Jusque récemment, la diversité n'était pas une priorité essentielle pour les ingénieurs en sécurité routière.

Être juste, ils traitaient d'une question plus fondamentale :comment convaincre les parties prenantes du gouvernement, l'industrie et le monde universitaire à se mettre d'accord sur des mannequins de crash test et des modèles informatiques standardisés, premières étapes nécessaires pour comprendre la biomécanique des accidents et réduire le nombre de morts et de blessés sur les autoroutes américaines.

Ils ont fait des progrès substantiels. Selon la National Highway Traffic Safety Administration, le taux de mortalité pour 100 millions de kilomètres-véhicules parcourus a diminué de 32 % entre 1994 et 2016, les statistiques de l'année dernière sont disponibles.

Intégrer les femmes dans l'équation

Maintenant, les chercheurs commencent à aller au-delà du choix consensuel - le 50e centile masculin - pour examiner d'autres populations vulnérables, et le Center for Applied Biomechanics de l'Université de Virginie joue un rôle de premier plan. Au premier rang de ces groupes se trouvent les femmes. En 2011, les chercheurs du centre ont publié une étude démontrant que les femmes portant des ceintures de sécurité étaient 47% plus susceptibles que les hommes de subir des blessures graves, même après contrôle de l'âge, la taille, poids et la gravité de l'accident. L'écart est particulièrement prononcé pour les blessures aux membres inférieurs.

"Pendant des années, nous avons utilisé une technique appelée mise à l'échelle géométrique pour prévoir comment des êtres humains de différentes tailles réagiraient aux accidents, " a déclaré le professeur adjoint James Kerrigan, directeur adjoint du Centre de biomécanique appliquée. "Non seulement l'extrapolation ne fonctionne pas pour les hommes, mais cela ne fonctionne particulièrement pas pour les femmes."

Parmi les nombreuses dissemblances susceptibles d'affecter les résultats, citons la laxité ligamentaire et la forme osseuse différentes.

L'un des étudiants diplômés de Kerrigan, Carolyn Roberts, se concentre sur cette question. Roberts essaie de comprendre les différences biomécaniques entre les hommes et les femmes et de déterminer comment ces différences affectent la tolérance aux blessures. Avec le soutien d'Autoliv, l'un des plus grands fabricants d'airbags et de ceintures de sécurité, elle détermine les limites précises des méthodologies actuelles utilisées pour prédire la réponse des femmes et développe un ensemble de données d'accompagnement des données de réponse aux blessures chez les femmes. Cela lui permettra d'identifier des conditions de test spécifiques où les techniques de prédiction homme-femme échouent.

Elle utilisera ses conclusions pour développer des modèles de blessures indépendants pour les femmes ainsi que pour concevoir des moyens d'extrapoler à partir des données masculines qui sont plus précis que l'échelle géométrique. Finalement, en comparant les modèles masculins et féminins, elle sera en mesure de déterminer quelles différences mécaniques entre les hommes et les femmes ont le plus d'effet sur les blessures.

"Avec un peu de chance, avec une meilleure compréhension de la tolérance aux blessures et de la prédiction, constructeurs automobiles, les décideurs en matière de sécurité automobile et les chercheurs en prévention des blessures peuvent travailler ensemble pour rendre les véhicules plus sûrs pour l'ensemble de la population, " elle a dit.

Répondre aux besoins d'une population plus nombreuse

Le mannequin masculin du 50e centile mesure 5 pieds 9 pouces et pèse 172 livres, ce qui lui donne un indice de masse corporelle qui se situe légèrement dans la catégorie de l'embonpoint. Ce n'est guère représentatif.

Selon les Centers for Disease Control and Prevention, près de 40 pour cent des Américains sont obèses. La recherche montre que les conducteurs obèses sont 80 pour cent plus susceptibles de mourir dans un accident de voiture que les conducteurs qui ne sont pas en surpoids, ce qui en fait une autre population vulnérable. "Nous ne comprenons pas assez la nature de l'obésité pour savoir pourquoi elle aggrave la situation, " dit Kerrigan.

Comme point de départ, les chercheurs du centre tentent de mieux comprendre les propriétés matérielles de la graisse en tant que tissu et d'intégrer cette information aux modèles de corps humain qu'ils utilisent. À la fois, ils examinent les données sur les accidents et identifient les blessures spécifiques les plus courantes chez les populations obèses.

"L'une de nos hypothèses était qu'en cas de collision frontale, les personnes obèses sont plus susceptibles de sous-mariner sous la ceinture sous-abdominale, provoquant une incidence plus élevée de blessures abdominales, " dit Kerrigan. " Bien que nous ayons trouvé que ce n'était pas le cas, nous avons remarqué une augmentation des blessures aux membres inférieurs."

Une fois que les chercheurs du centre disposent d'un modèle informatique décrivant la réaction d'une personne obèse en cas d'accident, ils l'intégreront aux systèmes de retenue avancés fournis par Joyson Safety Systems pour explorer des stratégies visant à mieux protéger les personnes obèses. "Nous exécuterons systématiquement des milliers de simulations en utilisant divers ajustements de paramètres de retenue pour voir si nous pouvons trouver un moyen de minimiser le risque de blessure, " dit Kerrigan.

Se préparer à un avenir autonome

L'avènement des véhicules autonomes est sur le point de créer une autre population vulnérable :les passagers allongés dans leur siège.

"Une fois que les voitures sont sous une forme de pilote automatique, on peut s'attendre à ce que les occupants passent leur temps à lire, jouer à des jeux vidéo et même dormir – et cela signifie que certains inclineront leurs sièges, " a déclaré Kerrigan. Ce n'est pas une perspective encourageante.

Kerrigan et ses collègues ont examiné les données de terrain provenant d'accidents où les passagers des sièges avant se sont allongés, et les conséquences, il a dit, sont "horribles".

"Le gouvernement a clairement indiqué aux fabricants que s'ils autorisent des positions assises alternatives en mode autonome, ils sont mieux préparés à protéger les occupants, " dit Kerrigan.

Les chercheurs du Centre de biomécanique appliquée collaborent avec Autoliv et Honda sur une série de projets conçus pour résoudre ce problème. Une approche serait d'avoir des prétensionneurs très puissants, qui serrent automatiquement les ceintures de sécurité en cas d'accident. Pour être efficace, cependant, le siège lui-même doit être relativement ferme, une combinaison qui pourrait entraîner un risque accru de fractures de la colonne lombaire. Kerrigan effectuera des tests pour voir si ce danger pourrait être atténué.

Un autre problème est que les mannequins de crash test standard sont moulés en position assise et ne peuvent pas s'incliner. Pour trouver une solution à ces passagers allongés, researchers will need to find a realistic way to modify these dummies.Making the World a Better Place

In the face of ongoing demographic and technological change, the Center for Applied Biomechanics can expect to focus on an evolving cast of vulnerable groups in coming years and, by concentrating on their specific characteristics, find better ways to reduce the human toll of highway accidents even further. "We consider ourselves fortunate to be in a profession where our overall goal is to save lives, " Kerrigan said.

À la fois, he acknowledges that the intellectual challenges of developing better protection systems are compelling.

"Everybody from da Vinci to your local surgeon will tell you that the human body is an incredible system, " Kerrigan said. "In our work, we combine a fundamental understanding of the human body with our knowledge as mechanical engineers, all with the goal of making the world a better place. It is an irresistible combination."