人车事故再现方法研究

人车事故再现方法主要包括基于数学解析法的简易模型、基于半解析法的经验模型和基于PC-Crash和Madymo软件的三维多刚体仿真模型三类。根据国家车辆事故深度调查体系中一起人车正碰事故现场痕迹(例如制动痕迹、车辆损坏、行人损伤、抛距等)以及车辆尺寸和人体测量学参数等,分别用这三类方法进行事故再现研究,比较了碰撞车速和抛距等计算结果。基于多刚体仿真模型详细分析了行人最终位置、运动学过程、人车碰撞区域以及行人损伤等。通过图表定性地评估了必要的输入输出参数、需要耗费的时间、适用范围及精度等模型参数。     

人车碰撞事故中行人伤亡风险的关联性分析与预测

为了研究人车碰撞事故中影响行人伤亡的因素,提出了基于聚类方法与BP神经网络的行人碰撞后伤亡风险预测模型。首先,以国家车辆事故深度调查体系(NAIS)数据库内2018—2019年间的372起人车碰撞事故数据为研究对象,对其进行统计分析,得到关于车辆、行人和碰撞状态3个维度的9项事故特征参数;然后,结合各事故特征特性,对连续特征值选用K均值聚类方法,对离散特征值选用层次聚类法,分析行人的伤亡风险与各特征参数间的关联性;最后,建立BP神经网络预测模型,根据事故特征预测行人伤亡情况。结果表明建立的行人伤亡风险预测模型的成功率为86%。     

人车碰撞事故的行人初始状态研究

为进一步提高人车碰撞再现的逼真度,研究碰撞前行人初始状态及相应的仿真实现方法,提出一种基于行走的行人假人的事故再现方法.该方法利用行人多刚体仿真模型,计算行人行走过程的动态响应,并以此确定事故再现所需的行人姿态、速度等参数.通过对一起真实事故的研究,应用不同的行人初始状态确定方法进行人车碰撞仿真,分析了不同方法对再现结果的影响.     

基于车路协同的行人过街主动安全预警系统

为了解决交叉口信号过渡期间行人与车辆常因路权不明确而产生冲突导致交通事故的问题,设计基于车路协同的行人过街主动安全预警系统;采用模块化设计方案,将该系统分为检测模块、控制模块、预警模块及无线通信模块;该系统检测行人和车辆的位置与速度,并对冲突情况进行判别,针对不同情况,执行相应的预警方案;该系统通过语音提示桩对行人进行预警,通过智能斑马线的不同颜色显示,对行人和车辆进行双向预警;在对停车视距模型和行人过街安全心理模型进行改进的基础上,提出考虑人车特性的车辆安全制动距离模型。结果表明：所提出的模型将多种因素协同耦合,考虑了车辆大小和类型对行人心理的影响,具有安全性和有效性;所设计的系统从理论和技术2个方面解决了行人过街安全问题。     

基于LBS的盘山公路防对头碰撞及监测系统

为解决盘山公路行车易发生对头碰撞的问题,提出了基于位置服务的盘山公路防碰撞及监测系统,并以Android 软件模拟行人和车辆的“互联网+”终端,以百度鹰眼服务作为主要后台对系统的有效性进行了验证。系统适用于盘山公路交通防碰撞监测,可计算出防碰撞安全距离之外的动态车辆、行人位置,并进行全局可视化,以便行人、车辆在狭窄的盘山公路上提前做好鸣笛、避让等准备,依托百度鹰眼后台将各种行驶、活动轨迹数据形成相关报表,并对其分析以便做好交通监测预警。实验验证了系统的有效性,系统的防碰撞预警可有效降低盘山公路发生碰撞的可能性。     

