2016, 417 bönder och lantarbetare dog av en arbetsrelaterad skada i USA, och 312 i Japan, enligt Centers for Disease Control and Preventions 2018 års jordbrukssäkerhetsrapport. Vändande traktorer är den vanligaste dödsorsaken för jordbrukare runt om i världen.

För att minska antalet välta traktorer, forskare i Japan har utvecklat en modell för att förstå de förhållanden som leder till att en traktor välter. De baserade sin modell på en osannolik källa:En modell som används för att förstå oförutsägbarheten hos en studsande boll.

Studien publicerades i det tryckta numret av Biosystems Engineering i juni.

"Eftersom de flesta jordbrukstraktorer inte har fjädringssystem, våldsamma vibrationer kan uppstå i traktorn, och hjulen avviker ibland från marken i vad som kallas ett "studsande" fenomen, sa Kenshi Sakai, professor i miljö- och jordbruksteknik vid Institute of Agricultural Science vid Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT). "Standardmodeller av jordbrukstraktorer har inte stått för denna studsprocess."

Studsning blir särskilt allvarlig när traktorer kör i branta sluttningar som från ett risfält till en gårdsväg, enligt Sakai. Om vägen lutar mer än 18 grader, risken för att hjulen lämnar vägen ökar betydligt. Om framhjulen lämnar vägen, traktorn studsar och kan få bakhjulen att lämna vägarna, också, leder till vältning.

Genom att använda samma dynamikmodelleringssystem för att förstå hur en boll studsar upp från en yta och återgår till en yta, forskarna undersökte hur en traktor kan reagera på olika studsscenarier genom datorsimuleringar. De körde också simuleringar baserade på flera verkliga olyckor som inträffade i Japan.

Forskarna fann att studsande traktorer beter sig på samma sätt som studsande bollar:på ett olinjärt sätt. Enligt Sakai, oförutsägbarheten måste beaktas i beteendedynamikmodellering för att förutsäga hur ett fordon kan reagera och, så småningom, inkorporera en lösning för att kompensera för studsningen för att förhindra vältning.

"För att beskriva så allvarligt, våldsamt och oväntat dynamikbeteende som förekommer i jordbrukstraktorer och fordon, det är viktigt att implementera studsprocessen i modellen, ", sa Sakai. "Vår föreslagna modell kan vara ett nytt paradigm inom lantbrukstraktormodellering."

"Vi utökar den föreslagna traktorstudsmodellen för att beskriva de flesta typiska fall av vältolyckor, ", sa Sakai. "Vårt slutmål är att utveckla en körsimulator för jordbrukstraktorer som kan realisera sådana allvarliga olyckor i virtuella utrymmen för träning och utbildning för att minska de dödsolyckor som orsakas av jordbrukstraktorer.