人车碰撞事故中行人动力学响应及损伤研究

为研究行人与车辆碰撞后的抛距、运动姿态及其损伤机制,根据国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中的2起真实案例,针对事故中常见的厢式客车和普通轿车车型,基于MADYMO多刚体仿真软件,建立符合中国人体形特征的人车碰撞多刚体模型。在此基础上进行计算机模拟试验,研究2种车型不同车速和碰撞角度对碰撞后行人动力学响应及损伤的影响。结果表明,车型和车速是影响行人抛距和损伤程度的主要因素,而碰撞角度对行人碰撞后的运动姿态有较大影响。     

行人与不同车型车碰撞事故中头部损伤来源

为更好地了解行人与不同车型车碰撞事故中头部损伤来源,选取轿车、运动型多功能车(SUV)及客车3种典型车型,以车速为变量设计仿真试验。首先借助一个真实案例验证Pc-Crash软件,然后利用该软件开展仿真试验,并用已有模型验证轿车事故中的行人抛距值,最后通过做图分析可知:3种车型事故中行人头部损伤程度均随车速的提升而加重;在相同车速下,SUV事故中行人头部损伤最严重;不同车型事故中,车辆所致损伤最高的是SUV型车,而地面所致损伤最高的是客车;轿车与SUV事故中行人头部损伤主要来源于车辆撞击,而客车事故中行人头部损伤来源较为复杂,但多数情况下来源于地面撞击。     

人车碰撞中行人损伤影响因素研究

为降低行人在碰撞过程中的损伤程度,探讨碰撞中的多元因素对人体损伤程度的影响机制,搭建人车碰撞仿真平台,建立人车碰撞数学模型,利用真实事故案例现场数据,验证模型的有效性。借助该仿真平台,计算在不同多元关联因素影响后的行人的运动学响应及损伤程度。研究表明:二次碰撞中行人头部损伤是导致行人死亡的主要原因;保险杠高度越接近胫骨高度,胫骨加速度和膝关节的弯曲角度越大;减小保险杠倾角能降低行人腿部损伤风险。     

基于Pc-Crash软件的人-车碰撞事故仿真规律研究

以Pc-Crash软件为平台,仿真分析两例实际的人-车碰撞试验。通过对比仿真结果与试验的吻合情况,并结合其他学者所提及的现象,总结了仿真中人-车接触部位、行人终止点位置及抛距、行人被车辆抛出后的运动情况等与实际情况的耦合程度的规律。发现利用Pc-Crash软件实现对人-车碰撞事故仿真时,人-车接触部位与实际情况可以耦合得很好,行人终止点位置一般总体抛距与实际情况差不多,而行人被车辆抛出后的运动情况则与实际不符,针对这些现象提出一些建议。对更好地利用Pc-Crash软件实现对人-车碰撞事故的仿真分析有一定的意义。     

行人与厢式客车碰撞后的运动形态及损伤研究

为研究厢式客车与行人碰撞后行人运动形态及其损伤机制,根据国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中的一个真实案例,利用Madymo仿真软件,建立厢式客车的前部结构模型和中国50百分位的假人模型。在此基础上进行计算机模拟试验,以人体损伤指标为评价标准,研究不同车速和行人朝向对碰撞后的行人运动形态及损伤的影响。结果表明:车速和行人朝向是影响行人损伤程度的主要因素,行人朝向对碰撞后的行人运动形态影响较大;此外,行人先与厢式客车碰撞一侧的小腿损伤值明显大于后碰一侧,行人与地面二次碰撞造成的头部损伤是导致行人死亡的主要原因。     

人车事故中不同体型行人应急姿态仿真研究

为降低行人在与运动型多功能车(SUV)碰撞事故中的损伤程度,从国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中选取一例典型的事故案例,运用Madymo建立事故碰撞模型,并验证其有效性,在此基础上进行仿真试验,研究SUV车辆低速情况下,5%女性假人、50%和95%男性假人在前倾、下蹲、站立等3种应急姿态下的损伤情况。结果表明:前倾是很危险的应急姿态;下蹲和站立姿态对中等和高大身材行人是良好的自我保护措施;小身材行人在3种应急姿态下与SUV碰撞易受致命伤。     

车人碰撞事故再现技术研究进展

车人碰撞事故再现已成为国内外研究热点,提高结果可信性为事故再现的核心。根据事故再现所需痕迹将再现方法分为6类,即"行人抛距"、"车辆制动距离"、"行人损伤"、"车辆变形"、"其他"以及"仿真"。通过分析各类方法的优缺点,提出可综合利用这些方法获得客观、可信的事故再现结果。然后探讨提高车人碰撞事故再现结果可信性的新发展方向:开发国产、高精度的事故再现软件,研究事故再现结果的不确定性问题,以及研究痕迹间关系在事故再现中的应用。而其中仿真所得事故再现结果的不确定性问题、车人碰撞事故再现区间不确定优化方法以及事故现场痕迹间关系为值得期待的新研究内容。     

