基于事故再现的骑车人与行人各部位损伤的对比研究

选取与汽车碰撞事故发生后人体与发动机罩接触并被抛出的57例电动自行车事故和64例行人事故,用PC-Crash进行再现,读取人体头部、胸部、大腿和小腿4个部位的损伤数据。利用现有模型对所得数据进行验证后,通过处理和对比的结果表明,同等条件下,骑车人头部损伤风险低于行人,当车速低于47km/h时,骑车人胸部的损伤风险高于行人,而当车速高于47km/h时,骑车人胸部损伤风险低于行人。在大多数速度工况下,骑车人下肢损伤风险均高于行人;损伤来源方面,骑车人和行人头部损伤大体上均来源于车辆撞击,骑车人胸部损伤的来源没有明显的倾向性,而行人胸部损伤在车速低于42km/h时主要来源于地面撞击,车速高于42km/h时主要来源于车辆撞击。骑车人下肢和行人大腿的损伤来源于车辆撞击,而行人小腿损伤来源则随车速高低而异。     

乘用车前端结构几何参数对行人头部动力学响应和损伤风险的影响

通过深入的事故数据分析,研究行人在与不同类型乘用车碰撞中的AIS 3+伤亡风险,采用仿真分析研究乘用车前部结构对行人损伤和致伤因素的影响。以市场上的128款乘用车作为样本,比较了轿车、运动型多功能车和微型厢式车前部结构的主要几何尺寸;基于详尽的行人事故数据,统计分析了各类乘用车-行人事故中的损伤分布和严重性,确定了车辆碰撞速度与行人伤亡风险的关系;利用多体动力学模型,分别在20、40和60km/h的碰撞速度下比较了不同车型的行人头部碰撞条件。结果表明:乘用车前部几何形状对行人头部动力学响应和损伤风险都有显著影响。研究结果可为不同类型乘用车更好地制定行人保护措施提供一定的理论依据。     

行人头部与车辆碰撞中旋转速度对颅脑组织响应影响

为了探究旋转速度在行人头部与车辆碰撞中对颅脑组织响应影响,对46例真实交通事故进行了运动学重建获得行人头部与车辆碰撞线性、旋转速度分布特征,并依此建立了头部与风挡、发动机罩碰撞有限元仿真模型,分析了头部旋转速度在不同线性速度和碰撞位置下对颅脑应力应变响应影响特征。结果表明:在行人头部与风挡碰撞中,当线性速度小于40 km/h时,颅脑最大主应力和Von Mises应力随头部旋转速度增加而增大,头部线性速度大于40 km/h时,旋转速度对颅脑响应无显著影响;在行人头部与发动机罩碰撞中,所有工况下颅脑最大主应力和Von Mises应力均随头部旋转速度增加而增大,导致颅脑损伤风险显著增加。因此,在车辆安全性评价时应当考虑头部旋转速度作用及风挡玻璃和发罩碰撞差异。     

基于事故再现的行人头地二次碰撞损伤机理分析

由于多体动力学模型能够准确再现事故过程,获得头部落地时刻行人头部的碰撞参数,有限元分析方法能够准确分析行人头部的损伤情况。故文章结合多体动力学模型与有限元分析方法,采用事故再现的方法研究车辆行人碰撞事故中行人头部撞击地面的损伤机理,为行人保护和车辆外形改善提供理论依据。首先用PC-Crash再现汽车行人碰撞案例,仿真结果表明,多刚体模型能够准确地模拟事故现场,从而获得行人头部落地的速度和角度;接着建立了具有精细面部结构的人头有限元模型;最后将事故重建得到的碰撞参数作为边界条件,分析行人头部与地面的碰撞,确定颅内压力、von Mises应力等生物力学参数。结果表明,行人头部撞击地面后,应力波会在颅骨内外传播,并在颅骨和脑组织中产生不同程度的应力集中,当应力超过一定限度时,则会引起不同程度的脑损伤。     

