Analyse biomécanique du maintien de l'équilibre debout suite à une accélération transitoire de la surface d'appui - Application à l'amélioration de la protection des passagers de transports en commun

This study deals with the safety of standing passengers in guided public transportation systems. The analysis of the literature realised in this study indicates that the risk of fall, and thus of injury, is important for standing passengers. Moreover, it appears that the situation of standing passengers is intermediate between 1/ classical studies concerning the protection of transportation users; 2 / literature on perturbed stance. Thus, the way to tackle the problem of the safety of standing passengers should be reconsidered. Pertinent data need to be acquired, and specific data treatments have to be designed. The main results of this work are: • an experimental test set-up to study the reaction of volunteer subjects submitted to representative situations of public transportation; • an original method to reconstruct movements, using a kinematic model of the human body, and treating the problem with a semi-global approach; • a method to compute the joint forces and moments, based on classical principles (recursive approach), and adapted to the complexity of the studied model and movements; • the description of the main phenomenon of the balance recovery, and of the influence of parameters such as the level of perturbation, the type of holding device used, etc.; • a first encouraging approach of the prediction of the balance recovery kinematics depending on the initial conditions. The methods developed in this work and the contribution of this study to the knowledge of the balance recovery constitute a first step in the goal of obtaining a tool to evaluate and reduce the risks for standing passengers. This project began within the project SAFETRAM funded by the European Commission, and was the matter of an industrial collaboration with the French railways company (SNCF).Cette étude aborde le problème de la sécurité des passagers de transports en commun guidés. L'analyse de la bibliographie fait ressortir que le risque de chute, et donc de blessures, est particulièrement important pour les passagers debout. Il apparaît en outre que la situation des passagers debout dans les transports en commun est intermédiaire par rapport à ce qui est étudié de manière classique 1/ dans le domaine de la protection des usagers de transport; 2/ dans la littérature concernant l'équilibre perturbé. L'approche de ce problème doit donc être reconsidérée. Il est nécessaire d'acquérir des données pertinentes et de mettre en place des méthodes de traitements spécifiques. Les principaux résultats de ce travail sont : • un protocole expérimental permettant d'étudier les réactions de sujets volontaires dans des situations représentatives des transports en communs; • une méthode de reconstruction de mouvement originale, utilisant un modèle cinématique du corps humain et traitant le problème de manière semi-globale; • la mise en évidence et la description des principaux phénomènes du rattrapage d'équilibre, ainsi que de l'influence des différents paramètres; • une première approche de la prédiction de la cinématique du rattrapage en fonction des conditions initiales, dont les résultats s'avèrent encourageants; • une méthode de calcul des forces et moments articulaires, basée sur des principes classiques (approche récursive), mais adaptée à la complexité des mouvements et du modèle étudiés. Les méthodes mises en place dans cette étude, ainsi que ses apports dans la connaissance du rattrapage d'équilibre, constituent une première étape en vue de l'obtention d'un outil permettant d'évaluer et de limiter les risques encourus par les passagers debout