Paseo del bajo

1. https://www.advancedstructures.in/physics-behind-bus-rollover/
Volcadura de ómnibus- Introducción
La volcadura de ómnibus es uno de los más importantes riesgos para la seguridad de los pasajeros y de la
tripulación que viajan en un ómnibus. En los últimos años se ha observado que después de los vuelcos al
deformar la estructura corporal amenaza seriamente la vida de los pasajeros. Por lo tanto, la fuerza dinámica
de los cuerpos del ómnibus se ha convertido en una cuestión importante para los fabricantes de ómnibus y
autocares.
En la India, las tendencias generales observadas en el mercado es que los fabricantes de equipos originales
(OEM) vender su coche ómnibus chasis. El diseño del cuerpo del ómnibus y la construcción se realiza por
terceros de carrocerías de ómnibus. Muchos ómnibus Body Builders inconscientemente emplean diseños
pobres, lo que se traduce en una gran cantidad de accidentes mortales, principalmente los vuelcos. El ómni-
bus existente las estructuras corporales no están adecuadamente diseñados, sub-óptimo y seguro. La made-
ra se utiliza en la construcción de órganos del ómnibus en gran medida.
La causa de la muerte o lesión en vuelco de ómnibus es principalmente debido a la intrusión de la estructura
interna del pasajero espacio de supervivencia. Por lo tanto, el cuerpo de ómnibus (superestructura) debe ser
lo suficientemente fuerte como para absorber la energía del impacto causado por la volcadura de ómnibus y
la deformación resultante de la superestructura no debería resultar en entrometerse el mínimo espacio de
supervivencia de los pasajeros.
Fig.1 ómnibus Vuelco
Los órganos del gobierno han regulado la volcadura
de ómnibus requisitos de resistencia de los órganos
ómnibus soltando las normas sobre automóviles
como AIS-052 & AIS-031. Estas normas garantizan
que el cuerpo ómnibus superestructura es fuerte y
segura en caso de un accidente de vuelco.
Tipos de ómnibus vuelcos
Principalmente hay 2 posibles casos de accidentes con vuelco de bus.
Fig.2 Casos de volcadura de ómnibus
El caso que debe ser considerado para el cumplimiento depende principalmente de la facilidad de uso del
vehículo. Un ómnibus de la ciudad se debe ejecutar en la buena calidad de las carreteras y la posibilidad de
vuelco es únicamente durante las curvas a alta velocidad (p. ej. Sistemas de buses de tránsito rápido corre-
dor), para el caso de vuelco del ómnibus-2 (en el suelo) será seleccionado. Por otro lado si es un inter-
city/bus turístico, la probabilidad de vuelco en una zanja es alto, por lo tanto, Caso-1 (bus vuelca en una zan-
ja de 800 mm de profundidad) está seleccionada.