货车-两轮车前碰撞事故中骑行者运动学响应及损伤分析

为探究货车-两轮车前部碰撞事故中参与双方速度对骑行者运动学响应与损伤的影响,基于MADYMO软件开展事故重建并进行了分析。建立了货车和两轮车的多体碰撞模型,对一起货车前部碰撞两轮车事故进行了事故重建;使用验证后的模型进行了25组不同速度下的全因子仿真试验;分析了不同碰撞速度和骑行速度对骑行者运动学响应和损伤的影响。研究结果表明,骑行者身体旋转幅度会随着两轮车及货车车速的升高而增加;当货车速度超过 20 km/h时,骑行者头部损伤指标 （Head Injury Criterion,HIC） 与胸部3 ms加速度将超过阈值;而当货车速度超过25 km/h时,骑行者下肢接触力也超过阈值;货车速度处于 30～40 km/h时,相同货车速度下,骑行者头部 HIC值出现随着两轮车速度的增加而升高的趋势,而胸部加速度出现相反的趋势。     

加装传统AEB后的未避免事故典型碰撞场景与事故特征

为了解车辆装备自动紧急制动系统（AEB）后的典型人车碰撞场景及事故特征，在再现187例事故并采集碰撞前参数后，运用联合仿真技术评估传统AEB系统的效果，并用统计学方法分析未避免的73例事故（39%），获得6类典型的未避免人车碰撞场景。研究发现，未避免事故中：事故主要发生在照明条件良好、路面干燥的非路口，且95.88%案例中碰撞速度低于40 km/h；人车碰撞损伤均显著降低，但不同场景中降幅有差异；人地碰撞损伤降低方面存在不确定性，典型场景中61.9%的案例中人地碰撞损伤有增加风险，损伤增加比例随碰撞场景变化而不同。进一步分析发现，人地碰撞损伤增加的主要原因是AEB降低车速后行人落地顺序改变、人体下肢与车辆前端再次接触、人车碰撞位置改变等。研究成果不仅能为智能车主、被动安全研究中的实验设计提供边界条件，还能为设计更安全的AEB系统提供支持。     

基于行人碰撞事故重建的颅脑损伤准则效能研究

为了深入研究不同颅脑损伤准则对道路交通事故中行人颅脑损伤的预测与评价性能,从已有的交通事故调查数据库中选出可以用于进行事故虚拟重建且具有详细人体颅脑伤情记录的10例行人车辆碰撞事故案例,采用多刚体动力学和有限元分析方法,对事故中人和车辆运动学响应及行人颅脑损伤情况进行虚拟重建,在此基础上,采用LASSO回归分析方法分析了多个基于人体头部运动学响应的颅脑损伤准则与事故中行人颅脑损伤的相关性;借助文献中的损伤风险曲线,分析了不同基于脑组织应变的损伤准则与行人典型颅脑损伤（弥散性轴索损伤和脑挫伤）之间的关系。研究结果表明：在多个基于人体头部运动学响应的颅脑损伤评价准则中,同时考虑头部线性和旋转运动,且体现头部碰撞功率的头部碰撞能量（HIP）准则能最有效地评价真实的颅脑损伤;基于脑组织应变的颅脑损伤准则中,累计应变损伤测量（CSDM）准则相对于最大主应变（MPS）准则能更有效地评价典型弥散性脑损伤（DAI）,而扩张损伤测量（DDM）准则所反映的脑挫伤程度远低于真实的损伤状况,所以该准则难以准确预测脑挫伤的损伤风险。     

基于PC-Crash的轿车-行人高速碰撞仿真模型

利用PC-Crash模拟高速条件下轿车与行人后部的碰撞过程,试验假人选择PC-Crash标准成年假人模型,碰撞后汽车驾驶员未采取紧急制动措施,仍然按照碰撞时刻的车速行驶,试验车速区间选择75~155 km/h。研究了不同碰撞车速下行人的第一落地点和最终静止点抛距变化规律,分析了行人头部在事故中所受到的碰撞接触力的变化规律,在此基础上建立汽车行人高速碰撞模型并进行对比验证。     

人-车碰撞时行人头部撞击特点及其试验评价方法研究

通过对行人交通事故数据的统计分析，说明了人-车事故中行人头部损伤防护的重要性。介绍了EEVC法规提出的头部模块碰撞试验评价方法，并指出了其对平头微型车无法进行评价。通过建立行人与轿车及平头微型车的碰撞仿真模型，分析了该两种车型在与行人碰撞时的运动特性差异，得到了行人与平头微型车碰撞时的头部撞击特点。根据行人头部碰撞安全性评价需要．提出了结合事故统计分析及计算机仿真分析的行人头部安全性评价方法。     

