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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

行人与轿车正碰后卷绕型运动形态仿真研究*

为研究行人与轿车正碰后卷绕型运动形态规律以及行人损伤情况,基于PC Crash和MADYMO软件进行仿真分析。分析不同发动机罩倾斜程度对行人抛距的影响,以及不同车速、行人走向、前挡风玻璃倾角对行人头部、胸腔的损伤影响,最后通过CIDAS数据库中的3起真实案例进行验证。结果表明:分段抛距公式不仅能反映行人抛距变化趋势,而且在2个分段范围内均能较好地拟合实际抛距,平均误差为4.23%,实际案例验证的结果误差在5%以内,证明实验方法的准确性。     

大客车侧翻过程中约束系统对乘客安全影响*

为研究约束系统对客车侧翻过程中乘客安全的影响,在经过试验验证的某客车侧翻碰撞有限元模型上截取部分车身截段,建立“车身截段-约束系统-乘员”侧翻仿真模型,开展不同约束条件下乘员运动响应和损伤的综合分析及评价。结果表明:满足《客车上部结构强度要求及试验方法》（GB 17578—2013）法规要求的客车在侧翻过程中仍然可能对乘员造成较严重的头部损伤风险;主动预紧安全带能够在侧翻碰撞过程中,有效缓解乘员的头部和颈部损伤程度;胸部损伤值受不同约束系统影响较小。     

正面碰撞事故中大客车乘员损伤影响因素分析

为研究乘客在大客车正面碰撞事故中的损伤机理,建立某全承载大客车有限元模型,并通过试验验证有限元模型的仿真精度。基于验证模型对不同碰撞速度条件下大客车车身结构力学响应、生存空间、座椅固定件强度、乘员运动响应和损伤等进行综合分析及评价。结果表明:高速碰撞条件下,驾驶员生存空间容易被侵入,座椅固定件强度存在失效的风险;乘员头部、颈部和胸部的损伤值受碰撞速度、安全带类型和乘员位置影响较大;三点式安全带保护效果明显优于两点式安全带。     

大客车正面碰撞乘客约束系统仿真分析

为探究约束系统在全承载客车正面碰撞事故中对乘客损伤的影响,利用有限元分析软件LS_DYNA建立某大客车正面碰撞仿真模型,并开展整车50 km/h正面100％重叠碰撞固定刚性壁障试验;从车身变形、加速度曲线和乘员损伤等3方面验证仿真模型;基于已验证的仿真模型,开展不同座椅间距、车厢位置及安全带类型的乘员运动响应和损伤等综...     

基于正交试验的碰撞事故中骑车人损伤因素分析

为研究汽车与摩托车碰撞事故中不同因素对骑车人损伤的影响,基于国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中的一个真实案例,运用PC-Crash软件建立汽车前部与摩托车右侧的碰撞模型;在此模型基础上,从汽车、摩托车、摩托车骑车人等3个方面考虑影响因素并设计正交试验,分析其权重大小,并探讨显著性因素对骑车人损伤的影响过程。研究表明:汽车车速、骑车人坐高、发动机罩前端缘离地高度等是显著影响损伤的因素;骑车人坐高越低,骑车人与汽车发生碰撞时间缩短,碰撞后造成骑车人的损伤越重;汽车发动机罩前端缘离地高度越大,碰撞后造成骑车人的损伤越轻。     

骑车人躯干姿态对头部损伤影响研究

为研究电动二轮车与SUV正面碰撞事故形态中,骑车人头部损伤指标(HIC)与躯干横摆角、前倾角及参与方碰撞速度的关系,基于MADYMO软件验证后的运动型多用途车(SUV)与电动二轮车多刚体模型设计仿真试验。结果表明:骑车人HIC值随躯干横摆角的增大逐渐减小;电动二轮车车速不超过15 km/h或SUV车速超过50 km/h时,骑车人HIC值随躯干前倾角的增大逐渐减小;电动二轮车车速超过15 km/h或SUV车速不超过50 km/h时,骑车人HIC值随躯干前倾角的增大先增大后减小;提前同时增大骑车人躯干横摆角和前倾角可降低骑车人头部损伤程度。     

电动二轮车侧倾角对骑车人头部损伤影响研究

为研究电动二轮车侧面与运动型多功能车(SUV)前部碰撞中骑车人头部损伤,从国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中筛选一起案例,利用MADYMO软件建立并验证SUV与电动二轮车的多刚体模型。在此基础上进行计算机仿真试验,研究不同电动二轮车车身侧倾角、SUV车速、电动二轮车车速对骑车人头部损伤的影响。结果表明:骑车人头部损伤随电动二轮车车身侧倾角的增大先增大后减小,头部初始碰撞时刻随电动二轮车车身侧倾角的增大而增大,随SUV与电动二轮车车速增大而减小。     

