Les chutes sont la deuxième cause de décès accidentels par traumatisme involontaire dans le monde. Les conséquences physiques et psychologiques représentent aussi un frein important à la mobilité des personnes âgées. Prévenir ces chutes apparait donc comme un enjeu majeur. Une première étape nécessaire est d'identifier les situations présentant un risque de chute important. L'objectif de cette thèse est de proposer des outils permettant de faire le lien entre une perturbation et le risque de chute associé. Dans une première partie, un modèle simple permet d'estimer les états à partir desquels il est possible de retourner dans une situation d'équilibre. Nous nous intéressons ensuite aux perturbations externes continues. Les résultats de la littérature étant limités sur cet aspect, une campagne expérimentale a été mise en place pour identifier les effets de certains paramètres de la perturbation sur le seuil de rattrapage. Le modèle est alors étendu pour traiter le cas de perturbations de l'équilibre ayant un profil temporel variable. Pour finir, nous proposons une modélisation utilisant un contrôleur basé sur la commande prédictive mettant en avant la régulation des stratégies de rattrapage. L'ensemble de ces travaux mettent en avant l'influence des paramètres liés au rattrapage qu'il est difficile d'appréhender lors d'expérimentations. Ils montrent également l'importance de la caractérisation de l'élément déclencheur de la perte d'équilibre dont la description est souvent incomplète dans la littérature. Certaines améliorations peuvent être apportées comme la représentation d'appuis non-coplanaires ou une intégration plus détaillée des aspects sensoriels / Falling is the second most important cause of accidental deaths in the world. These falls lead to physical injuries and psychological consequences which limit mobility especially for the elderly. Being able to prevent these events appears to be crucial and a first mandatory step is to identify the risk of fall depending on the situation (slipping, hazardous environment …). The objective of this thesis is to propose numerical tools in order to link the risk of fall to the balance perturbation. In a first part, a simple numerical model estimates if initial unbalanced states can be recovered using one recovery step. Then a focus was made on external perturbations with a specific temporal profile close to public transportation perturbations. An experimental protocol was set up due to the lack of knowledge about these perturbations. The experiment investigated the effect of the perturbation parameters on the Balance Recovery (BR) threshold. An adjustment of the previous model was made to evaluate continuous perturbations and to compare its results against our experimental findings. The final chapter developed a complementary approach based on previous work using a model predictive control scheme which aims to regulate BR strategies. This whole work contributes to highlight the BR parameters which are difficult to assess during experimental procedures. It also points out the perturbation definition which is frequently incomplete in the literature although it is the phenomenon responsible for the BR process. In order to represent more realistic human behaviors some improvements can be done such as adding noncoplanar contacts or as integrating more detailed sensorimotor aspects