基于概率计算的车辆碰撞风险模型研究

 为研究面向车辆防撞系统的碰撞风险模型,分析了车辆碰撞风险的概率内涵,根据运动学理论并考虑车辆运行特征,建立了基于概率计算的侧向碰撞风险模型,运用Vissim微观交通仿真等方法模拟常见的车辆运行场景,利用输出数据离线计算风险值,并对仿真结果进行评价。将追尾碰撞发生的过程分为前车减速与前车减速条件下的碰撞两起事件,运用条件概率的思想求出追尾事故发生的概率来表征跟车风险。从安全的本质出发提出了跟车风险的表述方法,建立密度函数模型。在分析前车减速条件下追尾碰撞条件时,从汽车地面力学理论的角度补充考虑了制动系统作用时间、附着系数等影响因素,使模型更接近实际状况,并且将判断的标准由停车距离扩展到了制动全过程的位移。通过与其他风险模型产生的计算结果进行比较分析,发现基于概率计算的碰撞风险模型,能够更好地反映实际交通安全状态,更适用于车辆防碰撞系统。     

基于双重扩展卡尔曼滤波汽车防碰撞模型研究

针对现有的汽车防碰撞高速扇形预警模型,文章提出了基于双重扩展卡尔曼滤波的高速扇形预警模型。根据双重扩展卡尔曼滤波原理,将车辆状态和路面附着系数估算过程形成闭环控制,实现了对车辆状态和路面附着系数的准确估算;建立汽车的四自由度动力学模型和魔术轮胎模型,结合Carsim和Matlab/Simulink软件进行联合仿真。仿真实验结果表明,该模型能够实时监测路面附着系数,正常预警。     

车辆-行人/自行车骑车人事故死亡风险和头部动力学响应对比研究

通过对深入调查的交通事故数据进行分析和仿真,对比了中国道路交通环境下行人与自行车骑车人死亡风险和头部动力学响应的差异.从中国不同地区深入交通事故调查采集的数据中选出能估算出车辆碰撞速度且具有详细伤情记录的438例行人和自行车事故作为原始样本,利用逻辑回归分析建立了车辆碰撞速度与行人及自行车骑车人死亡风险的逻辑回归模型,分析了两者的死亡风险的差异.分别选取21例行人事故和24例自行车事故利用MADYMO软件进行了事故重建,比较了行人与自行车骑车人头部动力学响应.结果表明,车辆碰撞速度与行人和自行车骑车人死亡风险显著相关,相同车辆碰撞速度下自行车骑车人死亡的风险略低于行人.此外,行人与自行车骑车人的头部碰撞条件如头部碰撞速度和碰撞角度等也存在明显差别.此结果可为设定更加合理的中国道路车辆限速和制定有利于自行车骑车人和行人头部保护的策略提供参考.     

多角度人车碰撞事故中行人的损伤性分析

为了降低行人在人车碰撞事故中的损伤,分析人车碰撞角度对行人身体损伤程度的影响,建立多角度人车碰撞模型进行事故模拟仿真,计算得出行人头部、胸部、腿部损伤值。研究结果表明:人车碰撞角为180°时,行人头部、胸部、腿部损伤最大;碰撞角为90°时,头部及胸部损伤最小,碰撞角为0°时,腿部损伤最小。     

基于最小安全距离的跟驰模型的建立和仿真研究

在常用的基于车间时距的安全距离模型和基于制动过程的安全距离模型的基础上,建立了在单车道跟驰状态下,前导车分别处于静止、匀速和匀加速等不同状态下,跟随车与前导车不发生追尾碰撞的最小安全距离模型,并考虑了车辆加速度渐变的过程,避免了以往模型中采用加速度突变的问题。最后通过Matlab仿真,验证了该模型能够很好地解决常用模型计算的安全距离出现偏差的问题。     