2. Sin embargo, la resistencia estructural requisito está impulsado principalmente por AIS-031. AIS 031 están-
dar de ómnibus asegura que la superestructura del cuerpo tiene suficiente fuerza de tal manera que ninguna
parte de la estructura se inmiscuye en el espacio residual (explicado a continuación) del pasajero en caso de
vuelcos.
Volcadura de ómnibus física atrás
Volcadura de ómnibus es un fenómeno en el cual el ómnibus completamente cargados de rollos alrededor de
un eje paralelo a la dirección longitudinal del ómnibus pasando por el borde exterior del neumático exterior
(derecho/izquierdo/Delantero/trasero) sobre el suelo.
Volcadura de ómnibus ocurre debido a una colisión o de alta velocidad durante el viraje. Como un vehículo
redondea una esquina, tres fuerzas que actúan sobre él: fuerzas de neumáticos (la fuerza centrípeta), los
efectos de la inercia (la fuerza centrífuga) y la gravedad. Las fuerzas de la curva de la llanta y empujar el
vehículo hacia el centro de la curva. Esta fuerza actúa a nivel del suelo, por debajo del centro de masas. La
fuerza de la inercia actúa horizontalmente a través del centro de masa del vehículo lejos del centro de la
vuelta. Estas dos fuerzas hacen que el vuelco del vehículo hacia el exterior de la curva. La fuerza del peso
del vehículo actúa hacia abajo a través del centro de masa en la dirección opuesta. Cuando el neumático y
las fuerzas de inercia son suficientes para vencer la fuerza de la gravedad, el vehículo comienza a girar.
Los métodos de análisis de volcadura de Bus
Pruebas Físicas
Durante las pruebas físicas, el ómnibus colocado en la plataforma se inclina sobre el punto de rotación (es-
pecificado por AIS-031) con la velocidad angular de no más de 0.087 rads/seg. En algún ángulo específico,
el ómnibus C.G. desequilibrios y el ómnibus se enrolla en la zanja de profundidad 800 mm debido a su propia
gravedad. La intrusión de la estructura lateral en el espacio residual es controlada de forma manual y regla-
mento aprobado/suspenso se decide en función de la AIS-031 criterios.
Ingeniería Asistida por Ordenador - ómnibus de simulación dinámica
En este método el caso real es simulada hasta un punto que es lo suficientemente preciso para confirmar la
protección contra vuelcos. Es un rentable y menos laborioso proceso. Además, el ómnibus de simulación
dinámica en comparación con las pruebas físicas proporciona suficiente margen para la optimización de la
estructura de la carrocería del ómnibus que además ayuda en la reducción del peso total del bus.
Muchos ómnibus convencionalmente Body Builders
ir para una prueba física del vehículo real que con-
lleva enormes costos y tiempo. Es aconsejable para
conseguir el mismo resultado con el ómnibus de
simulación dinámica. El método se explica breve-
mente a continuación.
Para el ómnibus de simulación dinámica requerimos
velocidad angular final del ómnibus durante el im-
pacto en tierra y el espacio restante como por AIS-
031 definición.

3. Creación de espacio residual
Fig.3 espacio residual
1. Espacio residual (espacio de supervivencia) se creó en el ómnibus como por AIS-031 se muestra en la
Fig.3.
2. La posición del punto "R" se muestra en la Fig.3, deberá ser asumido a 50 cm por encima del suelo de-
bajo de los pies del acompañante, de 30 cm de la superficie interior del lateral del vehículo y a 10 cm por
delante del respaldo del asiento, en el Center-Line de los asientos exteriores.
3. Altura del espacio residual debe ser como mínimo de 75 cm.
Ómnibus Cinemática dinámica
Esto explica la posición de los puntos de rotación sobre los vuelcos de ómnibus y cálculo de velocidad angu-
lar con la que se vuelca el ómnibus de la zanja.
Fig.4 ómnibus Cinemática dinámica
1. Primera rotación (θ1, la posición A a la B): El ómnibus junto con tapones deben girar alrededor del punto
inferior del tope de rueda trasera (O1) hasta el CoG de ómnibus alcanza la altura máxima (posición ines-
table).
2. Segunda rotación (θ2, la posición de B a C): El ómnibus excluyendo los tapones deben girar alrededor del
punto más superior (O2) del tope trasero (altura punto = 8 cm) hasta que toque la planta de impacto. (No-
ta: Mantenga 1-1,5 mm de separación entre planta y en parte el impacto que viene primero en contacto)
 Velocidad angular se calcula mediante la fórmula: (Ver Fig.5)

