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。     

人车碰撞事故再现仿真结果不确定性问题研究

利用仿真软件可以充分利用事故现场信息实现对人车碰撞事故的再现分析,但这些信息通常包含不确定性。考虑这些不确定的信息对仿真结果的影响,可使所得结果更可靠、合理。针对人车碰撞事故仿真模型复杂、无显式表达式的特点,将响应面方法及试验设计方法引入到再现分析中,通过构建复杂人车事故再现模型的近似响应函数,进而结合已有不确定性分析方法研究仿真结果的不确定性问题。最后,讨论了响应面函数的选取并给出了不确定性分析的步骤。以一人车碰撞试验为例,分析了车辆碰撞行人车速的不确定性,算例结果表明,响应面方法可用于辅助分析人车碰撞事故再现仿真结果的不确定性问题。     

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.     

汽车VS二轮车十字路口事故场景研究

为研究十字路口发生的汽车与二轮车事故场景,基于NAIS事故数据库中发生在十字路口的汽车与二轮车事故数据开展研究。选择描述十字路口事故关键参数,依据事故发生时环境照明、十字路口信号灯、汽车所在道路车道数、道路限速、汽车种类、汽车速度、汽车运动方式、第一碰撞点、二轮车种类、二轮车运动方式等参数,对事故数据进行聚类分析,得到5类主要危险场景。基于发生频率最大和骑车人死亡风险最高的场景具有危险场景代表性,最终得到2类十字路口汽车与二轮车的典型事故场景。为十字路口汽车与二轮车的冲突消解、避撞策略研究提供参考。     

基于视频信息的高精度事故重建方法研究

为提高事故重建精度,本文中采用多体系统与有限元相结合的方法对两起具有清晰视频信息的VRU事故案例进行重建,验证并提出了一种高精度事故重建方法。首先,采用直接线性变换理论(DLT)对视频信息分析并获取碰撞车速;然后,通过PC-Crash与MADYMO耦合方法精确重建VRU碰撞运动学响应;最后,采用THUMS(Ver 4.0.2)人体有限元模型对VRU颅内运动学和动力学参数深度分析。结果表明:重建所得的车辆-VRU碰撞部位、VRU碰撞过程的运动学响应、旋转角度、落地姿态与着地部位与视频信息完全一致;VRU与车辆最终位置绝对误差小于7%;VRU头部损伤部位及损伤严重度与伤情报告完全吻合。     

基于动量定理的汽车单次三维碰撞运动状态参数计算模型

为了给汽车单次三维碰撞事故的碰撞车速推算提供算法,并为汽车运动轨迹再现提供初始条件,在借鉴已有的二维碰撞运动状态参数计算模型的基础上,将碰撞冲量推广至三维空间。以动量定理为理论基础,结合PC-Crash事故再现软件的碰撞分析方法,提出了汽车三维运动临界条件,推导了汽车三维运动状态参数计算模型。以实际事故案例为研究对象,将基于上述模型开发的事故再现分析系统的计算结果与PC-Crash软件计算结果进行了对比,并将事故再现分析结果与实际案例中车辆翻滚方式进行了对比。结果表明:所提出的汽车单次三维碰撞运动状态参数计算模型能够有效计算汽车三维碰撞速度参数与角速度参数。     

汽车与电动自行车正面碰撞事故重建研究

依据典型汽车-电动自行车正面碰撞事故建立PC-Crash和MADYMO联合仿真碰撞模型,重现碰撞事故过程和人、车停止位置,并利用事故现场信息验证模型的准确性。结果表明,仿真推算的汽车发生碰撞瞬间速度和案例信息非常接近,对提高事故再现水平、减少或预防事故发生具有重大意义。     

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。     

行人与汽车碰撞中颅骨骨折损伤机理的虚拟实验研究

采用汽车-行人多刚体动力学模型,模拟行人与汽车碰撞中人体的动态响应过程,并计算头部与风挡玻璃碰撞接触瞬间的方位、速度和角速度等运动参数;然后将这些参数输入到先前建立并验证了的行人头部有限元模型HBM-head中,模拟头部与风挡玻璃和A立柱的碰撞过程,并分析与损伤相关的生物力学参数.结果表明,结合多刚体动力学和有限元分析的虚拟实验技术可进行碰撞事故重建和损伤机理分析,模拟颅骨骨折,计算分析颅骨在冲击载荷下的应力,并确立骨折损伤与应力参数之间的内在关系,从而为降低行人头部损伤风险,改进轿车安全设计提供依据.     