人-车碰撞时行人头部撞击特点及其试验评价方法研究

文中通过对行人交通事故数据的统计分析,说明了人-车事故中行人头部损伤防护的重要性。介绍了EEVC法规提出的头部模块碰撞试验评价方法,并指出了其对平头微型车无法进行评价。通过建立行人与轿车及平头微型车的碰撞仿真模型,分析了这两种车型在与行人碰撞时的运动特性差异,得到了行人与平头微型车碰撞时的头部撞击特点。根据行人头部碰撞安全性评价需要,提出了结合事故统计分析及计算机仿真分析的行人头部安全性评价方法。     

Characteristics of collision damage mitigation braking system for pedestrian protection

The vehicle travel velocity at pedestrian contact is considered to be an important parameter that affects the crash outcome. To reduce vehicle/pedestrian impact velocity, a collision damage mitigation braking system (CDMBS) using a sensor for pedestrian protection could be an effective countermeasure. The first purpose of this study is to clarify the relation between vehicle travel velocity and pedestrian injury severity due to differences in pedestrians’ ages in actual traffic accidents. The accident analyses were performed using vehicle-pedestrian accident data in 2009 from the database of the Institute for Traffic Accident Research and Data Analysis (ITARDA) in Japan. The result revealed that the fatality risk became higher with the increase in vehicle travel velocity. The second purpose of this study is to determine the safety performance of production vehicles equipped with the CDMBS for pedestrian protection. It was found that the CDMBS was highly effective in reducing the impact velocity from 50 km/h (vehicle travel velocity) to below 17 km/h, that could result in a significant decrease in fatality risk to be 2% or less. Additionally, the authors investigated a detectable zone with respect to a pedestrian’s position in relation to the vehicle. It was shown that the detectable zones for production vehicles tested were limited to be inside the vehicle front width.     

基于随机参数Logit模型的校车事故伤害严重程度分析

为深入分析安全因素对校车事故伤害严重程度的影响，探寻事故数据中未观察到的异质性，基于随机参数Logit模型从驾驶员、车辆、道路特征及环境4个方面构建校车事故伤害严重程度模型。结果表明:①涉事车辆数为2辆且对应参数服从正态分布时，不发生死亡受伤事故的概率为83.84%；②驾驶员年龄35~44岁、涉事车辆数为1辆时，死亡受伤事故概率均降低0.58%；③道路限速值为40~50 km/h时发生死亡受伤事故概率增加0.35%，道路限速值大于60 km/h时发生死亡受伤事故概率增加0.96%；④安全气囊状态打开，死亡受伤事故概率增加2.35%；⑤交通控制方式为车道标线时可能伤害事故概率增加1.85%，控制方式为中央分隔带时未受伤事故概率降低1.44%，死亡受伤事故发生概率却增加0.48%；⑥不安全时倒车转弯时发生可能伤害事故概率降低0.42%，分心驾驶、未按规定车道行驶、跟车太近和其他（饮酒）时未受伤事故概率分别增加1.36%，0.56%，0.39%和0.97%，可能受伤事故和死亡受伤事故发生概率却有所降低。      

基于轿车-行人事故重建的行人颅脑损伤研究

通过深入的轿车-行人事故调查研究建立了行人事故数据库,挑选了其中12例轿车-行人碰撞事故,运用轿车-行人碰撞多体模型进行了事故重建.根据其结果,采用回归分析方法建立了运动学参数与行人颅脑损伤的相关回归模型,求得各参数之间的相关性.研究结果表明,轿车-行人碰撞速度与头部碰撞时间、头部碰撞相对速度、行人抛出距离以及头部损伤HIC值之间有着显著的相关性;速度限制和改进汽车前部结构可在一定程度上降低行人头部损伤风险.     

行人、非机动车道路交通事故特征及伤害研究

在上海市嘉定区行人、非机动车与机动车之间发生的交通事故信息采集的基础上,讨论此类事故的相关特征,并对行人、非机动车和小型机动车的碰撞事故进行深入研究,为车外人员的伤害位置、伤害原因与碰撞形态研究提供一定的依据。     

Influence of the geometric parameters of the vehicle frontal profile on the pedestrian’s head accelerations in case of accidents

