Paseo del bajo

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Vuelcos de
Vehículos
Comerciales
PesadosUMTRI
Instituto de Investigación del Transporte Universidad de Michigan
OCTUBRE-DICIEMBRE 2000 Volumen 31, Número 4 • E
INVESTIGACIÓN PREVIEW
Octubre a diciembre de 2000, Vol 31, nº 4
ChrisWinkler
VUELCOSPORCHOQUE,YESTABILIDADALVUELCODELVEHÍCULO
Los vuelcos de los vehículos comerciales pesados son especialmente violentos y causan
mayores daños y lesiones que otros choques. La relativamente baja estabilidad al balanceo de
los camiones comerciales promueve el vuelco y contribuye al mayor número de choques
mortales.
Vuelco y gravedad de los choques
Cada año hay más de 15.000 vuelcos de camiones comerciales en los caminos
de los EUA, aproximadamente uno por cada millón de millas de viaje de
camiones. Aproximadamente 9.400 de ellos -alrededor de uno cada cuatro
millones de millas- son vuelcos de semirremolques.
El vuelco de camiones comerciales está fuertemente asociado con lesiones
graves y muertes. Alrededor del 4% de todos los choques de camión implican un
vuelco, pero más del 12% de las muertes en choques de camiones involucran
vuelcos, Figura 1.
Figura 1. El vuelco se asocia
fuertemente con la gravedad del
choque y lesiones graves de los
camioneros.
La asociación de vuelco con lesiones
al camionero es aún más fuerte;
mientras que sólo el 4,4% de los
choques de semirremolques son
vuelcos, 58% de las muertes le ocurren al camionero. La figura 1 muestra que el vuelco
esta excesivamente representado en todas las formas de lesiones del conductor, y que
el nivel de sobrerrepresentación aumenta progresivamente con la gravedad de la lesión.

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Estabilidad al balanceo y ocurrencia de choques con vuelco
El bajo nivel de estabilidad básica al balanceo de los camiones comerciales
los distingue de los vehículos livianos, y es un significativo contribuyente a
los vuelcos de los camiones. La medida básica de estabilidad al balanceo es el
umbral estático al vuelco, expresado como la aceleración lateral en unidades
gravitacionales (g). La mayoría de los automóviles tienen umbrales de vuelco
mayores que 1 g, mientras que los camiones livianos, camionetas y SUV oscilan
entre 0,8 a 1,2 g. Sin embargo, el umbral de vuelco de un camión cargado, con
frecuencia se sitúa muy por debajo de 0,5 g.
The typical U.S. five-axle tractor-van semitrailer combination, when loaded to legal gross weight, has a rollover threshold as
high as 0.5 g with an optimal high-density, low center-of-gravity (cg) load. This drops to as low as 0.25 g with a worst-case
load that completely fills the volume of the trailer (Ervin et al., 1980 and 1983). The typical U.S. five-axle petroleum semi
tanker has a rollover threshold of about 0.35 g (Ervin and Mathew, 1988). Rollover thresholds of common cryogenic tankers
that transport liquefied gases are as low as 0.26 g. El-Gindy and Woodrooffe found a variety of logging trucks operating in
Canada with thresholds ranging from 0.23 to 0.31g (Ervin and Nisonger, 1982). Individual vehicles with rollover thresholds
well below 0.2 g also occur occasionally (e.g., Sweatman, 1993).
Los conductores maniobran sus vehículos bien arriba de 0,2 g con bastante
regularidad. Las guías AASHTO para diseñar curvas resultan en aceleraciones
laterales tan altas como 0,17 g a la velocidad aconsejada. Por lo tanto, incluso un
pequeño aumento de la velocidad aconsejada más allá del nivel de
asesoramiento causará fácilmente aceleraciones laterales reales para llegar a
0,25 g en la conducción diaria. Por otro lado, las propiedades friccionales de los
neumáticos limitan la aceleración lateral sobre superficies de calzada planas a un
poco menos de 1 g, a lo sumo. Estas observaciones implican claramente que el
umbral de vuelco de vehículos livianos se encuentra por encima, o sólo
marginalmente en el límite extremo de la maniobrabilidad del vehículo, pero el
umbral de vuelco de la carga de camiones pesados se extiende hasta la
capacidad de maniobra de "emergencia" del vehículo, y a veces en el rango de
maniobra "normal".
No obstante, es relativamente difícil para los camioneros percibir su proximidad a
vuelcos mientras conducen. El vuelco es en gran medida una situación on-off. Es
algo parecido a caminar hasta un acantilado con los ojos cerrados: a medida que
te acercas al borde, todavía puedes caminar sobre tierra firme, pero, un paso
más, y es demasiado tarde. Además, el umbral de vuelco de un camión comercial
cambia regularmente según cambia la carga, por lo que los pilotos no pueden
tener la oportunidad de acostumbrarse a la estabilidad de su vehículo. Por último,
especialmente en el caso de combinaciones semirremolque, el carácter flexible
del bastidor del tractor tiende a aislar al conductor de los movimientos del
remolque, que podrían actuar como una señal para el vuelco. Estas
observaciones sugieren las hipótesis de seguridad siguientes:

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 Los camiones pesados son más susceptibles que los vehículos livianos a
vuelcos causados directamente por alguna operación inadvertida, más allá del
umbral de vuelco del vehículo.
 El vuelco en choques de camiones-pesados está fuertemente relacionado con
la estabilidad básica al balanceo.
La primera hipótesis describe los choques de un vehículo-solo, en el cual el primer
suceso significativo es un vuelco-sin-tropiezo. Lamentablemente,
el perfecto archivo de choques para tal análisis no existe, pero
los archivos GES 1993-1996 muestran que los vuelcos-sin-
tropiezo ocurren en más del 20% de los vuelcos de un
semirremolque-solo, pero en menos del 4% de los choques de
automóviles. En los choques mortales, los camiones muestran
que el primer suceso significativo en vuelco-sin-tropiezo
representa el 27% de choques con vuelco de un vehículo-solo.
Entre 79 y 84% de los choques con vuelco de un vehículo-solo
en ramas son el primer suceso de vuelco-sin-tropiezo en el que
el vehículo no golpea a ningún otro objeto antes del vuelco.
Figura 2. El umbral de vuelco de los camiones se extiende
profundamente en el rango de maniobras
La figura 4 muestra una fuerte relación entre la estabilidad
físico al balanceo y la posibilidad de vuelco en un choque de
vehículo-solo.
La relación es no-lineal: a medida que el vehículo se vuelve más
y más estable, la
sensibilidad de la
posibilidad de vuelco se
aproxima asintóticamente
a cero. A la inversa, al
disminuir la estabilidad, la
sensibilidad de la
probabilidad de vuelco
hacia la estabilidad
aumenta rápidamente y la
función se vuelve muy
empinada.
Figura 4. La posibilidad de vuelco está muy influida por la estabilidad al balanceo.
La figura 4 demuestra que al descender la estabilidad al balanceo a bajos, la
probabilidad de vuelco por choque aumenta rápidamente, hasta que el vehículo
se vuelve proclive al vuelco, casi en cualquier choque.
.

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Para los vehículos de baja-estabilidad, para los que un vuelco es una gran
preocupación, los mejoramientos de estabilidad física relativamente pequeños
pueden producir grandes mejoramientos en la tasa de vuelcos.
LA MECÁNICA DE ESTABILIDAD ESTATICA DEL BALANCEO
En el mundo real todos los vuelcos son
dinámicos; ninguno es verdaderamente
cuasi-estático. Sin embargo, el análisis
anterior de los datos de choques muestra
una relación muy fuerte entre la estabilidad
básica y estática al balanceo del vehículo
pesado y la verdadera ocurrencia de
vuelcos en choques. En consecuencia se
considera la mecánica del vuelco cuasi-
estático para mostrar cómo esta propiedad
de rendimiento fundamental se deriva
desde el comportamiento mecánico de los
varios componentes del vehículo.
Figura 3. Los vuelcos sin tropiezo son comunes para combinaciones semirremolques,
pero raros para los autos.
La figura 5 presenta un modelo simplificado de un vehículo pesado en un giro continuo
en el cual el vehículo, sus neumáticos y las suspensiones se "amontonaron" en un solo
plano de balanceo:
La ecuación de equilibrio para el momento volcador
alrededor de un punto terrestre en el centro del
carril es:
Cualitativamente, dos
momentos
desestabilizadores
(vuelco) actúan en el
vehículo:
1. debido a la
fuerza lateral D'Alambert a través del CG, W*h*Δy;
resultado de la imposición externa de la aceleración
lateral
2. debido al peso del vehículo actuando en una
posición lateralmente desplazada desde el centro
del carril, W*Δy.
Figura 5. Diagrama simplificado de cuerpo-libre de
un vehículo pesado en un giro continuo.

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 El primer momento resulta de la imposición
externa de la aceleración lateral actuando en el
centro de gravedad (CG) del vehículo.
 .El segundo momento resulta de las reacciones
internas del vehículo (vuelco y desplazamiento
lateral).
Ambos momentos desestabilizadores son opuestos
por un momento estabilizador (restaurador) debido a
la transferencia lado-a-lado de la carga vertical sobre
los neumáticos, (F2-F1)*T/2. Este momento es
también debido a respuestas internas del vehículo.
Su máximo valor posible es W*T/2, producido cuando
la carga se transfiere a un lado del vehículo, es decir,
cuando F2 = W y F2 = 0
Una manera de interpretar la ecuación y observar los
dos momentos desestabilizadores es que un umbral
de vuelco del vehículo deriva tanto de una referencia
de estabilidad de cuerpo rígido, que se produciría si
Δy fuera cero, y la degradación de esa referencia
resultante del movimiento lateral del CG permitidos
por normativas dentro del vehículo.
Figura 6. Ejemplo de varias influencias principales que determinan la estabilidad al
vuelco.
La figura 6 ilustra cómo las distintas propiedades del vehículo contribuyen al
umbral de vuelco según este punto de vista. El ejemplo muestra un vehículo de
estabilidad algo baja, cuya peso y relativamente alta carga útil establecen una
estabilidad de cuerpo rígido de 0,45 g. Sin embargo, el vuelco y los movimientos
laterales permitidos por las diversas normativas y el libre-juego en los
neumáticos, las estructuras de chasis, suspensión, e incluso la propia carga,
pueden reducir la estabilidad estática real del vehículo a unos 0,26 g.
Figura 7. Ejemplos de otros mecanismos
que pueden contribuir a compensar el
efecto desestabilizador de momentos.
Empezando desde la parte superior de la
figura 6, si el vehículo fuera rígido, entonces
mientras un giro se vuelva cada vez más fuerte y la aceleración lateral crezca, podría
transferirse toda su carga hacia los neumáticos exteriores sin sufrir ningún cambio lateral del
CG (Δy en la figura 5).
Esto significa que podría lograr el máximo momento de estabilización (para transferencia de
carga) sin sufrir ningún momento desestabilizador de desplazamiento lateral.

