Briciole di pane

La sicurezza di veicoli telonati investiti da raffiche di vento

Uso di un simulatore di guida dinamico per valutare le reazioni del conducente in risposta a raffiche di vento laterale. Lo studio del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano

Le raffiche di vento trasversale rappresentano una condizione meteorologica avversa particolarmente critica per veicoli telonati e furgonati. Il vento laterale può portare un veicolo ad invadere la corsia adiacente o, in casi estremi, a ribaltare. Diverse indagini sull’aerodinamica dei veicoli pesanti, hanno evidenziato come discontinuità nel fronte della raffica, dovute ad elementi come piloni di viadotti o gallerie, possano innescare dinamiche difficilmente controllabili dai conducenti [1][2]. Una ricerca condotta presso il laboratorio DriSMi del Politecnico di Milano, ha provato a valutare la capacità di guidatori di età inferiore a 30 anni, di mantenere il controllo di un veicolo telonato investito da raffiche di vento laterale. Il simulatore di guida DriSMi [3] è caratterizzato da un’innovativa movimentazione a cavi. Come mostrato in figura, un telaio a base circolare (diskframe), su cui viene montato successivamente l’abitacolo, è mosso su una piattaforma di 6x6 metri mediante 4 cavi. Il movimento è controllato da 4 motori elettrici posti agli angoli della piattaforma. Rispetto a soluzioni tradizionali, questa architettura consente di ampliare lo spazio di lavoro tanto che manovre come il cambio di corsia possono essere riprodotte in scala 1:1. Queste caratteristiche consentono di migliorare sensibilmente il realismo dell’esperienza di guida e il simulatore può essere impiegato per valutare le reazioni degli esseri umani alla guida di un veicolo in condizioni critiche, garantendo al tempo stesso controllo e ripetibilità delle condizioni di test e sicurezza. 

La ricerca ha provato a individuare delle combinazioni di velocità del vento e velocità del veicolo, nelle quali guidatori ordinari siano in grado di mantenere il pieno controllo del mezzo, senza uscire dalla propria corsia e senza rischiare di ribaltarsi. Sul simulatore è stato ricreato un ambiente virtuale autostradale in cui un veicolo telonato percorre una strada rettilinea di 2 km con una sequenza di 10 gallerie. Tra le gallerie il veicolo viene investito da raffiche di vento laterale a velocità comprese tra 15 m/s e 30 m/s. Il modello di simulazione riproduce la dinamica 3D del veicolo e la sua interazione con il vento, introdotta attraverso i coefficienti aerodinamici dello stesso misurati in galleria del vento. Nei test è stato richiesto a 28 volontari di provare a mantenere il controllo del veicolo a tara e a pieno carico alle velocità di 65 km/h e 80 km/h. I risultati della sperimentazione hanno evidenziato come, per il veicolo a tara alla velocità di 65 km/h, raffiche di vento di velocità uguale o superiore a 25 m/s portino elevate probabilità di invasione di corsia e di ribaltamento. Se la velocità sale ad 80 km/h, la soglia di velocità del vento scende a 20 m/s. Il veicolo a pieno carico è associato invece a rischi di invasioni di corsia per velocità di marcia di 80 km/h combinate a raffiche di vento uguali o superiori a 25 m/s. 

La metodologia proposta nella ricerca può essere estesa a guidatori di età diverse e a mezzi diversi. I risultati ottenuti possono supportare l’elaborazione di criteri per l’installazione di barriere frangivento in determinati contesti; in alternativa, misurando la velocità del vento in tratte critiche, si potrebbe aggiornare il limite di velocità di una strada in tempo reale, oppure condividere con i veicoli l’informazione sulla velocità del vento in modo che questi, in funzione delle loro caratteristiche e del carico trasportato, adeguino la velocità di conseguenza.

1. T. Argentini, E. Ozkan, D. Rocchi, L. Rosa, A. Zasso, Cross-wind effects on a vehicle crossing the wake of a bridge pylon; J. Wind Eng. Ind. Aerodyn.99 (6–7) (2011) 734-740, doi:10.1016/j.jweia.2011.01.021

2.L. Salati, P. Schito, D. Rocchi, E. Sabbioni, Aerodynamic study on a heavy truck passing by a bridge pylon under crosswinds using cfd., J. Bridge Eng.,2018, 23(9) doi:10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0001277.

3. DriSMi, https://www.drismi.polimi.it/

Federico Cheli, Antonio Cioffi, Stefano Melzi, Edoardo Sabbioni. Michele Vignati, Dipartimento di Meccanica Politecnico di Milano