汽车正面碰撞中驾驶人坐姿对其损伤影响研究

为研究汽车正面碰撞时驾驶人坐姿对其损伤的影响,根据实车碰撞试验数据,建立车辆驾驶舱-驾驶人-约束系统的MADYMO仿真模型,并予以验证。利用仿真模型开展车速为56 km/h的100%正面碰撞试验,将假人定位并调整其参数,分析驾驶人碰撞前的8种典型姿态对其碰撞后损伤风险的影响,并对比头部损伤值(HIC)、胸部连续3 ms损伤值、胸部压缩量以及颈部、腿部的受力情况。结果表明,碰撞时驾驶人的坐姿对身体各个区域的损伤风险有较大影响;驾驶人碰撞时的纵向位置对其损伤风险影响最显著。     

人车碰撞事故中人地碰撞损伤防护综述

为降低行人与智能车碰撞给人带来的严重伤害,通过数据挖掘、文献回顾及仿真实验,研究人车碰撞事故中车对人的伤害、人的避难行为、人车碰撞损伤及人地碰撞损伤。发现智能车需关注中低速人车碰撞中人地碰撞损伤的防护;行人具有很强的加减速能力,在行人自动紧急制动系统中考虑行人避撞能力可以显著提升事故避免率;通过控制碰撞后车辆制动可以显著减轻人地碰撞损伤。仿真结果显示：与中凹和中平引擎盖相比,中凸引擎盖产生更多安全的人体落地机制及更低的头地垂直碰撞速度案例,表明中凸引擎盖可更好地防护人地碰撞损伤。后续研究中行人与车辆有效交互、车辆高效制动控制、人体运动学响应预测应是重点关注的科学问题。     

汽车与摩托车碰撞事故中骑车人头部损伤研究

为研究摩托车骑车人与汽车碰撞后的动力学响应规律,基于国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中的一个真实案例,利用PC-Crash软件建立摩托车与汽车前部成90°的碰撞模型,在此基础上,开展仿真模拟试验,研究骑车人坐姿和车速对摩托车骑车人头部损伤的影响。结果表明:轿车车速一定时,骑车人头部损伤指标(HIC)值随骑车人坐姿|θ|增大而增大;骑车人头部与轿车开始碰撞的时刻随骑车人坐姿|θ|增大而来得早。摩托车车速一定时,骑车人HIC值随骑车人坐姿|θ|增加而增加;骑车人头部与轿车开始碰撞的时刻随骑车人坐姿|θ|增加而来得早。     

轿车斜角碰撞后排左侧乘员损伤仿真研究

为降低后排左侧乘员在轿车60°斜角碰撞刚性壁障时的损伤程度,利用Presys建立有限元轿车、刚性障碍壁和假人整体模型,经Ls-Dyna求解计算后用Presys有限元软件分析30、40、50 km/h车速下的后排左侧乘员损伤情况。结果表明:随着碰撞车速的增高后排左侧假人头部加速度和颈部受力增大;碰撞车速为40 km/h时假人头部Y轴加速度比其他2种碰撞车速大;假人胸部加速度及加速度增幅随着碰撞车速的增加而增大。     

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。     

轿车与行人事故重建的参数敏感性研究

为确定轿车与行人事故再现系统中各参数的敏感性,从PC-Crash软件中提取9个参数,设计正交试验,运用灰色关联度分析方法,分别获得影响轿车、行人停止位置的参数敏感性排序,按是否使用敏感性排序结果,对一起真实人车碰撞事故进行2次重建,验证试验结果的可信性与可靠性。结果表明:对再现结果有显著影响的参数为轿车碰撞时车速、行人速度、碰撞时轿车方向盘转向角、碰撞时轿车行驶方向和人体与地面摩擦因数;针对性地调整这些参数,能够明显降低各参与方的最终位置误差,并提升人车事故重建速度和与实际事故的拟合度。     

雾霾能见度对车辆碰撞概率影响分析

为探究雾霾发生时道路能见度对车辆碰撞概率的影响,首先,采集北京地区雾霾发生时部分路网相关数据,包括道路能见度、驾驶平均车速、驾驶员能见度和驾驶员减速数据等;其次,分析采集数据,构建各时段不同能见度的驾驶员减速特征模型;然后,构建驾驶员车辆速度模型,统计车辆车速超出道路平均车速的范围;最后,通过比较采集数据得出的速度差特征平均值与实际碰撞概率,判断雾霾发生时各时段的车辆碰撞高发区间。结果表明:道路能见度与道路平均车速正相关,调控减速强度及减速特征值应充分考虑能见度的影响;通过比较车速超出范围值,指出了需要重点关注车速的时段;实时计算车辆速度差特征平均值与实际碰撞频率正相关,可以用来推测车辆碰撞概率;各时段车辆碰撞概率最高值对应的能见度区间不同,这些能见度区间即车辆碰撞高发区间。     

通道中障碍物布局对行人运动影响的多格子模型研究

传统行人疏散运动模型对障碍物环境下的个体运动行为关注不足,而且未较好地讨论不同障碍物布局下的行人运动特性。通过改进多格子模型建立了考虑障碍物布局影响的行人运动模型,并与实验结果对比验证了该模型的有效性。利用该模型对不同障碍物布局下的单、双行人流进行模拟,探究不同障碍物布局对行人运动的影响。模拟结果表明,合理的障碍物布局有助于提高行人流的运动速度。丰富了传统多格子模型在障碍物环境下的运动规则,能够为行人交通设施设计及科学管理提供理论与技术支持。