Valutazione dei rischi e misure preventive per gli autisti: implementazione di soluzioni innovative per la riduzione dello stress meccanico indotto da vibrazioni e postura seduta prolungati durante l’attività lavorativa

Risultato della ricerca:

La ricerca in oggetto nasce dall’unione di due filoni di ricerca distinti riguardanti lo studio della dinamica del veicolo e lo studio della dinamica del movimento. Per quanto riguarda lo studio della dinamica del veicolo, la ricerca ha portato alla realizzazione di un modello dinamico a parametri concentrati con 15 gradi di libertà grazie al quale, utilizzando parametri fisici del veicolo (dimensioni, tipo pneumatici e sospensioni, caratteristiche del motore), è possibile valutare il comportamento dello stesso in termini di dinamica verticale, orizzontale e laterale.

Inoltre, per rendere i risultati delle simulazioni più accurati e attinenti al caso reale, il modello numerico tiene conto anche del profilo stradale secondo le indicazioni della norma ISO 8608. Tale accorgimento consente di valutare numericamente anche gli effetti delle vibrazioni indotte sulla massa sospesa e quindi sul guidatore (come da norma ISO2631) dalle asperità della strada.  Grazie a tale modello, utilizzando un setup sperimentale dotato di sedile, volante, cambio, e pedali e piattaforma in grado di generare vibrazioni, l’utente può guidare il veicolo lungo un tracciato virtuale generato da un software grafico open source (TORCS) appositamente programmato per lo scopo. Grazie alla piattaforma software/hardware l’utente riceve un feedback aptico relativo al comportamento del veicolo durante le manovre il che consente di sperimentare gli effetti della guida sul livello di comfort e sul benessere fisico degli autisti.

Il secondo filone di ricerca, relativo all’analisi del movimento ed alla caratterizzazione delle risposta biomeccanica del corpo umano alle sollecitazioni è stato invece condotto per valutare gli effetti delle vibrazioni meccaniche indotte sul corpo umano. In particolare, è stata valutata la risposta fisiologica dei muscoli della schiena (con elettromiografia), ed il movimento degli arti inferiori e superiori, mediante acquisizioni effettuate con tecniche di analisi del movimento. Tali valutazioni sono state effettuate prendendo in considerazione tutte le vibrazioni a cui sono sottoposti gli autisti, e cioè vibrazioni verticali, anteroposteriori e laterali, derivanti dal manto stradale, dal veicolo e dal sedile.

Le sollecitazioni meccaniche sono state misurate mediante l’utilizzo di diversi trasduttori anche grazie al supporto dell’Unità di Medicina fisica e riabilitativa dell’Università Magna Graecia di Catanzaro. Dall’unione delle due ricerche è stato possibile sperimentare gli effetti delle vibrazioni meccaniche indotte sul corpo umano (muscolatura e struttura ossea) direttamente in laboratorio senza utilizzare veicoli reali per testare la risposta dei veicolo e l’effetto sul corpo umano in diversi scenari di guida e per diverse tipologia di manto stradale.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

La ricerca in essere non è stata direttamente oggetto di precedenti bandi di ricerca. Solo alcune attività che hanno costituito le basi di partenza per essa, portando sviluppo del sistema illustrato, sono stati oggetto di precedenti finanziamenti europei. In particolare una prima versione del modello a parametri concentrati del veicolo è stata sviluppata nell’ambito del progetto europeo INTERACTIVE (Innovative Concept Modelling Techniques for Multi-Attribute Optimization of Active Vehicles) finanziato, nel 2012, nell’ambito del programma  FP7 della commissione Europea (Project N. 285808) mentre alcuni studi sulle vibrazioni sono stati fatti nell’ambito del progetto DEMETRA finanziato, nel 2014, nell’ambito del programma  FP7 della commissione Europea (Project N. 324336).

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

In Italia è stato stimato che circa il 26% dei lavoratori è potenzialmente esposto a vibrazioni meccaniche dannose e che l’11% è esposto a tali sollecitazioni per tutto l’orario di lavoro [Nataletti et al., 2008]. Tali vibrazioni influiscono sulla salute e, quindi, sulle malattie professionali sviluppabili, come dimostrato da evidenze epidemiologiche [Nataletti et al., 2008].

Al fine di analizzare la risposta biodinamica del corpo umano in soggetti seduti e sottoposti a vibrazioni, recentemente è stato sviluppato un modello analitico a 4-DOF (degrees of freedom) [Nalavade and Bhortake, 2016].

Per quanto riguarda la risposta muscolare, essa è stata stimata mediante l’elettromiografia in diversi studi al fine di valutare la fatica in caso di vibrazioni indotte sul corpo [Miyamoto et al., 2000]. È stata anche dimostrata la correlazione tra gli incrementi nell’attività muscolare indotta dalle vibrazioni meccaniche e le frequenze delle vibrazioni [Cardinale and Lim, 2003]. Infine, un ulteriore contributo su tale legame è stato fornito da Baig et al. [2014], i quali hanno caratterizzato la frequenza e la risposta muscolare nella colonna vertebrale lombare e toracica, considerando solo vibrazioni verticali ed anteroposteriori di tipo sinusoidale.

Nonostante l’importanza del tema, sono ancora poche le conoscenze relative alla relazione tra l’esposizione a vibrazioni e la risposta fisiologica e biomeccanica in soggetti che assumono la postura seduta prolungata. Notevoli difficoltà nello studio degli effetti delle vibrazioni durante la guida sono correlate alla difficoltà ed ai costi relativi alla sensorizzazione dei mezzi di trasporto necessaria a valutare le vibrazioni indotte sul corpo umano durante la guida.

