Raport 1 Finfin [303965]

Introducere

1. Istoricul și evoluția bicicletelor

,,Nici o [anonimizat] – nu a fost atât de important pentru evoluția automobilului precum bicicleta”

James J Flink (istoric automobile)

[anonimizat]. Conceptul inerent al revoluției industriale de a înlocui munca manuală cu mașinismul în cadrul proceselor de producție s-a manifestat și în sfera capacității de deplasare a oamenilor, în special la nivelul elitelor și a noilor formate clase de mijloc.

În anul 1818, [anonimizat] a prezentat invenția proprie intitulată Laufmaschine (mașină de rulare), fiind inspirat din invenția proprie anterioară a [anonimizat]. Acest vehicul construit aproape în întregime din lemn (ilustrat în fig.1 și 2) era constituit dintr-o [anonimizat]. Demonstrația s-a făcut pe aproximativ 13 km în timp de o oră, iar acest rezultat a [anonimizat] o alternativă fiabilă la transportul cu cai[1]. A căpătat denumirea de drezină în cinstea lui Drais (,,draisine” în Germania și ,,draisienne” în Franța) și ulterior a [anonimizat], bicicletele, [anonimizat] 1817 și 1880. [anonimizat], majoritatea drezinelor circulau pe acostamente. [anonimizat] [1], [anonimizat], punându-se astfel punct popularității acestora[3].

Fig. 1 – Schema drezinei inventată de Karl Drais[5]

Fig. 2– Drezina inventată de Karl Drais și schița aferentă brevetului de patentare [1],[10]

Diferite variante de tricicluri și quadracicluri au apărut în jurul anilor 1830, ce au prezentat o popularitate ridicată datorită siguranței superioare în deplasare a conducătorului velocipedului.[1] În 1828 existau informații despre o [anonimizat]-un patent de brevetare din Franța din 1867.[2] Documentul respectiv face referire la un velociped triciclu(,,un velocipede tricycle”), iar cuvântul ,,bicicletă” a apărut din noțiunea derivată de velociped biciclu ce a fost aplicată ulterior velocipedelor cu două roți.

În anul 1830 un dulgher britanic Willard Sawyer a început să construiască quadracicluri (fig.3), idee cu care a câștigat o medalie la Marea Expoziție din Londra în 1851. [anonimizat], cu patru roți și pedale. Popularitatea ridicată a quadraciclurilor lui Sawyer a [anonimizat], iar exportul acestor vehicule s-a făcut la nivel global în jurul anilor 1850. [2]

Fig. 3 – Quadraciclul inventat de Willard Sawyer [2],[5]

Fierarul Kirkpatrick Macmillan este adesea creditat ca fiind inventatorul primului model de bicicletă cu tracțiune pe roata din spate (fig 4). Acesta a manufacturat în 1839 un velociped prevăzut cu două roți din lemn fără jante, roata din față având rol virator iar axul roții din spate era antrenat de două mecanisme format din tije ce erau acționate de către pedale.

Fig. 4 – Velocipedul cu tracțiune spate inventat de Kirkpatrick Macmillan [1]

În anul 1866, Pierre Lallement a parcurs 19km până în New Haven Connecticut cu o bicicletă improvizată cu un ax cu pedale, setând astfel recordul pentru primul velociped în uz în afara Europei.[1] Vehiculul conceput de Lallement l-a impresionat pe finanțatorul James Caroll care i-a oferit fonduri pentru a patenta acest vehicul în 1866 (U.S. Patent no.59.915).[4],[5]

Fig. 5 – Schița brevetului de patentare U.S. Patent 59,915[4]

Pe străzile Parisului a fost documentată existența unui velociped cu pedale în anul 1864. Numele inventatorului primului velociped cu pedale nu se cunoaște până în prezent, însă este probabil ca acesta să fi fost Pierre Lallement sau Pierre Michaux. Între aceștia au existat multe puncte comune, amândoi conlucrând cu frații Olivier, membri ai unei familii industrialiste înstărite, iar la un moment dat Lallement fiind chiar angajat de către Michaux. Există revendicări conform cărora Pierre Lallement ar fi inventat primul velociped cu pedale pentru frații Olivier în 1863, sau Charles Sargent, un manufacturier de calești, a inventat un prototip de velociped în 1864 tot pentru frații Olivier. Cert este că Pierre Michaux a fost primul care a conceput și comercializat sub sprijinul dat de frații Olivier velocipedul francez cu ax cu pedale în 1867.[1]

Velocipedul a fost ulterior denumit și ,,boneshaker” datorită șocurilor neamortizate primite dinspre drum, întrucât era format dintr-un cadru de metal și roți de lemn prevăzute cu o bandă de rulare metalică, fără suspensie. Roata din față avea un diametru superior roții din spate iar pedalele antrenau direct roata din față. Pierre Michaux, fierar de profesie, deținea un grad ridicat de expertiză în lucrul cu fonta maleabilă, fapt ce i-a permis să fabrice cadrele din fontă într-un timp scurt și la un preț redus. Deși frații Olivier au investit semnificativ financiar și intelectual în producția de serie a velocipedelor, aceste vehicule au fost comercializate tot sub numele lui Michaux.[1]

Prima generație de velocipede concepute de Michaux au apărut în 1867 și erau prevăzute cu cadre din fontă în formă de serpentină (fig 6.a.). Velocipedul a fost atât de popular încât în Franța până la sfârșitul anului 1867, a fost raportat că aproximativ 150 de manufacturieri independenți ajunseseră să producă modelul. A doua generație de velocipede concepute de Michaux au apărut în 1868 și încorporau anumite inovații tehnologice patentate de frații Olivier și Georges de la Bouglise, respectiv: frână operate prin cablu și roti prevăzute cu arbori cu autoungere (fig 6.b., 6.c.). Cadrul era fabricat din fier forjat și avea forma unei grinde diagonale singulare ce se termina în furci la nivelul roții din spate, înlocuind astfel cadrul mai slab din fontă sub serpentină. Aceste modele au avut un success răsunator, astfel încât însăși Louis Napoleon, Prințul Imperial al Franței în vârstă de 12ani, a fost văzut deplasându-se pe un astfel de velocipede, fapt ce a generat un soi de publicitate gratuită modelului.[1]

a.Velociped din prima generație 1867[1] 6.b.Velociped din a doua generație 1868[1]

6.c. Velociped din a doua generație 1868 [2]

Fig. 6 (a și b) – Velocipede cu două roți fabricate de Michaux

În aprilie 1869, frații Olivier au întrerupt legătura cu Michaux în urma unui litigiu soluționat în instanță, iar compania a fost lichidată, deși Michaux a mai continuat să vândă velocipede sub același nume până la sfârșitul anului. Tot în aprilie 1869, frații Olivier au fondat Compagnie Parisienne, investind semnificativ în companie, retehnologizând atelierele de producție și adăugând noi concepte precum roți prevăzute cu spițe. În septembrie 1869 este organizată cursa de biciclete Paris-Rouen de către frații Oliviers, în intenția de a promova noile modele de velocipede (fig 7). Izbucnirea răboiului franco-prusac din 1870, declinul popularității velocipedelor din 1872 și administrarea deficient a companiei au dus ca la cinci ani mai târziu, în 1874, compania să declare faliment, cu datorii mai mari de un milion de franci. Această succesiune de evenimente a pus punct activității fraților Olivier și a lui Michaux în domeniul producției de velocipede, însă au rămas memorați în istorie datorită contribuției acestora în evoluția bicicletelor.[1]

a.Velociped cu roti din lemn 1869[1] b.Velociped cu roti prevăzute cu spițe 1867[1]

Fig. 7 (a și b) – Velocipede cu două roți fabricate de Compagnie Parisienne

La scurt timp după apariția vehiculelor concepute de către Pierre Lallement și Pierre Michaux au apărut noi modele cu diferite variații de velocipede cu două roți și pedale față, cu un raport mult mai ridicat între diametrul roții față și cel al roții spate (au rămas cunoscute sub denumirea de ,,penny-farthing”), ce puteau atinge viteze ridicate datorită razei de rulare ridicate a roții față însă erau limitate dimensional de lungimea piciorului biciclistului (fig 8)[2]. Aceste vehicule prezentau un impediment pentru persoanele ce nu aveau o constituție atletică, fiind pretabile în general doar pentru bărbații de talie înaltă.

Aceste modele atingeau viteze de deplasare relative ridicate însă erau periculoase, biciclistul fiind poziționat la o înălțime semnificativă față de sol. În cazul unor porțiuni accidentate de drum, biciclistul putea fi aruncat peste roata din față a velocipedului, suferind vătămări grave în urma contactului cu drumul, în unele cazuri fatale.[5]

După aproximativ două decade și o evoluție meteorică, popularitatea acestui velocipede a scăzut vertiginos datorită lipsei de confort, a gradului ridicat de pericol și apariției altor modele de velocipede mai sigure în exploatare precum bicicleta de siguranță, însă a reprezentat un pas înainte în proiectarea bicicletelor prin însăși exemplul negativ dat de modul de tracțiune pe roata din față.[2]

a. Velociped obișnuit 1870 [1]

a. Grout tension 1872 [2] b. Hillman Kangaroo dwarf front-driver 1884 [2]

Fig. 8 (a și b) – Velocipede cu două roți și pedale aferente roții din față (front-driver)

În 1863 Joseph Goodman a patentat tricicleta Rantoon cu două roți față și o roată spate, ce era prevăzută cu leviere ce erau acționate de mâini și picioare (fig 9.a.). Variante similare au fost dezvoltate de Hastings în 1868 și Mathew Brown în 1865, varianta lui Brown având o roată spate și două față (fig 9.b., 9.c). [2]

9.a. Tricicletă Rantoon 1863[2]

9.b. Tricicleta M. Brown 1865[2] 9.c. Tricicleta J. Hastings 1868[2]

Fig. 9 – Modele de triciclete timpurii

Inventatorul britanic John Kemp Starley a lucrat pentru manufacturierii de biciclete Haynes and Jefferis în 1877, iar în 1878 și-a înființat propria afacere împreună cu William Sutton în scopul dezvoltării unor modele de biciclete mai sigure și ușoare în exploatare decât velocipedele ,,penny-farthing”. Primul pas făcut în acest sens a fost conceperea și manufacturierea unor modele noi de triciclete.

Un model de tricicletă modernă similară cu bicicletele existente în zilele noastre (fig 10.a.) a apărut în anii 1884 în urma dezvoltării unui model de tricicletă concepută de John Kemp Starley și fiul acestuia în 1876 (fig 10.b.). Această tricicletă modernă timpurie avea roata din față solidarizată cu ghidonul și cele două roți din spate de dimensiuni similare cu roata din față. Acest model de tricicletă prezintă un nivel ridicat de similaritate cu bicicleta de siguranță introdusă tot de către John Kemp Starley circa un an mai târziu. Prin aceste două vehicule s-a urmărit atingerea unui grad mai ridicat de siguranță și confort față de velocipedele cu roți înalte precum și o variantă de deplasare pentru doamnele în rochii sau pentru cei ce nu prezentau abilități de gimnast pentru a escalada și a conduce velocipedele cu roți înalte.

a. Starley’s Coventry tricycle 1876 [5] b. Tricicletă modernă timpurie []

Fig. 10 (a și b) – Triciclete apărute la sfârșitul sec. XIX

Starley și asociații lui au introdus ulterior un nou model de tricicletă, mult mai dezvoltat din punct de vedere al tehnologiei de fabricare și al stabilității în deplasare, intitulat Starley Royal Salvo (fig. 11). Această tricicletă a debutat în 1877, fiind foarte similară cu velocipedele penny-farthing prin construcție, având două roți egale de diametru ridicat poziționate în partea din spate și o roată de diametru redus în partea din față. Șaua tricicletei era dispusă între roțile spate, fiind susținută pe axul de legătură al roților spate. La momentul apariției tricicletei Royal Salvo, aceasta reprezenta cea mai avansată tipologie de tricicletă existentă, iar anumite inovații tehnologice implementate asupra tricicletei Starley Royal Salvo sunt încorporate și asupra bicicletelor ce se fabrică în prezent. Starley Royal Salvo era prevăzută cu pedale ce antrenau printr-o transmisie cu lanț roțile din spate și un diferențial constituit dintr-un ansamblu de came cuplate ce permitea roților stânga sau dreapta să se rotească independent una de cealaltă, îmbunătățind astfel comportamentul tricicletei la deplasarea în viraj.

Fig. 11 – Tricicleta Starley Royal Salvo

Variante constructive asemănătoare de triciclete cu cele ale lui Starley au apărut la scurt timp de la inovațiile lui Starley, precum tricicleta Antelope (fig 12.a.) sau tricicleta Columbia (fig 12.b.). Tricicleta Antelope a fost produsă de Thomas Smith&Sons of Birmingham în 1884, având șaua poziționată în spatele axului roților spate, fapt ce a impus instalarea unei roți de sprijin de diametru mai redus în spatele axului roților spate. Pentru bracarea roții din față era utilizat un frâu format din tije iar axul roților din spate era antrenat prin transimise cu lanț și pedale. Tricicleta Columbia a construită de Pope Manufacturing în 1888 și era prevăzută cu frână acționată manual și o lampă de iluminare cu carbid poziționată pe furcă.

12. a. Tricicleta Antelope 1884[1]

12. a. Tricicleta Columbia 1888[1]

Fig. 12 – Modele de triciclete apărute la sfârșitul secolului XIX

Tricicleta Rex Cycle a fost produsă în 1897 în Statele Unite ale Americii și era prevăzută cu cele trei roți dispuse în linie (fig 13). Roțile erau alcătuite din cauciuc dur iar tricicleta per ansamblu oferea un grad ridicat de confort utilizatorilor, însă modelul nu s-a bucurat de succes întrucât avea un cost ridicat de fabricație. Un model diferit de tricicletă cu inventator anonim a fost raportată tot în Statele Unite ale Americii, având o construcție complexă formată din trei roți dispuse în linie, cu roțile din față și spate de diametru mai redus față roata centrală.

Fig. 13 – Tricicleta Rex Cycle 1897[1]

Bicicleta de siguranță (safety bicycle – fig 14) a fost introdusă de către John Kemp Starley sub denumirea de Rover în 1885, însă fără a o patenta, la principala expoziție anuală Stanley Cycle Show din Marea Britanie. Bicicleta era prevăzută cu două roți de dimensiuni egale: o roată viratoare în partea din față și o roată în spate antrenată printr-o transmisie cu lanț de către un angrenaj poziționat pe axul pedalier. Bicicleta de siguranță s-a bucurat de un succes major și a revoluționat modul de transport al oamenilor și implicit întreaga societate. Succesul major al bicicletelor comercializate de Starley&Sutton Co. a făcut ca la sfârșitul anilor 1890 firma să se redenumească Rover Cycle Company, iar la scurt timp după moartea lui John Starley firma a început să fabrice automobile sub aceeași denumire, Rover.

Bicicleta de siguranță astfel cum este intitulată a apărut în lumina percepției publice din perioada respectivă în cadrul căreia velocipedele erau considerate periculoase, în special velocipedele cu roți înalte. Bicicleta de siguranță reprezintă forma cea mai apropiată de bicicletele existente în zilele noastre și a apărut din nevoia de a crea un velociped sigur în exploatare pentru bărbați, femei și copii de toate vârstele.

14.a. Bicicleta Hirondelle Superbe 1890[1] 14.b. Swift Sprung Safety 1888[1]

14.c.Crypto Alpha Bantam 1896[1] 14.d. Dursley Pedersen 1898[1]

14.e. Tonk Old Hickory 1898[1] 14.f. Cygnet Ladies 1898[1]

14.g. Whippet safety bicycle 1885 [6] 14.h. Lady’s safety bicycle 1884 [7]

14.i. Mc Cammon safety bycicle [8]

Fig. 14 – Modele de biciclete de siguranță apărute în sec. XIX și XX

La sfârșitul secolului XIX, având virabilitatea, confortul, siguranța dar și viteza maximă de deplasare superioare, bicicletele de siguranță înlocuiseră virtual velocipedele cu roți înalte în Europa și America de Nord.

Bicicletele de siguranță au fost utilizate cu succes în domeniul militar, fiind experimentate în cadrul mai multor armate. Utilizarea bicicletelor în domeniul militar prezenta numeroase și însemnate avantaje în raport cu utilizarea cailor, întrucât caii erau vulnerabili la gloanțe, puteau fi observați mult mai ușor și necesitau hrană și perioade de odihnă. Încă din timpul lui Karl von Drais, acesta a sugerat utilizarea drezinelor de către mesageri militari. În 1875, bicicletele erau utilizare de către mesageri militari în Italia, iar în 1887 au fost înființate secțiuni militare de ciclism și în Marea Britanie și Spania. Cel mai timpuriu grup militar de bicicliști a fost First Signal Corps în 1891, ce aparținea Connecticut National Guard. În timpul primului război mondial, bicicletele au fost utilizate ca mijloace mobile de transport pentru mesageri infanteriști și medici de către toate părțile implicate. În timpul celui de-al doilea război mondial, bicicletele au fost utilizate de către mesageri militari, dar și în cadrul operațiunilor de parașutism, în cadrul cărora parașutiștii săreau din avioane cu biciclete speciale pliate, ce erau apoi utilizate pentru a mări capacitatea de deplasare pe sol, în spatele liniilor inamice. [1]

Invenția pneului pneumatic pentru bicicletă a lui John Dunlop din 1888 a făcut ca deplasările cu bicicletele de siguranță să se facă mult mai confortabil și mai extins, în zone dificile și neaccesibile anterior. Mai mult, acest nou element a făcut ca sistemele de suspensii prin arcuri împreună cu cadrele foarte înalte ale velocipedelor să devină redundante. Bicicletele de siguranță au înregistrat o popularitate ridicată în rândurile elitelor și claselor de mijloc din Europa și America de Nord în anii 1890-1900. Istoricii preocupați de evoluția bicicletelor numesc această perioadă începutul epocii de aur a bicicletelor (,,the bicycle craze”), întrucât la începutul secolului XX mersul pe bicicletă devenise principalul mod de deplasare și recreere. Acest trend a durat până în jurul anilor 1910 în America de Nord și până la jumătatea secolului XX în Europa, atingând declinul datorită invenției și apariției automobilelor, care la scurt timp după introducerea în uz au devenit modul preferat de transport.[5]

Compania Diamant fondată de frații Nevoigt în 1882, după ce a fabricat primul model de biciclete în 1895 și a introdus soluția tehnică de lanț de transmisie dublu ce oferea o schimbare mai bună a treptelor de viteză, a câștigat reputație pentru construirea de biciclete ușoare de calitate superioară, ce erau fezabile curselor de biciclete. Modelul Diamant 67 a fost produs în 1936 înaintea Olimpiadei de la Berlin (fig 15), eveniment în cadrul căruia echipa germană de ciclism a câștigat două medalii de aur utilizând această bicicletă. Modelul Diamant 67 a fost produs până în 1954, an după care a început producția modelului Diamant 167, ce reprezenta o variantă îmbunătățită a modelului Diamant 67 din punct de vedere al performanțelor, dar nu și din punct de vedere al principiilor constructive. Ulterior celui de-al doilea război mondial, compania Diamant a fost încorporată în economia centralizată a Germaniei de Est și a produs biciclete pentru numeroase țări din blocul estic. Bicicletele Diamant sunt utilizate și fabricate și în prezent, brandul fiind preluat în 2002 de Trek Bicycle Corp. [1]

Fig. 15 – Diamant Model 67

Bicicleta Diamant 67 a fost construită la cele mai înalte standarde existente la acea vreme, fiind alcătuită dintr-un cadru ușor și rigid din structuri tubulare de oțel de grosimi reduse. Forma cadrului bicicletei Diamant, respectiv un patrulater asemănător unui romb înclinat ce însăși sugerează forma unui diamant, a fost ulterior preluată și de către alți constructori de biciclete datorită performanțelor generale superioare, astfel încât această tipologie de cadru de bicicletă a devenit consacrată sub numele de cadru Diamant. [1]

Întreaga evoluție tehnologică a bicicletelor din cadrul secolelor XIX și XX a constituit baza introducerii și dezvoltării automobilelor și aeroplanelor. Descoperirea a diverse tehnologii de prelucrare a oțelului, de fabricare a structurilor tubulare și a schimbătoarelor de viteze aferente vehiculelor au fost puternic favorizate de evoluția bicicletelor. Nu este o coincidență faptul că majoritatea manufacturierilor de vehicule au fost inițial manufacturieri de biciclete, sau că frații Wright, ce sunt adesea creditați cu invenția primului aeroplan funcțional, au fost inițial mecanici de biciclete.[1]

1.2. Componența generală a bicicletelor contemporane

Bicicletele existente în prezent prezintă un grad ridicat de similaritate cu bicicletele produse în a doua jumătate a secolului XX din punct de vedere al principiilor constructive, însă performanța și confortul oferit de componentele acestora au fost îmbunătățite în mod constant de-a lungul timpului, acestea devenind mult mai sofisticate. Față de bicicliștii secolului trecut, bicicliștii contemporani sunt în rare situații nevoiți să cunoască și să ajusteze componentele funcționale ale bicicletelor.