行人违章过街行为心理成因分析及预测

为深入了解行人在交叉口违章过街行为,调查影响行人在长周期信号控制交叉口违章过街的心理成因,采用计划行为理论(TPB)制作了行人违章过街心理行为问卷。利用此问卷,对上海居民进行过街违章心理研究,得到250个覆盖各年龄层的有效样本。信度效度分析验证了行人违章过街心理行为问卷能够用来解析行人的违章过街心理成因。在对问卷中自述违章过街行为和心理要素的聚类分析筛除明显隐瞒自身违章过街行为的行人后,对心理要素和现实行为违章行为进行判别分析。结果表明:问卷中2个TPB的心理要素:知觉行为控制和行为意向能够用来推测行人的实际违章行为,准确率为73.9%。其中,代表行人对交叉口交通情况和自身时间约束的心理要素知觉行为控制对行人违章行为有关键的影响。     

汽车行人碰撞接触中行人运动学规律仿真研究

基于交通事故模拟分析PC-Crash软件及其内嵌多体系统动力学分析MADYMO模块,建立并验证了车辆多体模型和行人多体模型;对汽车与行人碰撞接触阶段的行人运动学具有较大影响的因素展开广泛分析,并构建汽车行人碰撞仿真试验方案;通过选取对汽车与行人碰撞接触阶段具有较大影响的因素作为仿真试验的自变量,对不同碰撞环境下汽车与行人碰撞接触过程中的行人运动学规律(包括运动姿态和对应的碰撞车速阈值)进行深入研究;汽车行人碰撞仿真与真实事故以及碰撞试验对比具有较好的规律吻合性和一致性。研究表明,笔者采用的计算机建模仿真方法在汽车行人碰撞运动学研究中具有实用价值。     

男性行人与SUV正碰后的运动形态及损伤研究

为降低人车正面碰撞事故中男性行人的损伤程度,利用放缩法建立我国50百分位男性身高168.5cm,体质量为50.5、65.5、75.5、80.5 kg等4种体型的男性行人模型;在MADYMO仿真分析环境中建立上述不同体型的男性行人与运动型多功能车(SUV)在不同碰撞速度、不同最大制动减速度下的正面碰撞模型,开展仿真试验,研究碰撞后男性行人运动形态和头部损伤情况。结果表明:碰撞车速决定碰撞后男性行人运动形态,且显著影响男性行人头部损伤来源;碰撞车速为30～80 km/h,男性行人头部损伤主要是与地面碰撞所致;碰撞车速大于90 km/h,男性行人头部损伤主要是与SUV碰撞所致;男性行人体型越肥胖,与SUV碰撞所致的头部伤害指标值(HIC)越小;最大制动减速度越大,男性行人与SUV碰撞所致的头部HIC值越小,头部与SUV碰撞时刻越晚。     

考虑儿童运动特性的小学教学楼楼梯间人员疏散研究

为研究小学教学楼楼梯间人员运动行为以及影响人员疏散的因素，开展人员疏散实验并构建疏散模拟场景。基于疏散实验研究不同实验场景的出口流量和人员运动速度，通过疏散仿真模拟，分析不同人员运动速度、人员数量及疏散策略对疏散的影响。结果表明:排队下楼的人员运动速度比紧急疏散人员低22.7%，自由上楼人员运动速度比排队上楼人员高8%；人员总疏散时间随人员运动速度的增加而降低，但总疏散时间随速度增加而降低的幅度变小；加入分层疏散策略会增加人群疏散总时间，但整个疏散过程人员分布均匀，在建筑瓶颈不易产生人员过度拥挤现象，因而在疏散过程中应适当采用分层疏散策略。     

行人过街空间违章行为特性及安全影响分析

为探究提前右转车道处不同因素与人车冲突的相关性,以及行人空间违章对过街安全的影响。采集2 062个行人及人车冲突的样本数据,获取行人和机动车的时空信息,对比分析不同类型行人过街轨迹的特征;综合考虑人车冲突时间和速度指标构建人车冲突严重度指标,从行人生理特征、车流条件、道路环境等方面选取8个因素作为自变量,构建人车冲突严重度的多元有序Logistic模型。研究结果表明：空间违章过街的行人平均过街速度和速度离散程度都明显高于其他行人;年龄、车速、人行横道长度、车辆到达率以及过街轨迹类型都是影响人车冲突严重程度的重要因素。各类型空间违章行为使严重冲突占比均提升75%以上。研究结果有助于交管部门采取措施保障行人过街安全。     

基于Logistic的不同车型碰撞行人事故严重程度致因分析

为定量分析不同车型碰撞行人事故严重程度影响因素,以美国北卡罗来纳州2007-2016年人车碰撞事故数据为样本,将其分为小轿车、SUV、货车碰撞行人事故3类,以事故严重程度为因变量,交通参与者属性、道路、环境条件和事故特征为候选自变量,分别建立累计logistic模型进行对比分析,探究人、车、路和环境因素对人车碰撞事故严...     