基于多刚体动力学的人-车碰撞事故形态重构研究

交通事故重构已成为事故鉴定的重要技术手段,对还原交通事故碰撞过程十分有效。目前绝大多数重构技术均依赖于事故现场碰撞信息的采集;但准确性较低且缺乏通用性。针对某真实人-车碰撞事故案例,基于多刚体动力学原理,建立人-车碰撞数字化模型;并借助其重构事故发生时的各参与方运动状态,实现车辆损伤信息与行人冲击损伤机理的多重融合。通过行人最终位置、车辆受损区域、行人损伤等事故现场信息,验证数字重构模型的准确性。研究成果可为进一步探讨汽车前部结构设计与人员损伤的内在联系提供理论支撑;亦对制定有效规范的交通行为举措,保护交通事故中弱势群体具有较重要意义。     

基于云理论的人车冲突严重度研究

为科学判断过街行人与机动车冲突的严重度,提高过街行人安全性、减少交通事故风险,选取对过街行人与机动车冲突影响比较显著的碰撞时间(TTC)和冲突速度(CS)两个因子为评价指标,提出一种新的基于云理论的行人与机动车冲突严重度判别模型。首先,引入过街行人-机动车冲突的相关概念,分析碰撞时间和冲突速度对人车冲突安全性的影响,分析人车冲突严重度判别过程中评价指标自身的随机模糊性问题,建立评价指标属性离散标准,并由此构建人车冲突严重度矩阵,确定了人车冲突等级。然后,介绍了云模型相关理论,利用已建立的人车冲突严重度矩阵构建其云推理评估模型,实现了人车冲突严重度的定性概念与评价指标定量概念之间的自然转化;该模型充分利用云关联规则建立了云推理器,由此计算得到的冲突严重度和严重等级为最终评价结果,并根据冲突严重度对人车冲突进行了排序。最后,随机选取某条道路的过街人车冲突的样本数据,按提出模型计算得到了人车冲突严重等级,并与常用的评价方法相比,以验证该评价方法的合理性。研究结果表明,基于云理论的人车冲突严重度评价简单,判断准确性和可靠性较高,具有一定的应用价值。     

城市道路人车冲突和碰撞概率微观模型研究

利用临界间隙理论,定义了城市道路行人过街的安全感知特征;在此基础上,利用概率论方法,研究行人与机动车之间的交通冲突和碰撞微观机理,分别推导出人车冲突和碰撞概率微观模型.采用贝叶斯全概率公式和蒙特卡洛仿真方法求出具体的概率值,来分析行人安全感知、驾驶人反应时间、车流量及车速等对行人安全造成的影响.最后,基于人车冲突概率的90%置信水平,建立了行人过街的危险度评价指标,从而为交通管制实施提供最佳依据.     

行人防碰撞系统制动控制建模与联合仿真

为了体现现有汽车主动防撞系统对车外行人等交通弱势群体的主动安全保护,对行人防碰撞预警系统中自动制动控制进行了研究。在车辆获取到前方行人基本信息的基础上,设计了考虑行人安全的安全状态判断模型,建立了基于Carsim和Simulink的车辆纵向动力学模型,采用加速度滑模控制方法设计了获取本车期望加速度的上位控制器,单神经元PID控制设计了跟踪这一期望加速度的下位控制器,最后对典型的行人危险场景进行联合仿真。试验表明所设计的控制算法对避撞行人有较好的响应,并且能在保证一定的安全距离的前提下实现自动制动,保证了行车的安全性。     

基于行人落地碰撞的车辆前部结构参数分析

在行人-车辆碰撞事故中,行人头部损伤不仅源于行人与车辆的一次碰撞,而且还有与地面的二次碰撞.为了综合分析车辆前部结构参数对一、二次碰撞中行人运动学及头部损伤的影响,本文在MADYMO中对车辆前部结构(挡风玻璃角度(WA)、发动机罩角度(BA)、发动机罩长度(BL)、发动机罩前沿高度(BLEH)和离地间隙(GC))进行参数调整,构建一系列行人-车辆碰撞多体模型,并采用多元线性回归方法分析车辆参数对行人运动学和头部损伤的影响.结果表明,一、二次碰撞中,BLEH对行人头部HIC值(车)和行人旋转角度的影响均最为显著(p0.01),BA对头部角加速度(车)的影响较BLEH更为显著,WA、BL和GC对行人运动学与损伤的影响均较小.较低的BLEH对一次碰撞中行人头部的保护更好,但BLEH过低易导致二次碰撞中行人头部首先与地面碰撞,这会增大头颈部的损伤风险.本文定量分析了车辆前部结构参数对行人一、二次碰撞的影响,研究结果可为车辆安全性设计提供理论参考.     

