基于三维激光数据的车辆碰撞角度估算模型

为定量分析道路交通事故中车辆的碰撞角度,根据胡克定律中质点位移量与受力的力学方程,构建碰撞角度与碰撞变形区域的形变量及法向量之间的数学关联模型,并提出适用于交通事故碰撞曲面法向量求解的曲面重构方法,最终建立交通事故中车辆碰撞角度的估算模型。为验证模型的正确性,进行多角度碰撞试验,根据表面碰撞前后的三维激光点云数据及提出的曲面重构算法,计算各点变形量及法向量,并代入模型验证其有效性。验证结果表明,实际碰撞角度为30~90°时,模型计算误差小于6°。     

基于逆算法与试算法的车辆碰撞车速对比研究

为提高道路交通事故车速计算仿真再现的准确性与实用性,基于车对车碰撞事故案例,采用道路交通事故分析与再现系统(Crash View)逆算法与Pc-Crash试算法,对比分析其计算机制、模型算法、输入参数、输出误差等核心解算部分,优化车速计算算法,完成事故实际场景车速计算;Crash View系统计算相对误差约为4％,输入...     

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。     

车辆间碰撞交通事故计算机辅助鉴定技术综述

在分析车辆间事故过程的基础上,论述车辆间碰撞交通事故计算机辅助鉴定技术的基本原理,回顾碰撞前后阶段的HVOSM,PHASE4,SIMON等事故再现轨迹模型,概要地阐述CRASH类、动量模型类逆向计算系统以及二维、三维正向模拟类软件的计算原理,并进行分析和评述。研究认为,我国车辆间碰撞交通事故鉴定应将逆向计算与正向模拟相结合,建议通过研究交通事故现场勘查技术和建立车辆、轮胎、路面摩擦特性等基础数据库来提高逆向计算系统初始数据的准确性,从而提高交通事故鉴定的精度。     

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。     

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%。     

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。     

基于车-车碰撞仿真的驾乘人员损伤差异影响因素

为了解车-车碰撞事故中驾乘人员损伤差异影响因素,首先运用PC-Crash软件再现一例真实交通事故,通过分析面包车驾驶员的运动学及损伤响应,验证了其仿真车内乘员损伤的有效性,然后设计了包含6组车速、12个碰撞位置的72次试验,并通过仿真获得人体损伤数据,利用作图法分析所得数据.结果表明:当且仅当车速大于等于50 km/h时,驾乘人员头、胸、腿等部位的损伤才会出现明显差异,且差异程度随碰撞车速增加而增大;当车速大于50 km/h且碰撞位置在被撞车辆左侧或右侧前方时,驾乘人员各部位损伤差异最明显,其中又以腿部损伤最为突出,且靠近撞击侧乘员的损伤更严重.研究成果将为更好地利用损伤认定驾乘关系提供支持.     

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。     

基于欧拉法的消防水炮射流轨迹模型

为提高消防水炮射流轨迹预测精度,克服基于传统抛体理论描述“初速度不变,射流流量增加致使射程增加现象”所存在的困难,首先采用欧拉法,沿空气中水射流轨迹建立一维的质量守恒方程、轴向动量守恒方程和径向动量守恒方程;然后假设水柱和空气柱的轴向速度分布形状为“礼帽”形,并据此推导分析建立的守恒方程,进而建立消防水炮水射流轨迹计算模型;最后基于3个守恒方程,给出射流轨迹模型的数值计算流程,并与收集的试验数据进行比较验证,结果表明：所建模型的误差不超过10%。     

车辆碰撞特性的数值仿真及试验研究

运用显式动态有限元方法建立了某车辆的有限元模型 ,按照国家标准对整车进行了正面碰撞仿真计算和实车正面碰撞试验。通过仿真计算和实验的对比分析 ,其结果表明 :仿真计算的变形结果和试验吻合较好 ,车身上一些主要部位的加速度曲线在趋势上也基本吻合 ,说明运用有限元法进行车辆的仿真切实可行。分析结果为车辆的安全性设计提供了参考依据。     

追尾碰撞下液罐车罐体变形失效仿真研究

为降低罐车追尾碰撞造成的危害,运用Hyper Mesh软件建立客车和罐车的有限元模型,并将该模型导入LS-DYNA程序,构建追尾碰撞仿真模型;计算2车碰撞过程中罐体结构变形量,分析不同冲击载荷和液体属性对罐体碰撞的应力分布、位移变化以及损伤变形演变的影响,验证该模型的科学性和有效性;并以罐车装载汽油为例进行计算与分析。结果表明:相同接触位移下,初始撞击速度越大,罐体变形量越大;同一碰撞速度下,变形位移量与接触位移呈正相关;充装率为0. 9时,罐体破裂的临界碰撞速度为43 km/h;用该仿真模型能够得出罐体破裂失效后的液体泄漏速率和泄漏量等参数。     

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。     

轿车-电动两轮车事故再现的参数敏感性研究

为确定轿车-电动两轮车事故再现系统对各参数的敏感性,根据一起实例,确定影响参数,设计并开展正交试验,通过方差分析,分别获得影响轿车、电动两轮车和骑车人停止位置的参数敏感性排序;按是否使用敏感性排序结论,利用PC-Crash对另一起实例进行2次过程重建,以验证试验结果的可信性和可靠性。结果表明:影响轿车最终位置的敏感性参数仅为轿车的减速度;影响电动两轮车、骑车人最终位置的敏感参数排序分别为:2车碰撞时的纵向夹角碰撞点驾驶员反应时间轿车车速碰撞时电动两轮车的质心高度轿车方向盘转角、轿车车速电动两轮车的速度2车碰撞时的纵向夹角碰撞点;根据敏感性排序指导此类事故仿真重建,能明显减小车速误差及各参与方的最终位置误差。     