Componentele principale ale unei biciclete contemporane sunt: cadrul, transmisia, roțile, frânele, șaua, suspensia, pedalele și axul pedalier. Componentele ce influențează în mod direct gradul de confort al biciclistului sunt furca, șaua, suspensia și pedalele.

Cadrul este nucleul bicicletei, întrucât orice altă componentă și funcționalitatea ei este puternic dependentă de forma și proprietățile cadrului. Cadrul unei biciclete trebuie să îndeplinească condiția de rigiditate necesară pentru a menține biciclistul și echipamentul auxiliar în pozițiile nominale, să permită efectuarea unui transfer eficient de putere dinspre axul pedalier către roata din spate și să ofere un anumit grad de confort biciclistului. Majoritatea cadrelor de biciclete contemporane sunt construite similar modelului Diamant, fiind formate dintr-un triunghi superior determinat de axul furcii și axul pe care se sprijină șaua; și un triunghi inferior determinat de roata din spate și axul pe care se sprijină șaua.

Cadrele sunt alcătuite dintr-o gamă variată de materiale; cele mai des utilizate materiale în construcția cadrelor sunt oțelul, aluminiul și fibra de carbon; materiale mai rar utilizate în construcția cadrelor sunt titanul, lemnul sau bambusul. Cadrele din oțel pot oferi mai mult confort în timp ce cadrele din aluminiu și fibră de carbon sunt mai ușoare. Cadrele din titan nu ruginesc și sunt rezistente și ușoare, însă sunt costisitoare. Cadrele din lemn și bambus sunt întâlnite în anumite țări în curs de dezvoltare și se regăsesc în general în cadrul bicicletelor improvizate. [1]

Cadrele din oțel (fig 16.a.) sunt inițial prevăzute cu urechi de prindere, fiind apoi sudate TIG în zonele de asamblare. Altă metodă de asamblare a cadrelor din oțel se poate face prin sudarea cu aliaj de alamă. Cadrele din titan (fig 16.b.) necesită un grad ridicat de meticulozitate în cadrul procesului de sudură, în consecință acestea sunt foarte costisitoare față de cadrele din oțel și aluminiu. Cadrele din fibră de carbon (fig 16.c.) pot fi construite monococă printr-un proces continuu de turnare, sau poate fi format structuri tubulare asamblate prin urechi de prindere interne și externe ce sunt ulterior lipite între ele. [1]

16.a. Scapin Nope 2000 16.b.Schwinn Paramount 1970 16.c. Roubaix 2009

Fig. 16 – Tipuri de cadre ale bicicletelor contemporane[1]

Frânele bicicletelor moderne pot fi clasificate în funcție de modul și locul de acționare asupra roții în frâne pe jantă, frâne pe butuc (butucul roții spate) și frâne pe disc. Frânele sunt activate de la nivelul ghidonului bicicletei printr-o pârghie formată dintr-un cablu metalic sau printr-un circuit hidraulic pentru frânele pe disc și jantă, iar frânele pe butuc doar prin cablu metalic.

Frânele pe disc funcționează prin presarea a două blocuri de frână din cauciuc asupra jantei, generând fricțiune. Frânele pe disc pot fi de mai multe tipuri: frâne cu pivot dual (fig. 17.a), frâne cu tragere centrală (fig. 17.b), frâne Cantilever (fig. 17.c) și frâne în formă de V (fig. 17.d). [1]

Frânele pe butuc (fig 17.e.) sunt alcătuite dintr-un tambur și saboți, acestea intrând în contact și generând fricțiune în timpul frânării prin deplasarea sabotului în exterior către tambur.

Frânele pe disc (fig 17.f.) sunt alcătuite dintr-un disc solidar și paralel cu roata, ce este presat în timpul frânării între două blocuri de frână prin intermediul unui etrier de dimensiuni reduse, sub formă de șubler.

17.a. 17.b.

17.c. 17.d.

17.e. 17.f.

Fig. 17 – Tipuri de frâne ale bicicletelor contemporane[1]

Transmisia unei biciclete reprezintă ansamblul componentelor ce permit transmiterea mișcării de rotație a pedalelor și implicit a axului pedalier la nivelul roții din spate a bicicletei. Lanțul de transmisie angrenează foaia sau sistemul de foi prevăzute pe axul pedalier și pinioanele prevăzute pe axul roții din spate, generându-se astfel un raport de transmitere ce poate fi ajustat de către biciclist în funcție de cerințele din trafic. Modificarea poziției lanțului, respectiv cuplarea unui pinion diferit sau a unei foi diferite se efectuează prin intermediul unui schimbător (derailleur) în formă de paralelogram, ce poate fi poziționat în partea din față la nivelul foilor (fig 18.a) sau în partea din spate la nivelul pinioanelor (fig 18.b).[1] Schimbarea treptei de viteză se face prin acționarea unui mâner situat pe ghidon, ce va comuta schimbătorul de viteze și va deplasa lanțul transmisiei printr-o mișcare transversală stânga-dreapta până la atingerea unei noi trepte de viteză, menținând lanțul transmisiei tensionat în timpul acestei operațiuni.

O altă soluție constructivă pentru transmisia bicicletelor este montarea reductorului în cadrul butucului roții spate (fig 18 c.). [1] Această soluție tehnică de transmisie prezintă avantaje precum o durată de viață ridicată și mentenanță redusă, iar angrenajul poziționat în butuc este permanent protejat de ploi și noroi.

18.a. 18.b.

18.c.

Fig. 18 – Tipuri de transmisii ale bicicletelor contemporane[1]

Roțile bicicletelor sunt alcătuite din jante și butuci conectate prin intermediul unui sistem de suport precum un sistem de spițe sau disc din fibră de carbon. Rigiditatea roților trebuie să fie ridicată pentru a diminua efortul necesar virării acestora. Butucul roții (fig 19) este uzual prins de cadru printr-un mecanism cu eliberare rapidă, iar rulmenții sunt încapsulați înăuntrul butucului.[1] Janta are rolul de a oferi o suprafață de susținere cauciucului roții și la anumite modele de biciclete are rolul de a oferi o suprafață de frânare. Jantele bicicletelor pot fi de trei tipuri: jante cu cameră de aer (fig 20.a.) ce sunt cel mai des regăsite, jante tubeless (fig 20.b) și jante cu secțiune tubulară (fig 20.c.) ce sunt utilizate uzual în ciclismul de performanță.[1]

Fig. 19 – Schema unui butuc de roată de bicicletă[1]

20.a. 20.b. 20.c.

Fig. 20 – Tipuri de jante ale bicicletelor contemporane[1]

Suspensiile bicicletelor au fost introduse în jurul anilor 1990, într-o perioadă în care producătorii de biciclete mountain-bike au preluat o serie de elemente tehnologice existente pe motociclete.[1] Suspensiile bicicletelor pot fi împărțite în două categorii în funcție de poziționarea acestora: suspensii față și suspensii spate. Sistemul de suspensie pentru partea din față (fig 21.a.) este cel mai des utilizat și este constituit din furca bicicletei și două amortizoare telescopice montate înăuntrul furcii. Anumite modele de biciclete dotate cu furcă telescopică sunt prevăzute și cu sistem de suspensie pentru partea din spate (fig 21.b.), montate între roata spate și cadrul bicicletei.

21.a. 21.b.

Fig. 21 – Tipuri de suspensii ale bicicletelor contemporane[1]

2. Norme rutiere și regulamente pentru bicicliști și biciclete

Normele și regulamentele aplicabile bicicliștilor pot fi clasificate în trei categorii:

Regulamente aplicabile bicicletelor

Norme referitoare la circulația bicicliștilor în traficul rutier

Regulamente referitoare la căștile de protecție ale bicicliștilor

2.1.Regulamente aplicabile bicicletelor

2.1.1. Regulamente generale aplicabile bicicletelor

În tratatul internațional din cadrul Convenției de la Viena privind traficul rutier ce a avut loc în 1968, precum și în cadrul amendamentelor ulterioare introduse în 1993, bicicleta a fost definită ca fiind un vehicul prevăzut cu două roți, propulsat exclusiv prin energia musculară a personelor ce se află pe vehicul, în particular prin intermediul pedalelor sau manivelelor[9].

Mai mult, în articolul 44 al Convenției de la Viena se enunță că o bicicletă trebuie să îndeplinească următoarele condiții pentru a fi admisă în traficul internațional: [9]

să fie prevăzută cu o frână eficientă;

să fie echipată cu o sonerie capabilă să fie auzită de la o distanță suficientă și să nu cuprindă alte dispositive audibile de avertizare;

să fie echipată cu un dispozitiv reflectorizant de culoare roșie în partea din spate și dispozitive capabile să asigure o lumină de culoare albă sau galbenă în partea din față a bicicletei și o lumină de culoare roșie în partea din spate.

Convenția de la Viena a fost ratificată în 74 de țări printre care și Republica Socialistă România, rămânând în vigoare și astăzi în cadrul României.

În Olanda au fost concepute standarde referitoare la scaunele de copii aferente bicicletelor, ce conțin recomandări și cerințe referitoare la dimensiunile scaunului, modul de atașare, suprafețe de rezemare a picioarelor și metode de prevenire a contactului picioarelor cu janta roții din spate.[10],[11]

Comitetul F08.10 al organizației de standardizare ASTM a dezvoltat o serie de standarde prin care au fost reglementați parametrii mecanici minim necesari ai bicicletelor[12]:

F 2043 – standard în care se clasifică tipurile de biciclete;

F 2273 – standard în care se precizează testele mecanice ale furcilor bicicletelor și metodele în care se efectuează acestea;

F 2274 – standard în care se specifică criteriile de acceptare pentru testele mecanice efectuate asupra furcilor bicicletelor, ce sunt prezentate în standardul F2273;

F 2268 – standard în care se precizează locația seriilor numerice de identificare ale bicicletelor și informația codată în aceste serii;

F 1975 – standard în care se specifică cerințele funcționale ale remorcilor tractate de biciclete simple și biciclete în tandem;

WK 464 – standard în care se precizează metodele de testare mecanică a cadrelor de bicicletă;

WK 468 – standard în care se specifică terminologia bicicletelor și a componentelor aferente;

WK 6819 – standard în care se specifică criteriile de duritate și durabilitate pentru cadrele de bicicletă.

2.1.2. Regulamente referitoare la iluminarea și vizibilitatea bicicletelor

În ceea ce privește regulamentele referitoare la iluminarea și vizibilitatea bicicletelor în traficul rutier, acestea diferă de la un stat la altul. Cele mai mari diferențe se regăsesc la nivelul lămpilor față, întrucât acestea au un dublu rol, de a lumina calea de rulare pentru biciclist și de a îl face vizibil pe acesta în trafic.

Cerințele specifice ale regulamentelor referitoare la iluminarea și vizibilitatea bicicletelor în traficul rutier pot fi încadrate în următoarele categorii:

cerințe fotometrice

cerințe tehnice necesare asigurării fiabilității echipamentelor

informații pentru utilizator/comerciant

Regulamentele referitoare la iluminarea și vizibilitatea bicicletelor au următoarele roluri:

de a constitui o bază de referință pentru normele rutiere

de a constitui o bază de informare pentru utilizator despre caracteristicile calitative ale sistemelor de iluminare aferente bicicletelor

Legislația rutieră din Marea Britanie este singura legislație a unui stat european ce face referire la un standard referitor la iluminarea și vizibilitatea bicicletelor (RVLR – Road Vehicles Lighting Regulations). RVLR stipulează că orice bicicletă trebuie să fie prevăzută în partea din față cu o lampă cu lumină de culoare albă, poziționată central sau în partea dreaptă la maxim 1500mm față de sol, care să fie vizibilă și aliniată către direcția de înaintare a bicicletei, iar în cazul unor lampe cu blițuri, acestea trebuie să emită minim 4 candele. Mai mult, RVLR stipulează că bicicletele trebuie să fie prevăzute cu o lampă de culoare roșie poziționată central sau în partea dreaptă la o distanță între 350mm și 1500mm față de sol, aliniată în sens opus direcției de înaintare și vizibilă din spate. În cazul unor lampe cu blițuri, cerințele minime necesare pentru acestea sunt tot de 4 candele.[13]

Alte state precum Germania și Olanda au introdus standarde proprii precum: StVZO și DIN 33958 (Germania); DEKRA NL 6.1.4 Bicycle Lamp and Retroreflector Performance Rating Standard (Olanda). Standardul StVZO stipulează un minim de 10 Lucși pentru lămpile din față ale bicicletelor, iar standardul DIN 33958 stipulează două nivele de calitate ale iluminării bicicletelor, 10 Lucși precum în standardul StVZO și 20 Lucși. Standardul olandez DEKRA prevede trei nivele de calitate: 4 Lucși, 7 Lucși și 10 Lucși. O altă cerință fotometrică a standardelor DEKRA, DIN și au fost ulterior preluată în standardul ISO 6742:2015 stipulează o limită maximă de 200 candele pentru a nu produce orbirea altor participanți la trafic. Standardele RVLR, StVZO și DIN 33958 nu menționează cerințe referitoare la nivelul de vizibilitate al lămpilor, iar standardul olandez într-o foarte mică măsură.[14]

Referitor la sursele de putere ce pot fi utilizate pentru iluminarea bicicletelor, acestea pot fi de mai multe tipuri:

dinam poziționat în butucul roții

dinam sub formă de sticlă poziționat în contact cu planul lateral al roții

baterii reîncărcabile

baterii de unică folosință

baterii rotunde de dimensiuni reduse (button cell)

baterii caracteristice bicicletelor electrice

alternator cu magneți.

În standardul DIN se specifică o durată de viață a bateriilor de 15 ore, acestea trebuie să fie prevăzute cu un indicator care să afișeze când trebuie efectuată schimbarea bateriilor și să mențină în aceste condiții o intensitate luminoasă de 0,6 candele pentru 30 de minute. Standardul DEKRA indică doar faptul că bateriile trebuiesc prevăzute cu un indicator de avertizare.[14]

În Germania este impus prin lege ca bicicletele să fie prevăzute cu dinam atașat, nefiind permisă utilizarea doar a unei lămpi cu funcționare exclusivă pe baterii, iar bicicletele pot fi comercializate fără a fi echipate cu sisteme de iluminare. În Austria este permisă utilizarea lămpilor cu funcționare exclusivă pe baterii, iar bicicletele comercializate trebuiesc obligatoriu să fie prevăzute cu sisteme de iluminare. Aceleași reguli se aplică și în Elveția, însă lumina oferită de lămpile pe bază de baterii trebuie să fie vizibilă la o distanță de 100m. În Olanda și Franța este permisă utilizarea lămpilor pe bază de baterii, iar în Olanda bicicletele comercializate nu trebuiesc să fie în mod obligatoriu echipate cu sisteme de iluminare. [14]

2.1.3. Standarde ISO aplicabile bicicletelor

O serie de standarde aplicabile bicicletelor au fost publicate de către ISO în perioada 2014-2016, în catalogul de standarde ISO/TC 149/SC 1 referitor la biciclete și subansamblurile principale aferente[15], astfel:

ISO 8090:1990 – standard în care se specifică terminologia și simboluri pentru a desemna principalii parametri dimensionali ai bicicletelor;

ISO 8098:2014 – standard în care se specifică cerințele funcționale, de siguranță și metodele de testare a bicicletelor pentru copii în stare complet asamblată și a subansamblurilor principale aferente. Standardul ISO 8098:2014 este aplicabil pentru biciclete cu înălțimea maximă a șelei bicicletei cuprinsă între 435mm și 635mm;

ISO 4210-1:2014 – standard în care se specifică termenii și definițiile referitoare la siguranța și cerințele funcționale în cadrul proceselor de design, asamblare și testare a bicicletelor în funcție de înălțimea la care este poziționată șaua bicicletei;

ISO 4210-2:2015 – standard în care se specifică cerințele funcționale și de siguranță în cadrul proceselor de design, asamblare și testare a bicicletelor în funcție de înălțimea la care este poziționată

șaua bicicletei. Standardul ISO 4210 este aplicabil pentru biciclete cu înălțimea maximă a șelei bicicletei cuprinsă între 635mm și 750mm ;

ISO 4210-3:2014 – standard în care se specifică metodele de testare pentru standardul ISO 4210-2;

ISO 4210-4:2014 – standard în care se specifică metodele de testare a sistemelor de frânare pentru standardul ISO 4210-2;

ISO 4210-5:2014 – standard în care se specifică metodele de testare a bicletelor în cadrul virajelor pentru standardul ISO 4210-2;

ISO 4210-6:2015 – standard în care se specifică metodele de testare a cadrelor și furcilor bicicletelor pentru standardul ISO 4210-2;

ISO 4210-7:2014 – standard în care se specifică metodele de testare a roților și jantelor bicicletelor pentru standardul ISO 4210-2;

ISO 4210-8:2014 – standard în care se specifică metodele de testare a pedalelor și sistemelor de tracțiune a bicicletelor pentru standardul ISO 4210-2;

ISO 4210-9:2014 – standard în care se specifică metodele de testare a șelelor și posturilor de conducere ale bicicletelor pentru standardul ISO 4210-2;

ISO 6742-1:2015 – standard în care se specifică funcțiile, cerințele de siguranță, parametrii de performanță fotometrică și metodele de testare ale dispozitivelor de iluminare și semnalizare ce pot fi utilizate și echipate pe bicicletele ce respectă standardele ISO 4210 și ISO 8098;

ISO 6742-2:2015 – standard în care se specifică cerințele fizice și cerințele fotometrice ale dispozitivelor reflectorizante ce pot fi utilizate și echipate pe bicicletele ce respectă standardele ISO 4210 și ISO 8098;

ISO 6742-3:2015 – standard în care se specifică cerințele de siguranță, instrucțiuni de montare/demontare, mentenanță și metodele de testare ale dispozitivelor reflectorizante și a celor de iluminare ce pot fi utilizate și echipate pe bicicletele ce respectă standardele ISO 4210 și ISO 8098;

ISO 6742-4:2015 – standard în care se specifică cerințele, parametrii de performanță și metodele de testare ale dispozitivelor de iluminare alimentate (generatoare) prin intermediul deplasării bicicletelor ce respectă standardele ISO 4210 și ISO 8098;

ISO 6742-5:2015 – standard în care se specifică cerințele, parametrii de performanță și metodele de testare ale dispozitivelor de iluminare ce nu sunt alimentate prin intermediul deplasării bicicletelor ce respectă standardele ISO 4210 și ISO 8098;

ISO 14878:2015 – standard în care se precizează specificațiile tehnice (nivelul de presiune acustică și durabilitatea) și metodele de testare pentru toate tipurile de dispozitive audibile de avertizare ce pot fi echipate pe biciclete;

ISO 11243:2016 – standard în care se specifică cerințele, parametrii de performanță și metodele de testare a portbagajelor destinate montării (cu sau fără unelte auxiliare) acestora deasupra sau adiacent roților bicicletelor. Acest standard nu este aplicabil bicicletelor pentru copii la care se face referire în standardul ISO 8098.

Standardul ISO 4210-10 referitor la cerințele de siguranță ale bicicletelor asistate electric este în prezent în curs de dezvoltare, în cadrul catalogului de standarde ISO/TC 149/SC 1 referitor la biciclete și subansamblurile principale aferente.