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Para una determinada altura de CG y anchura de carril, el vehículo podría ser optimizado. Pero
los vehículos reales no son rígidos. A medida que la carga se transfiere desde los neumáticos
hacia el interior del giro sobre los neumáticos hacia el exterior, esos neumáticos se desvían
provocando movimiento de balanceo alrededor del centro del carril. Como resultado, el CG se
mueve hacia el exterior y se pierde cierta estabilidad.
Asimismo, los muelles de suspensión se desvían. El balanceo de este movimiento ocurre en el
llamado centro de balanceo de la suspensión, que normalmente se encuentra unos cuantos
centímetros por encima o debajo del eje. Alguna suspensión, y virtualmente todo el
semirremolque se diseñan con algún juego-libre que solo juega cuando el vehículo se inclina
sustancialmente. Este juego libre permite un incremento del movimiento sin ninguna
transferencia lateral estabilizadora. El giro lateral resultante de CG degrada más la estabilidad.
Los elementos estructurales del vehículo pueden simplemente doblar bajo las altas cargas
centrífugas desarrolladas durante el viraje. Además, la propia carga puede desviarse
lateralmente ya que sufre bajo el mismo tipo de carga. La figura 7 ilustra algunas de las más
importantes de esas desviaciones. La figura 8 muestra de manera bastante trágica el
cumplimiento de torsión del bastidor estructural del vehículo que también puede contribuir al
proceso de vuelco.
Figura 8. El extremo trasero de un compatible torsionalmente de remolque de cama
plana que vuelca casi independientemente del extremo delantero
La importancia de los desplazamientos laterales que ocurren desde cada uno de los
mecanismos como estos o del total de todo
puede evaluarse comparando Δy a T/2 (la
mitad del carril). El desplazamiento lateral de
la CG es, en efecto, una reducción directa de
la mitad del carril.
En números redondos, la mitad del carril de
un eje con ruedas dobles es de unos 95 cm.
Así, una desviación lateral de 1 cm se
traduce en pérdida de estabilidad igual a
aproximadamente el 1% de la rígida original
estabilidad de la carrocería del vehículo.
Deflexión lateral suspensión puede ser del orden de 2 cm. Transmisión lateral del remolque
puede ser de 3 cm o más. Una variedad de otras normativas pueden producir desplazamientos
del orden de varios milímetros y, por supuesto, el desplazamiento lateral de la colocación de la
carga puede ser bastante considerable. Si bien ninguno de estos desplazamientos puede
parecer individualmente importante, la influencia total cuenta fácilmente por la pérdida de una
parte importante de la rigidez y estabilidad del vehículo.
El mensaje general de la figura 6, y este debate, es que la estabilidad de balanceo se establece
por la suma de efectos de numerosos mecanismos de cumplimiento. Mientras que el efecto de
cualquier cumplimiento puede ser pequeño, prácticamente todos los cumplimientos normativos
degradan la estabilidad. Todas las normativas combinadas pueden reducir la estabilidad
del balanceo a tan poco como 60% de la idealizada estabilidad de un vehículo rígido.

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Medición estática del umbral de vuelco con el experimento Mesa-Inclinada.
La prueba de la mesa-inclinada da un método muy decidido para determinar el umbral de
vuelco y un medio conveniente para examinar los mecanismos por los que este límite se
determina. La metodología es una simulación física de la experiencia plano-de-balanceo de un
giro del vehículo durante un giro en estado quasi estacionario.
En este método experimental, el vehículo se coloca sobre una mesa de inclinación y se inclina
muy gradualmente. La componente de fuerzas gravitacionales paralelas a la superficie de la
mesa simula los efectos de la aceleración quasi-estáticamente creciente en progresivamente
más fuertes giros constantes. El proceso de inclinación continúa hasta que el vehículo alcanza
el punto de la inestabilidad y “vuelca." (El vehículo está limitada correas de seguridad para
evitar el vuelco verdadero).
Al inclinar la mesa, el componente de fuerzas gravitacionales en paralelo a la superficie de la
mesa simula las fuerzas laterales, y el peso del vehículo es simulado por el componente de
fuerzas gravitacionales perpendiculares a la tabla. Tanto el lateral y vertical de las fuerzas que
actúan durante la inclinación- prueba de tabla se redujo un poco, en relación a las fuerzas
reales que simulan. La cantidad que estas fuerzas tienen una escala depende de la cantidad de
inclinación requerida. Esta escala tiene múltiples efectos que, aunque tienden a cancelar el uno
al otro, sin embargo puede reducir la precisión del experimento. La calidad de los resultados
como una medida de la verdadera estabilidad estática límite del vehículo depende, en parte, al
no requerir una inclinación demasiado grande para lograr un vuelco. Porque los vehículos
pesados son relativamente inestables, generalmente no requieren un gran ángulo de
inclinación y, por lo tanto, el experimento es muy adecuado para el examen de estos vehículos.
Los aspectos fundamentales de la mecánica del vuelco cuasi-estático vuelco, fue confirmado
en varios experimentos de mesa de inclinación.