基于前方车辆行为识别的碰撞预警系统

提出了一种基于车辆行为识别的汽车前方碰撞预警方法.利用单目视觉,首先采用基于梯度方向直方图特征和支持向量机的方法识别前方车辆,并结合卡尔曼滤波进行车辆跟踪;然后使用隐马尔科夫模型对车辆行为进行建模,识别前方车辆行为,并根据行为识别结果计算对应的风险评估因子;最后将风险评估因子引入碰撞风险评估系统,使碰撞预警时间比未加入风险评估因子平均提前2.04s.实车实验验证了本方法的有效性.     

基于不确定度理论的汽车-行人侧面碰撞速度计算方法研究

人-车碰撞事故中通常包含不确定因素,根据这些取值不确定的参数估算车速,具有不准确性。提出一个基于汽车-行人第一落地点的碰撞车速计算模型,可应用于行人抛距不可靠的情况下。为了提高该模型碰撞车速计算的准确性,引入了再现车速不确定度理论的评定方法。结合一起轿车与行人的碰撞事故,计算出行人第一落地点车速模型的车速最优取值范围。通过PC-Crash、MADYMO模拟仿真验证及与抛距模型车速计算结果的对比,验证上述车速计算分析流程的可行性与合理性。     

轿车与儿童行人碰撞事故重建研究

结舍MADYMO和PC-CRASH仿真分析软件重现了长沙地区一起汽车与12岁儿童行人碰撞事故的动力学响应过程.首先,根据事故现场采集的详细数据,利用PC-CRASH分析得到了与事故数据最吻合的碰撞参数;然后根据这些参数定义了MADYMO模型的边界和初始条件.建立了肇事车辆的多刚体(MBS-FACET)和有限元(FE)2种数学模型,应用MADYMO软件中的SCALER模块计算得到12岁儿童行人模型.通过仿真计算得到儿童行人与车辆碰撞的动态响应过程以及头部损伤的相关物理参数.结果表明,2种仿真模型均很好地重现了事故中行人的整个运动过程及头部碰撞情形,仿真计算得到的头部生物力学响应参数与儿童行人损伤诊断结果吻合较好.     

人车碰撞事故的行人伤害研究

将多体动力学方法与行人伤害分析相结合对一起真实的人车碰撞事故进行了准确的仿真再现,研究分析了碰撞过程中行人的动力学响应和伤害.事故再现结果与实际情况及法医尸检结论吻合,有效地验证了方法和模型的正确性.在此基础上计算得出行人头部及下肢伤害与汽车碰撞速度的变化关系,可为改善汽车的行人安全性提供参考.     

基于元胞自动机的人车交互行为数值模拟方法研究

为提高在复杂人车交互场景下人车混流疏散模拟合理性,对该类场景下安全设计及高效运营提供可靠技术支持.本文基于元胞自动机模型构建开发考虑行人绕行障碍物,车辆行进中避让行人,以及车辆停启对行人过道判断影响等因素的人车混流交互模型.利用该方法对西安某典型商业地下停车场进行仿真模拟,研究在该场景下的微观人车交互行为与疏散时间及疏散过程中的安全事故的关系.结果表明,本文构建的模拟方法将行人与车辆分别设定独立行为规则并进行非线性耦合模拟,更符合现实场景;通过场景模拟结果可得,在车道承载能力范围内,车道内车辆与停车位交互的影响是对人车混流过程中产生延误和危险情况的主要因素.