车对车侧面碰撞兼容性影响因素分析

汽车碰撞兼容性由于能更好地反映真实交通事故,已发展成为被动安全研究领域中最具安全技术潜力的新技术。针对侧面冲击载荷作用下车对车的碰撞兼容性问题,从理论分析和仿真分析角度出发,研究了主要影响因素:两车质量比、汽车前端刚度特性、汽车几何特征对两车碰撞兼容性的影响。结果表明:质量比是影响两车兼容性好坏的关键因素,通过降低汽车前端变形吸能刚度和主吸能位置、提高两车碰撞接触面积等可以提高被撞击车的耐撞性和降低撞击车的攻击性,从而降低所有涉案人员损伤,提高车对车侧面碰撞兼容性。     

基于驾驶模拟技术的公路隧道车道宽度运行影响分析

对于设计车速为80 km/h的双管6车道高速公路盾构隧道,受盾构机及资金限制,内侧车道设计宽度为3.5 m,相比一般高速公路路段规定减小了0.25 m。以上海市沿江特大高速公路隧道为研究对象,分析车道宽度的这种变化对车辆运行的影响。依照隧道设计方案,分别建立内侧车道宽度为3.75 m和3.5 m的2种模拟场景,基于同济大学高仿真驾驶模拟器展开对比试验。通过试验采集同一驾驶员在2种场景下的车速、轨迹偏移等参数,绘制隧道路段平均车速、平均轨迹偏移分布图,比较2种场景下运行参数平均值差异,发现2种场景下的车速、轨迹偏移变化趋势基本一致。利用配对t检验方法验证参数差异的显著性,结果显示,内侧车道宽度由3.75 m减小为3.5 m,对于车辆速度、轨迹偏移没有显著影响。     

尾流影响下的CSPRs配对进近侧向碰撞风险分析

为研究近距平行跑道(CSPRs)配对进近的侧向碰撞风险,首先,建立运动学方程,描述配对进近飞机的运动过程,确定配对进近飞机之间的时变间隔;然后,通过大涡模拟的方法仿真尾流强度,分析前机尾涡流场特性和后机遭遇前机尾流后的响应机制,构建后机受尾流扰动时的力矩平衡模型,确定尾流安全区域;最后,考虑侧向定位误差,应用概率论基本原理计算和分析侧向碰撞风险。结果表明:CSPRs配对进近过程中前后机之间碰撞风险不断增大并在最后时刻取到最大值,且随初始间隔、正侧风的增大而增大。     

轿车车速表指示误差研究

汽车驾驶者准确掌握真实车速，对车辆的行驶安全性和减少道路交通事故的发生及其危害程度有着极为重要的影响。因此，对驾驶者借以了解汽车行驶速度的车速表，其指示值是否准确及指示误差的大小必须加以研究。本文运用数理统计工具及样本实测数据，选取上海桑塔纳ＬＸ轿车车速表检验值进行统计规律研究，给出其分布参数，建立相应数学模型，指明其误差情况，对于深入了解轿车车速表指示误差统计规律，保证车辆的行驶安全性，改进车速表设计均具有十分重要的意义。     

驾驶人行为不确定性对车辆轨迹预测的影响分析

针对驾驶行为不确定性影响车辆轨迹预测精度的问题，采用预瞄控制方法和滑模控制方法，分析了不同行驶车速与工况下车辆轨迹预测误差。结果表明：预瞄控制方法和滑模控制方法能够有效处理驾驶人超车、避障和转向行为的外部干扰，将轨迹预测误差控制在0.5 m以内，但高速工况下的轨迹误差明显大于低速工况下的轨迹误差；在小曲率转向工况下，基于单点预瞄驾驶人视觉轨迹预测误差小于基于双点预瞄驾驶人视觉轨迹预测误；在大曲率转向工况下，基于单点预瞄驾驶人视觉轨迹预测误差大于基于双点预瞄驾驶人视觉轨迹预测误。研究结果为驾驶人视觉轨迹预测策略的制定及车辆不同行驶工况下驾驶人行为不确定性的处理提供了理论依据。     

自由航行海域船舶碰撞概率计算

为分析船舶在自由航行海域航行的事故风险,提出自由航行海域船舶碰撞概率计算方法。首先,从船舶自动识别系统(AIS)轨迹信息提取船舶航行特征点,利用航迹聚类算法对自由航行海域的船舶行为特征建模,并采用合适的剪枝方法对聚类树进行剪枝,获得某目标海域船舶的航迹分类和航路尺度特征。然后,根据航路中船舶交通流的分布特征,利用IWRAP理论对船舶碰撞概率进行蒙特卡洛仿真,计算不同航路中的船舶碰撞概率值。由试验结果可知,根据航迹聚类算法将该水域划分为10段航路;该水域的最危险航路为T1和T9,最危险的汇聚点是P1,最危险船舶种类为货船;该水域船舶碰撞事故频率为1.18起/a。仿真试验结果表明,航路聚类结果和船舶碰撞概率与目标海域实际情况一致。