基于人体损伤特征信息的人车碰撞事故车速分析研究

综合国内外的相关实验、仿真与统计研究进展,基于人体损伤与碰撞速度之间的关系特点,对人车碰撞事故的车速分析方法进行研究。根据交通事故人体损伤的特点,构建了人体损伤特征参数及其描述模型,将损伤分为脏器损伤和骨折两部分进行描述及评分。利用统计、再现等方法探寻头部的MAIS值、HIC值与车辆碰撞速度三者之间的相关性联系,构建了MAIS-HIC-v综合模型,以此为基础建立了车速分析模型,开发了人车碰撞事故车速分析模块,可根据事故现场信息特点选择适当的计算方法,结合人体损伤信息进行车速分析。     

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。     

基于潜类别Logit模型的两轮车骑行者头部损伤影响因素研究

为研究汽车-两轮车碰撞事故中骑行者头部伤害的影响机理,探究头部损伤致因关系中存在的模式差异与异质性,基于中国交通事故深入研究（CIDAS）数据库中的2 806起两轮车事故,建立潜类别Logit模型。以骑行者头部伤害严重程度为因变量,将驾驶人、车辆、道路、环境和事故碰撞特征的相关因素作为自变量,取显著水平为0.05,建立多项式Logit模型,在此基础上根据拟合优度指标确定最优分组数并构建出潜类别Logit模型。研究结果表明:模型将事故样本划分为2个类别群体,2个群体在参数、变量分布特征和预测概率上存在显著差异,当事故样本具有“两轮车初始速度>30 km/h”、“骑行者碰撞后抛出距离>10 m”等特征时易被归类到类别1,且类别1对应于更严重的头部伤害;骑行者年龄>50岁、汽车类型为商用货车、两轮车类型为摩托车、事故发生在市区外、两轮车初始速度>30 km/h、头部碰撞玻璃和抛出距离>5 m都会增加头部损伤的严重程度;汽车驾驶人行驶意图为停车或变道时,存在造成严重两轮车事故的风险;佩戴头盔会减弱骑行者头部受到的伤害。      

道路交通事故再现分析结果的不确定性分析

实际道路交通事故中包含大量的不确定因素，充分考虑这些不确定因素并采用不确定性方法分析其对道路交通事故再现结果的影响，可以提高再现分析结果的可靠性和准确性。针对道路交通事故中的不确定因素，将随机理论和随机摄动技术引入到道路交通事故分析，并应用不确定性理论给出了分析结果的置信区间和置信度，提高了事故分析与再现结果的精度。以汽车一行人交通事故为例，对车辆行驶速度和人车路面接触位置进行不确定性分析，并与随机模拟方法得到的计算结果进行对比，验证了本文方法的正确性和实用性。     

基于有限元模型的汽车-行人碰撞事故重构研究

利用Hypermesh和Pamcrash软件,建立第50百分位行人下肢有限元模型和简化的厢式货车有限元模型,重构厢式货车倒车时与行人碰撞的交通事故案例,通过将模拟得到的行人损伤情况,比较韧带和骨骼的损伤,与医院给出的伤者诊断结果进行对比来确定初始参数,得出有限元仿真模拟碰撞事故的有效方法.结果表明,通过有限元仿真进行碰...     

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。     

轿车前部结构参数对儿童头部损伤影响分析

在轿车-行人碰撞事故中,影响行人头部损伤的车辆前部结构参数主要有:保险杠中心离地高度、保险杠宽度和伸出长度、发动机盖前缘高度及发动机盖倾斜角等.文中首先建立了儿童行人的仿真模型,并利用事故重建验证了仿真模型的可靠性;接着采用正交试验分析了上述参数对儿童头部伤害指数的影响;最后将所得结果和成年行人头部损伤的相关指数进行比较.结果表明,前部结构参数对儿童头部损伤的影响比成人的大,其中发动机盖前缘高度对儿童行人头部伤害的影响最为显著.     

不同冲击角度对两轮车骑行者保护试验区域伤害的研究

对交通事故数据的研究表明,两轮车骑行人也面临很高的受伤风险,各新车评价规程也开始对骑行人保护做出要求。根据中国保险汽车安全指数2023版规程的变化,通过选取符合要求的部分车型开展对比试验,分析在不同撞击角度下的头型伤害差异。试验结果表明,在撞击角度为45°时的伤害值大于撞击角度65°时的伤害值。     

Prevention of head trauma and death in patients with head injuries: A forensic autopsy study

This forensic study investigated patients with head injury to find methods of preventing head trauma and death of patients with head injuries. Autopsy information of patients who died after experiencing blunt force trauma in the head owing to different causes was reviewed. In addition, the manners of the death of patients who had mild to moderate head injuries on admission were analyzed. The records of 68 adult patients (2008–2015) with skull fractures or traumatic intracranial lesions due to blunt force trauma were assessed in this study. These patients were divided into four groups according to the causes of trauma: traffic accidents (n = 20), simple fall (n = 18), fall from height (n = 23), and blow (n = 7). The demographic information (Glasgow coma scale [GCS] score on admission and current medication and fall histories), autopsy findings, and severity of the injury, as indicated by the Abbreviated Injury Scale and Injury Severity Score, were compared among the different groups. The causes of death of seven patients with mild (GCS score of 13–15) or moderate (GCS score of 9–12) head injuries on admission were analyzed. The numbers of patients with current medication, fall history, subdural hematoma, and head injury alone as the cause of death were significantly higher in the simple fall group. The incidence of skull fractures and the number of deaths from multiple head and trunk injuries were significantly higher in the traffic accident group. Of the seven patients with mild or moderate head injuries on admission, four and three died from the acute onset of a pre-existing condition and exacerbation of traumatic brain injury, respectively. These results indicate that preventions of simple falls in individuals with current medication or fall history may decrease the number of deaths due to simple falls, and patients with head injuries due to traffic accidents should be examined for coexisting trunk injuries; in addition, those with mild or moderate head injuries must be cautiously monitored for the onset of a pre-existing condition and exacerbation of traumatic brain injury.