多种儿童坐姿下预充气式安全气囊优化设计

为提升校车正面碰撞中预充气式安全气囊对6岁儿童乘员的保护功效，开展参数分析及优化设计研究，基于台车试验，构建、验证校车仿真模型；搭建校车-预充气式安全气囊耦合模型，面向正常坐姿(NP)、前倾坐姿(OOP₁)与右倾坐姿(OOP₂),探究气囊设计参数对儿童头部伤害指标(HIC)、胸部3 ms合成加速度a_3ms的影响特征。结果表明：当上部拉带长度增加时，气囊上部包形体积增大，HIC明显下降。中部拉带长度决定中下部包形的外部轮廓，安装点高度影响儿童与气囊的接触位置及时刻。NP与OOP₂下，当中部拉带由0.29 m减少至0.26 m时，a_3ms逐渐降低；当安装点高度上升时，HIC随之升高。减小、增大泄气阀的开启压力与开度，有利于头胸部保护。基于改进型第二代非支配排序遗传算法，以加权伤害指标为优化目标，权衡确定主要设计参数的最优配置。具备最优配置的预充气式安全气囊能够高效保护6岁儿童乘员。     

校车儿童安全气囊安全性仿真分析

为提高校车乘员约束系统在正面碰撞中对儿童乘员的保护效果,提出一种新型主动式校车儿童安全气囊。运用多刚体动力学分析软件MADYMO建立包括地板、前后排座椅、安全带与第5百分位女性假人在内的校车乘员正面碰撞仿真模型,通过台车试验结果验证模型的准确性。在此基础上,建立主动式安全气囊模型,研究其对12岁和6岁乘员的保护效果。用正交试验方法,分析气囊设计参数,针对12岁乘员进行气囊优化。结果表明:头部气囊的厚度及排气孔大小对乘员伤害影响最大。与原始约束系统相比,经优化后的气囊使12岁乘员的头部、胸部和颈部伤害分别下降84.5%,19%和84.3%,同时加装气囊对6岁儿童也有一定的保护效果。     

校车儿童乘员约束系统的参数优化研究

为预防校车正面碰撞对儿童乘员的伤害,有必要分析和优化校车儿童乘员约束系统(CRS)参数。首先利用多刚体动力学分析软件(MADYMO),建立包括地板、前后排座椅、安全带与6岁儿童假人在内的校车乘员正面碰撞仿真模型。根据某型客车实车试验结果,验证模型的有效性。通过分析CRS参数的灵敏度,确定主要影响参数。采用正交试验的设计方法进行主要影响参数的正交优化;应用极差分析方法,得到一组最佳水平组合数据;对改进后的模型进行仿真计算,并与原模型比较。结果表明,经过优化的CRS能使6岁乘员的头部和胸部伤害指标都下降20%左右,并使伤害曲线变得更加平缓。     

校车3点式安全带肩带固定点位置优化

为研究校车3点式安全带肩带上部有效固定点布置位置对12岁儿童乘员损伤的影响,在多刚体动力学软件(MADYMO)中建立包括校车地板、前后排座椅、安全带和假人的校车正面碰撞工况下的约束系统模型。利用一款经过验证的校车模型进行仿真试验,通过正交试验方法优化肩带上部有效固定点位置,研究安全带对12岁儿童乘员的保护效果。结果表明,肩带上部有效固定点位置高度接近12岁儿童肩部高度,对其位置正交优化后,根据儿童完全伤害评价指标(WIC)选出的最佳位置为(-0.197,0.024,0.52),相较于2点式安全带,采用该位置的3点式安全带对应12岁儿童的头部伤害指标(HIC15)降低84.8%,颈部伤害指标(Nij)降低68.9%,胸部压缩量(THPC)虽升高了271.5%但仍在标准限值内。     

校车正面碰撞下儿童胸部骨骼局部应力应变分析

为深入研究儿童胸部骨骼损伤机制,考察正面碰撞下校车3点式安全带约束系统对儿童乘员的保护效果,采用带胸部生物力学模型的6岁儿童人体模型与已验证校车正碰工况模型,分析碰撞过程中安全带肩带作用下胸部骨骼的动态响应。在胸部中心区域选取局部参考点,计算不同外载加速度下各参考点内外侧产生的应力应变,对比分析其曲线形态、峰值大小、内外侧差异以及随外载荷变化率。结果表明:胸骨与肋骨前端应力应变明显大于其他损伤部位,且内侧大于外侧;肋骨前端应变峰值在外载加速度较大时超过失效阈值,是该工况下骨折危险区域;肋骨腔侧面内侧危险程度其次,肋骨腔侧后方受力较小。     

