La biomécanique des chocs et la protection des passagers

Dans les années cinquante, celui qui a don­né une impul­sion déci­sive à la bio­mé­canique des chocs est sans con­teste le colonel Stapp. Ce médecin de l’avi­a­tion améri­caine avait remar­qué que des acci­dents domes­tiques, ou cer­taines ten­ta­tives de sui­cide, causés par des chutes de grandes hau­teurs pou­vaient se ter­min­er sans blessures graves, si les indi­vidus tombaient sur des matéri­aux qui amor­tis­saient leur chute en arrivant au sol (buis­sons épais, toits de voiture, etc.). Fort de cette con­stata­tion, le colonel Stapp pen­sa que ce principe pou­vait être appliqué pour la pro­tec­tion des occu­pants de véhicules soumis à un choc (l’ar­mée améri­caine avait plus de sol­dats tués ou blessés par acci­dents de véhicules qu’au com­bat à l’époque).

Devant le scep­ti­cisme ren­con­tré, il se pro­posa comme volon­taire pour véri­fi­er cette con­stata­tion. Il util­isa pour cela un char­i­ot sur rail qui ser­vait à tester des élé­ments d’avion qui, lancé à grande vitesse, était freiné bru­tale­ment par des palettes péné­trant dans l’eau (water brakes). Attaché solide­ment au char­i­ot, il ten­ta l’ex­péri­ence. Bien que légère­ment com­mo­tion­né, il s’en tira sans blessures graves en étant attaché, et en util­isant et con­trôlant les défor­ma­tions du véhicule pen­dant le choc.

Il a fal­lu cepen­dant plus de quar­ante ans pour que les essais d’ho­molo­ga­tion des véhicules pren­nent en compte les critères bio­mé­caniques (ou de blessures) et, de ce fait, passent d’une régle­men­ta­tion dite “de dessin” à une régle­men­ta­tion de résul­tats. Certes, l’amélio­ra­tion des véhicules s’est faite pro­gres­sive­ment, la régle­men­ta­tion et son évo­lu­tion n’é­tant qu’une con­tri­bu­tion par­mi d’autres au pro­grès de la sécu­rité, mais ce long délai est exem­plaire de la dif­fi­culté ren­con­trée pour met­tre en appli­ca­tion une avancée majeure de la technologie :

• qui heur­tait le sens com­mun : moins un véhicule sor­tait abîmé lors d’un acci­dent, plus il appa­rais­sait sûr alors que le but est de sauver les pas­sagers et non le véhicule ;
• qui demandait une approche mul­ti-dis­ci­plinaire asso­ciant mécani­cien et médecin.

Le résul­tat est cepen­dant com­pa­ra­ble à celui obtenu par les grandes décou­vertes médi­cales de notre époque. Cer­taines blessures et leur grav­ité dans des acci­dents d’au­to­mo­biles ont évolué, ou presque dis­paru suite aux mod­i­fi­ca­tions apportées aux véhicules auto­mo­biles et à l’u­til­i­sa­tion des dis­posi­tifs de pro­tec­tion, tels que cein­tures de sécu­rité et sacs gon­flables. Ce sont par­ti­c­ulière­ment les blessures à la face et aux yeux, les éjec­tions, sources majeures de décès, les frac­tures du crâne et les enfon­ce­ments tho­raciques graves. De fait, un occu­pant cein­turé, pour des vitesses ne dépas­sant pas 80 km/h avant freinage, a peu de risques d’être blessé gravement.

Un tel résul­tat jus­ti­fie pleine­ment que l’on rap­pelle com­ment la recherche se dévelop­pa et le rôle joué par les con­struc­teurs, la recherche publique et les respon­s­ables de la régle­men­ta­tion tech­nique. On ver­ra que ces travaux se sont déroulés dans la qua­si-indif­férence des milieux sci­en­tifiques, la recherche médi­cale n’ayant jamais recon­nu cette activ­ité comme grat­i­fi­ante et les mécani­ciens préférant tra­vailler avec des matéri­aux inertes, plus faciles à car­ac­téris­er qu’un corps humain.

Du côté des con­struc­teurs, en 1969, Renault et le groupe PSA ont décidé d’u­nir leurs forces et de crois­er leurs exper­tis­es en créant le LAB (Lab­o­ra­toire d’ac­ci­den­tolo­gie et de bio­mé­canique) qui a fêté le 5 juil­let 1999 ses trente ans de fonc­tion­nement à la sat­is­fac­tion générale. Au sein du LAB, un secteur fut spé­cial­isé dans l’analyse méthodique et rigoureuse des acci­dents de la route. Sa méthodolo­gie d’en­quête fut basée et l’est tou­jours sur trois volets.