Standardele ISO sunt aplicabile tuturor statelor membre CEN (Comisia Europeană de Standardizare), însă acestea constituie standarde voluntare iar majoritatea statelor nu sunt obligate să le implementeze.

2.1.4. Cerințe de securitate pentru biciclete

Standardele ISO aplicabile bicicletelor au fost preluate integral în România sub denumirea EN ISO. Principalele cerințe de securitate pentru biciclete sunt următoarele:

Elementele ce intră în contact direct cu biciclistul trebuie să fie conforme legilor naționale referitoare la interacțiunile cu copii

Suprafetele sub formă de muchii exterioare tebuie să prezinte o formă care să nu fie ascuțită și să nu fie procesate prin debavurare, laminare, sau alte tehnici asemănătoare

Ansamblul șuruburilor ce intră în componența bicicletei trebuie să fie prevăzute cu mecanisme conforme de blocare. Șuruburile aferente frânelor pe butuc și pe disc trebuie să fie rezistente la temperaturi mari. Momentul necesar ruperii șuruburilor trebuie să fie cu cel puțin 50% superior valorii recomandate de strângere

Mecanismele de pliere ale bicicletelor pliabile trebuie să fie construite astfel încât să nu se permită slăbirea acestuia în timpul deplasării

Componentele rigide ale bicicletelor ce prezintă proeminențe trebuiesc prevăzute cu protecții sau trebuie să aibă forme care să nu permită străpungerea țesuturilor umane

Bicicletele trebuiesc echipate cu cel puțin două sisteme separate de frânare, minim unul pentru roata din spate și minim unul pentru roata din față. Sistemele de frânare ale bicicletelor trebuie să îndeplinească anumite condiții referitoare la distanța și forța minim de frânare în funcție de starea carosabilului, viteza inițială de deplasare construcția sistemului și tipul bicicletei. Azbestul nu este permis în fabricarea componentelor sistemelor de frânare

Sistemele de frânare trebuiesc prevăzute cu mecanisme de ajustare manuale sau automate, astfel încât să fie permisă utilizarea materialului antifricțiune până la epuizare

Sistemele de frânare pentru roata din spate trebuie să fie acționate la nivelul pedalelor prin rotirea pedalelor în sens invers

Unghiul de virare minim pentru biciclete trebuie să fie de 60 de grade pentru biciclete de oraș și de adulți; și de 30 de grade pentru biciclete destinate curselor sau mountain-bike

Minim 25% din masa totală a bicicletei și biciclistului trebuie să fie repartizată pe roata din față atunci când biciclistul se află poziționat pe șa și cu mâinile pe ghidon

Lanțurile de transmisii pentru biciclete trebuie să fie prevăzute cu o protecție care să protejeze partea laterală și cea superioară a lanțului de transmisie pe o distanță de minim 25mm

Bicicletele trebuie să fie prevăzute cu elemente reflectorizante în partea din față, lateral și din spate; elementele reflectorizante și sistemele de iluminare trebuie să corespundă legilor naționale

Pedalele trebuie să fie prevăzute cu elemente reflectorizante în partea frontală și cea din spate

Producătorul bicicletei trebuie să ofere documentația tehnică referitoare la siguranța utilizatorului și mentenanța bicicletei într-o formă reglementată de regulamentele naționale ale țării în care se comercializează

2.1.5. Metode de încercare pentru cadre și furci de biciclete

Încercarea cadrelor se face printr-un test de impact, în care un corp rigid de 22,5kg este lăsat să cadă de la o înălțime ce variază în funcție de tipul bicicletei (de oraș, de adulți, de curse sau mountain-bike). Bicicleta trebuie menținută cu axa definită de centrul roților perpendiculară pe sol și trebuie imobilizată la nivelul părții din spate a cadrului. Cadrul trebuie să fie asamblat în partea din față cu o furcă (cea din construcție sau una de tip manechin), iar furca trebuie să fie asamblată cu o rolă de masă 1kg la nivelul părții inferioare, cu duritate de maxim 60HRC. Deformația măsurată de-a lungul ampatamentului bicicletei nu trebuie să depășească 30mm, pentru furca din construcție, sau în cazul unei furci manechin: 15mm pentru bicicletele de curse și 10mm pentru restul tipurilor de biciclete. Cadrul nu trebuie să se frângă și nu trebuie să prezinte fisuri vizibile în urma testelor.

Încercarea ansamblului cadru-furcă se face printr-un test de impact, în care un bicicleta încărcată cu trei mase la nivelul ghidonului, șelei și a pedalelor este lăsată să cadă de la o înălțime ce variază în funcție de tipul bicicletei (de oraș, de adulți, de curse sau mountain-bike). Bicicleta trebuie initial poziționată în poziție normal pe sol, apoi ridicată de partea din față la înălțimea corespunzătoare și eliberată. Masele de la nivelul ghidonului, șelei și a pedalelor depend de tipul bicicletei și însumează 80kg, respectiv greutatea medie a unui adult. La nivelul părții inferioare a furcii este montată o rolă de masă 1kg cu duritate de maxim 60HRC. Cadrul nu trebuie să se frângă și nu trebuie să prezinte fisuri vizibile în urma testelor.

Cadrele sunt testate la oboseală prin trei tipuri de teste: cu forțe verticale la nivelul șelei, cu forțe orizontale la nivelul părții inferioare a furcii și cu forțe asupra pedalelor. Cadrul nu trebuie să se frângă și nu trebuie să prezinte fisuri vizibile, iar forțele applicate în cadrul celor trei tipuri de încercări trebuie să nu crească cu mai mult de 20% din valoarea inițială.

Furcile telescopice ce înglobează suspensia față sunt încercate pentru extensie, degajarea pneului și încovoiere statică. Încercarea de încovoiere statică se efectuează asupra furcii poziționate în poziție orizontală și asamblată rigid la nivelul zonei de prindere cu cadrul, asupra căreia se exercită o forță verticală de 1000-1500 N în funcție de tipul bicicletei. Furca nu trebuie să se frângă și nu trebuie să prezinte fisuri vizibile, iar deformația masurată la nivelul axei roții nu trebuie să fie mai mare de 10mm.

Încercarea furcilor prin teste de impact se efectuază prin trei metode. Prima metodă constă în impactarea furcii de către un corp rigid de 22,5kg, ce este lăsat să cadă de la o înălțime ce variază în funcție de tipul bicicletei și materialul din care este alcătuită furca, respectiv metal sau materiale composite. La nivelul părții inferioare a furcii este montată o rolă de masă 1kg cu duritate de maxim 60HRC. A doua metodă este similară primei metode, diferența principală constând în valoarea înălțimii de aruncare. După efectuarea testelor pentru prima și a două metodă, furca nu trebuie să prezinte fisuri sau ruperi, iar deformația maximă admisă este de 45mm. A treia metodă constă în aplicarea unui cuplu (50-80 Nm în funcție de tipul bicicletei), asupra unei părți laterale a furcii poziționate orizontal și asamblate rigid prin suporți. În urma testului, furca nu trebuie să prezinte mișcare relativă față de suporți, indiferent de valoarea deformației înregistrate.

Încercarea la oboseală a furcilor se face prin aplicarea unor forțe de ± (450-620)N în planul roții și pe direcție perpendiculară pe axa de simetrie a furcii. Furca nu trebuie să se frângă și nu trebuie să prezinte fisuri vizibile, iar forțele aplicate în cadrul încercărilor trebuie să nu crească cu mai mult de 20% din valoarea inițială pentru furci rigide și 40% din valoarea inițială pentru furci telescopice.

2.2. Norme referitoare la circulația bicicliștilor în traficul rutier

Bicicliștii constituie o componentă delicată a traficului rutier, fiind încadrați în categoria utilizatorilor vulnerabili în trafic, alături de pietoni și motocicliști. Normele aplicabile circulației bicicletelor în traficul rutier impun bicicliștilor să respecte în unele situații reguli caracteristice vehiculelor, iar în alte situații reguli caracteristice pietonilor.

În tratatul internațional din cadrul Convenției de la Viena privind traficul rutier au fost stabilite următoarele reguli speciale aplicabile bicicliștilor în timpul deplasării în traficul internațional[9]:

Părțile contractante ale Convenției și subidiviziunile aferente au libertatea de a nu interzice deplasarea a doi sau mai mulți bicicliști în paralel.

Se va interzice ca bicicliștii să se deplaseze fără a ține ghidonul bicicletei cu cel puțin o mână, să fie remorcați de către un alt vehicul, să care, să remorcheze sau să împingă obiecte ce le stânjenesc deplasarea lor sau a altor participanți la trafic.

Se va interzice ca bicicliștii să transporte pasageri pe biciclete, însă părțile contractante ale Convenției și subidiviziunile aferente pot autoriza excepții privind această regulă, în particular, să autorizeze transportul pasagerilor pe una sau mai multe șele adiționale ce pot fi echipate pe bicicletă.

În situațiile în care există piste de biciclete, părțile contractante ale Convenției și subidiviziunile aferente pot interzice bicicliștilor să utilizeze restul părții carosabile.

La nivel global este larg acceptată și implementată metoda de semnalizare a schimbare a direcției de mers de către bicicliști prin intermediul efectuării unor gesticulații a mâinilor înspre direcția dorită. În general, circulația bicicletelor este reglementată similar circulației vehiculelor în traficul internațional, respectiv deplasarea cât mai aproape de marginea din partea dreaptă a drumului (sau partea stângă în Marea Britanie și Irlanda), fiind interzisă deplasarea transversală a bicicliștilor pe drumuri, inclusiv în zonele autorizate traversării pietonilor prin marcaje și indicatoare corespunzătoare. În situația în care bicicliștii se deplasează pe lângă bicicletă, împingând-o, aceștia sunt clasificați ca pietoni, fiind sub incidența normelor rutiere referitoare la circulația pietonilor.

Pista de biciclete este definită ca subdiviziunea părtii carosabile, a trotuarului ori a acostamentului sau pista separata de drum, special amenajată, semnalizată și marcată corespunzător, destinată numai circulatiei bicicletelor și mopedelor.[11] Rolul pistelor de biciclete este de a restricționa în mod semnificativ accesul bicicliștilor pe segmentul părții carosabile destinat autovehiculelor, reducând astfel potențialul producerii unei coliziuni. În anumite țări scandinave și în Germania, restricționarea deplasării bicicliștilor doar în cadrul pistelor se poate face dacă acestea corespund unui standard minim de calitate.[16]

În România, în conformitate cu Codul Rutier (Ordonanța de Urgență 195/2002 a Guvernului României privind circulația pe drumurile publice și Regulamentul de aplicare aferent), bicicliștii au drepturi și obligații asemănătoare cu cele ale conducătorilor de vehicule în timpul deplasării în trafic, fiind obligați să cunoască și să respecte prevederile stipulate în Codul Rutier și în Regulamentul de aplicare al acestuia. În cazul existenței unor piste de bicicliști sau a unui acostament practicabil, bicicliștii sunt obligați să utilizeze acea rută și să nu utilizeze partea carosabilă. Marea majoritate a normelor rutiere ce sunt incluse în Codul Rutier au fost adoptate în baza Convenției de la Viena și sunt aplicabile în majoritatea statelor semnatare, cu mici variații.[17]

În anumite țări transportul pe bicicletă a pasagerilor sub o anumită vârstă este permis și în lipsa existenței unei șele adiționale, de exemplu în Franța, vârsta limită maximă a pasagerului fiind de 14 ani.[10],[11]

În Germania există legi ce permit bicicliștilor să circule pe contrasens în anumite străzi cu sens unic, iar anumite străzi sunt destinate circulației bicicliștilor astfel încât aceștia pot utiliza întreaga lățime a străzii iar autovehiculele trebuie să rămână în urma bicicliștilor. [16]

Legile unor anumite state permit bicicliștilor să se deplaseze pe drumuri doar după o anumită vârstă. În Danemarca, copii cu vârste mai mici de 6 ani trebuie să fie escortate de o persoană cu vârstă de minim 15 ani. În Elveția, copii trebuie să aibă vârsta corespunzătoare debutului școlarizării pentru a se putea deplasa pe bicicletă. În Germania, vârsta minimă necesară deplasării pe bicicletă este de 8 ani. În Polonia, condițiile pentru deplasarea bicicliștilor pe drumuri sunt ca aceștia să aibă minim 10 ani și să fi absolvit un examen special de pregătire. [10],[11]

2.3. Regulamente referitoare la căștile de protecție ale bicicliștilor

Căștile de bicicliști sunt echipamente de protecție ce reduc riscurile de vătămare gravă cauzate prin impacturi asupra capului. Căștile de protecție au rolul de a reduce decelerația capului prin deformarea materialului căștii, de a împiedica producerea unui contact direct cu capul și de a mări suprafața de contact în timpul impactului pentru a preveni apariția unor presiuni ridicate de contact. Materialele din care sunt formate căștile de protecție sunt uzual materale deformabile, însă există și modele de căști alcătuite din materiale de rigiditate ridicată.

Regulamentele referitoare la căștile de protecție ale bicicliștilor nu sunt implementate la nivel internațional precum regulamentele definite în cadrul Convenției de la Viena. La nivel global, numărul de state ce reglementează utilizarea căștilor de protecție este relativ redus, însă anumite state membre ale Uniunii Europene au introdus legi ce stipulează echiparea obligatorie a bicicliștilor în trafic cu căști de protecție în anumite situații [18], astfel:

În Malta, pentru bicicliștii cu vârstă sub 10 ani;

În Austria și Letonia, pentru bicicliștii cu vârstă sub 12 ani;

În Suedia, Slovenia și Slovacia, pentru bicicliștii cu vârstă sub 15 ani;

În Croația și Estonia, pentru bicicliștii cu vârstă sub 16 ani;

În Cehia și Lituania, pentru bicicliștii cu vârstă sub 18 ani;

În Ungaria, pentru bicicliștii ce se deplasează cu viteze mai mari de 50km/h și în afara localităților;

În Spania, pentru bicicliștii ce se deplasează în interiorul localităților.

În mod similar, bicicliștii din Spania sunt obligați să fie echipați cu căști de protecție în cadrul tuturor deplasărilor extraurbane, exceptând tronsoanele de drum în pantă. În Cehia, Slovenia și Suedia, echiparea obligatorie cu căști de protecție este incidentă doar bicicliștilor cu vârstă de peste 15 ani. [19]

Standardele referitoare la căștile de protecție pentru bicicliști au rolul de a specifica criteriile ce trebuiesc îndeplinite în cadrul testelor de impact, acestea fiind în principal: rata de absorbție a impactului pentru o suprafață specificată și în condiții specificate și capacitatea de retenție. Limitările aduse căștilor de protecție prin standarde se regăsesc la nivelul formei (fiind necesară asigurarea unui spațiu corespunzător vederii periferice a biciclistului și limitarea obstrucționării auzului) și la nivelul materialelor (este interzisă utilizarea anumitor materiale în fabricarea căștilor de protecție deoarece pot cauza reacții ale pielii și în unele cazuri poate fi limitată și masa materialului utilizat).

Principalele standarde referitoare la căștile de protecție pentru bicicliști sunt următoarele:

ANSI Z90.4 (American National Standards Institute Standard Z90.4) – standard timpuriu ce a constituit o bază de referință pentru standardele ulterioare;

ASTM F1447 (American Society for Testing and Materials);

Snell B-90S (Snell Memorial Foundation);

Snell B-95;

Snell N-94;

CPSC (U.S. Consumer Product Safety Comission) – regulamente implementate legal în 1999 în S.U.A. și introduse de Comisia pentru Protecția Consumatorului;

BS 6863:1989 (British Standards Institution);

EN 1078 – standard publicat în 1997, aplicabil în toate statele membre CEN;

EN 1080 – standard publicat în 1997, aplicabil în toate statele membre CEN;

AS/NZS 2063 – standard publicat în 1996, aplicabil în Australia și Noua Zeelandă

CSA D113.2-M (Canadian Standards Association);

JIS T 8134-1982;

KOVFS 1985:6.

Principalele specificații și cerințe ale standardelor referitoare la căștile de protecție pentru bicicliști sunt prezentate în tabelul 1. [20], [21]

Tabel 1

Principalele specificații și cerințe ale standardelor referitoare la căștile de protecție pentru bicicliști

Date și statistici referitoare la accidentele rutiere autovehicul-biciclist

În fiecare an, la nivel global, aproximativ 1,25 milioane de oameni își pierd viețile în accidente rutiere.[22] Bicicliștii constituie alături de motocicliști și pietoni categoria participanților vulnerabili la trafic, aceștia alcătuind aproximativ 49% din numărul total de victime provenite din accidente rutiere la nivel global în anul 2013 (fig 22).[22] Rata medie globală pentru decese bicicliști raportat la numărul total de accidente este de 4%. Statele poziționate în Europa de est și mediteraneană prezintă rata cea mai ridicată pentru decese bicicliști raportat la numărul total de accidente, respectiv 14%.[22]

Figura 22 – Distribuția deceselor provenite din accidente rutiere pe glob în funcție de tipul participanților la trafic[22]

Cercetările accidentologice efectuate până în prezent au reușit să diminueze semnificativ riscurile de vătămare la care sunt supuși ocupanții autovehiculelor, prin implementarea unor tehnologii inovative de sisteme de protecție activă și pasivă, însă riscurile de vătămare ale bicicliștilor s-au menținut cvasiconstant la o valoare ridicată de-a lungul anilor.

Pentru facilitarea cercetărilor accidentologice au fost întemeiate baze de date în diverse state ale lumii. Bazele de date referitoare la accidente rutiere pot fi de două tipuri: macroscopice și de profunzime (in-depth).

Bazele de date macroscopice au rolul de a reține datele generale rudimentare ale accidentelor produse, datele fiind de obicei cele rezultate din cercetarea la fața locului efectuată de organele de poliție. Ținta bazelor de date macroscopice este de a înregistra, pe cât posibil, totalitatea accidentelor produse. Aceste baze de date pot servi la o apreciere generală cantitativă a tipologiilor de accidente rutiere și a datelor caracteristice aferente. Exemple de baze de date macroscopice sunt: IRTAD la nivel global, CARE în Uniunea Europeană, BRON și DHD în Olanda, R.R.T.R. în Franța, STAS19 și BASC în Anglia, INSIA în Spania și STRADA în Suedia.

Bazele de date de profunzime au rolul de a reține din numărul total de accidente doar acele cazuri în care se poate determina o gamă largă de parametri caracteristici evenimentului rutier. Ținta bazelor de date de profunzime este de a înregistra, pe cât posibil, accidentele ce oferă o gamă largă de informații referitoare la cauzele, efectele și modul de producere al accidentului. Aceste baze de date pot servi la o apreciere calitativă a tipologiilor de accidente rutiere și a parametrilor caracteristici aferenți, fiind în general utilizate în reconstrucții ale accidentelor rutiere și în cercetări referitoare la modurile de vătămare, datorită abundenței de date. Exemple de baze de date de profunzime sunt: CzIDAS în Cehia, GIDAS în Germania, OTS și RAIDS în Anglia, IGLAD.

Un studiu al Comisiei Europeane ce viza vătămările grave provenite din accidente rutiere, a prelucrat informațiile oferite de o gamă largă de baze de date macroscopice și de profunzime existente la nivel global. Rezultatele studiului au relevat faptul că bicicliștii grav vătămați prezentau următoarele caracteristici predominante:[23]

Categorii de vârstă: bătrâni, adolescenți, copii, persoane de vârstă medie

Sex: Masculin

Corespondent impact: vehicul, fără corespondent (solul)

Locație: zone urbane, zone cu viteza maxim admisă de 50km/h, intersecții

Timp: vară, după amiază

Vătămări grave ale capului produse în urma accidentului în majoritatea cazurilor

Factori ce au contribuit la producerea impactului: erori în observare și judecată, manevre riscante și pierdere asupra controlului direcției

Factori de influență asupra vătămării membrelor inferioare: autoaccidentări, vârstă înaintată și coliziuni cu viteză de impact redusă

Factori de influență asupra vătămării toracelui: coliziuni laterale în zone urbane și în intersecții

Uniunea Europeană

Bicicliștii reprezintă o proporție redusă din totalitatea participanților la trafic; cu toate acestea minim 2000 de bicicliști mor anual în Uniunea Europeană în urma accidentelor. În figura 23 este prezentat numărul total de decese bicicliști înregistrate în Uniunea Europeană în perioada 2005-2014 și proporția deceselor bicicliștilor raportat la numărul total de decese, iar în figura 24 este prezentat numărul deceselor bicicliștilor și proporția deceselor bicicliștilor din numărul total de decese în statele membre ale Uniunii Europene pentru perioada 2005-2014.[24]

Fig. 23 – Proporția deceselor bicicliștilor în Uniunea Europeană în perioada 2005-2014 raportat la numărul total de decese înregistrate[24]

Fig. 24 – Numărul deceselor bicicliștilor în statele membre ale Uniunii Europene pentru perioada 2005-2014 și proporția deceselor bicicliștilor din numărul total de decese[24]

Rata deceselor bicicliștilor raportată la numărul total de decese provenite din accidente rutiere în Uniunea Europeană a stagnat în perioada 2005-2011 în jurul valorii de 7% și a manifestat o ușoară creștere în perioada 2011-2014 la valoarea de 8%.

