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.     

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.     

轿车-电动自行车侧面碰撞事故再现分析

为了再现轿车与电动自行车的侧面碰撞事故,利用PC-Crash进行了轿车与电动自行车的侧面碰撞模拟试验,分析了不同车辆碰撞速度下骑车人头部与车辆引擎罩及风挡玻璃撞击的位置,探讨了车辆碰撞速度与骑车人头部损伤的关系,建立了骑车人抛距模型,并与国外模型进行了对比.研究结果表明:碰撞车速为50 km/h可以认为是骑车人头部伤害的碰撞速度阈值;当碰撞车速低于40 km/h时,车辆撞击运动和静止的电动自行车,骑车人抛距变化的趋势基本相似;当碰撞车速高于40 km/h时,与撞击运动的电动自行车相比,车辆与静止的电动自行车碰撞的骑车人抛距略大,而电动自行车的抛距分布较为离散.利用骑车人头部与车辆的碰撞位置、骑车人头部损伤及骑车人抛距能够有效地再现轿车与电动自行车侧面碰撞事故的碰撞速度.     

基于儿童行人头部保护的发动机罩设计分析

为了改善被研究车辆的儿童行人保护性能,建立了儿童头锤冲击汽车前部结构的有限元模型,并采用同类车型试验数据验证了模型的有效性.研究了同样结构下低碳钢和铝合金发动机罩的行人保护性能,并针对儿童行人头部保护设计了波浪式内板和夹层铝合金2种不同结构的发动机罩.为了增加发动机罩的吸能特性和降低头部损伤相关的加速度参数值,研究了发动机罩边缘和翼子板间的吸能结构.结果表明:设计的新型发动机罩使整个发动机罩的刚度分布更加均匀,能在儿童行人头部的碰撞区域有效地减小儿童行人头部损伤风险;这2种结构在具有原发动机罩模型相当的静态刚度的同时,提高了发动机罩的侧向弯曲和扭转刚度.     

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。     

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.     

无信号人行横道处行人过街选择行为研究

在无信号控制人行横道处,行人过街没有过街信号的保护,与机动车相冲突,研究行人过街穿越行为对提高行人的安全和效率有重要意义。本文首先分析了过街行人在不同到达车速下选择不同可穿越间隙的比例,接着通过分析行人过街时车辆速度的变化研究了过街行人与车辆的相互作用。     

基于行人头部保护碰撞的试验设备设计

基于EEVC (European Enhanced Vehicle-Safety Committee)制定的行人碰撞保护(头部)标准,开展了行人碰撞保护设备的设计工作,介绍了头部碰撞试验设备的功能原理及各个模块的设计,建立了设备冲击所需气压与头型飞行速度之间的关系,并从速度控制方面对设备的试验能力进行了仿真.仿真结果表...     

行人突然侵入道路时驾驶人的生理负荷特性研究

针对行人突然侵入道路时的驾驶人生理负荷问题,通过在驾驶模拟器上进行虚拟场景的仿真驾驶试验,获取了22名被试驾驶人的心率表征参数。采用心率增长率和心率变异性LF值对驾驶人的心理负荷特性进行研究,结果表明:自车行驶速度一定时,行人侵入距离减小时驾驶人的心理负荷逐渐增加。相比于正常心率,35.8 m、27.5 m和19.2 m侵入距离情况下的被试平均心率增长率分别达到了18.83%、24.83%和29.6%。侵入距离一定时,车速增加时被试的负荷也呈现明显的增加趋势,30 km/h、40 km/h和60 km/h情况下平均LF值分别为776.38 ms2、744.47 ms2、704.57ms2。差异性检验结果表明,行人侵入距离对驾驶人生理负荷的影响程度要高于自车行驶速度。     

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。     

人车碰撞事故再现研究

论述了人车碰撞事故再现的仿真方法和发展趋势，强调了研究平头车撞人事故再现的重要性，提出了相应的事故再现方法．该方法应用了有限元一多刚体接触法，能更好地模拟行人与大客车曲面之间的相互作用，以及由此引起的人体损伤,以两起真实大客车事故为例，初步验证了再现平头车与行人碰撞事故的可行性,还结合法医报告考察了行人的损伤情况，指出基于人体损伤进行事故再现所面临的问题.     