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CONSIDERACIONES DINÁMICAS EN VUELCOS DE VEHÍCULOS PESADOS
Análisis de los registros de choques de dejar claro que la estabilidad es el rodillo
estático del vehículo dominantes que afectan la calidad de la oportunidad de un
camión pesado estar involucrado en un choque de vuelco. La sección anterior
examinó los mecanismos de estabilidad estática. Sin embargo, todos los vuelcos
en el mundo real son eventos dinámicos en cierta medida; ninguno es
verdaderamente cuasi-estático.
Simple dinámica en el plano de balanceo
Cuasi-estático vuelco es casi
imposible de conseguir, incluso en la
carril de pruebas. Los análisis en la
sección anterior asumen que la
condición de aceleración lateral es un
hecho y es mantenido indefinidamente
(es decir, la condición de la definición
de estado estacionario).
Figura 10. Al menos, el vuelco requiere el
impulso dinámico requerido para levantar
el CG a través de su altura de Apex.
En la práctica, un vehículo de
pruebas puede acercarse vuelco
cuasi-estáticamente por muy lentamente aumentar el radio de giro a una
velocidad constante o por muy lentamente aumentar la velocidad en un radio
constante. En cualquier caso, el cuasi-estado estático puede hacerse sostener
razonablemente bien hasta que los neumáticos de los ejes motrices de elevación.
En este punto, sin embargo, normalmente el vehículo pierde tracción y "scrubs
off' tal que la velocidad de aceleración lateral disminuye inmediatamente y las
ruedas motrices relájate en la superficie. El proceso se puede repetir cualquier
número de veces. Al menos dos excepciones pueden permitir cuasi-estático
vuelco: El vehículo puede estar equipado con un diferencial de bloqueo, de modo
que empuje la unidad puede mantenerse tras la elevación de neumáticos en los
ejes de transmisión, o altamente compatible (cama plana) remolques podría
volcarse en la parte trasera sin levantar los neumáticos del eje de transmisión
(Figura 8).
Independientemente, en sucesos del mundo real hay casi siempre un
componente dinámico a la maniobra que, al menos, proporcionan la necesaria
energía cinética para elevar el GC mediante su ápice de altura después de los
neumáticos de todos los ejes (o al menos todos los

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Figura 10. Al menos, el "vuelco" requiere el impulso dinámico requerido para
levantar el GC mediante su ápice de altura.
ejes distinto del eje de dirección) abandonaron la tierra. Sin embargo, como se
muestra en la figura 10, para vehículos con centros de gravedad altos, la
elevación adicional del CG requerida no es tan grande.
Varios análisis simplificado que describe los requisitos mínimos para vuelco
dinámico (es decir, tal como se ilustra en la figura 10) existen en la bibliografía.
Estos tienden a centrarse en el coche de pasajeros y, por consiguiente, en los
llamados vuelcos inactivo, es decir, los vuelcos con un bordillo-huelga u otro
mecanismo que puede producir fuerzas lateral del neumático en exceso de los
generalmente obtenible sobre una superficie plana, dura en la superficie del
camino (por ejemplo, arroz y otros).
Cooperrider y otros, adoptar un enfoque diferente. Presentan un análisis basado
en una constante fuerza lateral del neumático aplicado a un vehículo rígido
durante un período prolongado de tiempo. Este enfoque parece más aplicable a
las vuelcos de vehículos comerciales, en particular en situaciones de crecimiento
sostenido, cuasi-giro constante. Cooperrider's resultados muestran que la
aceleración necesaria para producir vuelco es una función de la cantidad de
tiempo que se aplica. Si la aceleración puede sostenerse indefinidamente, sólo
necesitan igual al límite de estabilidad estática (T/2h para este vehículo rígido
análisis). Pero si la aceleración supera el límite estático, sólo necesita ser
sostenido por un tiempo finito para provocar un vuelco. Por ejemplo, para un
camión pesado, una aceleración del 110% del límite estático puede producir
vuelcos si se sostiene durante aproximadamente 1 segundo; 120% necesita ser
sostenida por sólo unos 0,6 segundos.
Consideraciones dinámicas en maniobras transitorias
Dinámica adquieren particular importancia cuando el contenido de frecuencia de
la maniobra (y, en particular, de la aceleración resultante de maniobras) se
aproxima o sobrepasa la frecuencia natural del movimiento del vehículo. Un poco
cargado del tractor-semirremolque puede esperarse que tenga frecuencias
naturales en rollo en el rango de 2 Hz o más, muy por encima de la frecuencia de
entrada de la dirección que el conductor del camión puede reunir incluso en
maniobras de emergencia.
Sin embargo, un vehículo muy cargado, con su carga útil CG a una altura
moderada con suspensiones de resistencia al balanceo promedio, es probable
que exhiba una frecuencia natural de giro cerca de 1 Hz.