Il vantaggio principale del modello proposto risiede nel fatto di poter modellare numericamente qualsiasi veicolo e qualsiasi profilo stradale e generare le relative sollecitazioni al guidatore direttamente in laboratorio. Questo rappresenta un grosso vantaggio fin dalla fase di progettazione dei veicoli (dalle ruote fino ai sedili) in quanto consente di verificare la bontà delle soluzioni progettuali in termini di comfort fin dalle fasi di progettazione preliminare senza necessariamente dover costruire il veicolo stesso o per progettare soluzioni aggiuntive per veicoli già esistenti in commercio.

Titoli di proprietà intellettuale:

In questa fase non sono state ancora affrontate le tematiche relative agli aspetti di proprietà industriale.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

Le malattie lavorative più frequenti a cui sono sottoposti gli autisti sono le patologie del rachide lombare (come la lombalgia o la lombosciatalgia) e i disturbi del distretto cervico-brachiale, che si verificano nelle vibrazioni al corpo intero (WBV), come esplicitato anche nel D. Lgs. 81/2008.

La ricerca in essere mira ad ampliare le conoscenze circa la risposta fisiologica e biomeccanica del corpo in caso di esposizione a vibrazioni e postura seduta prolungati. Tali studi permettono di stabilire, in condizioni operative, quali vibrazioni e relative caratteristiche sono associabili ad un determinato stress muscolare.

In questo modo, quindi, una volta valutati i rischi a cui sono maggiormente esposti gli autisti, si potranno trovare diverse soluzioni al fine di ridurre le sollecitazioni a cui è soggetto il corpo umano. La conoscenza della dinamica di tali fenomeni consentirà di attuare particolari misure di prevenzione a partire dalla progettazione dei veicoli o di dispostivi ergonomici addizionali, diminuendo l’esposizione ai rischi derivanti dall’esposizione a vibrazioni a corpo intero.

Tali informazioni, inoltre, renderanno possibile la pianificazione di un piano di riposo e di pause adeguate, calibrate sulla base dello specifico tipo di vibrazioni a cui si è esposti, ma anche in base alla durata in cui si mantiene la postura seduta, al fine di migliorare sia il benessere che la produttività degli operatori del settore dei trasporti.

La principale ricaduta applicativa, quindi, è il miglioramento delle misure di prevenzione con carattere tecnico (ad esempio con l’ottimizzazione del sedile) e organizzativo (ad esempio i tempi di pausa durante il turno di lavoro), correlato con un significativo impatto nel settore sanitario. Riducendo il numero di patologie lavorative, infatti, si riuscirà a migliorare sia la qualità della vita degli autisti che a ridurre i costi dei servizi di trasporto nonché delle spese sanitarie.

Nel dossier del febbraio 2019 dell’ANFIA, si evidenzia come nel mondo il trasporto su strada impiega più di 3 milioni di autisti.  Come evidenziati nel dossier di luglio 2019 da Conftrasporto, solo in Italia nel primo trimestre del 2019 risultano attive 115.764 aziende di cui 80.116 nel settore di trasporto merci su strada. Per quanto riguarda il trasporto pubblico, invece, solo in Italia il 70% dei servizi di Tpl viene esplicato mediante autolinee urbane ed extraurbane per un valore della produzione che supera i 12 miliardi annui, con quasi 30 miliardi di passeggeri/km e un’occupazione di 85mila addetti nel segmento gomma. Secondo l’Istat nel 2016, solo in Italia, si sono registrate oltre 2 miliardi di ore lavorate.

Per quanto riguarda gli aspetti correlati al campo della salute e sicurezza del lavoratori, l’INAIL riporta che solo nel 2018 in Italia infortuni riconosciuti sul lavoro e riconducibili ai mezzi di trasporto sono poco più di 80000 per un spesa sanitaria complessiva che tra costi diretti ed indiretti arriva a sfiorare i 2 miliardi di euro. Tali numeri rendono evidente come la prevenzione consenta notevoli risparmi in termini di costi e qualità del servizio erogati nel settore. I sistemi di simulazione come quello proposto costituiscono pertanto uno strumento fondamentale per garantire l’aumento di produttività derivante da un maggior comfort degli operatori del settore oltre che per la riduzione dei costi complessivi, sia per le aziende che per il Sistema Sanitario Nazionale, derivanti dagli infortuni nel settore dei trasporti.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

Al fine di poter superare lo stadio di TRL4 e procedere verso i seguente stadi di avanzamento, è di necessaria importanza la realizzazione di test effettuati con veicoli reali e con piattaforme robotiche di simulazione in modo da poter validare la metodologia sviluppata. Per fare ciò sarà necessario dotarsi di strumentazioni innovative quali motion platform robotiche per l’attuazione e sistemi di analisi del movimento avanzati al fine di creare un prototipo completo e applicabile per effettuare diverse tipologie di test e simulazioni.

Un ulteriore passo verso lo sviluppo del sistema definitivo dovrà necessariamente essere l’ingegnerizzazione del prototipo. Questo passaggio consentirà l’avvio della fase di sviluppo commerciale del sistema consentendo l’erogazione di servizi di consulenza ed assistenza sia ai progettisti del settore automotive nella fase di progettazione che agli operatori del settore sanitario che operano nell’ambito dello studio delle malattie professionali.

Inoltre, l’ingegnerizzazione del prototipo consentirà anche l vendita diretta della piattaforma di simulazione alle aziende del settore automotive ed ai produttori di mezzi di trasporto che potrebbero utilizzarla per la validazione in termini di ergonomia e comfort dei propri mezzi.