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。      

电动两轮车骑车人紧急避让姿态对损伤风险的影响研究

为研究不同紧急避让姿态下骑车人运动学响应及损伤差异，采用 THUMS 人体有限元模型开发 1类正常驾驶姿态和 3 种典型紧急避让姿态：被撞侧脚着地（SFL）、非被撞侧脚着地（NSFL）和双脚着地（LBF）。建立了汽车碰撞电动两轮车和骑车人的仿真模型，进行了8组仿真（20和40 km/h两种碰撞速度和4种驾驶姿态的组合），以对比分析头部损伤参数(峰值角加速度、峰值线性加速度、HIC₁₅、颅内正压力、CSDM_0.15和最大主应变)和下肢的 Vonmises 应力分布，评估两轮车骑车人撞地损伤风险。结果表明：当车速为 20 km/h 时，正常姿态骑车人头部撞地损伤超过 AIS 4+，各姿态下肢损伤均未超过骨折阈值；当车速为 40 km/h 时，各姿态骑车人头部撞地损伤均超过 AIS 4+，紧急避让姿态 LBF 时头部损伤风险最高。正常姿态骑车人的下肢损伤风险最低，紧急避让姿态 SFL 骑车人下肢有骨折风险。该研究结果厘清了紧急避让姿态对骑车人撞地损伤的影响，为汽车安全技术研究提供重要参考依据。     

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.     

轿车-行人事故中人体损伤来源与相关性分析

为更好地了解车-人碰撞事故中人体不同部位的损伤来源及其相关性,从大量事故案例中选取64例附着弹出类型车-人碰撞事故,用PC-Crash对事故进行再现后读取相关数据,经验证,数据可靠。然后借助做图和相关性分析等技术对数据进行分析。结果表明,头部损伤和大腿部位的损伤主要来源于人与车碰撞的过程中;胸部由加速度引起的损伤主要来源于与车碰撞过程中,而由碰撞力引起的损伤则主要来源于与地面碰撞过程中;小腿部位的损伤来源,则须具体问题具体分析。通过相关性分析表明,行人头部HIC15与胸部3ms加速度值之间的相关系数最高,具有显著统计学意义,表明行人头部损伤与胸部损伤之间具有高度相关性。     

行人被面包车碰撞的运动学规律

为了丰富人车碰撞事故运动学理论,同时为面包车碰撞行人事故的分析鉴定提供理论支撑,对20～110 km·h^-1车辆碰撞速度下行人被面包车碰撞后的运动规律进行研究。利用多刚体建模系统PC-Crash软件构建面包车与行人碰撞仿真模型,并通过仿真获得多种碰撞条件下行人碰撞后的纵向/横向抛距、抛射高度、抛射角度、空中旋转圈数、躯干合成速度和头部合成加速度等运动学数据。结合国家车辆事故深度调查体系（NAIS）中14例具有可靠数据的事故样本进行比较验证。定义并提出了行人被面包车碰撞后的拱推型运动形态,以区别于长头车碰撞的卷绕型和平头车碰撞的推掷型。结果表明：拱推型碰撞中行人会在瞬间被加速到车辆碰撞速度的111%～127%;在高速（110 km·h^-1）碰撞中,头部合成加速度值超过3 000 m·s^-2,头部损伤指标（HIC）值超过7 500;行人空中旋转不超过3圈,被抛高度不超过4.0 m,抛射角度介于6°～11°;行人抛距与车辆碰撞速度之间的关系可以用幂函数模型进行描述;碰撞接触位置、车型外廓参数、行人行走速度和行人碰撞姿势对行人被抛运动形态有一定程度的影响,相对标准碰撞的影响程度一般在5%以内,最大不超过10%（边翻型除外）;行人头部损伤安全界限（HIC值为1 000）对应的车辆碰撞速度约为55 km·h^-1;边翻型碰撞中行人的运动形态与拱推型差别较大,横向抛距最大可达12.0 m。     

道路弱势群体头部碰撞特性研究

为了解碰撞事故中道路弱势群体(vulnerable road users,VRU)头部撞击车辆前端的运动特性,基于VRU实际交通事故数据,以VRU头部碰撞位置、碰撞速度和碰撞角度为研究对象,利用虚拟仿真分析工具,开展车辆(SUV和Sedan)撞击VRU(行人、自行车骑行人、摩托车骑行人)典型碰撞工况中头部撞击特性分析,结果表明:随着VRU两轮车参考高度增大,VRU骑行人头部碰撞位置靠近车后方,头部碰撞速度和碰撞角度逐渐降低;随着汽车速度增大,VRU骑行人头部碰撞位置靠近车后方,头部碰撞速度逐渐增大。研究结论为行人保护法规及NCAP规程更新提供参考。     

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。     

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。     

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。     

基于交通事故深度调查数据的行人头部损伤特征研究

基于未来出行交通事故场景研究 （Future Mobile Traffic Accident Scenario Study,FASS） 数据库中135例人车碰 撞事故深度调查数据,对造成行人头部损伤的来源及车速对头部损伤来源的影响进行了统计分析。采用Spearman相关系 数检验法,建立了车辆速度区间与头部平均 MAIS 的回归模型。结果表明,行人头部致伤物主要来源于车辆,占比约 58%,其次为地面,占比约40%。行人事故中,碰撞车速对行人头部损伤来源的分布情况有一定的影响,当车速低于30 km/h时,行人头部损伤主要来源为地面,当车速为 ［30,50］ km/h时,车辆和地面对行人头部造成的损伤风险相近,当 车速高于 50 km/h时,行人头部损伤主要致伤物来源为车辆。因此,在进行交通损伤流行病学研究、交通损伤事故数据 库构建时,特别是在中低速碰撞中,应重视地面对头部造成损伤的风险。     

