Da "Low Speed Collisions" di Trevor Newbery and Dr. Robert C McElroy

Secondo un recente studio della General Motors, più del 33% di tutte le lesioni occorse negli incidenti automobilistici, sono state riportate a seguito di collisioni nelle quali la differenza di velocità tra i veicoli all'urto era inferiore a 32 Km/h. E' stato inoltre osservato che più del 75% delle collisioni a bassa velocità produttive di lesioni erano tamponamenti.

Figura 1. Lesioni e collisioni a bassa velocità.

Negli ultimi anni sono state effettuate significative ricerche sugli effetti delle collisioni fra veicoli e i conseguenti movimenti degli occupanti. Tuttavia, la maggioranza di queste ricerche si sono concentrate sulle collisioni ad alta velocità, tipicamente 48 Km/h o superiore. La maggior parte degli studi eseguiti da costruttori di autoveicoli, Organizzazioni delle compagnie di assicurazione (Insurance Institute for Highway Safety) e dal Governo degli Stati Uniti (National Highway Traffic Safety Administration), si sono concentrati sulle collisioni frontali contro una barriera rigida a velocità compresa fra 48 e 56 Km/h.

In molte collisioni a bassa velocità, gli occupanti reclamano i comuni sintomi associati al "colpo di frusta", come dolore al collo, alle spalle, alle braccia, nonostante l’assenza di danni ai veicoli. Ai Tecnici Ricostruttori viene frequentemente chiesto se le lesioni reclamate possono essere il risultato di ciò che appare essere un evento di poco conto. Per fornire un’adeguata risposta, i Ricostruttori devono prima determinare la severità della collisione e quindi comparare quei valori ai livelli di tolleranza umana alle lesioni.

Severità dell'impatto
Prima di vedere come determinare la severità di un impatto a bassa velocità, è importante comprendere la differenza fra collisioni ad alta velocità e collisioni a bassa velocità. Quando due veicoli collidono ad alta velocità, essi essenzialmente agiscono come due palle di creta, si deformano e restano deformati a causa dell’energia smaltita nell’impatto. Ci può essere un piccolo rimbalzo, o comportamento elastico durante l’impatto. Il termine tecnico per questo rimbalzo è restituzione. Nelle collisioni ad alta velocità, la restituzione si avvicina ai valori minimi e perciò quando si ricostruiscono collisioni ad alta velocità, essa è generalmente ignorata. Quando due veicoli collidono a bassa velocità, essi agiscono maggiormente come due palle da tennis. Le deformazioni sono in gran parte elastiche e soltanto una piccola percentuale resta come danno permanente. Nelle collisioni a bassa velocità, la restituzione si approssima ai massimi valori (Figura 2). Perciò, quando si ricostruiscono incidenti a bassa velocità, gli effetti della restituzione non possono essere ignorati.

Figura 2. Restituzione e Dv 

La severità di una collisione è quantificata dall’accelerazione (o decelerazione) risentita dai veicoli durante l’impatto. L’accelerazione è la variazione di velocità nel tempo. Il tempo di durata di una collisione a bassa velocità è approssimativamente di 1/10 di secondo. Ma nelle collisioni che interessano la parte superiore od inferiore del paraurti, il tempo di durata dell’impatto è più lungo, ed in questi casi occorre usare grande attenzione se viene scelta la variazione di velocità come metodo per quantificare la severità dell’impatto.

In termini generali la severità di una collisione è correlata alla intensità dei danni riportati dai veicoli coinvolti. Tuttavia ci sono significative differenze tra la rigidità di superfici differenti della stessa autovettura, e tra le stesse superfici di differenti autovetture. Per esempio, le superfici posteriori di due autovetture diverse, possono non essere rigide allo stesso modo, cosicché i danni riportati da due differenti autovetture, ancorché simili, possono essere la conseguenza di collisioni di diversa severità.