安全气囊爆炸时儿童离位距离与颅脑损伤的关系

为探讨交通事故中安全气囊爆炸对儿童颅脑损伤的影响,基于已构建的经过有效性验证的6岁儿童头部有限元(FE)模型,采用FE方法模拟气囊爆炸对离位(OOP)状态儿童乘员头部的冲击过程,研究不同离位距离对交通事故中儿童颅脑响应及其损伤机制。结果表明,随着离位儿童头部与气囊距离的减小,气囊爆炸导致儿童颅脑响应参数(如颅内压、脑组织Vonmises应力和剪应变)明显增加,儿童颅脑损伤程度加重。当离位儿童头部与气囊距离为15和20 cm时,气囊爆炸对离位儿童头部的撞击力不仅导致严重的颅脑损伤,而且还会造成儿童面骨骨折;当距离为30 cm时,头部接触力和头部损伤指标(HIC)值均较小,颅内压力和脑组织Vonmises应力应变均未达到颅脑损伤的阈值。     

小学校车正面碰撞下乘员约束系统安全性仿真研究

为研究小学校车乘员约束系统在校车正面碰撞中的保护效果,依据《专用校车安全技术条件》,开展校车30 km/h正面碰撞工况的台车试验;运用多刚体动力学分析软件MADYMO建立包括地板、前后排座椅、P型6岁假人与安全带的校车乘员正面碰撞仿真模型,对比仿真和试验结果,验证模型的准确性;分析座椅间距、靠背刚度、坐垫刚度及坐垫倾角对乘员伤害值的影响。仿真结果表明:当座间距小于590 mm时,6岁假人与女性假人的头部伤害指标均明显上升;坐垫倾角增加15°时,6岁假人头、胸伤害指标分别下降21.6%和33.4%,女性假人的颈部弯矩减小47%。     

不同约束下乘员在车辆正碰中损伤概率预测

为减小乘员在车辆碰撞事故中的损伤概率,进而为降低事故严重程度提供理论依据,以车辆碰撞前后速度变化ΔV为自变量,根据头部和胸部的损伤公式,分析全重叠正面碰撞过程中乘员在安全带和安全气囊组合的4种约束条件下的损伤,将损伤数据与事故损伤判定标准——简明创伤分级标准(AIS)关联,预测乘员损伤等级为AIS3+的概率,并结合具体实例进行说明。结果表明:随着车辆碰撞前后速度变化ΔV增加,乘员损伤等级AIS3+的概率增大; 4种约束条件下,当ΔV小于20 km/h,AIS3+概率均低于10%;当ΔV处于20～60 km/h时,安全带和安全气囊同时约束对乘员的保护效果最好,其对应的AIS3+概率最低;当ΔV超过60 km/h时,约束系统对乘员的保护作用有限,4种约束条件对应的AIS3+概率均超过85%。故在碰撞之前,驾驶员应通过降低ΔV以及确保乘员受到安全带和安全气囊的共同保护,来减小乘员损伤概率。     

汽车后排座椅侧气囊仿真系统参数优化研究

为提升侧面碰撞中后排乘员胸腹部保护效果,在国内某款汽车原有侧面碰撞系统模型基础上,构建后排座椅侧气囊(RSAB)仿真试验模型,通过各项零部件试验与气囊模型对标后导入侧面碰撞系统试验模型;分析RSAB及气帘对后排被试的保护性能,针对胸腹部损伤防护优化侧面气囊相关参数,设计正交试验,运用极差分析法,得出最优参数组合,并对比...     

基于改进粒子群算法的儿童防护系统优化

为保障儿童乘车安全，采用改进多目标粒子群算法优化儿童约束防护系统。首先，开展40%偏置碰撞的台车试验，验证儿童座椅台车试验仿真模型的有效性，建立儿童安全气囊模型；然后，建立防护系统参数与儿童头部、胸部损伤指标的二阶响应曲面模型，融合遗传算法的交叉变异和精英保留策略，提出改进的多目标粒子群算法，并验证改进算法的有效性；最后，利用多目标模糊优选决策算法获得系统设计参数的最优值，结合台车试验仿真模型，验证优化模型及算法的有效性。结果表明：模型的最优值兼顾对儿童头部和胸部的防护；遗传算法和粒子群算法的融合算法，可提高模型的收敛速度。     

可翻转坐垫参数优化代理模型的构建及其比较

针对汽车发生正面碰撞时,后排乘员由于没有安全气囊保护而受到严重伤害的高概率问题,提出用可翻转座椅坐垫保护后排乘员的构想。基于宝腾汽车公司的某A级车,采用非线性有限元软件LS-DYNA建立后排乘员约束系统的仿真模型,对比仿真与实车碰撞试验结果,验证模型的有效性;并在此基础上加入可翻转坐垫,设置坐垫翻转参数。采用Isight软件,通过代理模型方法,建立坐垫翻转参数与乘员伤害指标的数学关系,比较利用响应面法(RSM)和Kriging法所构建的两个代理模型与仿真模型的差值,综合考虑翻转参数对假人伤害指标的影响。结果表明,对于该乘员约束系统,利用Kriging法构建的代理模型有效性较高,各项伤害指标误差均值均低于RSM模型。     