行人机动车冲突模型及其行人过街风险控制应用

基于交通冲突技术理论,对上海市61个时段的5个路段无信号灯控制人行横道处人车冲突过程进行全程录像.以车流量、路段平均车速和行人流量为变量指标,建立非高峰小时(饱和流率小于0.7)的行人车辆冲突次数预测模型及严重冲突次数预测模型,经F检验和T检验,模型整体及参数的置信水平均大于95%.通过χ2检验,证明人车冲突服从负二项分布,从而建立人车冲突概率模型.分别计量我国发达地区行人机动车冲突风险控制效益及冲突控制成本,通过风险经济评价提出人车冲突控制的决策支持方法.     

Friction Effects in Pedestrian Headform Impacts with Engine Hoods

In the pedestrian headform impact test mandated by the European pedestrian safety requirements, the contact friction between the headform and the engine hood affects the headform kinematics and head injury criterion (HIC) to some extent. This study shows that the friction effect is more significant with child headform impact than with adult headform impact and the relative angle between the headform impact direction and the hood surface greatly affects the headform impact sensitivity to the friction coefficient. The sensitivity of the headform kinematics to the friction coefficient is also analyzed. The results show that accurate friction coefficients are needed to improve predictions of pedestrian headform impacts with hoods.     

碰撞中乘员有无抓握顶棚扶手下的伤害对比分析

目前在利用假人研究碰撞过程车内人员损伤程度试验中,未考虑假人抓握顶棚扶手时对人体损伤评定产生的影响,针对该问题基于LS-PREPOST和Oasys PRIMER软件建立汽车副驾驶室和具有手部抓握能力的数字假人模型,通过添加实车碰撞测试中B柱加速度曲线,模拟正面碰撞过程中加速度场,并对自由坐姿状态下和抓握顶棚扶手状态下的假人主要部位进行损伤程度对比分析。仿真结果表明,假人在抓握顶棚扶手的情况下头部合成加速度峰值和头部损伤程度指数(head injury criteria,HIC)与自由坐姿状态下假人相比降低了6.1%和30.2%,同时颈部最大剪切力、拉伸力和弯矩力分别降低了87.4%、76.9%、42.9%,胸部最大压缩量降低了16.9%。研究结果可为碰撞中被动安全领域的研究提供参考。     

基于支持向量机分类决策的行人导航零速修正方法

为了减小行人导航过程中的误差,提出基于支持向量机分类决策的零速反馈修正方法。根据行人足部运动特点,构建行人足部运动模型,利用支持向量机决策方法对足部运动样本数据进行训练和提取数据特征,建立超平面方程。通过超平面函数对行人足部运动数据进行分类和决策,辨别区分静止段和运动段。在零速静止段,对惯性导航解算的速度、角速度和方向进行修正,利用扩展卡尔曼滤波递推方法进行方向、速度和位置误差跟踪。进行了行人按既定路径的行走跟踪实验,结果表明,设计的行人导航系统能够使行人行走轨迹与设定路径完全吻合,多次测试数据最大误差小于2.5%,平均误差为1.94%。因此,基于支持向量机分类决策的行人导航零速修正方法能够准确地对行人轨迹进行跟踪和定位。     

个体特征对步行通道行人最大通过量的影响

选取年龄、性别、携带行李状况作为表征行人个体特征的3个要素.首先分析了这3个要素对个体空间占用和步行速度的影响,进而利用Legion仿真工具研究这三要素对行人最大通过量的作用.研究表明,年龄、性别和携带行李状况都对行人最大通过量有不同程度的影响.随着行人流中个体年龄增加,行人流的最大通过量呈下降趋势,尤其是由老年人构成的行人流,其最大通过量较青年人下降23%~30%;性别对最大通过量的影响总体较小,在10%以内;随着个体携带行李尺寸的增加,最大通过量也显著下降,由携带小行李组成的行人流其最大通过量较不携带行李约下降35%,携带中等行李较不携带行李约下降60%,携带大行李较不携带行李约下降75%.研究成果有助于加深理解行人个体特征与交通流群集移动特性的联动关系,并为由不同个体行人组成特征下的通行能力修正提供参考依据.     

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.