Quando c’è un paraurti che non presenta segni di danno, è spesso possibile determinare la severità dell’impatto a seguito di una ispezione del paraurti stesso. In molti casi, la quantità di compressione del paraurti, può essere correlata alla variazione di velocità (Dv) in un microtamponamento. Per molte autovetture, ci sono spesso piccoli danni od addirittura nessun danno dopo un impatto a bassa velocità. Alcune autovetture, quelle Asiatiche in particolare, hanno robusti paraurti che resistono maggiormente agli urti.

Nelle collisioni laterali ed oblique, i danni sono più evidenti, essendo le strutture laterali ricoperte da pannelli facilmente deformabili, cosicché si producono danni anche nelle collisioni a velocità molto basse.

Attualmente negli Stati Uniti lo standard federale di sicurezza richiede che i paraurti delle autovetture debbano resistere agli urti frontali e posteriori contro una barriera a velocità di 4 Km/h, senza che si creino danni ai pannelli posteriori. E' consentito che il paraurti stesso possa riportare danni.

I crash tests a bassa velocità indicano che molti paraurti sono costruiti per eccedere questo standard ed in molti casi restano senza danni a velocità ben superiori a quella indicata nello standard.

I danni sostenuti dai veicoli durante l’impatto variano fra modelli e marche. Per alcuni veicoli non si osservano deformazioni persino dopo impatti con variazione di velocità (Dv) superiore a 16 km/h, mentre altri riportano danni in conseguenza di impatti a velocità molto bassa. Queste differenze nel comportamento dei veicoli aiutano a spiegare i casi in cui a volte su un veicolo si osserveranno una larga quantità di deformazioni, mentre l’altro veicolo apparirà privo di danni. Spesso i Ricostruttori sottostimeranno la severità dell’impatto siccome non si osservano danni durante l’esame del veicolo. Similmente, sovrastimeranno la severità dell’impatto quando si osservano danni al veicolo. Un’appropriata indagine circa le caratteristiche dei singoli veicoli fornirà un'idea della relazione tra i danni e la corrispondente severità dell’impatto.

La tabella seguente riassume i risultati delle prove d'urto effettuate da MacInnis Engineering. Dalla tavola è possibile osservare il tipo di collisione ed i danni riportati dai veicoli, entrambi devono necessariamente essere considerati quando si determina la severità della collisione.

Tavola 1 Danni e probabile massima severità

Livello di tolleranza umana alle lesioni 
Quando un veicolo è urtato nella parte posteriore, ogni cosa muove in avanti, inclusi il sedile, il tronco e la testa degli occupanti. Tuttavia c’è una differenza di moto: l’autovettura ed il sedile muovono velocemente, il dorso inizialmente muove molto lentamente, e la testa muove ancora più lentamente di tutto. Di conseguenza, gli occupanti soffrono della sensazione di affondamento all’indietro nel sedile, mentre la loro testa subisce una rotazione all’indietro (questa è l’origine del meccanismo del colpo di frusta). Come il tronco affonda nel sedile, questo si comprime e quando la compressione si ferma il dorso raggiunge una velocità simile a quella dell’autovettura. Il sedile quindi si scarica ed agisce come una molla. Ne risulta una movimento del dorso in avanti più veloce di quello dell’autovettura. Come risultato di questo rimbalzo, il dorso può muovere in avanti circa 1,3 volte più veloce della variazione di velocità risentita dall’autovettura per effetto dell’impatto. Così, se per effetto del colpo ricevuto nella parte posteriore l'autovettura risente di una variazione di velocità di 8 Km/h, il dorso può muovere in avanti alla velocità di 10,5 Km/h. Se l’occupante risente di questo incremento di velocità, dipende da vari fattori e specialmente dal comportamento delle cinture di sicurezza.
Le lesioni possono essere riportate mentre la testa ruota completamente all’indietro (movimento di iperestensione), oppure mentre ruota completamente in avanti (movimento di iperflessione). Un’appropriata posizione del poggiatesta può ridurre la quantità di rotazione all’indietro e quindi potenzialmente ridurre il rischio e l'entità delle lesioni.
Una volta determinata la severità della collisione, i valori dedotti possono essere comparati con i livelli di tolleranza umana alle lesioni. Possono essere usati i risultati dalle attività giornaliere o quelli desunti dalle prove di collisione a bassa velocità nelle quali sono state impiegate persone che volontariamente si sono sottoposte alle prove.