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Un semirremolque cargado pesadamente con un alto CG y con suspensiones de
menos-que-promedio de rigidez puede tener un balanceo natural de rigidez
promedio es probable que exhiba una frecuencia natural de balancero tan bajo
como 0,5 Hz. Como se indica a continuación, 0,5 Hz en particular está bien
dentro del rango de frecuencias de excitación esperada en maniobras de
emergencia. Así, uno puede esperar que el potencial de optimización y armónica
resonante relacionados rebasamiento para promover maniobras transitoria vuelco
con mayor contenido de frecuencia. Se desprende de estas consideraciones que
los altos niveles de resistencia al balanceo de rodillo (y por consiguiente la
frecuencia natural) y la amortiguación del rollo generalmente promover la
estabilidad-de-balanceo dinámico en operaciones viales.
Las maniobras de mayor frecuencia también
implican despiste dinámicas que pueden
complicar y estabilizar- el comportamiento de los
vehículos articulados. La figura 11 muestra la
respuesta de un tractor-semirremolque durante
un simulado, 2-segunda maniobra de cambio de
carril de emergencia. La figura presenta historias
de la aceleración lateral para el tractor y el
semirremolque y el ángulo de inclinación para la
combinación. Cuando maniobra en velocidad, el
semirremolque tiende a seguir el camino del
tractor más fielmente. Particularmente con más
vehículos, esto implica un retraso de tiempo
entre las acciones del tractor y del remolque.
(Esto es más una consecuencia de la geometría
tractrix que básicamente regula el movimiento
del remolque, en lugar de un verdadero
fenómeno dinámico.) Cuando el contenido de
frecuencia del movimiento lateral se aproxima a
la frecuencia natural de balanceo. El balanceo
puede esperarse a la zaga de la aceleración
transversal. Ambos efectos son evidentes en la figura 11. Con respecto a los
vuelcos, cuando el remolque alcanza su desplazamiento máximo de balanceo, el
tractor está bien pasado su punto álgido de aceleración transversal.
Por lo tanto, en este momento crítico, el tractor, con su relativamente baja CG, es
más "disponible" para resistir la vuelco de lo que sería en un exigente gire en
estado estable.
Figura 12. En rápidas maniobras de evitación de
obstáculos, amplificación hacia atrás puede provocar
vuelcos prematura de la parte trasera del remolque.

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Así, en esta maniobra, mientras que la dinámica de rodillo es degradantes
estabilidad de balanceo, la guiñada dinámica están compensando en cierta
medida. La situación (incluso en este relativamente simple maniobra) es compleja
y el resultado neto depende del ajuste de la frecuencia de la maniobra, las
sensibilidades de frecuencia del vehículo en la oscilación y la frecuencia natural y
amortiguamiento del vehículo en rollo.
La dinámica de aceleración puede desempeñar un papel singular en el vuelco de
multiplicar-vehículos articulados. Los vehículos con más de una articulación de
guiñada (por ejemplo, el camión-remolque combinaciones, dobles, o triples)
pueden presentar una respuesta exagerada de las unidades hacia atrás al
realizar maniobras con frecuencia inusualmente alto contenido, figura 12.
El fenómeno se conoce como amplificación hacia atrás y, a menudo, se
cuantificó, como se muestra en la figura 12, por la razón del pico de respuesta
lateral de la unidad hacia atrás del tractor.
Hacia atrás es una sólida función de amplificación de la frecuencia y el tipo de
contenido) de la maniobra. Amplificación hacia atrás porque está cerca de la
unidad en las bajas frecuencias, estos vehículos se comportan muy bien en
condiciones normales de conducción. Sin embargo, dado que la amplificación
hacia atrás tiende a pico en el rango de frecuencia característica de rápido,
maniobras evasivas, estos vehículos también son muy susceptibles al vuelco de
los remolques trasero durante maniobras de emergencia.
Se propusieron numerosos enfoques para reducir la amplificación hacia-atrás de
vehículos multiacoplados, la mayoría de los cuales se basan en diferentes
arreglos para el acoplamiento de remolques.
Los más exitosos fueron los llamados B-tren y tren C, que se comparan con la
referencia de un tren en la figura 13. Ambos de estos vehículos de alabeo y
guiñada eliminar los grados de libertad asociados con la bola de enganche de
acoplamiento entre el semirremolque y el acoplado completo. Eliminando la
articulación de guiñada indirectamente mejora estabilidad-de-balanceo
reduciendo la amplificación hacia atrás. Por ejemplo, el tren en la figura 13,
normalmente tienen una amplificación hacia atrás de unos 2, pero la amplificación
hacia atrás de la B-tren y tren C en la figura que suele ser inferior a 1,5. Sin
embargo, uniendo los dos acoplados en rollo, el B- y C-configuraciones de trenes
mejorar drásticamente la dinámica estabilidad-de-balanceo.