4. 1/2 IRA
2 ω
= m * g * ∆H
Donde,
I= ICOG RA_XX + Misa * D2
(masa Momento de inercia sobre eje de rotación)
∆H = altura entre Max. CoG y Final
D = Distancia entre el diente y el segundo punto de rotación O2
Ω= Velocidad angular
M = masa total del bus.
G = Aceleración debida a la gravedad
CAE- ómnibus simulación dinámica
Ómnibus de simulación dinámica se puede realizar de varias maneras (1D/2D/3D mesh) y utilizando diversos
softwares, pero el método más apropiado y softwares son considerados en términos de precisión y velocidad
de la solución. La simulación CAE incluye cuatro pasos principales, a saber, preparación de CAD, Vuelco
cinemática, espacio residual, la Plataforma de pre-procesamiento, la solución de la plataforma y el Post-
procesamiento, tal como se describe a continuación.
Preprocesamiento de cubierta
1. Precisa de elementos finitos de mallas 2D modelo está preparado desde el modelo CAD del ómnibus
súper estructura y chasis.
2. Es decir, conexiones de soldadura y pernos se modela utilizando elementos 1D.
3. Todos los componentes montados en la estructura están engranados o utilizarse como masa concentra-
da de malla (0D).
4. El peso global & CoG del ómnibus se concilia con el ómnibus.
5. Asignación de las propiedades de los materiales.
6. Aplicación de gravedad de carga a nivel mundial CoG de ómnibus y velocidad angular para todos los
componentes del bus.
7. La asignación de tiempo de terminación del paso del tiempo requerido para la simulación y los archivos
de salida necesarios para un procesamiento posterior.
Solución
 La cubierta preparados deben importarse en solver y número de CPU necesarias para ejecutar debe ser
mencionado.
 Compruebe los errores; corrija errores y volver a ejecutar el análisis.
 Verificar para la misa además e incremento porcentual en masa.
 Ejecutar la solución, esto generalmente toma 24 horas para resolver el modelo matemático.
Post-procesamiento
 Verificar el balance de energía, es decir, la energía total, energía interna, energía cinética, energía de
pared rígida y deslizando la energía de cada componente de la interfaz de ómnibus.

5. Fig.5 balance energético
 Medición de separación:
Fig.6 Medición de la separación entre el espacio residual
y pilares
 Si la separación es de más de 5 mm, entonces
la estructura no está penetrando en los espacios
residuales y pasa AIS-031.
 Si la distancia es inferior a 5 mm, entonces la
estructura falla y sería necesario adoptar con-
tramedidas adecuadas.
Factores que afectan al rendi-
miento de volcadura de Bus
Posición del centro de gravedad (COG)
La estabilidad del ómnibus mientras gira depende de
la posición del CoG de bus. Si la altura del ómnibus
CoG es más, el ómnibus será más propenso a vuel-
cos de uno tener baja CoG. También como altura de
CoG aumenta, el radio de giro aumentará, lo que
aumenta la energía cinética de la estructura antes
del impacto resultante, más daños a la superestruc-
tura.
Fig.7 Posición de CoG
Por lo tanto, durante la fase de diseño se debería tomar la precaución apropiada para asegurar el mínimo de
CoG del Bus.

6. El número y la posición de los pilares
Como los pilares estructurales absorben la energía durante el impacto de vuelco, es necesario optimizar el nº
de pilares. No más de pilares añadir peso innecesario y menos de los pilares no fallará en simulación dinámi-
ca.
Los tubos de sección transversal
La rigidez de la estructura es mayormente dependiendo de la sección transversal de los tubos utilizados en la
estructura. Si el ómnibus está fallando en vuelcos análisis, la solidez de la estructura puede aumentarse me-
diante el aumento de la sección transversal (amplitud, anchura o grosor) de miembros cruciales en análisis
de vuelco.
Las propiedades del material
Cuanto más fuerte sea el material, mayor el ómnibus es contra vuelcos. El material debe absorber más ener-
gía de impacto por deformación en lugar de errores. El aluminio puede ser utilizado para los paneles elásti-
cos que pesa menos y absorbe más energía.
Optimización de refuerzo
Fig.8 ubicaciones falla
Como se muestra en la fig.9, la superestructura no
se muestra en los puntos de cruce. Para evitar que
podamos aumentar la sección transversal del tubo,
sino que aumentará el peso total del bus.
Por lo tanto, se aconseja proporcionar refuerzos
locales, agrega menos peso y aumenta la resisten-
cia del ómnibus contra vuelcos.
Rushikesh Savant
Estructuras Avanzadas India Pvt Ltd es una compa-
ñía de desarrollo de productos de automoción inde-
pendiente con sede en Bangalore, India, con opera-
ciones en India, China y los Estados Unidos. Arriba
es una entrada de blog de nuestros ingenieros acer-
ca de volcadura de bus.
Podemos ser contactados en Business@advancedstructures.in careers@advancedstructures.in para
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