1. Attività giornaliere: il carico a cui un occupante è soggetto durante una collisione può essere comparato alle attività giornaliere, solo se la direzione, durata e dimensione del carico sono simili. Per tempi brevi, meno di 1 secondo, la tolleranza umana alle lesioni dipende dal tempo di durata di applicazione del carico. Un alto carico può essere applicato senza lesioni se il tempo di durata è brevissimo.
Saltando da un tavolo sul pavimento, si è soggetti ad un'alta accelerazione d'impatto. Ma le lesioni generalmente non occorrono perché il tempo di durata dell’impatto è dell’ordine di un 1/1000 di secondo.
I test eseguiti con le automobiline degli autoscontri hanno rivelato che durante la collisione può esserci una variazione di velocità dell'ordine di 8 Km/h. Il tempo di questi impatti è comparabile con la tipica durata di una collisione a bassa velocità.

2. Prove con volontari: la MacInnis Engineering ha effettuato molte prove d'urto a bassa velocità con persone volontarie.
Nelle prove d’urto posteriori e laterali eseguite, nessuno ha riportato sintomi durati più di tre giorni. Nelle prove d’urto posteriori, i sintomi sono stati lamentati a partire da collisioni realizzate alla velocità di 6 – 8 Km/h. Nelle prove d’urto frontali e laterali, i sintomi sono iniziati a partire da collisioni realizzate a circa 16 Km/h. I risultati dei tests indicano che la soglia delle lesioni per le collisioni frontali è maggiore di quelle per le collisioni posteriori. Ciò rispecchia le condizioni reali, in cui nei tipici tamponamenti a bassa velocità, gli occupanti del veicolo tamponato riportano lesioni, mentre di solito non ne riportano gli occupanti del veicolo tamponante.
Quando si usano i risultati provenienti dai tests con soggetti volontari, occorre tenere conto delle seguenti limitazioni:
1. la maggioranza delle prove d’urto sono state effettuate paraurti contro paraurti;
2. i volontari erano in maggioranza uomini;
3. i volontari erano in maggioranza seduti con la faccia rivolta in avanti;
4. la maggioranza dei volontari aveva un’età inferiore ai 50 anni;
5. la maggioranza dei volontari indossava le cinture di sicurezza;
6. la maggioranza dei volontari non aveva preesistenti patologie fisiche;
7. i volontari erano mentalmente preparati all’impatto.

La tavola 2 mostra la relazione fra la soglia dei danni riportati dai veicoli ed i sintomi accusati dei volontari esposti alle prove effettuate da MacInnis Engineering's. Dalla tavole si osserva che in caso di tamponamento esiste la possibilità che gli occupanti accusino sintomi dolorosi anche quando il veicolo non ha danni visibili.

Tavola 2 Soglia dei danni e sintomi accusati dai volontari

Conclusioni
Usando i risultati dei tests di collisioni a bassa velocità condotti a velocità note, è possibile determinare la severità della collisione di una reale collisione a bassa velocità. I dati della collisione reale possono essere comparati con i risultati provenienti dalle prove di collisione a bassa velocità per determinare se è stata raggiunta la soglia delle lesioni.
I volontari esposti ai tests danno una buona indicazione della severità della collisione ed i risultati indicano quando i sintomi, che tipicamente si protraggono per meno di 2 o 3 giorni, iniziano ad apparire (c.d. soglia di lesività).
Essendo state le prove eseguite con persone, la severità delle collisioni è stata tipicamente contenuta entro una soglia di sicurezza, onde evitare il pericolo di lesioni gravi ai volontari. Perciò, attualmente i dati per indicare la relazione fra la severità delle lesioni e la severità della collisione al di sopra della soglia di sicurezza sono scarsi.