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El rollo de la aceleración lateral y
movimientos de los dos remolques son
unos 90 grados fuera de fase. Así,
cuando el segundo remolque alcanza
su estado crítico de máxima
aceleración lateral y el ángulo de
inclinación, el primer acoplado ya
superó su cota máxima y regresó a
casi cero en estas dos medidas y
realmente tiene rollo considerable
impulso en la dirección opuesta.
Cuando estos dos remolques
acoplados en rollo como en a, B o C-
Train, el vehículo puede realizar
cambios de carril muy severa (es decir,
con el pico de las aceleraciones laterales del tractor en el orden de 0,5 g) sin
experimentar vuelcos, porque es muy difícil para un remolque a "arrastrar" su
fase de socio. (Por supuesto, las cargas mecánicas en el acoplador y Dolly marco
puede ser muy elevada en tales maniobras, presentando el riesgo de falla
mecánica de estas piezas).
INFLUENCIA DE LÍQUIDOS CHAPOTEADORES
En la mayoría de las operaciones comerciales en camiones, la carga en el
vehículo es fija y nominalmente centrada. No obstante, en determinados casos, la
carga puede ser capaz de moverse en el vehículo, con el potencial de afectar el
giro y rendimiento de vuelco. Los ejemplos más comunes son el movimiento de
cargas líquidas a granel, buques cisterna con compartimentos parcialmente lleno;
acarreo furgones frigoríficos cárnicos suspendidos los cadáveres; y el ganado.
Las propiedades de desempeño de vehículos comerciales utilizados en estas
aplicaciones pueden estar influidas por el libre movimiento de la carga en las
direcciones longitudinal o lateral. En esta sección se presenta el material en los
dos primeros tipos de cargas.
Cargas líquidas
El más importante de éstos es carga líquida transportadas en cisternas. En la
operación de un vehículo de transporte de líquidos a granel, el movimiento de
carga que puede afectar a su comportamiento de vuelco y de curva es la
presencia de líquido incontrolado debido a un depósito parcialmente lleno o el
compartimento. Un compartimiento que se llena a nada menos que a su plena
capacidad permite que el líquido se mueva de lado a lado, produciendo un "agite"
de la condición de carga.

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El chapoteo tiene un potencial problema de seguridad porque el desplazamiento
lateral de la carga se reduce el rendimiento del vehículo en curvas y
refinanciamiento, y la dinámica de los movimientos de la carga puede ocurrir
fuera de fase con los movimientos laterales del vehículo de tal manera que llegan
a ser exagerados y así reducir aún más el umbral de vuelco.
los movimientos de líquidos de oleadas de líquidos en un vehículo cisterna
puede ser bastante compleja debido a la dependencia de las mociones sobre el
tamaño del tanque y de la geometría, la masa y la viscosidad del líquido en
movimiento, y la maniobra que se realiza.
. Análisis fundamentales de oleadas de líquidos en camiones cisterna apareció en
la bibliografía desde los años setenta. Un número de estudios informáticos más
complejos surgió a finales de los años ochenta y principios de los noventa. Este
debate está limitado a elementos básicos que proporcionan información sobre los
mecanismos por los cuales los movimientos fluidos influyen en los vuelcos. Los
mecanismos de chapoteo son más fácilmente descrito en estado estacionario
simple curva, aunque transitoria, es que las maniobras de líquido más exagerada
desplazamientos tengan lugar.
Giro continuo
Figura 14. Posición líquida en estado estacionario girando para tanques circulares y
rectangulares.
Cuando un camión cisterna cargado chapoteo
realiza un giro en estado estacionario, el líquido
responde a la aceleración lateral, desplazando
lateralmente, manteniendo su superficie libre
perpendicular a las fuerzas combinadas de la
gravedad y la aceleración lateral. La Figura 14a
se muestra la posición de una parte de la carga
de líquido en un tanque circular sometido a una
maniobra de viraje del estado estable. El centro
de masas del líquido se mueve en un arco, cuyo centro se encuentra en el centro del tanque circular.
En efecto, el cambio del líquido produce fuerzas sobre el vehículo como si la masa de la carga se
encuentra en el centro del depósito. Con tanque más complejas formas, incluso el comportamiento en
estado estable se convierte en algo difícil de analizar. En particular, con inusuales formas de depósito
se torna más difícil para describir el movimiento del centro de masa del líquido en función de la
aceleración lateral. En contraste con el tanque circular, figura 14b ilustra el comportamiento de líquido
en un tanque rectangular. A bajas aceleraciones laterales, el líquido es principalmente el movimiento
lateral, centrado en un punto muy por encima del centro del tanque. Por lo tanto, su efecto es similar a
tener un centro de masa muy alta. Con el aumento de la aceleración lateral, el centro de masa sigue
un camino algo elíptico.

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Mientras el tanque circular resultados en un vehículo con un centro de carga
superior, los esfuerzos para reducir la altura de la carga mediante la ampliación y
el aplastamiento del depósito puede esperarse que aumenten la sensibilidad del
vehículo se agite la degradación del umbral de vuelco. El efecto es ilustrado por
la parcela en la figura 15 que se
adaptó a partir de datos por
Strandberg. En la figura se muestra
el umbral de vuelco frente a la
condición de carga en estado
estacionario en una curva. Para un
tanque circular, aumentando la carga
reduce el umbral de forma continua
debido a la creciente masa de líquido
libre para moverse lateralmente. En
este caso, el mínimo umbral de
vuelco se produce a plena carga.
Para un vehículo con un tanque
rectangular modificada, aumento de
los niveles de umbral de vuelco
ocurren cuando el depósito está
vacío o lleno, aunque en condiciones
de carga intermedia el umbral de
vuelco está severamente deprimido
debido al mayor grado de movimiento
lateral para el desmedido posible
líquido. Así, la forma del depósito
rectangular (en contraste con la
circular) puede resultar en umbrales
de vuelco con oleadas de cargas que
son inferiores a las del vehículo
totalmente cargado.
Volviendo transitorios
En maniobras transitorias como una maniobra evasiva brusca de la dirección
(por ejemplo, un rápido cambio de carril), cargas chapoteo introducir la dimensión
añadida de efectos dinámicos. Con una entrada de dirección repentina, la rápida
imposición de la aceleración lateral puede provocar el líquido para desplazar a un
lado con un underdamped (rebasamiento) tipo de comportamiento. La diferencia
entre el estado estacionario y transitorio, maniobras es principalmente una
cuestión de tiempo involucrado en entrar en el giro.
Figura 15. Umbral de vuelco en un constante girar en función del
porcentaje de carga de forma desenfrenada y el depósito de líquido
(adaptado de Strandberg, 1978).
Figura 16. Umbral de vuelco en un transitorio gire en función del
porcentaje de carga de líquidos incontrolado (adaptado de Strandberg,
1978).

