contorno del campo de visión óptimo. Define el circulo de
movimiento de los ojos optimo, que está formado por un movimiento de 12º15º de variación con respecto a la línea de visión en horizontal y en vertical.
• Prioridad II.Corresponde al área máxima de visión central, está definida como
alquella que forma un ángulo de +40º y –20º con la vertical y de ±35 con la
horizontal de visión.
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U.P.M.
INSIA
• Prioridad III. Está definida por el área máxima de visión sin que exista
movimiento de la cabeza. Corresponde a un ángulo de +70º y –45º en vertical
y de ±90º en horizontal.
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U.P.M.
INSIA
Alcance y visión de los instrumentos
La visión de los instrumentos se debe realizar de una forma clara y de la manera
más rápida posible.
Para la localización óptima del tablero de instrumentos para cada percentil se
han tenido que considerar varios factores como son el alcance correcto dentro de las
diferentes prioridades a los instrumentos localizados en el tablero, la visión correcta así
como las limitaciones geométricas por la disposición del volante y de la columna de la
dirección.
En primer lugar se ha considerado el campo de visión, para ello se han
considerado dos situaciones, la correspondiente a la visión para la postura de confort del
conductor, y la correspondiente a la visión para cuando el conductor fije su atención en
el panel, para lo cual se considera que el conductor mantiene su postura de confort y
únicamente varía la posición de los ojos.
Se ha buscado un óptimo, de manera que cuando la visión esté fijada en la
calzada, quede una gran parte de tablero que esté dentro del campo de visión central y
que además no esté ocupando el volante gran parte de este campo de visión. En esta
zona del tablero se deberán colocar aquellos instrumentos que aporten información
necesaria para el conductor durante la marcha como puede ser el velocímetro.
También es necesario considerar el campo de visión, para el caso en el que el
conductor fije su atención en el tablero, en este caso, habrá una parte del campo de
visión central que es cubierto por el volante. Por debajo de la zona tapada se deberán
colocar aquellos instrumentos que aporten información en funciones concretas y no tan
necesarias durante la marcha como puede ser el estado de la batería, el control de las
luces...
Los campos de visión para cada uno de los percentiles se muestra a
continuación, la zona circular corresponde al campo de visión central mientras que la
zona elíptica corresponde a la zona periférica. Se ofrecen los distintos casos
correspondientes a la visión fijada en la calzada, lo que equivale a un ángulo de –12º, y
a la visión fijada en el cuadro de instrumentos, correspondiente a un ángulo de –35º.
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U.P.M.
INSIA
Campos de visión para ángulo de –12º
Percentil 5%
Percentil 50%
Percentil 95%
Campos de visión para ángulo de –35º
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INSIA
Percentil 5%
Percentil 50%
Percentil 95%
El siguiente aspecto a considerar en el alcance del conductor a los instrumentos
del panel, para ello se ha representado el alcance con el extremo de la mano derecha
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U.P.M.
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manteniendo la postura de confort, esto de hace para determinar la zona en la cual se
deberán de incluir todos aquellos instrumentos incluidos en la prioridad I, está zona de
alcance está fijada considerando que el conductor no separa en ningún momento su
espalda del respaldo del asiento.
Las zonas de alcance para cada percentil se representan en los siguientes
gráficos:
Percentil 5%
Percentil 50%
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Percentil 95%
Una vez que se han establecido estos criterios sólo falta colocar el tablero de
instrumentos de manera que no interfiera con la columna de la dirección ni con el
volante. Las cotas que han sido definidas se muestran en el siguiente gráfico con sus
valores correspondientes en el cuadro.
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Distancia B
628
721
763
Distancia H
517
581
648
Distancia V
221
260
288
Inclinación A
47º
48º
55º
Displays periféricos
En este apartado están englobados todos aquellos indicadores que ni tienen
influencia en la conducción, como por ejemplo la radio, televisión, sistema de
navegación, computadora de abordo y similares. Estos testigos pueden ser colocados en
una amplio margen, de forma que aunque no estén colocados dentro del campo de
visión, si estén lo más próximo posible a éste, siendo recomendable que estén colocados
entre 35º y los 60º medidos en horizontal.
Visión de menores en las inmediaciones del vehículo
Un accidente bastante frecuente, es el atropello de menores después de
abandonar el autobús, al tratar de cruzar la carretera antes de que éste reinicie la marcha.
Es debido a la escasa visibilidad de los menores en la parte frontal y en especial en los
laterales delanteros.
En autobuses destinados al transporte de menores en Alemania existe una
recomendación StVZO 34ª, que obliga a considerar que desde el puesto de conductor se
vea un menor de 1,2 m de alto colocado a 1 m del frontal. Esta recomendación se debe
extender también a los laterales desde el pilar A hasta el mitad del vehículo.
Esto obliga a colocar espejos especiales, con los que incrementar el campo de
visión indirecto.
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U.P.M.
