LaSIS. Infrastrutture. Laboratorio per la Sicurezza e l Infortunistica Stradale. La struttura. News-Magazine n 6

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1 Infrastrutture LaSIS Laboratorio per la Sicurezza e l Infortunistica Stradale Il Laboratorio per la Sicurezza e l Infortunistica Stradale (LaSIS) è un Unità di Ricerca dell Università di Firenze, costituita dal Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale (DICeA) e dal Dipartimento di Ingegneria Industriale (DIEF) e costituisce il centro di aggregazione e di riferimento dell Ateneo fiorentino per lo sviluppo della cultura della sicurezza stradale. Il laboratorio svolge la sua attività in due sedi distinte: il centro prove in realtà virtuale, ubicato nella sede della Scuola di Ingegneria di Via S. Marta (FI), ove è installato un simulatore dinamico di guida, con il quale viene approfondita la ricerca sul fattore umano e sul comportamento degli utenti, al fine di ottimizzare il sistema strada veicolo; l impianto per prove d urto in vera grandezza a bassa velocità, ubicato presso il Polo Scientifico e Tecnologico dell Ateneo di Sesto Fiorentino, composto da una pista ed un piazzale di prova, dell estensione di circa 2000 m² e da una rimessa per il ricovero delle attrezzature di prova di circa 400 m². Nel luglio del 2013, la Regione Toscana, insieme con l Associazione Nazionale Comuni Italiani Toscana (ANCI Toscana), l Unione delle Province d Italia (UPI), l Automobile Club di Firenze (ACI) e le Cooperative Autoscuole Fiorentine (COOAF), ha stipulato con il LaSIS un protocollo d intesa. La convenzione si proponeva di coniugare le attività di ricerca e di formazione condotte all interno del LaSIS con le esigenze del territorio toscano, così da creare un punto di aggregazione di competenze, professionalità, mezzi e risorse umane in grado di offrire un fattivo contributo al raggiungimento di condizioni più sostenibili per il trasporto stradale e di favorire le ricadute applicative delle conoscenze scientifiche maturate. Il LaSIS persegue i seguenti obiettivi: lo sviluppo di attività di ricerca e di formazione su tematiche centrate sulla sicurezza dei veicoli e delle infrastrutture stradali, sulla gestione del traffico e sullo studio dell'interazione veicolo-uomo-strada; la promozione di una consapevole cultura della sicurezza stradale; la formazione professionale dei tecnici e degli operatori nel campo dell infortunistica stradale, dell analisi dell incidentalità e della progettazione e realizzazione di interventi mirati al miglioramento della sicurezza stradale; l offerta di servizi ad Enti pubblici e privati nel campo della sicurezza stradale e delle indagini sugli eventi incidentali; la messa a punto di strumenti innovativi riproducibili, oggetto di brevettazione e possibili spin-off; lo sviluppo di iniziative di collaborazione tecnica per l'accesso e la partecipazione a progetti predisposti in risposta di bandi finanziati a livello regionale, nazionale e comunitario. La struttura L Unità di Ricerca LaSIS è dotata di una Direzione, cui spetta la responsabilità della gestione del Centro, e di un Comitato Tecnico Territoriale, composto da rappresentanti degli Enti e delle Istituzioni che collaborano alle attività, cui spetta la responsabilità di indirizzo e coordinamento scientifico del Centro. La gestione del Laboratorio è a cura dell Università e le risorse necessarie per il funzionamento del Laboratorio sono garantite dai Dipartimenti che hanno promosso la 1