Numărul de decese bicicliști înregistrat anual în Uniunea Europeană a manifestat o scădere semnificativă în anii 2006, 2008, 2009, 2010 și 2013; și o creștere moderată în anii 2011, 2012 și 2014. Statele europene ce au înregistrat cele mai multe decese ale bicicliștilor sunt Olanda și Polonia.

În figura 25 este prezentată rata de deces a bicicliștilor raportată la 1 milion de locuitori în anul 2014, pentru statele membre ale Uniunii Europene. Ungaria prezintă cel mai mare număr de decese bicicliști per milion de locuitori, respectiv 10, urmată de Letonia, România, Polonia și Olanda cu rate de 7-8 bicicliști decedați per milion de locuitori.[24]

Figura nr. 25 – Rata de deces a bicicliștilor raportată la 1 milion locuitori în 2014, pentru statele membre U.E.[24]

Distribuția deceselor bicicliștilor în anul 2014 la nivelul U.E. în funcție de condițiile de vizibilitate (lumină, întuneric, crepuscul) și rata de producere a deceselor bicicliștilor în condiții de întuneric și crepuscul este prezentată în figura nr. 26, iar distribuția deceselor bicicliștilor în anul 2014 la nivelul U.E. în funcție de vârstă și sex este prezentată în figura nr. 27.[24]

Fig. 26 – Distribuția deceselor bicicliștilor în funcție de vizibilitate în 2014, la nivelul U.E. [24]

Fig 27. Distribuția deceselor bicicliștilor în funcție de vârstă și sex în 2014, la nivelul U.E. [24]

Mai mult de un sfert din numărul total de decese bicicliști din anul 2014 s-au produs în condiții de întuneric sau crepuscul (26%). Identificarea unor metode de creștere a gradului de vizibilitate al bicicliștilor în trafic, pe timp de noapte sau crepuscul, ar putea conduce la diminuarea numărului de bicicliști vătămați, întrucât neobservarea prezenței bicicliștilor pe carosabil reprezintă adesea un factor favorizant al producerii accidentelor.

Bicicliștii decedați în anul 2014 la nivelul statelor membre ale U.E. sunt predominant de sex masculin, media fiind de 79% bărbați și 21% femei. Persoanele de vârstă înaintată prezintă gradul cel mai ridicat de vulnerabilitate și victimizare, respectiv 44% pentru persoane cu vârste mai mari de 65 de ani și 24% pentru persoane cu vârste cuprinse între 50 și 65 de ani. Persoanele cu vârste cuprinse între 25 și 49 de ani reprezintă 21% din numărul total de victime, în timp ce persoanele de vârste până în 25 de ani au constituit doar 10% din numărul total de decese.

În U.E., 55% din decesele înregistrate în anul 2014 s-au produs în mediu urban, existând însă mari variații de la un stat membru la altul; cele mai multe decese în mediu urban au fost înregistrate în Ungaria, Cipru și România, iar cele mai multe decese în mediu extraurban s-au produs în Irlanda.

Mai mult de un sfert din numărul total de decese bicicliști din anul 2014 la nivelul U.E. s-au produs în intersecții (27%), iar statul membru cele mai multe decese bicicliști produse în intersecții este Italia, cu 95 de morți, ce reprezintă 35% din numărul total de bicicliști decedați. În figura 28 este prezentată distribuția deceselor bicicliștilor produse în intersecții, la nivelul statelor membre U.E. în anul 2014.[24]

Fig 28. Distribuția deceselor bicicliștilor produse în intersecții[24]

Datele statistice referitoare la vătămările provenite din accidente rutiere sunt obținute dintr-o gamă variată de surse, fiind în general extrase din evidențele poliției și ale societăților de asigurări, precum și din informații înregistrate de către unitățile spitalicești și serviciile de ambulanță. Consiliul Uniunii Europene a stabilit un set de recomandări prin care se sugerează coordonarea seturilor de date referitoare la vătămările provenite din accidente rutiere, ce există în anumite state europene, întrucât informațiile existente într-un singur set de date duc adesea la o imagine incompletă a mecanismelor lezionale. Astfel a fost înființată baza de date a Uniunii Europene referitoare la vătămări EU IDB, în cadrul căreia 13 state prelucrează periodic informațiile obținute din spitale și le prezintă Comisiei Europene sub formă de raport.[24]

În figura nr. 29 este prezentată distribuția zonelor vătămate ale victimelor provenite din accidente rutiere în funcție de tipul participantului la trafic, conform EU IDB.[3] Cele mai des vătămate zone ale bicicliștilor sunt: membrele superioare (aproximativ 35%), capul (aproximativ 25%), membrele inferioare (aproximativ 25%) și trunchiul (aproximativ 10%).

Fig 29. Distribuția zonelor vătămate ale victimelor provenite din accidente rutiere în funcție de tipul participantului la trafic[24]

În tabelul nr. 2 sunt prezentate cele mai întâlnite mecanisme lezionale la bicicliști și la restul participanților la trafic, conform unui studiu al vătămărilor întâlnite la 23568 de pacienți tratați în spitale și înregistrați în baza de date EU IDB, între anii 2005-2008.[24] Rezultatele studiului arată faptul că fracturarea oaselor constituie cel mai întâlnit mecanism lezional la bicicliști (aproximativ 34%), urmat de contuzii și hematoame (aproximativ 31%), în timp ce ordinea este inversă pentru restul categoriilor de participanți la trafic. Rănile deschise au survenit bicicliștilor în 13% din cazuri, iar în 6% din cazuri au survenit comoții.

Tabel 2

Cele mai întâlnite mecanisme lezionale la bicicliști și la restul participanților la trafic[24]

România

Accidentele rutiere produse pe teritoriul României sunt înregistrate în baza de date E.A.C. (Evidența Accidentelor de Circulație) ce este administrată de Poliția Rutieră Română. Informațiile referitoare la accidente sunt înregistrate într-o structură tabelară cu 35 de coloane, iar majoritatea acestor informații provin din cercetarea la fața locului producerii accidentului. Descrierea fiecărui accident se face prin precizarea caracteristicilor zonei și momentului producerii accidentului, a condițiilor meteorologice, de luminozitate și aderență, a mecanismului de impact, a cauzelor principale și secundare de producere a accidentului, precum și a urmărilor accidentului (numărul de morți, răniți grav și răniți ușor).

Accidentele rutiere produse în România nu sunt înregistrate în funcție de tipul participanților la trafic implicați în eveniment și numărul lor; pe cale de consecință, cuantificarea totalității accidentelor în care sunt implicați bicicliști este problematică și nu poate fi realizată. Accidentele înregistrate în E.A.C. despre care se cunoaște cu certitudine că au implicat bicicliști sunt cele pentru care a fost consemnată intrarea ,,abateri bicicliști” la rubricile: cauza principala/cauza secundara de producere a accidentului, respectiv doar accidentele despre care se cunoaște faptul că bicicliștii au încălcat reguli de circulație.

Analiza datelor macroscopice existente în EAC a fost realizată în baza numărului total de accidente în care bicicliștii au încălcat reguli de circulație, pentru fiecare an din perioada 2004-2015[25] (tabelul nr. 3).

Tabelul 3

Numărul total de accidente utilizat în analiză în funcție de an și pentru perioada 2004-2015[25]

În total, 5847 de accidente rutiere au fost obținute pentru perioada 2004-2015, dintre care aproximativ 15% (873) din accidente s-au produs în intersecții și 85% din accidente s-au produs în non-intersecții. Distribuția accidentelor analizate în funcție de tipul zonei producerii accidentului cu precizarea configurației drumului, este prezentată în tabelele 4 și 5, pentru intersecții și respectiv non-intersecții.

Tabel 4 – Distribuția accidentelor produse în intersecții pentru perioada 2004-2015[25]

Tabel 5 – Distribuția accidentelor produse în non-intersecții pentru perioada 2004-2015[25]

În figura nr. 30 și 31 este prezentată evoluția numărului de accidente produse în intersecții și respectiv non-intersecții, în funcție de configurația drumului.

Figura nr. 30[25]

Figura nr. 31[25]

În ceea ce privește accidentele produse în intersecții în perioada 2004-2015, mai mult de jumătate din accidente s-au produs în intersecții în simplu T (54,4%) și mai mult de un sfert s-au produs în intersecții în cruce (26%). O pondere semnificativă este atribuită și accidentelor produse în intersecții în dublu T (6,8%), în Y (6,4%) și în sens giratoriu (4,6%).

Raportat la accidentele produse în non-intersecții în perioada 2004-2015, 83,4% s-au produs pe sectoare de drum rectiliniu și aproximativ 6,5% s-au produs pe sectoare de drum în curbă. În România și în numeroase state ale lumii, circulația bicicliștilor pe carosabil este restricționată dacă există un acostament practicabil la marginea părții carosabile, exceptând sectoarele de drum ce includ intersecții. În figura nr. 32 este prezentată starea acostamentului pentru accidentele produse în non-intersecții în perioada 2004-2015, în funcție de calitatea acostamentului (consolidat/neconsolidat/lipsă). Cele mai multe accidente cu abateri bicicliști în perioada 2004-2015 s-au produs în condiții de acostament consolidat (practicabil). Acest fapt demonstrează necesitatea creșterii gradului de conștiinciozitate în trafic al bicicliștilor în ceea ce privește normele rutiere, precum și necesitatea implementării pistelor de bicicliști pentru a separa culoarele de deplasare ale bicicliștilor și vehiculelor.

Figura nr. 32[25]

În figura nr. 33 și 34 este prezentată distribuția accidentelor în funcție de condițiile meteorologice la momentul producerii accidentului și de starea de aderență a drumului, în perioada 2004-2015. Cele mai multe accidente s-au produs în condiții meteorologice normale și într-o proporție mai redusă în condiții de ploaie. Nu a fost identificată o proporție semnificativă a prezenței condițiilor meteorologice delicate precum ceața, lapovița, ninsoarea și vântul puternic în accidentele analizate.

Figura nr. 33[25]

Figura nr. 34[25]

Majoritatea accidentelor s-au produs pe drumuri uscate cu aderență ridicată și într-o proporție mai redusă pe drumuri umede. Nu a fost identificată o proporție semnificativă a prezenței stărilor de aderență redusă ale drumurilor în accidentele analizate (gheață, mâzgă, polei, zăpadă, drum alunecos). Se poate observa similitudinea distribuțiilor accidentelor în funcție de condițiile meteorologice și de starea de aderență a drumului, fapt ce este datorat influenței condițiilor meteorologice asupra stării de aderență a drumului.

În figura nr. 35 este ilustrată distribuția accidentelor în funcție de condițiile de luminozitate existente la momentul și locul producerii accidentelor din perioada 2004-2015. Accidentele produse la lumina zilei sunt cele mai frecvente, iar numărul acestora a fost în permanentă creștere, exceptând anul 2013 în care s-a înregistrat o diminuare de aproximativ 100 de accidente. O proporție semnificativă din accidente (24%) s-au înregistrat în condiții nocturne fără iluminare (10% – fără iluminat stradal și 2% – iluminat stradal nefuncțional), în condiții nocturne cu iluminare (10%), în condiții de amurg (5%) sau în condiții de cer înnourat (6%).

Figura nr. 35[25]

Mecanismul de impact al fiecărui accident înregistrat în EAC este specificat la rubrica ,,Mod de producere”. Distribuția accidentelor în funcție de an și mecanismul de impact este prezentată în figura nr. 36 și distribuția accidentelor în funcție de mecanismul de impact pentru perioada 2004-2015 este prezentată în figura nr. 37.

Figura nr. 36[25]

Coliziunile laterale (biciclist colizionat în partea laterală) au reprezentat mecanismul de impact predominant al accidentelor studiate în anii 2005-2015, fiind întâlnit în minim 140 de accidente pe an și reprezentând 30% din totalul accidentelor studiate. 17% din totalul accidentelor s-au produs prin acroșare laterală și aproximativ 11% din accidente s-au produs prin coliziuni frontale ale bicicliștilor cu autovehicule. Aproximativ 24% din accidente s-au produs prin pierderea dezechilibrului biciclistului (răsturnare/cădere din vehicul/cădere în afara drumului), 5% din cazuri s-au produs prin coliziuni de tip față-spate (biciclist colizionat în partea din spate) și 4% din accidente s-au produs prin coliziuni biciclist-pieton. 4% din accidente s-au produs prin impactarea unui obstacol de către biciclist (pe carosabil/în afara carosabilului) și aproximativ 1% din accidente s-au produs prin coliziunea biciclistului cu un vehicul staționat.

Figura nr. 37[25]

Germania

GIDAS (German In-Depth Database) reprezintă cea mai largă bază de date de profunzime germană ce utilizează un sistem ierarhic ACASS (Accident Causation Analysis with Seven Steps) de identificare a factorilor cauzali ai producerii accidentelor, într-o ordine cronologică.[26]

Un studiu efectuat de către Otte în 2002[27] a determinat gradele de vătămare înregistrate în GIDAS a participanților vulnerabili în trafic utilizând scala MAIS (Maximum Abbreviated Injury Scale), scală ce este constituită din indici numerici care aproximează gradul de vătămare. Întrucât informațiile înregistrate în GIDAS legate de gradele de vătămare nu sunt corespunzătoare scalei MAIS, a fost utilizată o corelație cu interval de încredere de 90% constituită astfel: 0 pentru zonă nevătămată, 1 pentru zonă vătămată ușor, 2-4 pentru zonă vătămată sever, 5-6 pentru zonă vătămată foarte sever sau vătămări tanatogeneratoare).

În figura nr. 38 sunt este prezentată distribuția obținută a zonelor vătămate ale bicicliștilor realizată pe un eșantion n=876 subiecți și distribuția zonelor vătămate ale bicicliștilor cu leziuni corespunzătoare MAIS2+ (vătămate sever sau foarte sever).[27] Rezultatele studiului au arătat faptul că 21,5% din bicicliști au fost vătămați sever și 0,7% din bicicliști au fost vătămați foarte sever. 47,6% din bicicliști au fost vătămați la nivelul capului, iar 26,7% au suferit leziuni AIS2+ la nivelul capului, în timp ce doar 1,5% din bicicliști purtau cască de protecție la momentul producerii accidentului. O proporție ridicată din cazurile analizate au relevat existența leziunilor la nivelul membrelor superioare (43,9% din cazuri) și la nivelul membrelor inferioare (58,7% din cazuri), iar 11% din vătămările produse la nivelul membrelor inferioare ale bicicliștilor au fost severe sau foarte severe.

Fig 38- Distribuția obținută a zonelor vătămate ale bicicliștilor realizată pe un eșantion n=876 subiecți și distribuția zonelor vătămate ale bicicliștilor cu leziuni corespunzătoare MAIS2+[27]

Studiul efectuat de Otte a determinat și distribuția leziunilor MAIS2+ produse la nivelul capului și a membrelor inferioare în funcție de configurația de impact (fig 39) [27]. Configurațiile de impact dintre biciclete și vehicule sunt standardizate în funcție de unghiul dintre axele longitudinale ale bicicletei și vehiculului la momentul impactului, fiind inclusă suplimentar și o configurație de impact a bicicliștilor cu obstacole.[28] Aproximativ jumătate din bicicliștii ce au suferit leziuni severe sau foarte severe (46,4%) au fost colizionați de către partea frontală a unui vehicul (fig 39 – coliziunile 1 și 2), iar 18,4% din bicicliștii ce au suferit leziuni severe sau foarte severe au colizionat profilul lateral al unui vehicul (fig 39 – coliziunile 3 și 4). Majoritatea cazurilor în care bicicliștii au suferit leziuni AIS2+ s-au produs în urma unor coliziuni cu obstacole (32,9% din cazuri, fig 39 – coliziunea 7), 2,2% din cazuri s-au produs în urma unei coliziuni cu partea din spate a unui vehicul (fig 39 – coliziunea 5), în timp ce nu a fost înregistrat nici un caz aferent configurației de impact de tip față-față cu unghi nul de impact (fig 39 – coliziunea 6).

Fig 39. Distribuția obținută a zonelor vătămate ale bicicliștilor realizată pe un eșantion n=876 subiecți și distribuția zonelor vătămate ale bicicliștilor cu leziuni corespunzătoare MAIS2+[27]

Un studiu efectuat în 2012 de către Otte[29] pe 8204 utilizatori vulnerabili în trafic vătămați în Germania între anii 1999 și 2008 și înregistrați în GIDAS, a determinat principalele mecanisme de vătămare și distribuția zonelor de impact cu capul pe profilul autovehiculului. Studiul a împărțit eșantionul în trei categorii, respective pietoni (2041 de cazuri), motocicliști (2199 de cazuri) și bicicliști (3964 de cazuri) și a relevat faptul că 50,4% din pietoni, 35,6% din bicicliști și 16,8% din motocicliști au înregistrat vătămări ale capului. Membrele superioare ale bicicliștilor au fost vătămate în 46,1% din situații (mai des decât în cazul pietonilor și motocicliștilor) iar membrele inferioare au fost vătămate în 62,6% din situații.