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1m
1.2 m
Campo de visión indirecta
Se debe de observar a través de espejos el espacio interior del vehículo, en
especial a los pasajeros al entrar o salir o cuando están colocados en la mitad de las
escaleras. La localización de los espejos dentro del habitáculo debe ser dentro del
campo de visión del conductor.
Por otra parte, para la visión exterior a través de espejos es necesario colocar los
mismo en los pilares delanteros, por lo que es necesario girar la cabeza par su
visualización, por lo que aumenta el tiempo necesario para obtener una visión correcta a
través de los mismos. Con el fin de disminuir el disconfort producido por este
movimiento es recomendable que si colocación en el vehículo esté comprendida dentro
entre los ángulos de 25º hacia arriba y –35º hacia abajo y en vertical dentro del rango
±90º en la horizontal, siendo el valor optimo por ergonomía de 30º.
Adicionalmente es necesario seguir la Directiva 71/127.
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U.P.M.
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CONCLUSIONES
De los trabajos realizados en relación con el proyecto “Estudio para la mejora de
las condiciones de seguridad y ergonomía del puesto de conducción de autocares” se
puede destacar lo siguiente:
En cuanto al análisis de la ergonomía del puesto del conductor:
Se ha efectuado una recopilación de los distintos parámetros de diseño del
puesto del conductor, de entre los cuales se han seleccionado aquellos que
pueden tener una mayor influencia en la ergonomía.
Se ha definido un sistema de referencia de medida, situado en el talón al que
referir todas las dimensiones y situación de los distintos elementos.
Se ha establecido una postura, considerada como de confort, que se tomará como
referencia de confortabilidad para evaluar las diferentes posturas del conductor
en función de su posición.
Se ha elaborado una encuesta que ha determinado las carencias de los diseños
actuales del puesto del conductor.
De los resultados de la encuesta, se deduce que la principal causa de
incomodidad manifestada por los conductores está motivada por el asiento, por
un lado, porque la regulación no es suficiente, lo que se traduce en dificultad
para acceder a los mandos, y por otro, al insuficiente apoyo lumbar.
Se ha elaborado un modelo de ergonomía del puesto del conductor que permite
la modificación paramétrica de la posición de los distintos elementos y sus
reglajes.
Se han analizado las principales variables de diseño del puesto del conductor,
indicando el valor óptimo, para cada uno de los percentiles considerados.
Los puntos analizados son:
•
Espacio mínimo del habitáculo del conductor
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U.P.M.
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•
Posición longitudinal, transversal y vertical del asiento
•
Ángulos y dimensiones del asiento y reposacabezas
•
Rango de ajuste de la columna de la dirección y del volante
•
Posiciones de los pedales
•
Fuerzas de accionamiento de los pedales
•
Posiciones del panel de instrumentos
•
Alcance de mandos
•
Ángulos de visión
En cada una de las variables de diseño que se han considerado, se ha definido el
valor del ajuste que es necesario dar, de forma que los conductores con
parámetros antropométricos comprendidos entre el percentil del 5% femenino y
el 95% masculino puedan alcanzar una posición de confort optima.
Se han establecido diferentes zonas para la instalación de mandos, atendiendo a
las diferentes prioridades de alcance establecidas.
Se han establecido los ángulos de visión central, periférica y máxima que servirá
de base para la ubicación de espejos, testigos etc.
en este trabajo, se han obtenido el rango de variación de las principales
características constructivas de los vehículos, de cara a la ergonomía. No obstante, se
han puesto de manifiesto, como en algunos puntos no se obtienen los niveles de
seguridad deseados, por lo que es necesario incidir sobre determinados puntos, con
objeto de mejorar su grado de confort. En especial, en el diseño de asientos y sus
sistema de suspensión, en la colocación de mandos y testigos, en el acceso al puesto de
conductor, etc.
Por otra parte, las prescripciones del campo de visión, tanto directo como
indirecto, resultan escasas, por lo que sería recomendable adaptarlas, para permitir la
visión de menores en las inmediaciones del vehículo, teniendo presente la fatiga y el
grado de confort del conductor.
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U.P.M.
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En cuanto al análisis de la seguridad del puesto del conductor:
Se han analizado las características constructivas de la parte frontal de los
autocares más habituales. Dentro de esto se ha establecido el rango de variación
de las principales características como, la altura del piso del conductor, los
perfiles y materiales más comúnmente utilizados y su disposición.
Se ha generado un modelo de elementos finitos de la estructura frontal de un
autocar tipo. Dicho modelo se ha elaborado de forma paramétrica lo que
permitirá simular distintas alturas de piso de conductor y distintas soluciones
constructivas.
Las intrusiones alcanzadas en el choque con bajo solapamiento, que simula un
impacto frontal con un camión a una velocidad de 30 km/h, se obtienen
intrusiones superiores a 1,2m El mismo resultado, aproximadamente, se ha
obtenido con la barrera que reproduce el alcance a un camión con un
solapamiento del 70% y a 30 km/h.
Se ha evaluado el comportamiento de un modelo actual ante la solicitación
impuesta diferentes métodos de ensayos definidos en anteriores estudios,
manifestando las graves carencias de seguridad, al producirse intrusiones en el
vehículo de 1,2 m.