2 costituzione del Centro. Formazione Il LaSIS organizza corsi istituzionali di perfezionamento post laurea e master universitari dedicati all approfondimento delle tematiche del controllo dei progetti dal punto di vista della sicurezza stradale (Road Safety Audit), dell esecuzione delle ispezioni di sicurezza (Safety Inspections), della valutazione dell impatto sulla sicurezza stradale di interventi e nuove realizzazioni, dell analisi di sicurezza e di rischio, della classificazione della sicurezza della rete stradale esistente, della progettazione di interventi per il miglioramento della sicurezza, del progetto di installazione delle barriere di sicurezza, della ricostruzione degli incidenti, dell ingegneria legale nonché corsi di guida sicura e per patenti di servizio. Servizi Il LaSIS permette di svolgere in modo innovativo ed efficace attività di servizio e ricerca applicata in collaborazione o commissionate da terzi. In particolare, mediante il simulatore di guida, consente di effettuare la verifica preventiva dell efficacia degli interventi mirati al miglioramento della sicurezza stradale. Ricerca Il centro, avvalendosi delle competenze tecnicoscientifiche del mondo accademico, permette aggregazione e sinergie tra i soggetti partecipanti, su tematiche di ampio respiro. I temi principali della ricerca riguardano la sicurezza attiva e passiva del veicolo, delle infrastrutture, i sistemi integrati veicolo/strada e gli aspetti biomeccanici degli incidenti, il Fattore Umano. Le dotazioni del Centro Le attività: formazione, servizi e ricerca Centro prove in realtà virtuale Il simulatore di guida di cui si è recentemente dotato il LaSIS è un simulatore di tipo dinamico, tra i più avanzati d Italia, con il veicolo intero (Lancia Ypsilon) montato su una piattaforma di Stewart con 6 gradi di libertà che consente l imbardata, il rollio ed il beccheggio del veicolo. Il sistema di moto riproduce la maggior parte delle accelerazioni che si percepiscono alla guida di un veicolo reale, in particolare quelle che si risentono quando si effettua una curva o una frenata e quelle provenienti dall interazione dinamica tra il veicolo e le irregolarità concentrate della pavimentazione stradale. Il veicolo all interno è completo di cruscotto con i vari indicatori comandati da PC (velocità, livello di carburante, indicatori di direzione, marcia inserita, ecc.). Il cambio può essere sia sequenziale che automatico. I pedali sono provvisti di un sistema dinamico di ritorno di forza e la coppia al volante è riprodotta tramite un servo-motore connesso al piantone dello sterzo. Il guidatore all interno dell abitacolo è immerso in uno 2

3 scenario virtuale nel quale tutti gli stimoli sensoriali tipici della guida sono fedelmente riprodotti. In particolare la visione degli scenari stradali è ottenuta per mezzo di 4 proiettori installati sul soffitto che proiettano le immagini su uno schermo cilindrico che si sviluppa su un angolo maggiore di 200 gradi. Gli specchi retrovisori sono costituiti da monitor LCD e riproducono la visione posteriore. Il suono è riprodotto da un sistema audio multicanale per riprodurre sia i rumori del veicolo che quelli ambientali. Tutti gli elementi e le funzioni del simulatore sono gestiti da una rete di 5 computer che effettuano le operazioni necessarie a muovere la piattaforma e a generare sia le immagini in movimento, sia i suoni, e che registrano tutti i parametri desiderati durante la simulazione. Questi ultimi riguardano tutti gli input di controllo del guidatore (angolo volante, corsa pedali, indicatori di direzione, marcia inserita, ecc.), quelli del veicolo (velocità, giri motore, posizione, ecc.) e quelli relativi ai veicoli autonomi ed a quelli utili per definire il comportamento in relazione agli altri veicoli ed all infrastruttura stradale. In base alle necessità della sperimentazione è possibile scegliere la frequenza di registrazione (massimo 100Hz) ed il tipo di dati da registrare. L attività di ricerca che viene sviluppata con questo potente strumento comprende lo studio delle risposte e delle reazioni del conducente in condizioni diverse di guida, ovvero l analisi del fattore umano in relazione ai diversi ambienti stradali, indicando strumenti di ausilio alla guida e favorendo l utilizzo di dispositivi di comunicazione che tengano conto dello stato psicofisico del conducente. Si possono altresì valutare gli effetti sulle capacità di guida e di reazione provocati dall uso di sostanze stupefacenti o alcool, dalla stanchezza psicofisica, dall utilizzo di dispositivi elettronici di bordo o di telefoni cellulari. Altro aspetto di ricerca che può essere svolto con il simulatore, è l analisi a priori o a posteriori di specifici tratti di strada, quale ausilio alla progettazione o al controllo, ai fini della sicurezza stradale o della gestione del traffico. Possono essere valutate l efficacia della segnaletica e dei pannelli a messaggio variabile, analizzando le risposte del guidatore. Il simulatore di guida consente, infine, di sviluppare nuovi e più efficaci metodi e procedure di formazione di guidatori di autovetture, veicoli commerciali, veicoli per il trasporto pubblico, impiegabili per esempio nei programmi di verifica periodica dell attitudine alla guida dei guidatori di mezzi pubblici, nelle attività di scuola guida, nel recupero dei punti patente o altro. Centro prove crash a bassa velocità L'impianto prevede la possibilità di eseguire varie tipologie di prove su veicoli a 2, 3 e 4 ruote, volte all'analisi del comportamento strutturale dei veicoli e dell'efficacia dei sistemi di sicurezza durante l'urto, delle sollecitazioni sugli occupanti e dell'interazione dei veicoli con le infrastrutture stradali di tipo cittadino. Nello specifico è possibile svolgere i seguenti tipi di test: crash test di autoveicoli e motoveicoli contro barriera rigida piana o inclinata; crash test di autoveicoli contro barriera rigida con offset; crash test di motoveicoli contro barriera rigida strumentata; crash test di veicoli contro elementi di infrastrutture stradali (barriere di sicurezza, cordoli spartitraffico, elementi di arredo stradale); crash test fra veicoli (tamponamenti, urti frontali, urti laterali); prove di urto con pedone. 3