În tabelul nr. 6 sunt prezentate frecvențele zonelor vătămate pentru cele trei categorii de utilizatori vulnerabili.[29] În figura nr. 40.a. este prezentată distribuția zonelor de impact a capului pe profilul autovehicului, determinată în baza unui eșantion n=759. În figura nr. 40.b. este prezentată distribuția zonelor de impact a capului pe profilul autovehicului pentru cazurile în care s-au înregistrat vătămări grave ale capului (MAIS 3+), determinată în baza unui eșantion n=147.[29]

Tabel 6 – Frecvența zonelor vătămate pentru cei 8204 utilizatori vulnerabili studiați

40.a. distribuția zonelor de impact a capului pe profilul autovehicului determinată în baza unui eșantion de 759 subiecți[29]

40.b distribuția zonelor de impact a capului pe profilul autovehicului pentru cazurile în care s-au înregistrat vătămări grave ale capului (MAIS 3+)[29]

Figura 40 (a și b)

Distribuția zonelor de impact a capului pe profilul autovehicului este repartizată neuniform, majoritatea locurilor de impact ale capului fiind poziționate predominant în partea frontală a autovehiculului. Se remarcă locuri de impact ale capului poziționate într-o măsură mai redusă pe plafonul, părțile laterale și partea din spate a autovehiculului. Distribuția zonelor de impact a capului pe profilul autovehicului pentru cazurile în care s-au înregistrat vătămări grave ale capului (MAIS 3+) este repartizată predominant pe profilul frontal al autovehiculului, respectiv în zona parbrizului, în zona de îmbinare a parbrizului cu plafonul și în partea din spate a capotei. Aproximativ 10% din locurile de impact sunt poziționate pe profilele laterale, în timp ce pentru partea din spate a autovehiculului nu au fost înregistrate impacturi.[29]

Un studiu efectuat în 2013 pe baza informațiilor înregistrate în GIDAS a relevat faptul că proporția de bicicliști ce suferă vătămări la cap este mai ridicată în cazul coliziunilor cu vehicule din generații mai vechi (41,5% din cazuri) decât în cazul coliziunilor cu vehicule mai moderne (33,7% din cazuri).[30] Rezultatele aceluiași studiu au arătat faptul că viteza de impact reprezintă un parametru de influență asupra gradului de vătămare al capului bicicliștilor, respectiv pentru viteze de impact mai mari de 40km/h au fost înregistrate vătămări ale capului în 72,2% din cazuri, iar pentru viteze de impact mai mici de 40km/h au fost înregistrate vătămări ale capului în 35,2% din cazuri (mai puțin de jumătate decât în situațiile în care viteza de impact era superioară valorii de 40km/h).[30]

Olanda

S.N. (Statistics Netherlands) este o agenție guvernamentală ce are rolul de cuantifica decesele produse din accidente rutiere prin corelarea a mai multe seturi de informații incomplete precum statisticile poliției, documente aferente proceselor de judecată sau statistici ale altor organizații sau institute de cercetare științifică. S.N. colectează și procesează anual date referitoare la bicicliști obținute din NTS. NTS reprezintă un recensământ efectuat anual în care un eșantion de 30.000-50.000 persoane sunt selectate aleator prin ajutorul administrațiilor municipale, iar acestor persoane li se solicită să înregistreze toate deplasările efectuate într-o anumită zi.[31]

Aproximativ o treime din totalul deceselor înregistrate în Olanda sunt reprezentate de bicicliști[11]. În perioada 1970-2000 Olanda a diminuat cu aproximativ 80% riscurile de vătămare ale bicicliștilor, la valoarea de 10 decese/miliard km parcurși.[31]

Evoluția numărului anual de decese ale bicicliștilor olandezi în perioada 1995-2015 (prezentată în figura nr. 41) a manifestat o perioadă de stagnare relativă, în timp ce numărul total de decese provenit din accidente rutiere a fost diminuat cu aproximativ 60% în această perioadă (stat Netherlands 2015). Un studiu statistic efectuat de Schepers în 2017 a relevat faptul că în perioada 1996-2014, numărul deceselor bicicliștilor rezultate din accidente ce implicau autovehicule a scăzut, iar numărul deceselor bicicliștilor rezultate din accidente ce nu implicau autovehicule a crescut, parțial datorită creșterii numărului de bicicliști de vârstă înaintată.[31]

Fig. 41 – Numărul total de decese înregistrate în Olanda și numărul total de decese ale bicicliștilor pentru perioada 1995-2015[31]

Statele Unite ale Americii

NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration) este o agenție ce aparține guvernului Statelor Unite ale Americii, respectiv Departamentului de Transport. NHTSA are desemnate multiple roluri funcționale: de a emite și a implementa standarde referitoare la siguranță, de a dezvolta manechine antropomorfe, de a dezvolta protocoale de testare și încercare a vehiculelor, de a emite regulamente referitoare la consumul de combustibil și protecția antifurt a vehiculelor, de a administra sistemul de coduri de identificare a vehiculelor (VIN) și de a emite licențe către producătorii de vehicule și importatori. FARS (Fatality Analysis Reporting System) reprezintă un recensământ anual ce prezintă informații referitoare la leziunile letale ce provin din accidente rutiere către NHTSA, Congres și publicul american.

În S.U.A., aproximativ 700 de bicicliști decedează pe an în urma accidentelor rutiere, iar numărul de bicicliști decedați și vătămați a manifestat o creștere relativă de-a lungul timpului.[34]

În tabelul nr. 7 este prezentat numărul total de decese bicicliști și procentul din numărul total de decese înregistrate în S.U.A. pentru perioada 2006-2015. [33] În 2015 a fost înregistrată o creștere semnificativă de 12,2% a deceselor bicicliștilor și o scădere de 10% a bicicliștilor vătămați față de anul 2014, în timp ce procentul din numărul total de decese a manifestat o creștere minoră (de la 2,2% la 2,3%) datorată creșterii numărului total de decese.

Tabel 7 – Numărul total de decese bicicliști și procentul din numărul totale de decese înregistrate în S.U.A. pentru perioada 2006-2015[33]

În figura nr. 42 sunt prezentate condițiile de vizibilitate și caracteristicile zonelor în care s-au înregistrat decese ale bicicliștilor în anul 2015.[33] 70% din decese s-au produs în localități și 30% din decese în afara localităților. 28% din decese s-au produs în intersecții, 6% pe acostamente, 3% pe piste de bicicliști și 61% în zone ce nu reprezentau intersecții de drumuri. O proporție ridicată din decese s-au înregistrat pe întuneric (47%), egală cu cea a deceselor înregistrate pe zi, iar 6% din decese s-au produs în condiții de crepuscul (4% în condiții de amurg și 2% în condiții de răsărit).

v

Fig. 42 – Condițiile de vizibilitate și caracteristicile zonelor în care s-au înregistrat decese ale bicicliștilor în S.U.A. în anul 2015[33]

Vârsta medie a bicicliștilor decedați în S.U.A. a crescut de la 41 în anul 2006, la 45 în anul 2015, în timp ce vârsta medie a bicicliștilor vătămați a crescut de la 30 în anul 2006, la 35 în anul 2015. Majoritatea bicicliștilor decedați sau vătămați în anul 2015 au fost de sex masculin, respectiv 85% și 80% din total. Copii cu vârste de până în 14 ani au reprezentat 5% din numărul total de bicicliști decedați și 12 % din numărul total de bicicliști vătămați în anul 2015.

În tabelul 8 este prezentată distribuția deceselor bicicliștilor înregistrate în 2015 în funcție de locul impactului pe vehicul și tipul vehiculului corespondent.[33] În 84% din cazuri, coliziunile s-au produs cu profilul frontal al unui vehicul, în 6,1% cu partea laterală dreapta a unui vehicul, în 2,3% cu partea laterală stânga a unui vehicul și în 2,4% cu partea din spate a unui vehicul. Majoritatea coliziunilor bicicliștilor decedați s-au produs cu autoturisme (318 cazuri), cu autovehicule pick-up (169 cazuri) și autovehicule SUV (128 cazuri). În ceea ce privește coliziunile bicicliștilor ce nu s-au produs cu profile frontale de vehicule, partea laterală dreapta a camioanelor reprezintă zona de impact corespondentă cu frecvența cea mai ridicată (20,8%). Acest fapt poate fi datorat razelor de virare cu valori diferite ale autocamioanelor și a semiremorcilor.

Tabelul 8 – Distribuția deceselor bicicliștilor înregistrate în 2015 în funcție de locul impactului pe vehicul și tipul vehiculului corespondent[33]

În tabelul nr. 9 sunt prezentați factorii de risc preponderenți în producerea deceselor bicicliștilor, determinați în baza unui studiu efectuat asupra informațiilor obținute dintr-un recensământ FARS din anul 2015.[34] Rezultatele arată că factorii de risc cei mai influenți sunt: neacordarea priorității de trecere pentru unul din vehiculele implicate în accident (25,7%), lipsa vizibilității asupra biciclistului (11,7%), încălcarea regulilor de circulație de către biciclist (9,9%) precum și deplasarea sub influența alcoolului sau a substanțelor stupefiante (7,1%).

Tabelul 9 – Factori de risc în producerea deceselor bicicliștilor în 2015[34]

China

Accidentele rutiere reprezintă principalul factor în producerea deceselor pe bază de leziuni în China. Datele referitoare la accidentele rutiere sunt înregistrate în bazele de date ale Biroului Național de Statistici al Chinei și ale Biroului de Management al Traficului din cadrul Ministerului Securității Publice.

Utilizând datele provenite din aceste surse, Zhang a efectuat în 2011 un set de analize statistice descriptive ce a relevat faptul că 63% din decesele survenite din accidente rutiere în China aparțin participanților vulnerabili în trafic, respectiv pietoni, bicicliști și motocicliști.[35] Distribuția deceselor provenite din accidente rutiere în funcție de tipul participantului la trafic pentru perioada 2000-2008 este prezentată în figura nr. 43.[36] Decesele bicicliștilor reprezintă aproximativ 16,4% din numărul total de decese înregistrate în China în perioada 2000-2008. Proporția deceselor bicicliștilor a manifestat o scădere progresivă în perioada 2000-2006 ajungând de la 19% la 14%, urmată de o creștere liniară în perioada 2006-2008 până la valoarea de 16%.

Fig. 43 – Distribuția deceselor în China în funcție de tipul participantului la trafic[35]

Un studiu efectuat de Xinping în 2011 asupra datelor referitoare la accidentele vehicul-biciclist înregistrate în perioada 2004-2007 în baza de date Traffic Accident Database System ce aparține Biroului de Management al Traficului Beijing.[36] Setul de date analizate de către Xinping cuprinde 56 de câmpuri de informații referitoare la configurația impactului, manevrele efectuate în perioada preimpact de către biciclist și conducătorul autovehiculului, severitatea leziunilor survenite din impact, factorii de risc și date demografice despre categoriile participanților la trafic. 1914 accidente au fost analizate (aproximativ 1% din cazuri au fost excluse, prezentând o lipsă semnificativă de informații), iar distribuția accidentelor în funcție de configurația zonei producerii accidentului (segment de drum/intersecție ne/semnalizată), tipul mecanismului de impact, culpa și manevrele neregulamentare ale participanților implicați în accident (șofer/biciclist) este prezentată în tabelul 10.[36]

Tabelul 10 – Distribuția accidentelor în funcție de configurația zonei producerii accidentului, tipul mecanismului de impact, culpa și manevrele neregulamentare ale participanților implicați în accident, pentru perioada 2004-2007[36]

Majoritatea accidentelor analizate s-au produs pe segmente de drum singulare (60,5%), iar 69,8% din accidentele severe analizate s-au produs în intersecții. Majoritatea impacturilor au avut o configurație excentrică (1261 cazuri); 266 coliziuni s-au produs prin acroșaj lateral, 165 prin impact frontal pentru ambele vehicule și 232 prin coliziune față-spate. În peste 60% din accidentele produse în intersecții semnalizate și în intersecții nesemnalizate, conducătorii autovehiculelor au fost responsabili de producerea accidentului, iar manevrele neregulamentare preponderente ale șoferilor în intersecții au fost neresepectarea semnalelor în intersecțiile semnalizate și neacordarea priorității de trecere. În peste 60% din accidentele produse pe segmente de drum, bicicliștii au fost responsabili de producerea accidentului, iar manevrele neregulamentare efectuate de biciliști în cadrul acestor accidente au fost: traversarea nepermisă a carosabilului și deplasarea nepermisă pe carosabil.

Japonia

ITARDA (Institute for Traffic Accident Research and Data Analysis) reprezintă un institut de cercetare al accidentelor rutiere înființat în 1992 în Japonia, ce are rolul de a contribui în reducerea accidentelor rutiere și a victimelor provenite din accidente prin cercetarea și analiza factorilor umani, vehiculari și de mediu aferenți accidentelor. ITARDA menține o bază de date macroscopică în care se înregistrează informații legate de toate accidentele rutiere înregistrate și o bază de date de profunzime.

Numărul de decese bicicliști înregistrate în Japonia a manifestat o scădere semnificativă în perioada 1998-2007, de aproximativ 25%, însă această scădere s-a produs mult mai puținraportat la numărul total de decese înregistrate de pietoni și ocupanții autovehiculelor în aceeași perioadă (fig 44).[37]

Fig. 44 – Evoluția numărului de decese provenite din accidente rutiere în Japonia în funcție de tipul participantului la trafic[37]

Maki a efectuat un studiu al vătămărilor bicicliștilor și pietonilor în 2000 utilizând datele macroscopice existente[38], iar rezultatele au indicat faptul că vătămările survenite la nivelul capului reprezintă aproximativ 70% din totalul vătămărilor incompatibile cu viața. Distribuția vătămătilor incompatibile cu viața rezultată din analiza a 1383 de cazuri de accidente cu bicicliști este prezentată în figura nr. 45. Proporția foarte ridicată a vătămărilor survenite la nivelul capului demonstrează necesitatea echipării obligatorii a bicicliștilor cu căști de protecție, precum și necesitatea de a îmbunătăți gradul de protecție oferit de aceste echipamente.

Fig. 45 – Distribuția vătămătilor incompatibile cu viața rezultată din analiza a 1383 de cazuri de accidente cu bicicliști[38]

Un alt studiu efectuat de Maki în 2001[39] asupra datelor macroscopice existente a determinat distribuția vătămărilor bicicliștilor în funcție de mecanismul de impact și gradul de vătămare (figura nr. 46). Rezultatele studiului au arătat faptul că în cazul coliziunilor față-spate bicicliștii prezintă cele mai mari riscuri de producere a unor vătămări tanatogeneratoare (de aproximativ 3,4 ori mai multe decât riscurile producerii unor vătămări minore), în timp ce coliziunile de tip față-față prezintă cele mai mari probabilități în producerea unor vătămări minore. Coliziunile în care bicicliștii sunt loviți în lateral prezintă riscuri aproximativ egale în producerea vătămărilor minore, grave sau tanatogeneratoare.

Fig. 46 – Distribuția vătămărilor bicicliștilor în funcție de mecanismul de impact și gradul de vătămare[39]

Concluzii referitoare la datele statistice referitoare la accidentele rutiere autovehicul-biciclist

Datele statistice analizate diferă substanțial din punct de vedere cantitativ și calitativ, în ceea ce privește populațiile analizate. Cu toate acestea, se poate efectua o armonizare a trendurilor generale rezultate din analizele statistice existente.

Există o tendință generală de creștere a numărului de decese bicicliști, ce se remarcă prin evoluția monoton crescătoare a deceselor bicicliștilor în ultimii ani la nivelul Uniunii Europene (2004-2015) și predominant crescătoare la nivelul S.U.A (2006-2015) și al Chinei (2006-2008).

Există o tendință semnificativă de producere a deceselor la bicicliști cu vârste de peste 50 ani, la nivelul Uniunii Europene înregistrându-se în 2015 aproximativ 44% din decese pentru bicicliști cu vârste de peste 65 de ani și 24% pentru bicicliști cu vârste de peste 50 de ani. De asemenea, există o tendință naturală de producere a unor vătămări mai grave la persoanele înaintate în vârstă, datorată unei rezistenței mai reduse a oaselor și a mușchilor.

Există o tendință generală de creștere a proporției deceselor bicicliștilor raportat la numărul total de decese provenite din accidente rutiere. La nivelul Uniunii Europene, această proporție a crescut de la 7% în anii 2005-2011 la 8% în anii 2012-2014. În Olanda, țară în care deplasarea pe bicicletă este reprezentativă, numărul de decese bicicliști s-a menținut relativ constant în perioada 1995-2015, în timp ce numărul total de decese provenite din accidente a scăzut în mod constant. În mod similar în Japonia, rata de diminuare a deceselor bicicliștilor este semnificativ mai mică decât rata de diminuare a deceselor provenite din accidente. Rata mai redusă de diminuare a deceselor bicicliștilor în raport cu alte categorii de participanți la trafic este în mare parte datorată progreselor tehnologice înregistrate în domeniul siguranței active și pasive. Sistemele de siguranță destinate ocupanților autovehiculelor și optimizarea profilelor frontale ale autovehiculelor în scopul diminuării rigidității în zonele probabile de impact cu pietonii, au contribuit la reducerea gradului total de victimizare provenit din accidente rutiere. În cazul bicicliștilor, nu au fost luate măsuri similare de îmbunătățire a siguranței pasive, iar studiile recente a numeroși cercetători au ilustrat necesitatea extinderii standardelor de impact cu pietoni și pentru bicicliști[40],[41],[42],[43], în timp ce prototipuri de sisteme de siguranță pasivă pentru bicicliști au fost doar recent dezvoltate și ca atare nu influențează datele statistice analizate[41],[44],[45]. Un studiu statistic efectuat în 2013[30] a arătat că proporția de bicicliști ce suferă vătămări la nivelul capului este mai ridicată în cazul coliziunilor cu vehicule din generații vechi (41,5%) decât în cazul coliziunilor cu vehicule moderne (33,7%), fapt ce se datorează în principal modificărilor de formă și structură survenite asupra elementelor aferente profilelor frontale ale autovehiculelor. Aceste modificări au fost introduse în scopul protejării pietonilor la impact, cu efecte secundare pozitive asupra protejării bicicliștilor, ceea ce demonstrează potențialul de a diminua riscurile de vătămare ale bicicliștilor prin optimizarea mai extinsă a profilelor frontale ale autovehiculelor, respectiv și în zonele probabile de impact cu capul bicicliștilor. În consecință, este necesară creșterea gradului de siguranță al bicicliștilor în scopul diminuării ratei și numărului de decese bicicliști, prin dezvoltarea și implementarea unor sisteme eficiente de siguranță pasivă pentru bicicliști, precum și prin identificarea și optimizarea formei și rigidității zonelor probabile de impact ale profilelor autovehiculelor.

O proporție semnificativă din accidentele cu bicicliști analizate s-au produs în condiții nocturne sau de crepuscul, respectiv 26% la nivelul Uniunii Europene și 53% la nivelul S.U.A.. În România, din cele 5867 de accidente analizate, 34%, s-au produs în condiții nocturne sau de crepuscul. Un factor de influență potențial asupra riscurilor de producere a acestor tipologii de accidente este reprezentat de gradul de vizibilitate al biciclistului în trafic și modul în care acesta poate fi observat de către ceilalți participanți la trafic. Un al doilea factor de influență potențial este reprezentat de modul de iluminare a bicicletei și de modul de iluminare a câmpului de trafic. Este necesară cercetarea gradului de vizibilitate al bicicliștilor în condiții nocturne sau de crepuscul și a influenței vizibilității bicicliștilor asupra riscurilor de producere a accidentelor, precum și dezvoltarea unor metode și echipamente de iluminare care să faciliteze detectarea prezenței bicicliștilor în trafic de către alți participanți.

Majoritatea accidentelor autovehicul-biciclist sunt coliziuni laterale, acestea constituind 24,8% din totalul accidentelor cu bicicliști în Germania și 30% din cele 5867 de accidente analizate în România. Un studiu efectuat în Japonia[38] a aratat că bicicliștii sunt colizionați în lateral (aproximativ 55%), în partea frontală (aproximativ 40%), în partea din spate (aproximativ 5%). Același studiu a determinat distribuția gradului de vătămare al bicicliștilor în funcție de zona de impact, iar rezultatele au arătat că:

Pentru coliziunile în care biciclistul este lovit din spate (tip față-spate), riscurile de producere a vătămărilor tanatogeneratoare este cel mai ridicat, fiind de aproximativ 3,4 ori mai mari decât riscurile producerii unor vătămări minore și de aproximativ 2,3 ori mai mari decât riscurile producerii unor vătămări grave

Pentru coliziunile în care biciclistul este lovit din lateral (tip lateral), riscurile de producere a vătămărilor tanatogeneratoare este de 1,2 ori mai mare decât în cazul vătămărilor grave și de 4,8 ori mai mare în cazul vătămărilor minore

Pentru coliziunile în care impactul se produce la nivelul părții din față a bicicletei (tip frontal), riscurile producerii vătămărilor tanatogeneratoare este cel mai redus, fiind de aproximativ 2,2 ori mai reduse decât în cazul vătămărilor minore și de aproximativ 1,8 ori mai reduse decât în cazul vătămărilor grave

Majoritatea vătămărilor tanatogeneratoare se produc la nivelul capului biciclistului (72%)

Există o tendință de producere a vătămărilor tanatogeneratoare la nivelul capului biciclistului, astfel încât este necesară și justificată creșterea gradului de protecție al bicicliștilor prin dezvoltarea sistemelor de protecție prin cască și prin optimizarea formei și rigidității zonelor probabile de impact ale profilelor autovehiculelor.

Vătămări specifice coliziunilor autovehicul-biciclist

Încercările cercetătorilor de a înțelege mecanismele de vătămare ce se desfășoară în cadrul coliziunilor și de a cuantifica severitatea și apariția vătămărilor specifice coliziunilor sunt definite de empirism, iar rezultatele acestor procese empirice ce stau la baza criteriilor de vătămare și a metodelor de scalare a vătămărilor constituie generalizări ce pot fi influențate de modul de interpretare al cercetătorului.[46] Criteriile de vătămare constituie subiectul unor dezbateri permanente între cercetători și sunt adesea modificate, completate sau înlocuite pe măsură ce devin redundante. Rolul criteriilor de vătămare este de a oferi cercetătorilor o metodă prin care să se evalueze probabilitatea de producere a unui anumit tip de vătămări grave la nivelul unei zone a corpului uman (de exemplu fracturi, dislocări, rupturi) în funcție de un parametru mecanic cuantificabil, de exemplu accelerație liniară, accelerație unghiulară, forță, deformație.