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。     

微型轿车乘员约束系统设计参数与人体损伤关系研究

在微型轿车正面碰撞过程中,乘员容易受到严重伤害,优化乘员约束系统对于乘员的保护极其重要.综合利用LS-dyna、VPG等软件,建立了包含Hybird Ⅲ 50th假人、坐椅、安全带和转向系统在内的某微型轿车约束系统模型.针对约束系统中的安全带织带刚度、卷收器锁止特性、安全带上挂点位置、坐垫刚度等敏感设计参数进行了碰撞过程的仿真计算,并给出了相应的乘员响应曲线和人体损伤值,同时总结出约束系统设计参数与乘员保护有效性间的规律.基于加权损伤准则,对约束系统进行了优化,使WWIC降幅达21%,提高了约束系统的保护性能.该规律可以应用于其他车型的乘员约束系统.     

城市道路交通应急警力配置模型研究

为实现区域性的紧急交通事件的快速疏导与救援,进行科学合理的调度警力,提出应急警力配置模型。该模型基于图论原理构建原始问题的拓扑结构,利用遗传算法求解。通过该模型的求解可以得出应急警力布点的最优配置,以满足在给定警力数量的情况下应急警力能够在指定时间内到达辖区内可能发生交通事件的任意应急点,并结合算例对该模型进行验证。结果表明:在满足模型要求的假设条件下,利用MATLAB软件结合遗传算法,可以最终获得优化的警力配置方案。因此,基于图论与遗传算法相结合构建的城市道路交通应急警力配置模型,可以实现公安警力救援的优化调度,进一步实现科学而高效率的救援。     

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...     

偏置碰撞中轿车左后排乘员损伤的研究

为识别轿车正面偏置碰撞中后排左侧乘员的损伤特点,开展模拟研究。利用HyperMesh有限元软件,建立包含有限元轿车、可变形壁障及假人的基础模型1,并在基础模型1上为假人添加三点式安全带,建立模型2,在模型2基础上为假人创建侧气囊,建立模型3;采用Ls-Dyna软件求解计算,并应用HyperGraph软件分析不同重叠率偏置碰撞下假人的损伤情况;对比基础模型1、模型2、模型3仿真试验的假人损伤情况,分析不同约束系统对左后排假人的保护效能。结果表明:随着碰撞重叠率增大,左后排乘员头部和胸部的加速度峰值均相应减小;碰撞重叠率在试验范围内变化时,颈部所受合力的峰值波动较小;使用安全带能显著降低乘员的损伤;侧气囊对乘员胸部有保护作用。     

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。     

页岩气压裂井下工况多步预测方法研究

为实现页岩气压裂井下工况预测,及时预控异常工况,基于粒子滤波(PF)算法与自回归滑动平均(ARMA)模型,提出优化的局部加权线性回归(LWLR)模型的方法。该方法以ARMA模型与PF算法构建PF_ARMA模型,并用该模型预测井口压力的变化,再将预测效果作为优化LWLR模型参数的依据,得到最优压力参数的LWLR模型,最后以某段页岩气压裂压力数据为例,比较优化的LWLR模型与传统模型的预测结果。结果表明:优化的LWLR模型预测精度有所提高,并且更能准确描述数据的变化趋势及幅度。     

不同灾后救援情境下医疗人员与医疗物品最优订购的报童模型

灾后救援过程中医疗人员和医疗物品的最优配置（订购）是应急管理的1个重要问题,运用多产品报童模型分析不同灾后救援情境下医疗人员与医疗物品最优配置（订购）问题。首先,针对地震、海啸等不同灾害类型的灾后救援情境,结合医疗人员和医疗物品的互补特征,提出3条基本假设;其次,分析医疗人员和医疗物品2种资源不同订购量的期望收益函数,构建2种资源的最优订购报童模型,根据海瑟矩阵证明该问题存在着最优解,并运用库恩塔克优化条件得出最优解;最后,结合数值分析方法,分析地震、海啸等救援情境下医疗人员与医疗物品的最优订购数量。研究结果表明:医疗物品最优订购数量与其成本成反比;医疗物品最优订购数量与医疗人员最优配置数量成正比,与其退货补贴成正比;医疗人员和医疗物品的最优配置（订购）数量需要满足基本的互补关系。     

考虑旅客携行行为的安检系统服务参数优化研究*

为提高公共交通安检系统服务效率,考虑旅客“绕行取行李”“等待取行李”的携行行为,分析安检系统服务流程,构建安检系统的Jackson排队网络模型;分析旅客人体安检和行李安检之间的速度差,厘定在携行行为条件下及不同情境中旅客提取行李前的等待时间,并修正安检系统的Jackson排队网络模型;优化安检系统服务参数,实现系统服务设施的最优配置;以某公共客运站为研究对象,进行案例验证分析。结果表明:优化模型不仅能改善安检服务设施配置效率,而且显著降低系统稳态条件下的平均等待队长;增加“绕行取行李”行为的旅客比例能显著降低旅客提取行李前的平均等待时间。