• Le pre­mier est con­sti­tué du rap­port établi par les forces de police, et don­nant le max­i­mum de détails avec plans et pho­tos sur les cir­con­stances de l’ac­ci­dent, en par­ti­c­uli­er tra­jec­toires, freinages, angles d’impact…
• Le deux­ième con­cerne le détail des blessures con­statées sur les occu­pants par les médecins intervenants.
• Le troisième résulte de l’analyse très détail­lée du com­porte­ment des struc­tures des véhicules et des obsta­cles par des ingénieurs spé­cial­isés et formés.

Quant à la Recherche publique, elle s’est man­i­festée par la créa­tion de l’ONSER en 1961 qui a mis en place un lab­o­ra­toire des chocs à l’aéro­port de Lyon-Bron afin de réalis­er des chocs expéri­men­taux néces­saires à la mise au point des équipements routiers telles les glis­sières de sécu­rité et d’é­tudi­er les con­séquences du choc sur l’oc­cu­pant du véhicule et sur le pié­ton heurté.

Ces travaux ont abouti à des solu­tions tech­niques qui sont encore util­isées aujour­d’hui, telles que la cein­ture de sécu­rité trois points, le sac gon­flable, les appuis-tête, les sièges pour enfant, le vit­rage de sécu­rité, la colonne de direc­tion rétractable et les ser­rures de sécu­rité évi­tant l’ou­ver­ture intem­pes­tive des portes en cas de choc.

Ces recherch­es ont servi de base à de nou­velles méth­odes d’é­val­u­a­tion de la sécu­rité des véhicules et de leurs com­posants, en par­ti­c­uli­er à tra­vers le développe­ment de man­nequins anthro­po­mor­phes biofidèles, puis de mod­èles math­é­ma­tiques de l’être humain. Le lab­o­ra­toire des chocs de l’ONSER a joué un rôle recon­nu dans le développe­ment de ces recherch­es, en liai­son avec l’in­dus­trie auto­mo­bile française, en con­tribuant à une ouver­ture inter­na­tionale de ces recherches.

La coopéra­tion inter­na­tionale s’est, elle, dévelop­pée au cours des années soix­ante-dix avec les véhicules expéri­men­taux de sécu­rité ou ESV (Exper­i­men­tal Safe­ty Vehi­cles), sous la dou­ble impul­sion d’un Secré­taire d’É­tat améri­cain et du Dr Moyni­ham qui voulait don­ner à l’Al­liance atlan­tique un con­tenu human­i­taire, un pro­gramme dit de “démon­stra­tion” fut engagé dans le cadre de l’OTAN en 1969.

Les con­struc­teurs du monde entier étaient con­viés à réalis­er un véhicule per­me­t­tant de heurter un mur à 80 km/h et à ses occu­pants de sor­tir indemnes. Cette recherche spec­ta­cle était surtout des­tinée à réa­gir con­tre la pas­siv­ité des con­struc­teurs améri­cains qui ne con­sacraient que des crédits nég­lige­ables à la recherche pour amélior­er la sécu­rité, ain­si que l’avait mis en évi­dence Ralph Nad­er dans son best sell­er, Unsafe at any speed.

Les con­férences ESV exis­tent tou­jours et trait­ent de la sécu­rité dite pas­sive, c’est-à-dire de la lim­i­ta­tion des con­séquences des acci­dents pour les occu­pants. Elles ont con­tribué à une har­mon­i­sa­tion de la com­préhen­sion des prob­lèmes, et favorisé une con­ver­gence vers des exi­gences de résul­tats réal­istes, inté­grant l’ensem­ble des con­nais­sances des experts mondiaux.

Elles auront aus­si servi à pré­cis­er les cahiers des charges des véhicules au tra­vers d’ex­i­gences de résul­tats jugées prin­ci­pale­ment sur les occu­pants représen­tés par des man­nequins, même s’il reste encore quelques objec­tifs géométriques sur les véhicules con­servés par souci de simplification.

L’ob­jec­tif était atteint, les con­struc­teurs et les Pou­voirs publics pre­naient cette final­ité avec tout le sérieux qu’elle mérite, ce qui n’a pas pour autant mobil­isé un grand nom­bre de scientifiques.