Scala AIS (Abbreviated Injury Scale) reprezintă un sistem de cuantificare a gradului de severitate al vătămărilor, consensual acceptat la nivel global, ce încorporează terminologia medicală existentă în prezent într-un format standardizat. Vătămările specifice fiecărei zone anatomice sunt clasificate în funcție de tip, locație și severitate, în baza unor indici numerici cu valoarea minima 1. Valoarea indicelui AIS crește cu gradul de severitate al vătămărilor (tabelul nr. 11). Prima versiune a scalei AIS a fost publicată în 1969, fiind ulterior completată și modificată periodic, în 1976, 1980, 1985, 1990, 1998, 2005, 2008 și 2015. Modificările din 2005 au restructurat complet clasificările medicale aferente zonelor membrelor inferioare, superioare și pelvisului.[47]

Tabelul nr. 11

Scala AIS constituie fundamentul tehnic al scorului de severitate al vătămărilor ISS (Injury Severity Score), prin intermediul căruia se clasifică și se determină gradul de severitate în cazul unor leziuni survenite în multiple zone anatomice. Scorul ISS este recunoscut la nivel global și se află în corelație cu alte mijloace de evaluare a gradului de severitate, precum rata de mortalitate și morbiditate.[48]

Pentru determinarea scorului ISS, corpul persoanei vătămate este împărțit în șase zone anatomice, cărora li se atribuie o valoare AIS. Zonele anatomice utilizate în calculul ISS și tipurile de leziuni aferente sunt prezentate în tabelul nr.12.

Tabelul nr. 12[48]

Scorul ISS este calculate prin însumarea pătratelor valorilor AIS pentru primele trei zone vătămate cel mai sever. Scorul ISS poate lua valori între 1 și 75, iar în cazul unei valori AIS de 6 (caracteristică leziunilor fatale) atribuită unei zone anatomice, scorul ISS va avea din oficiu valoarea maximă de 75.

(1)

Studiile arată că majoritatea vătămărilor tanatogeneratoare ale bicicliștilor se produc în 72% din cazuri la nivelul capului, în 11% din cazuri la nivelul zonei toraco-abdominale, în 6% din cazuri la nivelul gâtului și în 11% din cazuri în alte zone ale corpului.[38] În consecință, va fi analizată în continuare anatomia, mecanismele și criteriile de vătămare ale capului, toracelui și gâtului.

Vătămări specifice capului

Capul reprezintă zona cea mai importantă și cea mai sensibilă a corpului uman, iar vătămările capului sunt întâlnite la toate categoriile de participanți la traficul rutier, respectiv conducători și pasageri de vehicule, pietoni, bicicliști și motocicliști, dar și în cazul traficului aerian.

4.1.1. Anatomia capului

Capul uman este compus din scalp, craniu, meninge, creier și măduvă, iar creierul uman este alcătuit la rândul lui din prozencefal (creierul anterior), mezencefal (creierul mijlociu) și rombencefal (creierul mic/posterior). Scalpul are o grosime de 5-7mm și este alcătuit dintr-un strat de țesuturi cutanate, un strat de țesuturi subcutanate și dintr-un strat de țesuturi musculare. Cele trei țesuturi musculare ce formează scalpul, acționează și se deplasează ca un strat unitar protector în cazul aplicării unei forțe de tracțiune asupra capului.[4] Scalpul este susținut pe craniu prin intermediul unei membrane conjunctiv-fibroase numită periost. Craniul face parte din scheletul uman și reprezintă structura osoasă cea mai complexă a acestuia. Craniul este alcătuit din 8 oase ce acoperă creierul formând cutia craniană și 14 oase ce formeză fața și poate avea o grosime de 4-7mm. Cutia craniană este compusă din osul etmoid, osul sfenoid, osul frontal, o pereche de oase temporale, o pereche de oase parietale și osul occipital. Meningele reprezintă trei membrane ce izolează creierul și coloana vertebrală de alte oase și sunt predominant constituite din țesut conjunctiv. Meningele este alcătuit din trei straturi: dura mater – strat de țesut conjunctiv des slab vascularizat ce aderă oaselor; arachnoida – strat de țesut conjunctiv avascularizat poziționat sub dura mater; pia mater – strat de țesut conjunctiv ce conține vasele arteriale și are vascularizație nutritivă. Între pia mater și arachnoida există lichid cefalorahidian (LCR) incolor, ce are rolul de a furniza substanțe nutritive către creier și de a amortiza șocurile transmise către creier. Ansamblul creier-coloană vertebrală este înconjurat de LCR, la nivelul creierului existând aproximativ 140ml de LCR adiacent ce are rol de protecție și susținere a creierului. Prozencefalul este compus din diencefal și telencefal, ce înglobează talamusul, hipotalamusul și glanda pineală. Telencefalul, sau cortexul cerebral, reprezintă partea cea mai mare a creierului și are rolul de a prelua și procesa informații. Mezencefalul este poziționat în zona centrală a creierului între prozencefal și rombencefal. Rolul funcțional al mezencefalului sunt aferente sistemului locomotor, vizual și olfactiv. Mezencefalul formează trunchiul cerebral alături de rombencefal. Rombencefalul este poziționat la prelungirea superioară a coloanei vertebrale și este format din metencefal și mielencefal. Metencefalul înglobează punțile, medulla oblongata și cerebelul, având un rol important în transmiterea informațiilor senzoriale, în coordonarea mișcărilor și în păstrarea echilibrului. Bulbul rahidian sau mielencefalul are rol funcțional aferent sistemului respirator, digestiv și circulator.[50]

4.1.2. Mecanismele de vătămare ale capului

Vătămările capului se produc atunci când craniul se fracturează și când creierul este deplasat, comprimat sau rupt din interiorul cutiei craniene. Impacturile cu capul produc o deformare zonală la nivelul craniului ce poate fi cu sau fără fractură, și vătămări suplimentare ale țesuturilor intracraniene rezultate în urma deformării.[50] Principalele mecanisme de vătămare ale capului ce conduc la decese sunt traumatisme cranio-cerebrale, ce pot fi fracturi de craniu, contuzii axonale difuze, rupturi ale venelor creierului și leziuni neurologice focale.

Fracturile craniene se produc în cadrul impacturilor în care se dezvoltă tensiuni și eforturi superioare limitei de rezistență a craniului. Contuziile axonale difuze se produc prin ruperea axonilor din creier în urma unor mișcări de rotație ale creierului, rotații ce sunt provocate de forțele generate în impact. Rupturile venelor creierului se produc când structura venoasă se comprimă sau se extinde în urma deplasării creierului în cutia craniană. Leziunile neurologice focale sunt vătămări ce apar ca rezultat al accelerațiilor liniare, ce induc tensiuni la nivelul țesuturilor creierul.[46]

Vătămările creierului pot surveni în mod direct, în urma unui contact, sau indirect prin mișcarea inerțială a capului și gâtului, atunci când partea inferioară a corpului este decelerată. Studiile arată faptul că numeroși cercetători consideră mișcarea de rotație a creierului ca fiind principala sursă de vătămări la nivelul capului și nu mișcarea de translație.[51]

Vătămarea capului și a creierului este cauzată de forțele aplicate capului și de mișcarea rezultantă a capului. Forțele pot fi de două tipuri; forțe externe directe aplicate capului sau forțe interne indirecte induse de mișcarea întregului corp. Forțele externe directe aplicate capului produc leziuni ale scalpului, oaselor feței și ale țesuturilor creierului. Forțele interne indirecte sunt transmise prin intermediul sistemului muscular și cervical de la nivelul gâtului (,,whiplash”). În general, impacturile produse la nivelul capului generează valori mari ale accelerațiilor, atât ale celor liniare cât și ale celor unghiulare, ce produc deformări și tensiuni la nivelul întregului creier. Modul de deformare al țesuturilor cerebrale este influențat de poziția relativă față de zona de aplicație a forțelor externe, distribuția forței și de mișcarea rezultantă a capului.[49]

4.1.3. Toleranțe și criterii de vătămare ale capului

Cercetările biomecanice referitoare la toleranțele și caracteristicile mecanice ale capului și implicit ale creierului au debutat începând cu anii 1940, primele studii de impact fiind realizate pe animale anesteziate, predominant pe primate datorită similarităților anatomice ale acestora cu oamenii, dar și pe pisici, câini și șobolani. Una din primele și cele mai remarcabile metode de testare la impact a fost dată de Goldman prin construcția unui impactor prevăzut cu cauciuc pe partea percutantă în scopul prevenirii aparițiilor fracturilor craniene, iar testările pe șobolani i-au permis construirea unui model de impact pentru cap, precum și trasarea unei nomograme (forță de impact-masă corp) cu rol în compensarea rezistenței craniului, ce variază odată cu masa corporală.[52] Gennarelli a experimentat pe primate producerea vătămărilor capului cu diferite grade de severitate din punct de vedere anatomic sau funcțional în funcție de tipul accelerației aplicate (liniare/unghiulare), iar rezultatele cercetării au arătat faptul că pierderea conștiinței survine predominant din cauza valorilor ridicate ale accelerației unghiulare și nu din cauza accelerației liniare. Rezultatele au mai arătat că o accelerație liniară pură produce leziuni neurologice focale și nu poate produce comoții și nici contuzii axonale difuze, aceste tipuri de vătămări fiind produse de accelerații unghiulare. Ulterior, Gennarelli a determinat empiric un prag de 16000 rad/sec2 pentru apariția contuziilor axonale difuze severe.[53],[54]

Holbourn a emis teoria conform căreia accelerația unghiulară este principalul mijloc de producere a contuziilor difuze, fără a diferenția cazurile în care accelerația unghiulară este cauzată de impact direct sau indirect. Ommaya a demonstrat ulterior că există o diferență calitativă semnificativă între cele două tipuri de impact, accelerația unghiulară necesară atingerii pragului aferent producerii comoțiilor în impacturi directe fiind aproximativ jumătatate din valoarea necesară atingerii aceleiași valori în impacturi indirecte. Ommaya a mai afirmat că jumătate din potențialul producerii unei vătămări a creierului în urma unui impact la nivelul capului este direct proporțional cu rotația capului și cealată jumătate din potențial este direct proporțională cu gradul de severitate al fenomenelor de contact. În final, a fost prezis că o accelerație unghiulară superioară valorii de 1800rad/sec2 ar avea o probabilitate de 50% în producerea unor comoții cerebrale umane.[55]

Studiile de impact pe animale puteau fi efectuate în condiții limitate, valorile mari ale accelerațiilor liniare sau unghiulare ale capului și creierului fiind dificil de produs și de măsurat în condiții experimentale, iar craniile animalelor fiind adesea mai rezistente la forțele generate în impacturi decât cele umane. Treptat, s-a produs o substituire a animalelor vii cu cadavre umane conservate în cadrul testelor de impact, iar cercetările privind vătămarile capului au fost orientate către mecanismul de vătămare prin fractură craniană. Acest fapt a fost puternic influențat de către observații clinice ce atestau că la aproximativ 80% din pacienții ce prezentau fracturi craniene s-au produs și comoții cerebrale.[49] Prin utilizarea cadavrelor în testele de impact s-au eliminat anumite aspecte etice ale utilizării animalelor în experimente și s-au putut studia cu facilitate modurile de producere ale fracturilor craniene și nivelul de accelerație aferent producerii acestora.

Lissner a rezumat datele existente referitoare la pragul de accelerație necesar aparițiilor fracturilor craniene în funcție de durata de acționare sub forma unui grafic (prezentat în figura nr. 47) intitulat Wayne State Tolerance Curve (WTSC), după instituția la care era afiliat cercetătorul, Wayne State University.[56],[57]

Figura nr. 47

Wayne State Tolerance Curve[56],[57]

Curba WSTC a fost trasată în baza a șase șiruri de date, iar alura curbei arată că accelerația necesară producerii fracturilor craniene scade pe măsură ce durata de acționare crește. Pragul de accelerație necesar producerii fracturilor craniene descrește exponențial în primele 10ms și monoton ulterior primelor 10ms. Curba WSTC reprezintă fundamentul criteriilor curente de vătămare ale capului, însă de-a lungul timpului au existat numeroase critici referitoare la numărul limitat de puncte ce constituie curba, la tehnicile de instrumentare utilizate în cadrul experimentelor și la metodele ineficiente de scalare a datelor animalelor utilizate în experimente.[62]

Ono [58] a demonstrat faptul că accelerația liniară poate cauza comoții cerebrale în urma unor experimente pe primate și ulterior, după experimente suplimentare pe cadavre, a trasat o curbă de toleranță a comoțiilor cerebrale umane, ce a fost intitulată JHTC (Japan Head Tolerance Curve), prezentată în figura nr. 48. Conform curbei JHTC, pragul de apariție al comoțiilor cerebrale la oameni este mai ușor de atins decât pragul de apariție al fracturilor craniene la cadavre.[58],[59]

Figura nr. 48

Curba JHTC[58],[59]

Gadd [60] a utilizat curba WSTC pentru a genera un model matematic prin care să se poată evalua pragul de apariție al fracturilor craniene, ce a fost intitulat GSI (Gadd Severity Index). În mod similar cu curba WSTC, criteriul GSI ia în calcul doar accelerația liniară generată asupra capului în urma impactului și durata de timp. Valoarea limită a criteriului GSI este 1000, iar depășirea acestei valori limită preconizează apariția fracturilor craniene. O diferență semnificativă între WSTC și GSI este dată de faptul că pentru calculul GSI este utilizată accelerația liniară rezultantă a capului, în timp ce pentru WSTC este utilizată accelerația liniară măsurată la nivelul extremității frontale a capului raportată la locul de impact.

(2)

În 1972, NHTSA a prezentat o variantă modificată a criteriului GSI, ce a fost intitulată HIC (Head Injury Criterion), ce a fost construit în baza unui studiu efectuat în 1971 de către Versace[61] ce viza analiza relației WSTC-GSI. În prezent, criteriul HIC este cel mai utilizat criteriu de vătămare al capului de către cercetătorii în biomecanică și fiziologi, ce utilizează ca dată de intrare accelerația rezultantă a capului. HIC este frecvent utilizat în cadrul experimentelor de impact cu manechine și are rolul de a cuantifica în termeni simpli adimensionali (valori de ordinul sutelor sau miilor) probabilitatea de fracturare a craniului și de producere a vătămărilor subsecvente.

(3)

Unde a este accelerația liniară rezultantă a capului

t2-t1 ≤ 36ms este intervalul de timp selectat pentru care variația accelerației liniare rezultante a capului este maximă

Ecuația ce definește criteriul HIC a fost obținută prin regresia curbei WSTC și a fost inițial definită pe intervale de timp de maxim 36ms. Hertz [63] a determinat curba de probabilitate a aparițiilor fracturilor craniene în funcție de valoarea HIC (fig. nr. 49), prin care s-a arătat că pentru o valoare de HIC=500 există o probabilitate de 20%, pentru o valoare de HIC=1000 există o probabilitate de 50%, iar pentru o valoare HIC=2000 există o probabilitate de 80% a aparițiilor fracturilor craniene.[63],[64]

Figura nr. 49

Probabilitatea de fracturare a craniului în funcție de valoarea HIC [63],[64]

Începând cu anul 2000, NHTSA a adoptat noi limite pentru HIC și a redus intervalul de timp selectat pentru care variația accelerației liniare rezultante a capului este maximă la 15ms (HIC15). În tabelul nr. 13 sunt ilustrate limitele HIC15 adoptate de către NHTSA pentru diferite tipuri de manechine. [62]

Tabelul nr. 13

Limitele HIC15 adoptate de către NHTSA pentru diferite tipuri de manechine [62]

Criteriul de 3ms reprezintă un criteriu de vătămare dezvoltat ulterior de către Got[65], ce asemeni criteriului HIC este bazat pe curba WSTC. Acest criteriu utilizează ca data de intrare accelerația maximă a capului pentru minim 3ms, iar pragul de apariție propus pentru apariția fracturilor craniene este de 80g. [64]

McIntosh a arătat că există o corelare puternică între vătămările AIS ≥2 produse în testele cu cadavre și valorile corespunzătoare criteriului HIC și criteriului de 3ms. [66] MacLaughlin a prezis în urma unor teste pe cadavre că pentru o valoare HIC de 1000 există o probabilitate de 50-60% de producere a vătămărilor AIS ≥3 și a arătat faptul că în cadrul intervalului de valori HIC 1100-1400 există o tendință bruscă de creștere a gradului de severitate al vătămărilor, de la moderat la sever. [67]

Criteriul HIC nu evaluează suprafața capului asupra căreia acționează forțele generate în impact, mișcarea de rotație efectuată de cap în urma impactului și nici solicitările de forfecare la care este supus creierul în urma impacturilor, fiind frecvent criticat pentru că nu poate preconiza în mod eficient nivelul real de vătămare al creierului prin excluderea influenței accelerației unghiulare.[51],[64]

Newman [68] a propus un criteriu de vătămare ce lua în considerație influența accelerației unghiulare a capului, intitulat HIP (Head Impact Power). Valorile HIP sunt exprimate în kw, iar acest criteriu a fost dezvoltat în scopul prezicerii vătămărilor cerebrale și nu a fracturilor craniene.[69] Studii ulterioare au arătat faptul că HIP are capacitatea de a prezice apariția fracturilor craniene la pietoni, motocicliști și jucători de fotbal american, în egală măsură cu HIC sau mai mult. [64]

(4)

unde C1=C2=C3=4,5kg sunt coeficienți ce reprezintă masa capului[69]

C4, C5, C6 sunt coeficienți ce țin de momentele de inerție ale capului

C4 = 0,016 Nms2 ; C5 = 0,024 Nms2 ; C6 = 0,022 Nms2 [69]

ax, ay, az sunt componentele accelerației liniare pe cele trei axe ale reperului inerțial poziționat în centrul de masă al capului

αx, αy, αz sunt componentele accelerației unghiulare pe cele trei axe ale reperului inerțial poziționat în centrul de masă al capului

La momentul actual nu există un criteriu de vătămare general acceptat specific mișcării de rotație a capului, însă raportat la vătămările produse în urma influenței accelerației liniare, corelările criteriilor HIC și HIP au fost foarte bune, inclusiv din punct de vedere al tensiunilor generate în creier.[64]

Vătămări specifice gâtului

Coloana vertebrală umană reprezintă un sistem foarte complex din punct de vedere mecanic, ce este împărțită în cinci segmente: segmental coccigian, segmentul sacral, segmentul lombar, segmentul toracal și segmentul cervical. Gâtul reprezintă coloana vertebrală cervicală, și deși studiile statistice indică o proporție relativ redusă de vătămări tanatogeneratoare la nivelul gâtului în comparație cu zona capului, deseori vătămările coloanei cervicale produc urmări grave, cu efect imobilizant sau paralitic, ce pot avea caracter temporar sau permanent.