En aéronautique, l’optimisation du fonctionnement des freins de roue nécessite qu’ils aient des comportements tribologiques qui décélèrent progressivement les aéronefs tout en maximisant l’endurance des freins. Ces comportements sont obtenus par le biais d’empilements de disques en composites carbone-carbone situés dans la jante de chaque roue qui, mis en contact par l’action d’une couronne hydraulique, transforment, emmagasinent puis restituent l’énergie de freinage. La jante, la couronne hydraulique (mécanisme), les disques (premiers corps) et le film intercalaire (troisième corps) constituent le triplet tribologique qui gouverne le freinage. Du fait du confinement du "contact" entre les disques d’une part, et entre les disques et la jante d’autre part, la compréhension locale des phénomènes énergétiques (conversions thermo-mécaniques) opérant pendant le freinage, nécessite un découplage des phénomènes tribologiques mis en jeu, en particulier au niveau de la "peau" des premiers corps et du troisième corps (échelle locale). Le découplage, difficile à établir expérimentalement, est réalisé dans cette étude par une modélisation numérique la plus réaliste possible des circuits tribologiques thermo-mécaniques activés (flux de matière et d’énergie). Cette dernière est obtenue en enrichissant la méthode des éléments discrets afin de prendre en compte les arrangements locaux des constituants des premiers et troisième corps. Ces enrichissements sont confrontés numériquement et expérimentalement, à l’aide d’une "boîte granulaire" instrumentée, puis exploités pour analyser les réponses thermo-mécaniques des premiers et troisième corps. Les analyses suggèrent qu’une "dégradation seuil" des premiers corps engendre des arrangements locaux aux comportements thermo-mécaniques singuliers, même si l’énergie globale appliquée (pression × vitesse) est constante. Par exemple, les constituants du troisième corps induisent des phénomènes conservatifs tels que la formation de "rouleaux thermiques" liée à la recirculation locale du troisième corps, et des phénomènes dissipatifs tels que la conduction de la chaleur par le biais des hétérogénéités (paquets de fibres) des premiers corps. Les arrangements locaux, les endommagements, ... peuvent être caractérisés par des mesures numériques de résistance thermique de contact qui résultent de la compétition entre des énergies à l’échelle locale et des énergies à l’échelle globale (mécanisme). Cette résistance permet de distinguer dans les bilans d’énergie thermo-mécaniques, en plus des phénomènes dissipatifs bien connus, les phénomènes conservatifs qui amènent le triplet tribologique vers un équilibre. Dans le cas du freinage, l’équilibre est conditionné par le choix des arrangements qui restreignent l’usure (phénomènes conservatifs), et de ceux qui maximisent l’évacuation de la chaleur hors du contact (phénomènes dissipatifs). / In aeronautics, optimizing the operation of wheel brakes requires tribological behaviors which gradually decelerate aircrafts while maximizing endurance brakes. These behaviors are obtained through stacks of carbon-carbon composite discs located in the rim of each wheel which, brought into contact by action of pistons housing, transform, store and restore the braking energy. Rim, pistons housing (mechanism), discs (first body) and the separating film (third body) constitute the tribological triplet governing braking. Due to confinement of the "contact" firstly between discs, and secondly between discs and rim, the local understanding of energetical phenomena (thermo-mechanical conversions) operating during braking, requires a decoupling of tribological phenomena, especially at the scale of "skins" of the first body and third body (local scale). Such decoupling, experimentally difficult to operate, is performed in this study by a more realistic numerical modeling of activated tribological thermo-mechanical circuits (matter and energy flows). The modeling is obtained by enriching a discrete element method in order to take into account the local arrangements of the first and third body constituents. These enhancements are numerically and experimentally compared, using a "granular box" instrumented and used to analyze thermo-mechanical responses of first and third bodies. Analyzes suggest that a "threshold degradation" of first body generates local arrangements to singular thermo-mechanical behavior, even if the global applied energy (pressure × speed) is constant. For example, constituents of third body induce conservative phenomena such as formation of "heat rollers" linked to local recirculation of third body, and dissipative phenomena such as heat conduction through heterogeneities (fiber bundles) of first body. Local arrangements, damaging, ... can be characterized by numerical measures of thermal contact resistance which result from competition between energies at local scale and energies at global scale (mechanism). This resistance becomes here a probe of local arrangements. It distinguishes in thermo-mechanical energy balances, in addition to well-known dissipative phenomena, the conservative phenomena that lead to the tribological triplet balance. In the case of braking, balance is determined by the choice of arrangements which restrict wear (conservative phenomena), and the ones they maximize evacuation of heat from the contact (dissipative phenomena).

The thesis describes function and characteristics of spring and damper, their particular way and margin of influence on vehicle behavior in selected riding maneuvers. The goal is to maintaining maximal grip, control, and achieve predictable vehicle handling.

Design of braking system for the formula student car. Calculation of basic forces acting in the braking system, including the design of hydraulic circuits. Mechanical analysis of the most important parts of the braking system and pedal assembly. Thermal analysis of the brake discs. Manufacturing and total cost calculation.

