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Un nuovo dispositivo salva motociclisti

La Direzione Servizi alla Produzione di ANAS (Gruppo FS) ha testato con ottimi risultati un nuovo dispositivo di sicurezza passiva ecofriendly, progettato per garantire la massima sicurezza per gli utenti deboli della strada e in linea con la tendenza aziendale per una rete infrastrutturale sempre più eco-sostenibile

Dispositivo salva motociclisti ANAS

La nostra priorità è realizzare strade sicure, performanti e sostenibili anche per tutti gli utenti inclusi i motociclisti. Per questo le attività di ANAS (Gruppo FS) sono indirizzate allo sviluppo di soluzioni innovative per il miglioramento delle prestazioni delle strade dal punto di vista dell’affidabilità, della sicurezza, del comfort degli automobilisti e della sostenibilità ambientale.

In coerenza con gli indirizzi di sviluppo sostenibile indicati dalla CE nel Green Deal Europeo, ANAS si prepara a perseguire i propri obiettivi anche attraverso lo studio in house di dispositivi di ritenuta stradali realizzati con materiali ecosostenibili.

In questo nuovo percorso intrapreso da ANAS nell’ottica di una strada sempre più sicura e sostenibile si inserisce il progetto D.s.m.U Ecofriendly ANAS, acronimo di Dispositivo salva motociclista Universale.

Crash test su barriera ANAS
1. Crash test su barriera di sicurezza discontinua ANAS nelle condizioni reali della strada (2021)

Lo scopo del progetto è quello di ampliare il catalogo di barriere di sicurezza aziendali testate e certificate CE nelle condizioni reali della strada, terreno soft e arginello ridotto (Figura 1) e appositamente studiate per la sicurezza di tutti gli utenti della strada, anche i più vulnerabili quali i motociclisti (Figura 2). 

L’idea progettuale e obiettivi del progetto

L’idea progettuale del D.s.m.U ANAS, è incentrata sullo sviluppo di un dispositivo modulare e flessibile, interamente realizzato in gomma riciclata proveniente dagli pneumatici fuori uso (PFU). Tale dispositivo è stato studiato sia per applicazione su barriere stradali ANAS sia commerciali e si è mostrato altamente performante nei casi di impatto con il corpo del motociclista e in grado di limitare le lesioni gravi e di adattarsi a stretti raggi di curvatura.

Il progetto e la realizzazione del prototipo del D.s.m.U. ANAS è stato portato avanti in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Firenze, che vanta una grande esperienza nel campo dei crash test virtuali con manichini strumentati Hybrid-III e valutazione degli effetti sul corpo del motociclista a seguito di impatti con altri veicoli e/o barriere stradali, la Società senza scopo di lucro Ecopneus – che promuove il più ampio sviluppo possibile delle applicazioni e dei mercati della gomma da riciclo PFU – e Proge Plast Srl, una realtà industriale dal core business incentrato sull’ingegnerizzazione e produzione di prodotti realizzati con polimeri e materiali gommosi.

L’installazione di una barriera
2. L’installazione di una barriera di sicurezza continua ANAS (2017)

La ricerca si è concentrata sul raggiungimento di una soluzione che fosse:

  • sicura per i motociclisti: i crash test eseguiti ai sensi della UNI CENT TS 17342 hanno riportato ottimi risultati biomeccanici, tutti rientranti nel livello I imposto dalla Norma;
  • adattabile ai diversi raggi di curvatura al fine di eliminare le problematiche riscontrate durante le installazioni di tali dispositivi nei siti di impianto in curva e in grado di garantire una continuità su strada per il suo collegamento a incastro tra i diversi elementi;
  • studiata non solo per applicazione su barriere stradali ANAS;
  • facilmente installabile per il sistema di aggancio al montante della barriera stradale.

Il D.s.m.U. ANAS raggiunge caratteristiche prestazionali di massima sicurezza per i motociclisti grazie alla combinazione del design e alla composizione del materiale particolarmente elastico utilizzato per la sua realizzazione, compound eco-sostenibile in gomma riciclata PFU capace di coniugare le prestazioni tecniche e la qualità, valorizzando l’elasticità e l’assorbimento degli urti della gomma.

  • Il concept del D.s.m.U. ANAS
    3A Il concept del D.s.m.U. ANAS
    3A. Il concept del D.s.m.U. ANAS
  • Il concept del D.s.m.U. ANAS
    3B Il concept del D.s.m.U. ANAS
    3B. Il concept del D.s.m.U. ANAS

Inoltre, non necessita di manutenzione e/o ripristino a seguito dell’urto: il materiale di cui è costituito è capace di ritornare nella forma iniziale azzerando così i costi delle manutenzioni.