4.2.1. Anatomia gâtului

Gâtul uman este alcătuit din șapte vertebre, notația acestor vertebre fiind făcută crescător și cu indicativul C, vertebra din proximitatea capului fiind notată C1 iar vertebra din proximitatea toracelui cu C7. Vertebrele sunt corpuri cilindrice ce sunt conectate între ele printr-un arc neural, format din elemente ososase dispuse în partea posterioară a vertebrelor. Între cap și prima vertebră toracală T1 se află situate 8 segmente cinematice și articulații intitulate după denumirea vertebrelor din capete.[70]

Coloana cervicală superioară este alcătuită din occiput (baza craniului) și din primele două vertebre C1 și C2 (fig nr. 50). Vertebra C1 (atlas) nu prezintă corp vertebral, aceasta având forma unui inel osos cu suprafețe laterale mărite. Arcul neural al vertebrei C1 face legătura cu vertebra C2 și cu occiputul, protejând partea inferioară a creierului. Vertebra C2 (axis) este alcătuită dintr-un corp vertebral, un arc neural posterior și un element adițional, respectiv apofiza odontoidă în jurul căreia pivotează vertebra C1. Apofiza odontoidă este un element similar cu corpul vertebral, despre care se crede ca a fost asimilată vertebrei C2 de-a lungul proceselor morfologic-evolutive, inițial aceasta aparținând vertebrei C1. [70]

a.Vertebra C1 b.Vertebra C2

Figura nr. 50 (a și b)

Coloana cervicală superioară [70]

Articulația O-C1 situată între occiput și vertebra C1 permite mișcări largi de flexie sau extensie a gâtului, fiind alcătuită din fațetele vertebrei C2 și două protuberanțe osoase. Articulația C1-C2 permite mișcări de rotație axiale ale capului și este alcătuită din trei articulații sinoviale. Coloana cervicală inferioară conține vertebrele C3, C4, C5, C6 și C7, ale căror dimensiuni cresc cu indicele de poziție al vertebrei. Aceste vertebre compun un corp osos cvasi-cilindric și sunt conectate prin discuri intervertebrale fibrocartilaginoase. Discurile intervertebrale sunt alcătuite dintr-un nucleu pulpos lichid ce este mărginit de un set de foi fibroase numite annulus fibrosus. Coloana cervicală este prevăzută cu multiple ligamente (transversal, apical, alar, anterior longitudinal și posterior longitudinal) ce au rolul de a conecta structurile ososase ale coloanei și de a le limita capacitatea de mișcare. Ligamentul longitudinal posterior se desfășoară de-a lungul întregii coloane vertebrale, se unește cu ligamentul transversal la baza părții posterioare a capului formând membrana tectoria. În mod similar, ligamentul longitudinal anterior se desfășoară din dreptul osului sacru și până la baza craniului.[70]

4.2.2. Mecanismele de vătămare ale gâtului

Există o gamă largă de mecanisme de vătămare ale gâtului, date de componența și structura complexă a coloanei cervicale, dar și de postura gâtului la momentul producerii impactului. Gâtul poate fi vătămat prin direct, prin contact mecanic, sau indirect, prin încărcarea inerțială a capului sau toracelui.

În cadrul accidentelor rutiere, gâtul este frecvent vătămat prin 4 moduri, ce sunt clasificate după tipul încărcării axiale a gâtului (comprimare/tensionare) și mișcarea postimpact efectuată de gât (flexie/extensie). În general, în timpul impacturilor, la nivelul gâtului acționează o forță axială și un moment încovoietor în plan vertical sau sagital.

Mecanismele de comprimare/flexie și comprimare/extensie sunt frecvent întâlnite în cadrul accidentelor cu bicicliști, în urma loviturilor capului cu un element exterior al autovehiculului, prin care se generează astfel o solicitare de comprimare la nivelul capului și gâtului.[64]

În comparație cu mecanismele de vătămare prin comprimare, cele prin tensionare sunt relative rare în cazul accidentelor cu bicicliști, însă sunt frecvent întâlnite în cadrul mecanismelor de vătămare a ocupanților datorită efectului restrictiv al centurii de siguranță. [71]

În cadrul solicitărilor de încovoiere din cadrul mișcării de flexie/extensie, leziunile coloanei cervicale inferioare sunt de forma rupturilor articulațiilor și a fracturilor corpurilor vertebrale, iar leziunile coloanei cervicale superioare sunt de forma fracturilor odontoidului, ce apar predominant în cadrul mișcării de extensie.[71],[72],[73]

4.2.3. Toleranțe și criterii de vătămare ale gâtului

Pentru toleranța la tensionare a gâtului, Mertz [74] a propus în 1971 o valoare de 1135N, determinată în baza unor teste pe voluntari. Ulterior, Nyquist [75] a utilizat manechine Hybrid III 50th pentru reconstrucția unui set de acccidente și a determinat toleranța la tensionare a gâtului la valoarea de 3300N. În cadrul aceluiași experiment, Niquist a determinat și toleranța la forfecare a gâtului, la valoarea de 3000N. Yoganandan[76] a determinat în urma unor experimente pe cadavre intacte o toleranță la tensiune axială la valoarea de 3373N.

În 1978, Mertz [77] a utilizat manechine Hybrid III 50th și a determinat toleranța la comprimare a gâtului la valoarea de 4000N, prin simularea unor cazuri de jucători de fotbal american ce prezentau vătămări severe ale gâtului.

Ulterior a apărut o gamă largă de studii privind determinarea toleranței gâtului, însă valorile obținute variază semnificativ datorită diferențelor în tehnicile experimentale. În 1997, Nightingale [71] a sintetizat date ce proveneau de la două insituții pentru a determina toleranța la comprimare a gâtului pentru femei și bărbați și a obținut valoarea de 1680N pentru femei și 3030N pentru bărbați. Prin scalare ulterioară și teste experimentale adiționale cu cadavre, a fost determinată o toleranță la comprimare a gâtului de 3640N-3940N pentru bărbați tineri.

Criteriul de vătămare al gâtului Nij a fost propus pentru evaluarea probabilităților de vătămare ale gâtului[simms], iar standardul FMVSS 208 [78] a stabilit a stabilit că valoarea limită a acestui criteriu este 1 pentru oricare mecanism de încărcare/vătămare al gâtului (comprimare/flexie; comprimare/extensie; tensionare/flexie; tensionare/extensie).

(5)

Unde Fz este forța axială care acționează asupra gâtului

My este momentul încovoietor în plan sagital care acționează asupra gâtului

Fp, My sunt valorile limită ale forțelor axiale și ale momentelor încovoietoare în plan sagital, stabilite în standardul FMVSS 208 pentru diferite condiții de încărcare, ce sunt prezentate în tabelul 14.[78]

Tabelul 14

Pragurile de vătămare ale gâtului prevăzute în FMVSS 208 pentru criteriul de vătămare al gâtului Nij în diferite condiții de încărcare[64]

Nightingale a evaluat ulterior în studiile sale flexibilitatea și rigiditatea a 52 de segmente cervicale masculine [73] și a 41 de segmente cervicale masculine [74], pentru mișcarea de flexie și extensie. A fost arătat faptul că din punct de vedere al rigidității, coloana cervicală superioară era mai rigidă decât coloana cervicală inferioară. Rezultatele obținute referitoare la toleranțele la încovoiere a gâtului, respective unghiul și momentul de încovoiere, sunt prezentate în tabelul 15.

Tabelul 15

Toleranțe ale gâtului la încovoiere[73],[74]

Criteriul de vătămare al gâtului NIC (Neck Injury Criterion) a fost propus în 1996 de către Bostrom [79] și este considerat unul dintre cei mai buni indicatori ai leziunilor ganglionilor cervicali, ce sunt produse în urma variației de presiune din canalul vertebral, dar și al vătămărilor produse prin mecanism whiplash.[80] Criteriul NIC ia în calcul accelerațiile longitudinale ale capului și vertebrei toracale T1, iar pentru evaluare se utilizează valoarea maximă înregistrată în primele 150 ms (NICmax).

(6)

(7)

(8)

Unde axT1 este accelerația longitudinală a vertebrei toracale T1

axCap este accelerația longitudinală a centrului de gravitate al capului

arel este accelerația longitudinală relativă a capului față de vertebra toracală T1

vrel este viteza longitudinală relativă a capului față de vertebra toracală T1

Vătămări specifice toracelui

Toracele reprezintă o zonă anatomică umană ce prezintă un grad ridicat de interes în cercetările biomecanice. Vătămările specifice zonei toracale se produc cu precădere asupra conducătorilor și pasagerilor de autovehicule, dar sunt întâlnite frecvent și în cazul accidentelor cu bicicliști, pietoni și motocicliști.

4.3.1.Anatomia toracelui

Toracele este regiunea corpului uman ce este situată între gât și abdomen și este delimitat de abdomen printr-un țesut muscular subțire denumit diafragmă. Toracele are formă de cușcă și are rol în protejarea organelor interne și în susținerea membrelor superioare, gâtului și capului. Cușca toracică este alcătuită din 12 perechi de coaste, ce sunt conectate la vertebrele toracice aferente. Coastele 1-10 sunt conectate la stern, iar coastele 11 și 12 ce sunt poziționate adiacent abdomenului sunt coaste libere, neavând elemente structurale comune cu sternul. În interiorul toracelui sunt situați plămânii și mediastinul. Plămânul stâng este alcătuit din 2 lobi adiacenți inimii, iar plâmânul drept este alcătuit din trei lobi.Mediastinul reprezintă un complex de organe situate în interiorul toracelui, între cei doi plâmâni. Mediastinul cuprinde inima și vasele de sânge conectate la aceasta, glanda timus, esofagul, porțiunea inferioară a traheei, noduli limfatici toracici și nervi.[81]

4.3.2.Mecanisme de vătămare ale toracelui

Vătămarile toracelui pot fi împărțite în două categorii: vătămări care se produc la nivelul structurii scheletice a toracelui, precum fracturile costale, fracturile sternului, zdrobiri ale pieptului sau fracturi la nivelul coloanei vertebrale toracale; și vătămări care se produc la nivelul organelor interne poziționate în cavitatea toracică, precum contuzii pulmonare, hemotorax, pneumotorax, rupturi de aortă, contuzii miocardice, lacerații ale inimii sau stop cardiac.[82]

Clasificarea vătămărilor toracelui produse asupra structurii scheletice și a țesuturilor toracelui este făcută în baza scării AIS aferentă AAAM[47], astfel cum este prezentat în tabelul 16 și este updatată periodic. Ultimele modificări ale scalei AIS au survenit în anul 2008.

Tabelul nr. 16 [81] – Clasificarea vătămărilor toracelui produse asupra structurii scheletice și a țesuturilor toracelui în baza scării AIS

Fracturile costale și ale sternului survin în urma unor traumatisme aplicate la nivelul cuștii toracice. Coastele sunt în general solicitate la încovoiere, iar fracturarea acestora se produce uzual în zonele de contact. În cazul impacturilor produse la nivelul toracelui se produce o comprimare a cuștii toracice, ce produce frecvent fracturi costale. Gradul de severitate al fracturilor costale este dependent de deflecția cuștii toracice.[82] Rezultatele unui studiu timpuriu pe ocupanți de vehicule [83] au arătat faptul că majoritatea fracturilor costale se produc la deflecții ale toracelui de peste 3inch, iar pentru deflecții de până la 2,3 inch nu au fost înregistrate fracturi costale.

Contuziile pulmonare reprezintă leziuni ale patului capilar al alveolelor, ce se produc prin transmiterea unui val de presiune în urma unui impact, prin torace, către plâmâni. Gradul de severitate al contuziilor pulmonare este dependent de diferența de presiune generată în cavitatea toracică, implicit de viteza de impact.[82]

Hemotoraxul se produce prin acumularea sângelui în cavitatea pleurală, frecvent în urma unor lacerații ale vaselor de sânge, produse de către segmente fracturate ale coastelor. Pneumotoraxul se produce prin acumularea aerului în cavitatea pleurală, frecvent în urma lacerației sau străpungerii sacului pleural, ce pot fi produse în urma fracturării coastelor. Gradul de severitate al hemotoraxului și pneumotoraxului este dependent de deflecția cuștii toracice, în mod similar cu fracturile costale.[82]

Zhou[84] a studiat proprietățile mecanice ale oaselor și țesuturilor toracale în cadrul unei cercetări pe ocupanți și a determinat efectele vârstei asupra toleranței de vătămare ale toracelui. Rata de reducere a toleranței de vătămare a toracelui în funcție de categoria de vârstă și tipul mecanismului de vătămare este ilustrată în tabelul 17.

Tabelul 17

Rata de reducere a toleranței de vătămare a toracelui în funcție de categoria de vârstă și tipul mecanismului de vătămare[84]

4.3.3. Toleranțe și criterii de vătămare ale toracelui

Cercetările referitoare la toleranțele și criteriile de vătămare ale toracelui efectuate până în prezent au fost concentrate asupra determinării răspunsului biomecanic al toracelui subiecților post-mortem (forțe, deflecții, accelerații, presiuni) la impact frontal/lateral și asupra determinării prin necropsie a tipurilor de vătămări aferente.[82] Testele experimentale efectuate în cadrul acestor cercetări au fost de tipul impacturilor cu pendul sau a impacturilor cu sanie. Una din cele mai vaste și timpurii studii i-a aparținut lui Kroell [85],[86], care a utilizat un pendul de 23,4kg și diametru de 6 inch pentru a impacta sternul unor cadavre, la nivelul interspațiului dintre coastele 4 și 5. În 1974, Neathery [87] a determinat coridoarele deflecției structurii scheletice a toracelui în baza seturilor de date publicate de către Kroell și a arătat faptul că masa impactorului utilizat influențează în mod direct proporțional valoarea deflecției. Utilizând datele publicate de Kroell, Melvin[88] a determinat în 1975 curba de variație forță-deflexie (fig. nr. 51) și ecuația caracteristică a răspunsului toracelui în materie de forță:

(9)

Unde F (t) este forța de impact pentru orice moment în timp

D (t) este deflecția părții frontale a toracelui pentru orice moment în timp

V (t) este viteza de deformare a părții frontale a toracelui pentru orice moment în timp

A (t) este accelerația părții frontale a toracelui pentru orice moment în timp

K = 47 N/m2 este constantă elastică a țesuturilor comprimate

C = 5,45 N-s/cm este coeficientul de vâscozitate

m = 0,286 kg este masa medie efectivă

Valorile K, c și m au fost determinate de Melvin [88] în baza generalizării coridoarelor lui Kroell pentru vitezele de 4,2m/s, 6,7m/s și 10,2 m/s.

Figura nr. 51

Curba teoretică forță-deflecție a toracelui [82]

În figura nr. 51, litera A semnifică curba de încărcare a toracelui, B reprezintă platoul forței de impact caracterizat de o valoare constantă până la momentul egalizării vitezelor toracelui și pendulului (impactorului), C reprezintă valoarea maximă deflecției ce se atinge la egalizarea vitezelor de impact, iar D reprezintă curba de descărcare. Utilizând datele lui Kroell dar și date adiționale provenite din teste cu voluntari, Melvin a determinat relațiile dintre viteza de impact și rigiditatea caracteristică curbei de încărcare a toracelui (A) și platoul forței de impact (B):

(10)

(11)

Unde A este exprimată în kN/cm, B este exprimată în kN, iar V este exprimată în m/s.

În 1985, Melvin[89] a studiat cercetările biomecanice existente privind testele de impact cvasi-statice și a modelat în baza acestora o ecuație pătratică forță-deflecție:

(12)

Unde K=47,6N/mm2,iar F și d reprezintă forța și deflecția în N, respectiv mm.

Există o gamă largă de criterii de vătămare ale toracelui ce au fost dezvoltate până în prezent. Cercetările efectuate până în prezent au analizat răspunsul biomecanic al toracelui din punct de vedere al accelerației, forțelor aplicate, energiei absorbite, deflecției, gradului de comprimare sau vâscozității.[82]

Criteriul de accelerație al toracelui este utilizat în evaluarea comportamentului la impact frontal în conformitate cu standardul FMVSS 208. Accelerația maximă măsurată la nivelul coloanei vertebrale, susținută pentru minim 3ms, trebuie să nu depășească 60g în impact frontal. Valoarea limită de 60g a fost propusă de Mertz în urma unor studii ale răspunsului biomecanic ale unui cascador la efectuarea unor plonjări de la diferite înălțimi pe saltea.[90]

Gadd[91] a testat răspunsul biomecanic al unor cadavre în calitate de ocupanți și a determinat valori de 3,3kN pentru forțe aplicate sternului și de 8kN pentru forte aplicate umerilor și pieptului, valori pentru care au rezultat doar fracturi scheletice minore.

Eppinger[92] a arătat faptul că gradul de severitate al vătămărilor toracelui este direct proportional cu energia specifică absorbită de torace și invers proportional cu aria impactată și durata de timp în care energia este absorbită de către torace.

Kroell[85],[86] a analizat o gamă largă de teste de impact asupra toracelui și a determinat o ecuație liniară între indicele AIS și gradul de comprimare al toracelui.

(13)

Unde C este deformația toracelui raportată la grosime; pentru C= 0,3 (30%) AIS=2 iar pentru C = 0,4 AIS = 4.

Nahum[93] a determinat în urma unor teste de impact asupra sternului că fracturile costale se produc cu precădere pentru grade de comprimare ale toracelui mai ridicate de 20%, iar pentru grade de comprimare mai ridicate de 40% se produce zdrobirea pieptului. Neathery[87] a propus o valoare de 75mm pentru limitarea vătămărilor toracale la valoarea AIS3. Viano [94] a propus o valoare de 32% a gradului de comprimare al toracelui pentru a se păstra o stabilitate a cuștii toracice suficientă pentru susținerea organelor interne și o valoare maximă de 40%.

Standardul FMVSS 208[78] specifică o valoare maximă de 76mm a deflecției pieptului în testele de impact frontal cu manechine Hybrid III.

Criteriul de vâscozitate a fost introdus de Viano[95] în 1985, prin care s-a enunțat că valoarea maximă VCmax reprezentată de produsul dintre viteza de deformare și gradul de comprimare, poate indica cu succes riscurile de vătămare ale torcalui și energia disipată de către elementele vâscoase toracale.

(14)

Unde D (t) reprezintă deflecția pieptului

D (0) reprezintă grosimea inițială a toracelui

Pentru VCmax = 1,3m/s probabilitatea de producere a vătămărilor AIS≥4 este de 50%;

VCmax = 1m/s probabilitatea de producere a vătămărilor AIS≥4 este de 25%;

Ulterior, Lau[96] a concluzionat că valoarea VC poate prezice cel mai eficient vătămările țesuturilor moi pentru multiple zone anatomice, pentru viteze între 3m/s și 30m/s.

Probabilitatea de producere a vătămărilor severe AIS≥4 în funcție de valoarea VC este prezentată în figura nr. 52.

Figura nr. 52

Probabilitatea de producere a vătămărilor severe AIS≥4 în funcție de valoarea VC [64],[97]

Eppinger[98] a introdus în 1984 Indexul Traumelor Toracice (TTI), prin care se evaluează probabilitatea de producere a traumatismelor toracice în impact lateral. TTI are în componență un factor de vârstă și un factor de masă și ia în calcul accelerațiile produse la nivelul perechilor de coaste 4 și 8.

(15)

Unde M și v sunt masa și vârsta subiectului

Mref = 75kg este masa de referință pentru manechin 50th %

ac este accelerația maximă a coastelor 4 și 8 din partea colizionată, exprimată în g

aT12 este accelerația laterală maximă a vertebrei toracale T12, exprimată în g

Valorile limită pentru Indexul Traumei Toracice au fost propuse la valoarea de 85g pentru adulți și 60g pentru copii de către NHTSA în 1993.[99]

5. Referențialul tezei de doctorat. Obiectivele lucrării

Bicicliștii reprezintă o componentă semnificativă a traficului rutier, ce prezintă obligații similare cu ale conducătorilor de vehicule și un grad de vulnerabilitate similar cu cel al pietonilor. Vulnerabilitatea bicicliștilor în trafic este demonstrată de creșterea numărului de decese bicicliști provenite din accidente rutiere și de creșterea ponderii numărului de decese bicicliști raportat la numărul total de victime provenite din accidente rutiere.

O altă caracteristică a bicicliștilor, ce stă de asemenea sub incidența vulnerabilității în trafic, este reprezentată de capacitatea relativ redusă a bicicliștilor de a fi văzuți cu facilitate de către ceilalți participanți la trafic. Studiile statistice arată faptul că o proporție semnificativă din numărul total de accidente cu decese bicicliști s-au produs în condiții nocturne sau de crepuscul (aprox. un sfert din nr. total de accidente în UE, aprox. o treime în România, aprox. jumătate în SUA). Aceste statistici ridică numeroase întrebări referitoare la gradul de observabilitate al bicicliștilor și al bicicletelor în aceste condiții, implicit a accesoriilor fluorescent-reflectorizante, precum și asupra caracteristicilor fotometrice ale sistemelor de iluminare ale bicicletelor.