The goal of this paper is to determine how the geometry of the vehicle’s frontal profile is influencing the pedestrian’s head accelerations (linear and angular) in car-to-pedestrian accidents. In order to achieve this goal, a virtual multibody dummy of the pedestrian was developed and multiple simulations of accidents were performed using vehicles with different frontal profile geometry, from different classes. The type of accidents considered is characteristic for urban areas and occur at relatively low speed (around 30 km/h) when an adult pedestrian is struck from the rear and the head acceleration variation are the measurement of the accident severity. In the accident simulation 3D meshes were applied on the geometry of the vehicles, in order to define the contact surface with the virtual dummy, similar with real vehicles. The validation of the virtual pedestrian dummy was made by performing two crash-tests with a real dummy, using the same conditions as in the simulations. The measured accelerations in the tests were the linear and angular accelerations of the head during the impact, and these were compared with the ones from the simulations. After validating the virtual model of the car-to-pedestrian accident, we were able to perform multiple simulations with different vehicle shapes. These simulations are revealing how the geometric parameters of the vehicle’s frontal profile are influencing the head acceleration. This paper highlights the main geometric parameters of the frontal profile design that influence the head injury severity and the way that the vehicles can be improved by modifying these parameters. The paper presents an approach to determine the “friendliness” of the vehicle’s frontal profile in the car-to-pedestrian collision.     

二级公路交通流特征对事故严重程度的影响

为有效管控二级公路的交通安全,定量刻画二级公路事故严重程度与交通流特征之间的关系,以元(谋)-双(柏)公路为研究对象,基于长期监测的交通事故数据及交通流数据,利用结构方程中的测量模型实现事故严重程度的量化计算,并运用Spearman分析法、决策树算法及随机森林模型选取影响事故严重程度的关键交通流参数,进一步采用多变量多项式比率法建立关键交通流参数与事故严重程度之间的关系方程,获取二级公路交通流特征对事故严重程度的影响关系。研究结果表明:①相比于事故率、受伤人数、死亡人数等指标,事故规模更能准确且全面地表征事故严重程度;②大车(指大客车、中型货车、大型货车、特大型货车、拖挂货车、集装箱车)平均日交通量、轻型车(指拖拉机、摩托车)平均日交通量、v/c、车速变异系数是影响二级公路事故严重程度的4个关键交通流参数;③各交通流参数之间存在相互作用关系,且不同参数对事故规模的影响程度不同;④当大车平均日交通量、轻型车平均日交通量、v/c、车速变异系数分别取200~340veh·d-1,200~380veh·d-1,0~0.1及0.7~0.77,0~0.15及0.6~1时,二级公路的事故规模较小;当大车平均日交通量、轻型车平均日交通量、v/c、车速变异系数分别取0~200veh·d-1,0~190veh·d-1,0.32~0.63,0.16~0.2及0.4~0.6时,二级公路事故规模较大。     

基于乘员伤害分析的路侧行道树事故严重度评价

为了定量评估公路路侧行道树事故严重度，有针对性地提出安全改善措施，以减少车辆与路侧行道树碰撞的事故损失，分别引入加速度严重性指数（Acceleration Severity Index，ASI）、头部损伤判据（Head Injury Criteria，HIC）和胸部合成加速度（Chest Resultant Acceleration，CRA）作为乘员伤害指标；利用PC-crash汽车动力学仿真软件构建车辆刚体系统和乘员多体系统，通过设置不同车辆驶出速度、平曲线半径、行道树直径和行道树间距，分别开展小型车、大型车与路侧行道树的偏置碰撞试验，共收集2 256组数据；针对公路直线段和曲线段，分别拟合了基于CRA的小型车乘员伤害评估模型，以及基于ASI的大型车和小型车乘员伤害评估模型；根据Fisher最优分割法确定了路侧行道树事故严重度的合理评价等级及各级对应的ASI和CRA阈值，给出了基于CRA和ASI的路侧行道树事故严重度评价方法；随后提出了一种新的用于评估事故严重度分级准确性的指标-误分级程度，并将其应用于事故严重度评价方法的有效性验证中；最后将大型车比例引入ASI评估模型中并改进了模型。研究结果表明：在相同仿真试验条件下，驾驶人胸部损伤比头部损伤更严重，小型车ASI平均值大于大型车ASI平均值；CRA，ASI与驶出速度近似呈正线性相关，与行道树直径近似呈对数相关；行道树间距越大、平曲线半径越小，则车辆遭受二次碰撞的几率越小，乘员伤害风险越低；在案例分析中，2种分别基于CRA和ASI的路侧行道树事故严重度评价方法评价结果基本一致，且误分级程度分别为4.7%和4.3%，验证了提出的路侧行道树事故严重度评价方法的准确性，并证实了ASI可作为评估路侧行道树事故中乘员伤害的有效指标。