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El tipo de estado estable de comportamiento se observa cuando el giro está
entrado muy lentamente, mientras que el comportamiento transitorio se aplica a
una maniobra de giro muy rápido. La respuesta a la masa líquida a una entrada
escalonada de la aceleración sería vista a desplazar a una amplitud
aproximadamente dos veces el nivel de estado estacionario de la amplitud. En
una maniobra de cambio de carril en el que la aceleración va primero en una
dirección y luego el otro, aún más la respuesta exagerada amplitud pueden ser
producidos.
En general, el grado en el que el modo dinámico está entusiasmado depende de
la distribución de la maniobra. El desenfrenado líquido tiene una frecuencia
natural de su oscilación lateral que depende del nivel de líquido y transversal del
tamaño del depósito. Para un medio lleno, de ocho pies de ancho petrolero, esta
frecuencia es de aproximadamente 0,5 Hz (ciclos por segundo), mientras que un
seis pies de diámetro tanque circular (típico de un 8,800-galón Tanker) tendría
una frecuencia de 0,6 Hz. Como para la dinámica de sistemas en general, si el
contenido de frecuencia de entrada (aceleración) permanece por debajo de esta
frecuencia natural, la respuesta es, en gran medida, cuasi-estático, pero si la
entrada contiene un gran poder en o por encima de la frecuencia natural, la
respuesta será dinámica. Aunque no lo hacen en condiciones normales de
conducción, los conductores en situaciones de emergencia son generalmente
capaces de generar entradas de dirección a frecuencias en el rango de 0,5 Hz.
De hecho, los dos segundos de cambio de carril utiliza como una maniobra
evasiva típica para evaluar la amplificación hacia atrás constituye una aceleración
lateral de entrada a sólo esa frecuencia igualados a la chapoteo de frecuencia.
Por lo tanto cabe concluir que el chapoteo dinámico puede excitarse fácilmente
en un petrolero de tamaño normal, especialmente en el curso de maniobras
evasivas tales como un cambio de carril.
En maniobras transitorias, los umbrales de vuelco están deprimidos por este
movimiento dinámico. La figura 16 muestra la estimación de umbral de vuelco en
función de la carga de líquidos incontrolado en una maniobra transitoria, que se
adaptan a partir de los datos presentados por Strandberg. En el caso de
transitorios, incluso el tanque circular experimenta una reducción de los umbrales
de vuelco cuando está parcialmente cargado porque el líquido puede "Overshoot"
el nivel de estado estacionario. Comprensiblemente, la cisterna elíptica es incluso
peor. Aunque los resultados que se muestran son derivados de estudios
analíticos, pruebas experimentales de camiones cisterna cargados parcialmente
suelen confirmar estas observaciones.

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Cargas líquidas parcial
En el uso profesional de muchos transportistas líquidos a granel, a veces es
necesario correr con cargas parciales. Esto es especialmente cierto con la
entrega local cisterna transporta gasolina y combustible de calefacción en casa.
La pregunta es: ¿Qué puede hacerse para reducir la sensibilidad y, por ende, los
riesgos potenciales del uso de estos vehículos, una vez que una fracción
sustancial de la carga se entregó? Por supuesto, la especificación de un vehículo
con sistemas de suspensión más resistente a vuelco es un primer paso. Sin
embargo, al menos dos otras ayudas disponibles son:
Deflectores. Deflectores son comúnmente usadas en vehículos cisterna, excepto
en los casos en que disposiciones especiales para la limpieza de impedir su uso
(como los transportistas) de leche a granel. Sin embargo, el común acuerdo es un
deflector transversal destinado a obstaculizar el movimiento longitudinal de la
carga. Estos deflectores transversales no tienen prácticamente ninguna utilidad
en prevenir el lateral chapoteo influyente a estabilidad-de-balanceo. Para mejorar
el rendimiento del rodillo, deflectores longitudinales serían necesarios, pero el
diseño y las consideraciones de costo prácticamente eliminaron su uso.
Compartimentación. Un método más común para mejorar las curvas de
rendimiento con los petroleros bajo condiciones de carga parcial es subdividir el
depósito en compartimentos separados. Idealmente, los compartimentos son
completamente vacíos sobre una base individual en un punto de caída de forma
que el vehículo nunca está sujeto a una carga de oleadas. La única precaución
en este tipo de uso es que la ruta de entrega deben ser planeados para vacío en
la parte trasera del vehículo. Cuando no es posible vaciar completamente cada
compartimiento, una reducida sensibilidad chapoteo existe, pero a menudo no es
significativo si sólo una fracción de la carga total es libre de chapoteo. En estos
casos, los parámetros pertinentes son el porcentaje de la carga transportada y la
fracción de la carga que es libre de chapoteo.
VUELCO Y SISTEMA CAMINO/VEHÍCULO INTELIGENTE
La electrónica moderna están empezando a aplicarse al problema de la vuelco
del vehículo pesado en la forma de sistemas inteligentes en el vehículo o en el
seno de la infraestructura vial.
Porque un número desproporcionado (alrededor del 7%) de vehículos
comerciales choques vuelco ocurre en rampas, sistemas de infraestructura de
autocarril se concentraron en la firma activa para velocidades de asesoramiento
sobre rampas de salida. Los métodos varían considerablemente. Por ejemplo,
Freedman y otros examinaron la efectividad del asesoramiento de velocidad
señales con luces intermitentes que se activan cuando se observó un camión que
entrando en la rampa a una velocidad excesiva.