Il concept ideato per la sicurezza dei motociclisti

Al fine di ottenere il miglior comportamento del D.s.m.U. ANAS, a seguito dell’urto con il corpo del motociclista, sono state valutate e verificate con modellazioni agli elementi finiti (LS-Dyna) molteplici combinazioni geometriche ma quella che ha riportato risultati migliori presenta una forma a “Sigma” (Figure 3A, 3B, 4A e 4B) capace di impedire il contatto diretto di qualsiasi parte del corpo sul montante della barriera stradale.

La particolare forma dei moduli, inoltre, riesce ad accogliere al meglio la spalla e la testa del manichino Hibrid-III e decelerare progressivamente la traiettoria del corpo. 

La caratterizzazione del materiale

La selezione del materiale si è focalizzata su compound, messi a disposizione da Ecopneus, capaci di coniugare prestazioni e sostenibilità ambientale grazie all’utilizzo di gomma riciclata da Pneumatici Fuori Uso (PFU).

  • Il D.s.m.U. ANAS sul montante
    4A Il D.s.m.U. ANAS sul montante
    4A. Il concept del D.s.m.U. ANAS sul montante della barriera stradale ANAS discontinua
  • Il D.s.m.U. ANAS sul montante
    4B Il D.s.m.U. ANAS sul montante
    4B. Il concept del D.s.m.U. ANAS sul montante della barriera stradale ANAS discontinua

Il polverino o il granulo di gomma riciclata, adeguatamente amalgamato a diverse tipologie di matrici termoplastiche attraverso l’uso di specifici compatibilizzanti, trasferisce alla matrice polimerica alcune delle caratteristiche tipiche della gomma, come l’elasticità, la resistenza agli urti e l’assorbimento delle vibrazioni, in modo tale da aumentarne e modificarne le caratteristiche funzionali.

Questi prodotti sono stati ideati e progettati per essere lavorati e trasformati con le tecnologie in questo momento in uso senza richiedere tecnologie specifiche.

Il percorso di selezione del compound più adatto al progetto del D.s.m.U. ANAS è iniziato con una analisi delle proprietà fisico-meccaniche dei vari materiali attraverso test effettuati, ad hoc per questo progetto, presso laboratori specializzati nelle certificazioni di materiali gommosi.

Le prove effettuate sono state principalmente di caratterizzazione statica, quali carico e allungamento a rottura, trazione mono-assiale ed equi-biassiale, compressione volumetrica, taglio puro (Planar Shear). I risultati di questa analisi hanno permesso di ottenere informazioni chiave sulle performance e sulla sostenibilità di diverse soluzioni e materiali, scelti per la progettazione e prototipazione di questo sistema ideato per salvaguardare anche i motociclisti.

Il D.s.m.U. ANAS
5. Il D.s.m.U. ANAS

Implementazione della soluzione individuata e realizzazione del prototipo

Il compound selezionato per la produzione dei moduli del D.s.m.U. ANAS è caratterizzato da una percentuale di gomma riciclata da PFU che supera il 90% del peso totale.

La gomma riciclata viene caricata in un estrusore e miscelata con una matrice legante di polimeri termoplastici per creare il compound desiderato. Per la produzione dei prototipi del dispositivo, è stato realizzato dapprima uno stampo in alluminio della forma a “Sigma” nel quale è stato inserito il compound e compresso fino ad ottenere la consistenza e la densità desiderata.

Fattori importanti relativi a questa attività di stampaggi sono la temperatura alla quale il materiale è inserito nello stampo e l’omogenea distribuzione del materiale all’interno dello stampo stesso. Con lo stesso stampo è stato possibile realizzare campioni al vero con differenti spessori.

Le prestazioni del prodotto sviluppato e i test sperimentali

Le prestazioni ottenute dal D.s.m.U. ANAS durante i test sperimentali eseguiti ai sensi della UNI CENT TS 17342 nel mese di Maggio 2022 mostrano una forte riduzione in termini percentuali dei vari indici biomeccanici rispetto alla soglia di primo livello della Normativa con il raggiungimento di tutti gli obiettivi prefissati da ANAS per questo progetto di sicurezza eco-sostenibile.

I risultati del D.s.m.U. ANAS
6. I risultati del D.s.m.U. ANAS prove 102 e 103 ai sensi della UNI CENT TS 17342

In Figura 6 vi sono i risultati della:

  • prova 102: lancio del manichino strumentato sul D.s.m.U. ANAS in direzione centrata sulla barriera stradale;
  • prova 103: lancio del manichino strumentato sul D.s.m.U. ANAS in direzione del montante della barriera stradale.

Il D.s.m.U. Ecofriendly ANAS sarà verificato con i crash test ai sensi della UNI EN 1317.

 

Nota: con piacere vi abbiamo riproposto questo articolo, già presentato lo scorso 21 Febbraio.

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