4 Laboratorio per la simulazione numerica dei dispositivi di ritenuta Il laboratorio numerico per le prove di crash è attrezzato, con tre workstations dedicate, per la realizzazione di modelli agli elementi finiti di prove di crash, nonché per la loro soluzione mediante software LS-DYNA. Il Laboratorio è interfacciato con il campo prove d urto a bassa velocità per la validazione dei modelli creati. Laboratorio analisi di sicurezza: dalla scelta degli interventi alla valutazione della loro efficacia L esperienza maturata negli anni da parte del gruppo Infrastrutture del Dipartimento Ingegneria Civile ed Ambientale consente di fornire tutti i servizi connessi con la gestione della sicurezza stradale. Laboratorio prove stradali Il laboratorio prove stradali è dotato di tutte le attrezzature necessarie per la caratterizzazione in sito delle caratteristiche superficiali delle pavimentazioni e per il monitoraggio dei flussi di traffico e delle velocità operative dei veicoli su strada. Le attrezzature disponibili consentono la valutazione completa dello stato dei manti in termini di tessitura, aderenza, regolarità, rumore e spessore degli strati delle pavimentazioni. Il laboratorio offre, inoltre, la possibilità di effettuare analisi sui dati raccolti con sviluppo di modelli di decadimento ed analisi statistica dei dati di traffico e velocità. Tutti i risultati vengono restituiti con georeferenziazione del punto di misura. Le capacità del gruppo coprono interamente tutti i settori dell analisi di sicurezza, del processo di identificazione degli interventi per il miglioramento della sicurezza stradale e di monitoraggio degli effetti. I servizi offerti riguardano: la creazione database incidentali, la raccolta dati incidentali, l analisi di incidentalità, lo sviluppo di modelli previsionali di incidentalità, lo studio delle cause e dei fattori di rischio, l analisi di sicurezza di tracciati stradali, l analisi beneficicosti, la verifica dell efficacia degli interventi finalizzati a migliorare la sicurezza stradale e l esecuzione di procedure di Safety Audit e Safety Inspections. Laboratorio per lo studio dell interazione veicolo-strada Grazie al finanziamento di specifici progetti di Ricerca da parte della Comunità Europea acquisiti dal DICEA (VERT , TROWS , VERTEC ,) il LaSIS dispone di un modello di interazione uomo/veicolo/pneumatico/strada, validato su oltre 3000 prove sperimentali per simulare manovre di handling di 4

5 autovetture e di mezzi pesanti. Il modello, che consente di riprodurre anche l effetto della presenza di sistemi di controllo elettronico, può operare in ambiente Multibody o in real-time in ambiente Matlab-Simulink e consente di effettuare verifiche di sicurezza di tracciati stradali. In accoppiamento con il software HYPA, il modello consente di definire indicatori di sicurezza puntuali sulla piattaforma stradale, individuando potenziali anomalie ed esigenze di manutenzione. Laboratorio meccanica sperimentale Il Laboratorio di Meccanica Sperimentale, oltre alla sperimentazione relativa ai componenti per la sicurezza stradale, offre servizi di misura e diagnostica industriale, di progettazione di sistemi di misura con movimentazione e posizionamento automatico dei sensori, dotati di software di controllo, acquisizione ed elaborazione dati per la gestione completa della prova sperimentale. In particolare, il laboratorio dispone di sensori e trasduttori per grandezze meccaniche: trasduttori di spostamento (meccanici, induttivi e capacitivi), celle di carico, manometri e trasduttori di pressione, termometri, ecc.. Sono disponibili centraline per acquisizione dati, corredate in maggiore dettaglio di quanto necessario per misure estensimetriche sia statiche che dinamiche. Completa l'attrezzatura una macchina di prova universale MTS 810 (portata massima 500kN). Laboratorio di simulazioni numeriche Il Laboratorio di Simulazioni Numeriche è specializzato nella modellazione e simulazione con codici FEM o Multibody delle varie tipologie di urti che coinvolgono i veicoli, le infrastrutture e gli utenti vulnerabili della strada, analizzando anche il comportamento dei dispositivi di sicurezza attiva o passiva e della struttura del veicolo durante l'urto (sia ai fini di progettazione che di verifica). Riferimenti lorenzo.domenichini@unifi.it dario.vangi@unifi.it 5