Předložená disertační práce se zabývá experimentálním studiem modifikátorů tření a maziv pro temeno kolejnice, které jsou aplikovány do kontaktu kola a kolejnice za účelem optimalizace adheze a redukce hluku. Hlavním cílem práce bylo objasnit vliv aplikovaného množství a složení těchto látek na adhezi v kontaktu. Hlavní pozornost byla věnována zejména potencionálním hrozbám souvisejících s kriticky nízkou adhezí, která může nastat po aplikaci těchto látek. Experimentální studium probíhalo v laboratorních i reálných podmínkách, konkrétně v tramvajovém provozu. V případě laboratorních experimentů byl využit komerční tribometr a dvoudiskové zařízení umožňující simulovat průjezd vozidla traťovým obloukem. Kromě samotné adheze bylo při experimentech sledováno také opotřebení a míra hluku. Výsledky ukázaly, že maziva pro temeno kolejnice jsou schopna poskytovat požadované třecí vlastnosti, nicméně jejich chování je silně závislé na aplikovaném množství. V případě předávkování kontaktu dochází ke kriticky nízkým hodnotám adheze, které vedou k výraznému prodloužení brzdné dráhy. V případě modifikátorů tření bylo ukázáno, že chování těchto látek je výrazně ovlivněno odpařováním základního média. Výsledky také ukázaly, že nadměrné množství částic pro modifikaci tření může způsobit kriticky nízké hodnoty adheze. U obou výše zmíněných typů produktů byl prokázán pozitivní vliv na míru opotřebení a míru poškození povrchu, zatímco významná redukce hluku byla dosažena pouze v případech, kdy došlo ke značnému poklesu adheze. V závěru této práce jsou uvedena doporučení pro další výzkumné aktivity v této oblasti.

Design of braking system for the formula student car. Calculation of basic forces acting in the braking system. Mechanical analysis of the most important parts of the braking system. Manufacturing of brake pedal. Assembly brake components to brake system.

Master’s thesis focuses on the specifics of agricultural machinery accidents. The introductory part defines agricultural machines and its basic characteristics. It also analyzes specific technical regulations that govern the use of these machines in traffic. The experimental part then describes the methodology and interprets the results of conducted experimental measurements on driving dynamics of a tractor with carried accessory. These measurements consist of a break test in straight line, evasion manoeuvre and acceleration while turning left. The focus was given to not just the acceleration values, but also to the influence of the carried accessory, the load on the front axle or the tire pressure. The analysis of the findings made compares the results with the driving dynamics of ordinary passenger cars and provides a detail dissection of the most frequent causes of agricultural machinery accidents.