Probabilistic risk assessment for pedestrian–vehicle collision considering uncertainties of pedestrian mobility

Objectives: The uncertainties of pedestrian mobility are important factors affecting the accuracy and robustness of an active pedestrian protection system. This study is to provide the means for probabilistic risk evaluation of pedestrian–vehicle collision by counting the uncertainties in pedestrian motion.

Method: The pedestrian is modeled by a first-order Markov model to characterize the stochastic properties in mobility according to field experiments of pedestrians crossing an uncontrolled road. Based on the assumption of Gaussian distribution, unscented transformation (UT) is employed to predict the collision risk probability with the symmetric σ-set constructed on the basis of discrete trajectory simulation. Simulation experiments were carried out with 10,000 Monte Carlo (MC) simulations as the reference.

Results: The probability density distributions of time-to-collision, minimal distance, and collision probability estimated by UT coincide with the reference ones under various vehicle–pedestrian conflict scenarios, and the maximal deviation of collision probability from the reference is 5.33%. The UT method is about 600 times faster than the MC method (10,000 runs), which means that the proposed method has the potential for online application.

Conclusions: This article presents an effective and efficient algorithm to estimate the collision probability by using a UT method to solve the nonlinear transformation of uncertainties in pedestrian motion. Simulation results show that the UT-based method achieves accurate collision probability estimation and higher computation efficiency than MC and provides more valuable information concerning collision avoidance than the deterministic methods in the design of a pedestrian collision avoidance system.     

基于事故逆向再现的车辆追尾事故仿真分析研究

为认定车辆碰撞事故的性质及责任，动态还原事故发生过程。提出1种逆向事故分析再现方法，经过坐标系旋转后构建确定方程组的车辆碰撞瞬间解析计算模型，并经过实车碰撞实验数据验证其计算精度与三维再现的准确性。利用Crashview软件对1起车辆追尾事故进行仿真分析，解析计算得出车辆碰撞瞬间车速和碰撞前行驶车速，实现事故二维过程重构和三维模拟再现。结果表明:计算分析车速与VDR记录车速误差在5%以内，模拟再现轨迹与事故现场实测痕迹基本吻合，所构建的方法可有效用于车辆追尾碰撞事故辅助分析鉴定，为事故过程分析提供理论依据。     

考虑驾驶员反应时间的车辆碰撞预警模型

为了保证车辆在行驶过程中的安全性,提出了一种考虑驾驶员反应时间的车辆碰撞预警模型,改进了传统模型中驾驶员反应时间定值化的缺点。首先,依据车辆的制动过程分析了驾驶员反应时间对制动距离的影响。其次,设计驾驶员反应时间的模糊推理算法,选取驾龄、疲劳强度和应变能力3个主要因素作为评价指标来计算反应时间。最后,采用分等级的预警策略建立考虑驾驶员反应时间的碰撞预警模型,并通过Carsim-Matlab/Simulink联合仿真与传统模型进行对比分析。结果表明,设计的预警模型可以对不同类型的驾驶员进行差异化碰撞预警,在30 km/h和80 km/h两种车速下实际停车距离与理论值的最大误差为8%。     

考虑行人跨越障碍物能力的元胞自动机模型

为深入研究不同类型的行人跨越障碍物行为,建立改进的元胞自动机模型,利用Dijkstra算法计算静态场,根据跨越障碍物能力不同将行人分为强跨越能力、弱跨越能力和无跨越能力3类,通过调查大型商场出入口相关尺寸参数和障碍物分布情况,构建商场疏散通道的疏散场景,分析可跨越障碍物的摆放方式与长度、行人密度和在障碍物可跨越条件下出...     

Analysis of running child pedestrians impacted by a vehicle using rigid-body models and optimization techniques

Lack of information from vehicle-to-child pedestrian impacts provides considerable challenges when developing vehicle countermeasures for the pediatric population. Crash reconstructions of real-world incidents provide useful information about the vehicle damage and injury outcome but do not permit definitive and quantitative measures of the impact severity given the high level of uncertainty in the initial conditions of the pedestrian and the vehicle prior the impact. This paper develops an advanced methodology for reconstructing child pedestrian–vehicle impacts that combines the crash data with multi-body simulations and optimization techniques for identifying the pedestrian posture and vehicle speed prior to impact. For the child pedestrian posture, a continuous sequence of the running gait was developed based on the literature data and simulations. Using vehicle damage information from an actual child pedestrian crash, an objective function was developed that minimized the difference between vehicle and pedestrian contact points for the simulated child postures, pedestrian, and vehicle speeds. Simulated annealing and genetic optimization algorithms were used to identify sets of potential solutions for the pedestrian and vehicle initial conditions. Local minimums were observed for several response surfaces of the objective function which shows the non-convex nature of the crash reconstruction optimization problem with the chosen objective function. Based on the results of the real-world reconstruction, this study indicates that numerical simulations coupled with heuristic optimization algorithms can be used to reconstruct child pedestrian and vehicle pre-impact conditions.