汽车摩托车碰撞事故中骑乘人员损伤差异对比研究

为探索骑乘人员的损伤差异,基于PC-Crash仿真软件,以车型、碰撞车速和碰撞形态为变量进行147组汽车碰撞载人摩托车的仿真,在此基础上用统计学方法分析所得数据。结果表明:绝大多数碰撞条件下,包括不同碰撞车速,骑车人头、胸部和撞击侧下肢损伤指标参数的均值均高于后座乘员;此外,当碰撞车速分别为45和50 km/h时,骑车人和后座乘员的头、胸部损伤都超过其安全界限。     

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。     

电动二轮车驾驶人头部损伤再现不确定性方法

为了减少交通事故中不确定性信息在受伤害者损伤再现中造成的不利影响,采用拉丁超立方(LHS)试验设计和响应面蒙特卡洛相结合的方法对电动二轮车驾驶人头部损伤再现进行损伤不确定性分析。首先采用多体系统动力学方法对具有详细事故信息(含视频信息)和损伤记录的2起电动二轮车事故中的汽车碰撞速度进行再现和不确定性分析,并对比事故信息(视频信息、最终位置、电动二轮车驾驶人的运动学),进而验证事故再现结果的有效性。在此基础上,应用有限元方法将获得的电动二轮车驾驶人头部碰撞的边界条件加载至THUMS人体头部有限元模型,分析电动二轮车驾驶人头部损伤参数的不确定性与简明损伤准则AIS累计频率的分布关系,并对比电动二轮车事故案例中电动二轮车驾驶人的头部损伤法医鉴定记录。研究结果表明:蒙特卡洛不确定性分析方法能够较准确地预测电动二轮车事故中的汽车碰撞车速,采用该分析方法获得的电动二轮车驾驶人头部损伤等级与法医鉴定的脑部损伤记录高度吻合;蒙特卡洛不确定性分析方法可以适用于评估电动二轮车事故中电动二轮车驾驶人的头部损伤等级,研究结果可为电动二轮车驾驶人头部损伤研究提供理论依据和实证方法。     

不同座椅安装方向下Q3损伤研究

针对目前儿童保护不足的问题,本文分析了10款轿车在50km/h的正面100％重叠刚性壁障碰撞试验中Q3儿童假人的损伤情况,同时比较了儿童座椅在前向安装以及后向安装下儿童的损伤情况,依据C-NCAP(2021)中的评价项对儿童假人的头部、颈部、胸部进行分析.结果表明,在儿童座椅后向安装的情况下,儿童头部、颈部、胸部的损伤...     

基于CIDAS数据与集成学习的电动两轮车骑行者伤害致因分析

电动两轮车保有量持续增长导致相关的事故伤害日益严重。为研究电动两轮车-机动车碰撞事故中电动两轮车骑行者受伤程度的影响因素,以中国事故深度调查(CIDAS)数据集中的1 246起电动两轮车-机动车事故案例为基础,对比随机森林、XGBoost和LightGBM这3种集成学习模型性能,基于准确率等指标选用性能最优的LightGBM模型进行电动车骑行者受伤严重程度预测。结合SHAP可解释方法,进一步分析发现自变量与因变量之间存在明显的非线性关系:电动两轮车骑行者抛出距离对死亡的影响存在明显的阈值效应,电动两轮车骑行者被抛出距离小于5 m时,不易发生死亡事故,超过5 m时,抛出距离和死亡风险呈正相关;事故发生地为市区外或公路上以及与载重物车辆相撞能显著增加电动两轮车事故中骑行者的死亡风险;电动两轮车不加装脚蹬、座位高度大于70 cm、车把宽度为61~65 cm、车把设计形式为向后弯曲或牛角状等因素可降低死亡风险;与电动两轮车骑行者相关的降低死亡风险的因素包括女性、年龄在30~50岁及对事故发生地环境更为熟悉。      

正碰和偏置试验中的Q3损伤对比研究

针对目前儿童乘员保护不足的问题,本文在某款C级轿车上采用50km/h的正面100%重叠刚性壁障碰撞试验(简称正碰试验)和64km/h的正面40%重叠可变形壁障偏置碰撞试验(简称偏置试验)对比分析Q3儿童的损伤情况。依据C-NCAP 2021版评价规程对2个试验工况中Q3儿童进行评价。2种工况,儿童假人体现的损伤情况均严重。正碰试验中头部、颈部和胸部压缩量的损伤值更大。对胸部累积3ms合成加速度而言,偏置试验得分很低,损伤更大。目前,5点式儿童安全带起不到很好的缓冲吸能的保护效果。车辆开发商可以设计能更好保护儿童乘员的约束系统。     

前置护体式安全座椅布置参数优化研究

建立了Q系列3岁假人的正面碰撞仿真模型,以前置护体安装高度位置(相对于假人H点位置)、前置护体自身高度、前置护体加强肋板刚度以及泡沫材料刚度4个因素为研究对象,运用正交试验设计和方差分析筛选优化参数,并采用基于遗传算法的多目标优化方法进行求解。经过优化求解得知,当前置护体安装高度位置为0 mm(相对于假人H点位置),前置护体自身高度为190 mm时,对儿童乘员的保护效果最佳。此时最大腹部压力较初始值降低了16.3%,胸部3 ms加速度较初始值降低了9.1%。综合分析可知,在正面碰撞中减小儿童腹部与胸部损伤的关键之处在于,前置护体需约束在儿童乘员的盆骨部位,避免在碰撞过程中儿童出现"下潜"现象;通过将约束部位扩散到儿童胸部的方式可以有效分散碰撞冲击载荷,从而减小儿童乘员的腹部和胸部损伤。