Die vorliegende Arbeit befasst sich im Kern mit der Entstehung und Verhinderung von ETCS-Bremskurvensprüngen an Landesgrenzen und welchen Einfluss die nationalen Werte sowie Baselines auf diese haben. Anhand einer europaweiten Recherche ist eine interaktive Karte mit relevanten Informationen zur ETCS-Ausrüstung entstanden. Level 2 zu Level 2 Übergänge sind demnach am häufigsten verbreitet. Die unterschiedlichen Baselines wirken sich auf die Bremskurvenberechnung aus. Aufgrund der Einführung verbindlicher Berechnungsmethoden erst ab Baseline 3, können zu Baseline 2 nur wenige Aussagen getroffen werden. SRS 3.4.0 und SRS 3.6.0 unterscheiden sich nur marginal in der Pre-Indication bzw. Perturbation Location und der Ankündigungskurve (I). Die nationalen Werte haben hingegen einen großen Einfluss auf die Bremskurvenberechnung, wie die Simulation mit verschiedenen Musterzügen zeigt. Dementsprechend treten an Landesgrenzen Bremskurvensprünge am RBC-Grenzsignal auf, wo die neuen Paramater mittels Paket 3 übertragen werden. Für ein und denselben Grenzübergang können die Sprünge unterschiedlich ausfallen – entweder nach oben oder nach unten. Auch innerhalb einer Bremskurvenschar eines Zuges sind unterschiedliche Bremskurvensprünge möglich. Fallen die Bremskurvensprünge negativ, also nach unten aus, kommt es zu kritischen Situationen. Besonders ein negativer Sprung der Schnellbrems-Einsatzkurve (EBI) ist als sicherheitskritisch anzusehen, da in dem Fall das nationale Sicherheitsniveau verletzt wird. Abhängig vom zeitlichen Horizont werden regulatorische und bauliche Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt, um Bremskurvensprünge zu verhindern. Während kurzfristig Lösungen, wie die Einrichtung einer ständigen Langsamfahrstelle oder einer betrieblichen Anordnung für Triebfahrzeugführer empfohlen wird, ist mittelfristig die Aufnahme eines Mindestabstands zwischen RBC-Grenzsignal und Folgesignal in die Planungsrichtlinie sinnvoll. Langfristig hingegen kann durch eine ETCS-Funktionserweiterung die Zwischenspeicherung der neuen nationalen Werte bis zur Änderung des Endes der Fahrterlaubnis oder die Festlegung gesamteuropäischer Werte als Lösung zielführend sein.:1 Einführung 1.1 Motivation 1.2 Zweck der Arbeit 1.3 Abgrenzung der Arbeit 2 Grundlagen 2.1 Erläuterung der ETCS-Brems- und Überwachungskurven 2.1.1 Pre-Indication Location 2.1.2 Perturbation Location 2.1.3 Ankündigungskurve (I) 2.1.4 Führungskurve (GUI) 2.1.5 Sollbremskurve (P) 2.1.6 Warnkurve (W) 2.1.7 Vollbrems-Einsatzkurve (SBI) 2.1.8 Vollbrems-Ablaufkurve (SBD) 2.1.9 Schnellbrems-Einsatzkurve (EBI) 2.1.10 Schnellbrems-Ablaufkurve (EBD) 2.2 Einflussfaktoren auf ETCS-Bremskurven 2.2.1 Allgemeine Zugdaten 2.2.2 Allgemeine Streckendaten 2.2.3 Bremsspezifische Zugdaten 2.2.4 Nationale Werte 2.2.5 Baselines 2.3 ETCS-Bremsmodelle 2.3.1 Lambda-Modell 2.3.2 Gamma-Modell 2.3.3 Vergleich der Bremsmodelle 3 Recherche der ETCS-Systemvarianten in Europa 3.1 Aufbereitung einer interaktiven Karte 3.2 Auswertung der Datenrecherche 4 Simulation von ETCS-Bremskurven 4.1 Methodik 4.1.1 Festlegung der Musterzüge 4.1.2 Festlegung der Musterstrecke 4.1.3 Berechnungsroutine 4.2 Randbedingungen 4.3 Simulation und Vergleich der ETCS-Bremskurven für europäische Länder 4.3.1 Simulation 135 Brh Musterzug 4.3.2 Simulation BTSF3 Güterzug 4.3.3 Simulation schlecht bremsender Güterzug 4.3.4 Simulation typisch bremsender Güterzug 4.3.5 Simulation IC 2 4.3.6 Simulation ICE 4 4.3.7 Vergleich und Auswertung weiterer Besonderheiten 4.4 Simulation der ETCS-Bremskurven an Landesgrenzen 5 Analyse simulierter ETCS-Bremskurven an Landesgrenzen 6 Maßnahmen und Anforderungen an europäische Grenzübergänge 6.1 Regulatorische Lösungsansätze 6.1.1 Zwischenspeicherung der nationalen Werte 6.1.2 Vorbedingung für die Belegung von Blockabschnitten 6.1.3 Anpassung der Bremskurvenberechnung über D_EOASVL 6.1.4 Standort Paket 3 vom RBC-Grenzsignal entkoppeln 6.1.5 Betriebliche Anordnung für Triebfahrzeugführer 6.2 Bauliche Lösungsansätze 6.2.1 Einrichtung einer Langsamfahrstelle 6.2.2 Mindestabstand RBC-Grenzsignal zu Folgesignal 6.3 Empfehlung 6.3.1 Vergleich 6.3.2 Kurzfristige Lösung 6.3.3 Mittelfristige Lösung 6.3.4 Langfristige Lösung 7 Fazit Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Literaturverzeichnis Erklärung Verzeichnis der Anlagen / This paper deals with the development and prevention of ETCS brake curve steps at national borders and what influence the national values and baselines have on them. Based on a Europe-wide research, an interactive map with relevant information on ETCS equipment has been created. Level 2 to Level 2 transitions are the most common. The different baselines influence the brake curve calculation. Due to the introduction