Las deceleraciones alcanzadas son distintas, produciéndose mayor valor de
deceleración en el impacto con bajo solapamiento, lo que se traduce en mayor
riesgo de lesión para el conductor.
En el caso de la barrera con alto solapamiento (70%) el pico de deceleración se
da retrasado en el tiempo con respecto a la de bajo solapamiento, motivado por
el hecho de que con los diseños actuales de estructura frontal, la zona que mayor
rigidez aporta es el bastidor, por lo que cuanto ésta entra en contacto con la
barrera, al ser más rígida, hace que aumente la deceleración.
Por lo tanto, en el caso de bajo solapamiento, el bastidor entra en
contacto antes con la barrera que en el caso de bajo solapamiento.
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U.P.M.
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La curvas de energía puesta en juego, muestran como en el caso de la barrera
con alto solapamiento, la energía absorbida tiene menor pendiente, y como los
desplazamientos son bastante parejos, se traduce en menores niveles de
deceleración en el vehículo.
Con los valores de intrusión obtenidos, se invade completamente el “volumen
límite de deformación”.
A la vista de los resultados obtenidos, se ha observado que con los actuales
diseños de frontales, no se obtienen unos niveles de seguridad adecuados para el
conductor, puesto que en todos los casos considerados se invade ampliamente el espacio
de supervivencia del conductor.
Resulta por tanto, una actividad prioritaria, continuar la investigación en este
campo, en especial sobre nuevos diseños de estructura frontal, que proporcionen la
suficiente resistencia, para que no se invada el denominado “espacio de supervivencia
del conductor”, unido a esto, resultaría necesario analizar diferentes configuraciones de
sistemas de retención, especialmente pensados para el conductor, tales como cinturones
de seguridad, airbag, columnas y volantes colapsables, etc.
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Modelo de coche
Fecha de la prueba:
Probador
Altura
Peso
Habitáculo
Ud describiría en general este habitáculo como:
Cómodo
Incómodo
En caso de resultarle incómodo, se debe a:
Un asiento incómodo
Pedales
Volante
El habitáculo es pequeño
Hay algún mando de uso habitual que no quede a su alcance
No
Si
A qué mando no llega:
En cuanto al espacio del habitáculo que rodea al asiento Ud piensa que es:
Grande
Correcto
Pequeño
¿Hay algún elemento del habitáculo que interfiera con sus movimientos?
No
Si
En caso afirmativo indique cuál
En cuanto a la altura del habitáculo, ¿le gustaría ir más alto?
No
Si
El acceso al habitáculo del coche le resulta:
Incómodo
Cómodo
En caso de que el acceso al habitáculo sea incómodo, ¿qué cambiaría?
Asiento
¿Le permite el asiento una regulación óptima de la postura de conducción?
No
Si
Respecto al asiento, que criticaría:
Banqueta muy larga
Banqueta muy corta
Falta alguna regulación
Que regulación de las siguientes le gustaría añadir para el asiento:
Inclinación banqueta
Apoyo lumbar
Dureza Amortiguación
En caso de problema con la regulación en longitud, le ocurre que:
No llega a los pedales
Es ud muy alto y conduce encogido
Interfiere con el volante
Esta encuesta es importante, ayudará a mejorar su puesto de trabajo. Tome el tiempo que le sea necesario para
rellenar esta encuesta con tranquilidad. No es necesario cumplimentarla en el momento.
Si escribe, hágalo con letra mayúscula.
En todas las preguntas puede marcar tantos recuadros como sea necesario para expresar su opinión.
Una vez rellena, por favor entréguela en el control de estación.
Sus datos permaneceran totalmente confidenciales.
Pedales
Con los reglajes disponibles de cualquier forma Ud:
No llega bien a ellos
Llega perfectamente a ellos
El ángulo de los mismos respecto al suelo le obligan a mantener una postura del pie:
Incómoda
Cómoda
Piensa que debería estar colocados de otra manera
Suspendidos
Sobre el suelo
Respecto a la caña de la dirección, los pedales deberían estar:
Más cercanos a la caña
Más separados de la misma
Volante
Con los reglajes disponibles de cualquier forma Ud:
No está cómodo
Está cómodo
Si no está cómodo con el volante señale los inconvenientes
No llega al volante
Interfiere con el vientre
El volante es muy grande
Cree que le faltan reglajes al volante
No
Si
¿Cual es el reglaje que falta?
Sistema billetaje
El pupitre de mando:
Esta lejos
Es cómodo y accesible
La meseta de cobro es cómoda
No
Si
Si la meseta de cobro no le es cómoda indique el motivo
Está lejos
Le obliga a realizar un giro forzado del cuerpo
General
¿Alguna maniobra que realiza habitualmente le supone un esfuerzo especial?. Indíquela
Especifique la maniobra que más le molesta realizar independiente mente del esfuerzo requerido para ello
Indique aquí los aspectos de mejora del habitáculo que no ha podido expresar en la encuesta:
U.P.M.
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