Cercetările accidentologice aferente tipologiei de impact autovehicul-biciclist sunt subdezvoltate în raport cu cercetările aferente coliziunilor în care sunt implicați pasageri de autovehicule sau pietoni. Standardele de testare la impact cu pietoni (GTR9, EC78/2009, UN ECE R127, EuroNCAP, JNCAP, KNCAP) au produs atât anterior, cât și ulterior introducerii acestora, o creștere a nivelului general de interes a cercetătorilor în studiul coliziunilor cu pietoni. Standarde similare de testare la impact au fost dezvoltate și pentru ocupanții autovehiculelor (FMVSS 208). În cazul bicicliștilor, la momentul actual nu există implementate astfel de standarde de testare la impact.

Distanța de desfășurare WAD (Wrap Around Distance) a bicicliștilor pe profilul frontal al vehiculelor este mai mare decât în cazul pietonilor, datorită înălțimii mai ridicate a centrului de masă a biciclistului la momentul impactului. Acest fapt produce lovirea capului biciclistului de profilul autovehiculului la înălțimi mai ridicate față de sol, uzual în zona parbrizului, plafonului sau a stâlpilor A. Diverse studii au sugerat extinderea standardelor de testare la impact frontal cu pietoni[40],[41],[42],[43], astfel încât să fie incluse și zone de impact caracteristice impacturilor frontale cu bicicliști pe profilul vehiculului, poziționate la înălțimi mai ridicate față de sol. Întrucât capul bicicliștilor reprezintă zona cea mai afectată din punct de vedere al vătămărilor tanatogeneratoare provenite din accidente,[38],[39] extinderea standardelor de testare la impact frontal cu pietoni sau implementarea unor standarde separate de testare la impact cu bicicliști trebuie să reprezinte o prioritate în domeniul cercetărilor accidentologice.

Testele experimentale distructive prin care se simulează producerea unui accident rutier (crash-tests), reprezintă operațiuni ce se fac cu scopul achiziționării parametrilor cinematici și dinamici ai impacturilor, însă aceste operațiuni sunt costisitoare, iar repetabilitatea acestor teste este implicit limitată financiar de către costurile de achiziție a vehiculelor și manechinelor antropomorfe. Modelarea matematică a impacturilor prin intermediul codurilor software sau a codurilor cu elemente finite prezintă avantaje numeroase în raport cu cercetările experimentale, prin prisma capacității de repetabilitate a simulărilor, cu mult mai puțin efort și cu un cost virtual nul. Totuși, eficacitatea modelelor matematice trebuie evaluată prin validarea rezultatelor teoretice obținute în mediul virtual cu cele obținute pe cale experimentală. Acest procedeu de validare conferă un grad semnificativ de încredere modelului matematic și permite respectivului model să stea la baza unei cercetări teoretice mai ample, minimizând totodată efortul și resursele necesare.

Datele statistice indică faptul că accidentele în care bicicliștii sunt colizionați din spate de către un alt vehicul prezintă riscurile cele mai ridicate de producere a unor vătămări tanatogeneratoare, deși această tipologie are o pondere mai redusă decât accidentele frontale sau laterale. Întrucât cercetările existente în prezent pentru această tipologie de impact nu sunt dezvoltate suficient, precum în cazul tipologiei de impact lateral cu bicicliști, cercetarea acestui tip de accidente este propusă prin prezenta lucrare. Nu în ultimul rând, se propune cercetarea ciocnirilor în care biciclistul colizionează profilul lateral al unui vehicul, incidența acestor situații fiind semnificativă, cu potențial de reprezentativitate și pentru coliziuni ale bicicliștilor cu alte tipuri de obstacole.

Pentru prezenta lucrare cu caracter interdisciplinar au fost formulate următoarele obiective specifice:

Efectuarea unui studiu bibliografic al cercetărilor existente referitoare la tipologiile alese de impact autovehicul-biciclist

Realizarea testelor experimentale de vizibilitate a bicicliștilor și identificarea unor soluții tehnice pentru creșterea gradului de observabilitate a bicicliștilor în trafic

Stabilirea unor modele matematice pentru tipologiiile de impact analizate și simularea acestora în mediul virtual

Concepția unui manechin antropomorf pentru utilizare în cadrul testelor experimentale de impact

Studiul și selecționarea echipamentelor și procedurilor pentru achiziția și prelucrarea parametrilor cinematici și dinamici ai testelor experimentale de impact

Concepția standurilor experimentale pentru utilizare în cadrul testelor de impact

Realizarea testelor experimentale de impact pentru scenarii dinamice alese în conformitate cu modelele propuse și validarea rezultatelor teoretice cu cele experimentale

Validarea testelor experimentale în mediul virtual și stabilirea unui model

Simularea în mediul virtual și identificarea soluțiilor tehnice posibile pentru a diminua efectele impacturilor

Bibliografie:

DK (Dorling Kindersley) – The bicycle book. The definitive visual history

Clayton Nick – The birth of the bicycle, Amberley Publishing 2016, ISBN 9781445648828

Hans-Erhard Lessing – Karl Drais – zwei Räder statt vier Hufe. G. Braun Buchverlag, Karlsruhe 2010. ISBN 978-3-7650-8569-7

U.S. Patent 59,915 – Velocipede (reissued as RE7972)

Norcliffe, Glen. The Ride to Modernity: The Bicycle in Canada, 1869-1900

"Whippet Safety Bicycle". The Science Museum

"Lady’s Safety Bicycle". The Science Museum

"McCammon Safety Bicycle". The Science Museum

UNECE (1993) Convention on Road Traffic of 8 November 1968, incorporating the amendments to the Convention which entered into force on 3 September 1993. Inland Transport Committee of the United Nations Economic Commission for Europe UNECE, Geneva.

ECMT (2000) – Safety in road traffic for vulnerable users, Organisation for Economic Co-operation and Development OECD, Paris

DSTI (1998) – Safety of vulnerable road users, Organisation for Economic Co-operation and Development OECD, Paris

American Section of the International Association for Testing Materials (Disponibil: www.astm.org)

Road Vehicles Lightning Regulations (1989) (Disponibil: http://www.legislation.gov.uk/uksi/1989/1796)

European Cyclist Federation (2012) Requirements on Lighting (Light intensity) and Reflectors of Bicycles, Bruxelles

International Organization of Standardization (Disponibil: www.iso.org/standards)

Wittink (2001) Promotion of mobility and safety of vulnerable road users: final report of the European research project PROMISING (Promotion of Measures for Vulnerable Road Users). D-2001-3. SWOV Institute for Road Safety Research, Leidschendam

Ordonanța de Urgență 195/2002 a Guvernului României privind circulația pe drumurile publice și Regulamentul de aplicare

European Comission 2015 – Trends, statistics and main challenges, ISBN 978-92-79-45654-1

ETSC (2005) The safety of vulnerable road users in the Southern, Eastern, and Central European countries (The "SEC Belt"). European Transport Safety Council ETSC, Bruxelles

Department for Transport (2002) Bicycle helmets – A review of their effectiveness: A critical review of Literature, Road Safety Research Report No. 30, Londra

The Bicycle Helmet Safety Institute (Disponibil: www.helmets.org)

World Health Organization (2015) – Global status report on road safety 2015

European Comission (2016) – Study on Serious Road Traffic Injuries in the EU

European Comission (2016) – Traffic Safety Basis Facts 2016 – Cyclists

Evidența Accidentelor de Circulație (2004-2015)

Otte Dietmar, Bernd Pund, Michael Jänsch (2009) – A new approach of accident causation analysis by seven steps ACASS

Otte Dietmar (2002) – Possibilities and limitation for protective measures for injury reduction of vulnerable road users, Int. Journal of Crashworthiness, 7:4, 441-462

Otte Dietmar (1980) – A Review of Different Kinematic Forms in Two-Wheel-Accidents – Their Influence on Effectiveness of Protective Measures, SAE-Paper 8013 14,24" Stapp Car Crash Conference, TroyAJSA

Otte Dietmar (2012) – Injury protection and accident causation parameters for vulnerable road users based on German In-Depth Accident Study GIDAS, Accident Analysis and Prevention 44 (2012) 149– 153

ETSC (2016) – Position Paper: Revision of Regulation 78/2009 on the protection of pedestrians and other vulnerable road users

Schepers, Paul; Stipdonk, Henk; Methorst, Rob; Olivier, Jake (2017) – Bicycle fatalities: trends in crashes with and without motor vehicles in The Netherlands, Transportation Research Part F, Elsevier

Ministry of Infrastructure and the Environment, Statistics Netherlands CBS (2013)

National Highway Traffic Safety Administration and U.S. Department of Transportation (2015) – Traffic Safety Facts 2015 Data: Bicyclists and Other Cyclists

National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA); National Center for Statistics and Analysis (NCSA) (2015) – Traffic Safety Facts 2015: Motor Vehicle Crash Data from the Fatality Analysis Reporting System (FARS) and the General Estimates System (GES)

Zhang, Xujun; Xiang, Huiyun; Jing, Ruiwei; Tu, Zhibin (2011) – Road traffic injuries in the People's Republic of China, 1951-2008

Yan, Xinping; Ma, Ming; Huang, Helai; Abdel-Aty, Mohamed; Wu, Chaozhong (2011) -Motor vehicle–bicycle crashes in Beijing: Irregular maneuvers, crash patterns, and injury severity

Shinichi Yoshida (2009) – Bicycle Traffic Accidents in Japan 2009, 4th IRTAD CONFERENCE Seoul, Korea

Maki, Tetsuo; Kajzer, Janusz; Asai, Toshiyuki (2000) – The Behavior of Bicyclists in Accidents with Cars

Maki, Tetsuo; Kajzer, Janusz (2001) – The behavior of bicyclists in frontal and rear crash accidents with cars, JSAE Review 22, 357–363

Watson J.W. (2010) – Investigation of cyclist and pedestian impacts with motor vehicles using experimentation and simulation, Cranfield University, The British Library

Schmitt Kai-Uwe, Muser Markus (2016) – Study on Safer Motor Vehicles for Cyclists in the context of the EU Pedestrian Protection Regulations

Hardy, Roger (2008) – Vulnerable Road User Safety, ATZautotechnology Periodical

J Watson, R Hardy, K Kayvantash (2009) – Understanding the nature of cyclists’ head impacts, IRCOBI Conference – York (UK)

Fredriksson; Rikard; Yang; Jikuang; Haland; Yngve (2001) – Evaluation of A New Pedestrian Head Injury Protection System with A Sensor In The Bumper And Lifting Of The Bonnet's Rear Part, IRCOBI Conference

Kurt, Mehmet; Laksari, Kaveh; Kuo, Calvin; Grant, Gerald A.; Camarillo, David B. (2017) – Modeling and Optimization of Airbag Helmets for Preventing Head Injuries in Bicycling, Annals of biomedical engineering, vol. 45, Issue 4, 1148-1160

Rolf Eppinger (2000) – A Biomechanical P.E.E.E.P. Show

Association for the Advancement of Automotive Medicine (Disponibil: https://www.aaam.org/abbreviated-injury-scale-ais/ )

NSW Institute of Trauma and Injury Management (Disponibil: https://www.aci.health.nsw.gov.au )

Melvin, John W.; Yoganandan, Narayan (2015) – Biomechanics of Brain Injury

John W. Melvin , James W. Lighthall (2002) – Brain-Injury Biomechanics

Albert I. King, King H. Yang, Liying Zhang, Warren Hardy (2003) – Is head injury caused by linear or angular acceleration?

Goldman H, Hodgson V, Morehead M, Hazlett J, Murphy S (1991) – Cerebrovascular changes in a rat model of moderate closed-head injury. J Neurotrauma 8(2):129–144

Gennarelli TA, Thibault LE, Adams JH, Graham D I, Thompson CJ, Marcincin RP. (1982) – Diffuse axonal injury and traumatic coma in the primate. Ann NeuroI 12:564-574.

Gennarelli TA, Thibault LE, Tomei G, Wiser R, Graham D, Adams 1. (1987) – Directional dependence of axonal brain injury due to centroidal and noncentroidal acceleration. 31st Stapp Car Crash Conference, SAE, vol. 31, pp. 49-53

Ommaya AK, Hirsch AE. (1971) – Tolerances for cere- bral concussion from head impact and whiplash in primates. J Biomech

Lissner HR, Lebow M, Evans FG (1960) – Experimental studies on the relation between acceleration and intracranial pressure changes in man. Surg Gynecol Obstet 111:329–338

Richard M. Greenwald,a Joseph T. Gwin,a Jeffrey J. Chu, Joseph J. Criscob (2008) – Head Impact Severity Measures for Evaluating Mild Traumatic Brain Injury Risk Exposure (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2790598/ )

Ono K, Kikuchi A, Nakamura M, Kobayashi H, Nakamura N (1980) – Human head tolerance to sagittal impact reliable estimation deduced from experimental head injury using sub-human primates and human cadaver skulls. SAE 801303. In: Proceeding of 24th Stapp car crash conference, Troy, MI

Blackman, Eric (2007) – Improving TBI Protection Measures and Standards for Combat Helmets

Gadd CW (1966) – Use of a weighted impulse criterion for estimating injury hazard. In: 10th Stapp Car Crash conference. Society of Automotive Engineers, Holloman Air Force Base, NM, pp 164–174

Versace, J., (1971) – A review of the severity index. In Stapp Car Crash Conference, Colorado, USA, pp. 771–796, (1971)

Brian McHenry (2004) – Head injury criterion and the ATB, Proc. 2004 ATB Users' Conf.,

Hertz, E., (1993) – A note on the head injury criterion (HIC) as a predictor of the risk of skull fracture. In 37th Annual Proceedings of the AAAM, pp. 303–312,.

Simms C, Wood D (2009) – Pedestrian and cyclist impact. A biomechanical perspective, Springer

Got, C., Patel, A., Fayon, A., Tarriere, C., Walfisch, G., (1978) – Results of experimental head impact on cadavers: The various data obtained and the relation to some measured physical parameters. In Proceedings of the 22nd Stapp Car Crash Conference, pp. 57–99,

McIntosh, A., Kallieris, D., Mattern, R., Miltner, E., (1993) – Head and neck injury resulting from low velocity direct impact. In SAE Transactions, SAE Paper No. 933112,

MacLaughlin, T., Wiechel, J., and Guenther, D., (1993) – Head impact reconstruction – HIC validation and pedestrian injury risk. In SAE Transactions, SAE Paper No. 930895,

Newman J.A., Shewchenko N., Welbourne E., (2000) – A new biomechanical head injury assessment function : the maximum power index, Proc. of the 44th STAPP Car Crash Conf.,

D. Marjoux; D. Baumgartner; C. Deck; R. Willinger (2008) – Head injury prediction capability of the HIC, HIP, SIMON and ULP criteria

Nightingale, Roger W.; Myers, Barry S.; Yoganandan, Narayan (2015) – Neck Injury Biomechanics, Accidental Injury pp 259-308

Nightingale RW, McElhaney JH, Camacho DL, Winkelstein BA, Myers BS (1997) The dynamic responses of the cervical spine: the role of buckling, end conditions, and tolerance in compressive impacts. In: 41st Stapp Car Crash Conference Proceedings 41 (973344), pp 451–471

Nightingale RW, Winkelstein BA, Knaub KE, Myers BS (2002) Comparative bending strengths and structural properties of the upper and lower cervical spine. J Biomech 35(6):725–732

Nightingale RW, Chancey VC, Ottaviano D, Luck JF, Tran LN, Prange MT, Myers BS (2007) Flexion and extension structrural properties and strengths for male cervical spine segments. J Biomech 40(3):535–542

Mertz HJ, Patrick LM (1971) Strength and response of the human neck. In: Proceedings 15th Stapp Car Crash Conference, . vol 710855. pp 207–254

Nyquist,G.,Begeman,P.,King,A.,Mertz,H., (1980) – Correlation of field injuries and GM hybrid III dummy responses for lap-shoulder belt restraint, Journal of Biomechanical Engineering – Transactions of the ASME 102, 487–493,

Yoganandan, N., Pintar, F., Maiman, D., Cusick, J., Sances, A., Walsh, P., (1996) – Human headneck biomechanics under axial tension. Med. Eng. Phys. 18, 189–194,

Mertz, H.J., Hodgson, V., Thomas, L., Nyquist, G., (1978) – An assessment of compressive neck loadsunderinjury-producing conditions. Physician and Sports Medicine11(6), 95–106,

FMVSS208: Occupant Crash Protection, N.H.T.S. Administration, Editor, (1991).

Boström O., Svensson M. Y., Aldman B., Hansson H., Håland Y., Lövsund P., Seeman T., Suneson A., Säljö A. Örtengren T, (1996) “A new neck injury criterion candidate based on injury findings in the cervical spine ganglia after experimental neck extension trauma”. International IRCOBI conference on the Biomechanics of Impacts, Dublin, Ireland.

Muñoz; Daniel; Mansilla; Alberto; López-Valdés; Francisco; Martín; Roberto (2005) – A Study of Current Neck Injury Criteria Used for Whiplash Analysis. Proposal of a New Criterion Involving Upper and Lower Neck Load Cells

Cavanaugh, John M.; Yoganandan, Narayan (2015) – Thorax Injury Biomechanics Accidental Injury pp 331-372

Cavanaugh John M. (2002) – Biomechanics of Thoracic Trauma Accidental Injury 374-404

Melvin JW, Mohan D, Stalnaker RL. (1975) – Occupant injury assessment criteria. SAE 750914,.

Zhou Q, Rouhana SW, Melvin JW. (1996) – Age effects on thoracic injury tolerance. Proceedings of the 40th Stapp Car Crash Conference, SAE 962421, pp. 137-148,

Kroell CK, Schneider DC, Nahum AM. (1971) – Impact tolerance and response to the human thorax. Proceedings of the 15th Stapp Car Crash Conference, SAE 710851, pp. 84-134,

Kroell CK, Schneider DC, Nahum AM. (1974) – Impact tolerance and response to the human thorax II. Proceedings of the 18th Stapp Car Crash Conference, SAE 741187,pp.383-457

Neathery RF. (1974) – Analysis of chest impact response data and scaled performance specifications. Proceedings of the 18th Stapp Crash Conference, SAE 741188,pp.459-493

Melvin JW, King AI, Alem NM. (1985) – AATD system technical characteristics, design concepts, and trauma assessment criteria. AATD Task E-F Final Report in DOT-HS-807-224 U.S. Department of Transportation, National Highway Traffic Safety Administration, Washington, DC

Melvin JW, Weber K (1985) – Review of biomechanical response and injury in the automotive environment. AATD Task B Final Report in DOT-HS807-042 U.S. Department of Transportation, National Highway Traffic Safety Administration, Washington, DC,

Mertz HJ, Gadd CWO (1971) – Thoracic tolerance to wholebody deceleration. Proceedings of the 15th Stapp Crash Conference,SAE 710852,pp.135-152

Gadd CW, Patrick LM. (1968) – Systems versus laboratory impact tests for estimating injury hazard. Si\E 680053, New York

Eppinger RH, Marcus JH. (1985) – Prediction of injury in blunt frontal impact. Tenth International Conference on Experimental Safety Vehicles, Oxford, England, pp. 90-104

Nahum M, Schneider DC, Kroell CK. (1975) – Cadaver skeletal response to blunt thoracic impact. Proceedings of the 19th Stapp Car Crash Conference, SAE 751150, pp. 259-293

Viano DC. (1978) – Thoracic injury potential. Proceedings of the 3rd International Meeting on Simulation and Reconstruction of Impacts in Collisions, IRCOBI, Bron, France,pp. 142-156

Viano DC, Lau IV. (1985) -Thoracic impact: a viscous tolerance criterion. Proceedings of the Tenth International Technical Conference on Experimental Safety Vehicles, Oxford, England, pp. 104-114,

Lau IV, Viano DC (1986) -The viscous criterion-bases and applications of an injury severity index for soft tissues. Proceedings of the 30th Stapp Car Crash Conference, SAE 861882, pp. 123-142

Viano, D., Lau, I., (1988) – A viscous tolerance cirtetion for soft tissue injury assessment. Journal of Biomechanics 21(6), 387–399

Eppinger RH, Marcus JH, Morgan RM. (1984) – Development of dummy and injury index for NHTSNs thoracic side impact protection research program. Government/Industry Meeting and Exposition, Washington, DC, SAE 840885

NHTSA, Pedestrian injury reduction research, in National Highway Traffic Safety Administration, US Dept of Transportation, Washington DC, USA, (1993)