of binding calculation methods only from baseline 3, only few statements can be made about baseline 2. SRS 3.4.0 and SRS 3.6.0 differ only marginally in the pre-indication or perturbation location and the indication curve (I). The national values, however, have a major influence on the brake curve calculation, as the simulation with different model trains shows. Accordingly, at national borders, braking curve jumps occur at the RBC border signal, where the new parameters are transmitted by means of packet 3. For the same border crossing, the jumps can be different - either upwards or downwards. Different brake curve steps are also possible within a train's brake curve group. If the brake curve steps are negative, i.e. downwards, critical situations arise. Especially a negative jump of the emergency brake intervention curve (EBI) is to be regarded as safety-critical, as in this case the national safety level is violated. Depending on the time horizon, regulatory and structural solution options are identified to prevent brake curve steps. While in the short term solutions such as the installation of a permanent slow speed section or an operational arrangement for train drivers are recommended, in the medium term the inclusion of a minimum distance between the RBC border signal and the following signal in the planning guideline makes sense. In the long term, on the alternative, the temporary storage of the new national values until the end of authority is changed due to an ETCS function extension or the definition of pan-European values as a solution may be expedient.:1 Einführung 1.1 Motivation 1.2 Zweck der Arbeit 1.3 Abgrenzung der Arbeit 2 Grundlagen 2.1 Erläuterung der ETCS-Brems- und Überwachungskurven 2.1.1 Pre-Indication Location 2.1.2 Perturbation Location 2.1.3 Ankündigungskurve (I) 2.1.4 Führungskurve (GUI) 2.1.5 Sollbremskurve (P) 2.1.6 Warnkurve (W) 2.1.7 Vollbrems-Einsatzkurve (SBI) 2.1.8 Vollbrems-Ablaufkurve (SBD) 2.1.9 Schnellbrems-Einsatzkurve (EBI) 2.1.10 Schnellbrems-Ablaufkurve (EBD) 2.2 Einflussfaktoren auf ETCS-Bremskurven 2.2.1 Allgemeine Zugdaten 2.2.2 Allgemeine Streckendaten 2.2.3 Bremsspezifische Zugdaten 2.2.4 Nationale Werte 2.2.5 Baselines 2.3 ETCS-Bremsmodelle 2.3.1 Lambda-Modell 2.3.2 Gamma-Modell 2.3.3 Vergleich der Bremsmodelle 3 Recherche der ETCS-Systemvarianten in Europa 3.1 Aufbereitung einer interaktiven Karte 3.2 Auswertung der Datenrecherche 4 Simulation von ETCS-Bremskurven 4.1 Methodik 4.1.1 Festlegung der Musterzüge 4.1.2 Festlegung der Musterstrecke 4.1.3 Berechnungsroutine 4.2 Randbedingungen 4.3 Simulation und Vergleich der ETCS-Bremskurven für europäische Länder 4.3.1 Simulation 135 Brh Musterzug 4.3.2 Simulation BTSF3 Güterzug 4.3.3 Simulation schlecht bremsender Güterzug 4.3.4 Simulation typisch bremsender Güterzug 4.3.5 Simulation IC 2 4.3.6 Simulation ICE 4 4.3.7 Vergleich und Auswertung weiterer Besonderheiten 4.4 Simulation der ETCS-Bremskurven an Landesgrenzen 5 Analyse simulierter ETCS-Bremskurven an Landesgrenzen 6 Maßnahmen und Anforderungen an europäische Grenzübergänge 6.1 Regulatorische Lösungsansätze 6.1.1 Zwischenspeicherung der nationalen Werte 6.1.2 Vorbedingung für die Belegung von Blockabschnitten 6.1.3 Anpassung der Bremskurvenberechnung über D_EOASVL 6.1.4 Standort Paket 3 vom RBC-Grenzsignal entkoppeln 6.1.5 Betriebliche Anordnung für Triebfahrzeugführer 6.2 Bauliche Lösungsansätze 6.2.1 Einrichtung einer Langsamfahrstelle 6.2.2 Mindestabstand RBC-Grenzsignal zu Folgesignal 6.3 Empfehlung 6.3.1 Vergleich 6.3.2 Kurzfristige Lösung 6.3.3 Mittelfristige Lösung 6.3.4 Langfristige Lösung 7 Fazit Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Literaturverzeichnis Erklärung Verzeichnis der Anlagen

This thesis deals with a conceptual design of small utility vehicle with three axles. The aim is to devise a suitable type of frame along with construction of all axles and a steering system, implementation of a drive train, a braking system and other basic equipment. Own solution is preceded by elaboration of a survey dealing with small utility vehicles produced nowadays as well as in the past together with a description of all variants of basic assemblies suitable for the construction of the specified vehicle.

This thesis analyses driving dynamics of tractors and its dependence on their weight and age. In the beginning, brief history of tractor development and definition of basic concept of the tractor analysis is described. The thesis states procedures for obtaining magnitudes necessary for determining of driving dynamics. Experimental part describes the realized measurement on chosen sample of tractors and interprets measured values. Last part of the thesis contains evaluation of the measurement results.