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Por otro lado, Strickland y otros describieron instalaciones prototipo que
selectivamente se muestre el mensaje "Camiones reduzca la velocidad", sobre la
base de observaciones automatizadas de la velocidad, el peso y la altura de los
vehículos particulares.
Este tipo de sistemas fueron instalados y supervisa en tres diferentes rampas de
salida en la Capital Beltway en Washington, D.C. antes de su instalación, la
carretilla vuelcos ocurrieron una vez cada año o cada dos años en estas rampas.
Después de la instalación, no hubo vuelcos de camiones en cualquiera de los
sitios para el período de tres años de estudio.
Al menos tres métodos de reducción de la vuelco del vehículo comercial a
través de los sistemas de a bordo están siendo perseguidos. Quizás el
método más directo es activo el control del rodillo, que apunta a mejorar la
estabilidad de los Figura 17. El
controlador de la pantalla UMTRI RSA.
Los vehículos vuelcan durante eventos
críticos. Kusahara y otros describen un
prototipo activo estabilizador de vuelco
instalado en la suspensión delantera de
un camión comercial de prestaciones
medias. Dispositivos similares, instalado
en todas las suspensiones de camiones
de la unidad o el semirremolque
combinaciones, estuvieron bajo desarrollo
en la Universidad de Cambridge.
Otro enfoque que emplean de inteligencia es el roll-estabilidad-consultivo (RSA) o
un sistema de alerta de vuelco. Una "estabilidad" del sistema de alarma y
vigilancia fue anunciada para su aplicación en vehículos comerciales a finales de
los años ochenta. Más recientemente, la investigación Roaduser de Melbourne,
Australia, desarrolló e instaló un sistema de alerta de vuelco en números
limitados en vehículos cisterna. El sistema emite una alerta sonora para el
controlador basado en la medición en tiempo real de la aceleración lateral, frente
a un valor predeterminado, el peor caso de umbral de vuelco estáticas para el
vehículo. UMTRI RSA desarrolló un prototipo que incluye una pantalla visual para
el conductor que compara la aceleración lateral actual del vehículo para la
estática de umbral de vuelco del vehículo en la mano izquierda y derecha gira.
Los umbrales de vuelco se calculan en tiempo real basándose en las señales de
los sensores a bordo. Nuevos umbrales para cada condición de carga se
determinan después de sólo unos minutos de conducción normal.

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Otro enfoque para reducir choques vuelco es control activo de guiñada del
vehículo, lo que impide la aceleración lateral de sobrepasar el umbral de vuelco
del vehículo. El enfoque se aplica selectivamente los frenos individuales de las
ruedas para presentar momentos de guiñada y/o simplemente para disminuir la
velocidad del vehículo.
Palkovics, en asociación con El-Gindy y otros, publicó artículos de investigación
sobre este enfoque y las ideas que están siendo introducidos en aplicaciones
comerciales. Además, UMTRI desarrolló y demostrado un sistema prototipo
especialmente para reducir la amplificación hacia atrás en los vehículos. El
desarrollo de este sistema continúa con expectativas de aplicación comercial.
Chris Winkler es un investigador en la División de Investigación de Ingeniería en
UMTRI. Recibió una licenciatura en ingeniería mecánica de
Bucknell University y una maestría en ingeniería mecánica de la
Universidad de Michigan. Se unió a UMTRI en 1969, y estuvo
involucrado en el análisis y la predicción del rendimiento dinámico
de todos los neumáticos de vehículos-cansado, pero con especial
énfasis en la autocarril vehículos comerciales. Chris participó con
tanto trabajo teórico y experimental sobre camiones, incluyendo el
desarrollo de equipos especializados para la medición de las
propiedades mecánicas de los vehículos y sus componentes.
Recientemente, muchos proyectos UMTRI implican "sistemas inteligentes para
vehículos", y, en particular, los sistemas activos para aumentar la estabilidad. Proyectos
recientes incluyen el desarrollo y pruebas reales del rollo de la estabilidad de los
sistemas de asesoramiento. Chris es activo con la Sociedad de Ingenieros Automotrices
y la Organización Internacional de Estándares, y él es un fideicomisario y el
vicepresidente para América del Norte del Foro Internacional para la tecnología del
transporte vial.