Ce faible engage­ment des sci­en­tifiques a été par­tielle­ment com­pen­sé, à la suite d’une ren­con­tre à Lyon en sep­tem­bre 1971, par un groupe inter­na­tion­al de recherche l’IR­CO­BI (Inter­na­tion­al Research Com­mit­tee on the Bio­ki­net­ics of Impacts) dont les buts sont :

• stim­uler l’é­tude sur le trans­fert et la dis­si­pa­tion de l’én­ergie ciné­tique à l’in­térieur du corps humain,
• rassem­bler et dif­fuser l’in­for­ma­tion dans le domaine de la biociné­tique des chocs,
• servir de groupe de référence vis-à-vis d’autres engagés dans l’é­tude épidémi­ologique et la con­cep­tion des véhicules ;
• assur­er la for­ma­tion de chercheurs dans le domaine de la biociné­tique des chocs.

 
Con­struc­teurs français et Pou­voirs publics s’as­so­cient dans un pro­gramme de recherch­es dès 1971 dans le cadre d’une action thé­ma­tique pro­gram­mée lancée en France sur la sécu­rité pas­sive. Les travaux de l’époque sont basés essen­tielle­ment sur les critères bio­mé­caniques résul­tant des efforts inter­na­tionaux aux­quels par­tic­i­paient active­ment l’ONSER et le Lab­o­ra­toire com­mun des constructeurs.

Les résul­tats de ces travaux furent con­crétisés par une présen­ta­tion des con­struc­teurs français lors de la con­férence ESV de Paris en 1979. Il s’agis­sait de véhicules de moins de 4 mètres et de 950 kg max­i­mum. PSA présen­tait un pro­to­type, le VLS 104, rassem­blant les dif­férents sous-sys­tèmes de pro­tec­tion dans un même véhicule. Renault présen­tait un pro­to­type de syn­thèse capa­ble de pro­téger ses occu­pants dans des chocs frontaux à 65 km/h con­tre obsta­cle fixe et rigide à 90° ou avec un angle de 30° et 50 ou 100 % de la largeur du véhicule impliqué. La pro­tec­tion latérale cor­re­spondait à des chocs de 40 km/h avec bar­rière mobile rigide, mais aus­si avec des véhicules réels existants.

La régle­men­ta­tion tech­nique sur la pro­tec­tion des occu­pants d’une voiture en cas de choc allait pou­voir évoluer en s’ap­puyant sur une base sci­en­tifique crédi­ble. Les gou­verne­ments européens impliqués dans le pro­gramme ESV ressen­tirent très vite la néces­sité de se con­cert­er et de coor­don­ner leurs efforts. Dans un pre­mier temps, une struc­ture informelle, dite Club de Lon­dres, assura une sim­ple con­cer­ta­tion préal­able aux réu­nions avec les Améri­cains. Lorsque le car­ac­tère per­ma­nent du pro­gramme ESV fut établi, une struc­ture européenne durable, le CEVE (Comité européen des véhicules expéri­men­taux) fut insti­tuée, avec un objec­tif plus vaste qu’une sim­ple con­cer­ta­tion : le développe­ment d’un pro­gramme européen coor­don­né de recherch­es sur la sécu­rité routière.

La pre­mière régle­men­ta­tion sur les chocs, édic­tée au États-Unis et reprise en France et en Europe en 1969, résul­tait d’une analyse géométrique des défor­ma­tions internes de l’habita­cle et se bor­nait à lim­iter le recul de la colonne de direc­tion et la rigid­ité du volant. Les Français furent les pre­miers en Europe à com­pren­dre que les mesures pure­ment géométriques n’é­taient pas à la hau­teur des enjeux, et grâce, notam­ment, à l’im­pul­sion don­née aux recherch­es par des médecins bio­mé­cani­ciens tra­vail­lant chez les con­struc­teurs auto­mo­biles et dans les insti­tu­tions publiques, l’élab­o­ra­tion de régle­men­ta­tions util­isant des méth­odes d’es­sais représen­ta­tives des con­di­tions réelles des acci­dents, et faisant appel à des critères bio­mé­caniques mesurés sur des man­nequins anthro­po­mor­phes instru­men­tés, fut mise en chantier au début des années soixante-dix.

