Estimación del potencial de rollover de vehículos pesados usando principios de confiabilidad

• Autores: P. Cruz, Tomás Echaveguren, P. González
• Localización: Revista ingeniería de construcción, ISSN-e 0718-5073, Vol. 32, Nº. 1, 2017, págs. 5-14
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Estimation of heavy vehicle rollover potential using reliability principles
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• Resumen
  • español

    El rollover (volcamiento) se define como la pérdida brusca de la trayectoria del centro de gravedad de un vehículo en movimiento. En curvas horizontales, corresponde al volcamiento por descompensación de la aceleración lateral. La posibilidad de que ocurra este volcamiento se puede estimar mediante el estudio del potencial de rollover estático, el cual se estima usando umbrales de aceleración lateral que, al ser superados, llevan al vehículo a experimentar rollover. Estos modelos consideran la geometría del vehículo, del camino y la velocidad de operación y en algunos casos el sistema de amortiguación del vehículo. Este enfoque es adecuado para analizar el potencial de rollover vehículo a vehículo, pero resulta poco práctico para analizar flotas de vehículos que circulan a una velocidad de operación que sigue una distribución de probabilidades según las condiciones geométricas de entorno y tipo de vehículo. En este trabajo se analiza el fenómeno de rollover mediante un enfoque probabilístico basado en la teoría de la confiabilidad. A partir de este enfoque, es posible estimar la probabilidad de que ocurra rollover considerando variables aleatorias. Se utilizó el método de análisis de confiabilidad de primer orden de Hasofer-Lind para estimar la probabilidad de ocurrencia de rollover, en función de la geometría, tipo de vehículo y la velocidad de operación de entrada a curvas horizontales. Se discuten tres modelos de cálculo de rollover, y se presentan los conceptos de la teoría de la confiabilidad empleados. Se describe la construcción de las funciones de estado límite, el diseño experimental, los datos de entrada, y la curvas de probabilidad de falla para 4 tipos de vehículo y 3 velocidades de entrada. Se concluyó que no resulta aconsejable utilizar radios de curvas horizontales menores a 170 m toda vez que los vehículos pesados exhiben una probabilidad no nula de experimentar rollover.

  • English

    Rollover is defined as a moving vehicle’s abrupt loss of the trajectory of the center of gravity. In horizontal curves, it refers to overturning by an unbalance of the lateral acceleration. The likelihood that this turnover occurs can be estimated by studying the static rollover potential, which is calculated with lateral acceleration thresholds that, when being exceeded, make the vehicle to suffer a rollover. These models consider the geometry of the vehicle, the road and operating speed, and sometimes the vehicle’s suspension system. This approach is suitable for analyzing the rollover potential of individual vehicles, but it is not very practical when analyzing vehicle fleets driving at operating speeds that follow a probability distribution according to the geometrical conditions of the environment and the type of vehicle. This work analyzes the rollover phenomenon through a probabilistic approach based on the reliability theory, which allows estimating the rollover risk considering random variables. It applies the Hasofer-Lind First-Order Reliability Method to calculate the rollover probability, based on the geometry, type of vehicle, and operating speed when taking horizontal curves. Additionally, it discusses three rollover calculation methods and presents the reliability theory concepts used herein. This paper describes the construction of limit state functions, experimental design, input data, and the failure probability curves for 4 types of vehicle and 3 input speeds. It was concluded that it is not recommendable to use a horizontal curve radius of less than 170 m, especially because heavy vehicles run the risk of suffering rollover.