Stabilité dynamique des engins tout-terrain

1. FICHE TECHNIQUE Stabilité dynamique des engins tout-terrain L'évolution des agroéquipements et des pratiques permet d'accroître les vitesses de travail. En terrains accidentés, ces avancées peuvent néanmoins conduire à des risques d'instabilité, menant à des situations dangereuses pour les opérateurs. Des dispositifs actifs de stabilisation en cours de développement au Cemagref, en collaboration avec différents partenaires, peuvent apporter des solutions efficaces. L'accroissement de la taille des machines Ces structures doivent répondre à des exigences précises en terme de résistance et d'absorption de niveau d'énergie. Leur capacité de résistance doit donc être d'autant plus élevée que la machine est imposante. Aussi l'accroissement de la taille et du poids des machines agricoles requiert-il des structures adaptées, pouvant poser des problèmes de conception, voire les rendant impossibles sur certaines d’entre elles (ex. gros automoteurs). De nombreux accidents recensés Les statistiques concernant les accidents du travail recensés par la Caisse Centrale de la Mutualité Sociale Agricole (CCMSA), montrent que de nombreux accidents surviennent suite à des renversements d’engins agricoles. Ainsi, 358 accidents liés au renversement ont été recensés sur la période 2005-2008. Outre des conséquences humaines dramatiques (70 % d’accidents graves), le coût de ces accidents est considérable, de l’ordre de 3 millions d’Euros. Test d'une structure de protection au banc (photo Cemagref) Retrait de la structure de protection (photo Cemagref) Le cas des engins légers tout-terrain De plus lors de certaines opérations, en particulier pour les engins légers (mini-tracteurs, quads), l'utilisation d'une structure de protection est inadaptée. En effets leurs poids peut dégrader la stabilité intrinsèque de la machine, leur gabarit est parfois incompatible avec l’environnement de travail (verger, bâtiment…) ou leur principe est remis en cause par la nécessaire mobilité du pilote (quad). « Prévenir plutôt que guérir » Afin d'aller plus loin dans la protection des opérateurs et des engins, il apparaît aujourd'hui intéressant d’agir plus en amont en proposant des dispositifs limitant le risque de renversement: éviter l'accident constitue en effet la logique de toute prévention. C'est dans cette voie que le Cemagref travaille sur le développement de dispositifs actifs. Exemple d'accident lié au renversement (photo CCMSA) Des protections peu adaptées dans certaines situations Le principal moyen de lutter contre les risques de renversement réside aujourd'hui dans la mise en place de structures de protection de l'opérateur. Celles-ci sont passives, leur but étant de préserver un espace de sécurité pour l'opérateur pendant le choc. Elles ne préviennent donc pas le renversement, mais en limitent les conséquences.

2. FICHE TECHNIQUE Estimation en ligne du risque Afin de prévenir le risque de renversement, il est nécessaire de pouvoir le diagnostiquer le plus en amont possible en condition réelle. Vers « des solutions bas-coût» Les mesures directes des efforts au niveau des roues, essieux... ne peuvent aujourd’hui être utilisées car trop onéreuses. Aussi des capteurs bas coût doivent être exploités, mais ceux-ci ne peuvent mesurer directement les variables représentatives de la stabilité. Cette contrainte est particulièrement forte pour le cas des engins légers compte tenu du faible prix de ces machines. Modélisations du véhicule (illustrations Cemagref ) De l'avertissement à l'action Informer l'opérateur L‘indicateur du risque de renversement permet d'informer le conducteur sur les risques générés par sa conduite. Des dispositifs sonores et lumineux ont aujourd'hui été mis en place pour valider la faisabilité. La réalisation d’interfaces plus ergonomiques est prévue pour optimiser l’interaction avec le conducteur. Elles devront d’une part faciliter une interprétation rapide de la situation à risque, et d’autre part favoriser une prise de décision correcte en matière d’adaptation de la conduite (ex. action manuelle pour réduire la vitesse). Véhicule expérimental (photo Cemagref) Des données reconstruites Des algorithmes exploitant uniquement une mesure partielle de la dynamique du véhicule ont donc été développés pour reconstruire un indicateur caractéristique du risque d'instabilité : le transfert de charge. Ces algorithmes exploitent à chaque instant un modèle de comportement de l'engin et le compare aux données partielles issues des capteurs peu coûteux pour en déduire les informations manquantes. Les conditions d'adhérences ainsi que les efforts au contact roue/sol estimés sont pris en compte dans le calcul de cet indicateur de risque. Système d'avertissement [ici, lumineux et sonore] (photo Cemagref) Vers des dispositifs actifs au service de tous les engins agricoles La connaissance de la dynamique du véhicule en milieux tout-terrain permet d'aller plus loin et d'envisager la mise en place d'actions de corrections automatiques réalisées en direct par le système actif de sécurité. Ces développements, testés jusqu'ici sur un quad, sont en cours de généralisation à des machines plus importantes, prioritairement celles plus exposées aux risques (ex. machines à vendanger). Le projet ActiSurTT (2011-2013), soutenu par l’ANR, coordonné par le Cemagref et rassemblant partenaires scientifiques, représentants professionnels et industriels, s’inscrit dans cet objectif. « Anticiper le danger pour prévenir » L'utilisation de ces modèles ne sert pas seulement à réduire les coûts des capteurs mis en œuvre, mais permet également d'anticiper le risque d'instabilité. Un module prédictif permet en effet de prévoir quelques centaines de ms en avance le comportement dynamique de l’engin. Ce temps est suffisant pour envisager la correction d’une situation critique. Contacts scientifiques Michel Berducat – michel.berducat@cemagref.fr Roland Lenain – roland.lenain@cemagref.fr Unité de recherche TSCF – équipe TEAM 24, avenue des Landais BP50085 63172 Aubière Tel.04 73 44 06 00 – Fax 04 73 44 06 95 www.cemagref.fr/tscf