En 1976, la France demandait et obte­nait qu’un groupe d’ex­perts spé­cial­isés fût créé au sein du WP 29 de Genève (groupe d’ex­perts élab­o­rant la régle­men­ta­tion tech­nique inter­na­tionale dans le cadre des Nations Unies). Ce groupe tint sa pre­mière réu­nion en 1977, et les travaux furent menés sur la base d’un pro­jet de règle­ment relatif à la pro­tec­tion en choc frontal, présen­té par la France. Mal­heureuse­ment, ces travaux ne purent aboutir. Pen­dant ce temps, le CEVE pour­suiv­it active­ment ses travaux sur le choc frontal et engagea des recherch­es pour la mise au point d’une régle­men­ta­tion européenne sur la pro­tec­tion des occu­pants en cas de choc latéral et sur la pro­tec­tion des piétons.

Au 1er octo­bre 1998, les deux régle­men­ta­tions européennes sur les chocs frontal et latéral, basées sur les propo­si­tions du CEVE, sont entrées en vigueur pour les nou­veaux types de véhicules ; leur appli­ca­tion doit faire prochaine­ment l’ob­jet d’une éval­u­a­tion de la part de la Com­mis­sion européenne qui, le cas échéant, pro­posera des évo­lu­tions à court terme. À plus long terme, une har­mon­i­sa­tion mon­di­ale des régle­men­ta­tions de pro­tec­tion des occu­pants en cas de choc fait l’ob­jet de travaux pré­para­toires au sein d’un groupe spé­cial­isé établi dans le cadre du pro­gramme ESV.

Il a donc fal­lu quar­ante ans d’ef­fort pour adopter une régle­men­ta­tion sur les critères de blessures pour l’ho­molo­ga­tion des véhicules. Un événe­ment ou un épiphénomène ? C’est une belle his­toire si l’on en juge par les résul­tats obtenus en ter­mes de vies humaines sauvées mais, pour ce qui est de la notoriété, il faut s’en tenir à la philoso­phie de Voltaire : pour vivre heureux, vivons cachés.

Les résul­tats impres­sion­nants par le nom­bre de vies sauvées provi­en­nent de l’adop­tion de ces nou­veaux critères d’é­val­u­a­tion mais les pro­grès ne s’ar­rêteront pas là.

La régle­men­ta­tion fonc­tionne à la manière d’un étau. Au départ, il faut “inven­ter” l’é­tau à l’in­térieur duquel on insère le pro­duit à amélior­er et une fois réal­isée cette opéra­tion cap­i­tale qui mar­que le change­ment de par­a­digme, le pro­grès tech­nique per­met de don­ner un “tour de vis”, chaque fois que des per­for­mances améliorées devi­en­nent tech­nique­ment et économique­ment faisables.

Il faudrait même ajouter les classe­ments de qual­ité que les Améri­cains appel­lent rat­ing et qui per­me­t­tent pour des véhicules con­formes à la régle­men­ta­tion de les dis­tinguer selon des critères adop­tés par un organ­isme sup­posé neu­tre de toute attache com­mer­ciale afin de fournir des indi­ca­teurs de qual­ité aux consommateurs.

De une à qua­tre étoiles sont ain­si attribuées aux mod­èles de voiture, procé­dure adop­tée main­tenant en Europe sous le nom d’EURO/NCAP.

Les voies de pro­grès provi­en­nent des dis­posi­tifs de retenues, des pos­si­bil­ités de dégra­da­tion d’én­ergie offertes par les caiss­es déformables des véhicules et enfin de la recherche d’une meilleure com­pat­i­bil­ité pour les chocs entre véhicules de mass­es dif­férentes afin d’ar­riv­er à une meilleure égal­ité des chances entre les pas­sagers des deux véhicules.

Le rôle des sci­en­tifiques est par­fois occulté par des per­son­nal­ités cher­chant le suc­cès médi­a­tique ou les com­mer­ci­aux qui ne reti­en­nent dans leur com­mu­ni­ca­tion qu’un mes­sage réductionniste.

Le sys­tème com­plexe qui relie l’in­no­va­tion, la régle­men­ta­tion et la norme défie une descrip­tion sim­pliste. Seul un rac­cour­ci his­torique per­met de met­tre en per­spec­tive une évo­lu­tion dont le début date des années cinquante et qui est loin d’avoir épuisé toute pos­si­bil­ité de pro­grès futur alors que la bio­mé­canique des chocs n’a jamais occupé le devant de la scène.

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