校车儿童约束系统防护性能有限元分析

分析儿童乘员在校车正面碰撞中无安全带约束,使用2点式、3点式和5点式儿童安全带约束条件下的儿童假人的动力学响应和头、胸部的损伤物理参数;分析3点式安全带的两种误用情况下的儿童假人的有关物理损伤参数。结果表明,在正面碰撞事故中,使用5点式儿童安全带更有利于儿童乘员保护;正确使用3点式儿童安全带可以减轻头、胸部损伤风险。     

移动式安全座椅的乘员保护性能的研究

传统的座椅在汽车前碰撞中是不允许产生明显变形的,本文中提出了3种移动式的汽车安全座椅,它们可在汽车前碰撞时发生相应的变形,具有防止乘员下潜,消除安全带与乘员之间的初始间隙和降低胸部加速度的作用:立了使用3种移动式座椅和传统座椅的汽车前碰撞乘员动力学响应和损伤分析的仿真模型,并进行4种座椅的对比仿真.结果表明,与传统座椅和其它两种移动座椅相比,第一种移动式安全座椅对乘员头部、颈部和胸部具有较好的防护性能.     

汽车与摩托车碰撞事故再现及摩托车驾驶员致伤特点分析

通过对事故中汽车损坏痕迹及摩托车驾驶员伤亡情况的鉴定,建立模型,构建事故碰撞环境,使用成熟事故再现软件PC-Crash对汽车与摩托车碰撞事故发生过程进行重建,对摩托车驾驶员碰撞后的运动响应及各损伤部位的动力学响应参数进行分析,将仿真结果中摩托车驾驶员的运动响应、损伤部位的伤亡程度及动力学响应结果与法医学尸检报告中的客观事实进行对比,得出了基于PC-Crash的仿真结果与实际情形基本符合的结论。     

自动驾驶汽车事故中主动旋转座椅规避儿童乘员的损伤风险研究

为了提高儿童乘员在自动驾驶汽车中的碰撞安全性，提出在正面碰撞发生前主动将不同座椅朝向的乘员旋转至背向碰撞方向(180°方向)的策略，通过改变人体受力方向，将不同座椅朝向乘员的正面碰撞形式转化为标准的追尾碰撞形式，从而提高自动驾驶车辆中儿童乘员的碰撞安全性。首先，通过正面碰撞假人试验对THUMS 10岁儿童乘员台车模型的有效性进行验证；然后，基于4种不同座椅朝向(0°、90°、135°和180°),利用THUMS 10岁儿童乘员模型进行正面碰撞仿真试验，发现180°座椅朝向儿童乘员损伤风险最小，因此，180°座椅朝向被确定为相对安全的座椅朝向；最后，模拟200 ms内将座椅旋转±45°和300 ms内将座椅旋转±90°以及分别在0 ms和100 ms时间延迟后引入碰撞的试验过程，研究座椅旋转过程本身以及先旋转后碰撞策略下的乘员损伤风险。研究结果表明：200 ms内将儿童乘员旋转±45°和300 ms内将儿童乘员旋转±90°,不引起额外人体损伤；碰撞时刻的延迟所造成的儿童乘员姿态的变化，会导致儿童乘员在碰撞过程中产生不同的运动学响应和损伤风险；在无碰撞时刻延时的情况下，先旋转后碰撞的策略可...     

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。     

汽车与行人碰撞事故再现及行人致伤特点分析

通过对事故中汽车损坏痕迹及行人伤亡情况的鉴定及模型的建立,构建事故碰撞环境,使用成熟事故再现软件PC-Crash对汽车与行人碰撞事故发生过程进行重建,对行人碰撞后的运动响应及各损伤部位的动力学响应参数进行分析,将仿真结果中行人的运动响应、损伤部位的伤亡程度及动力学响应结果与法医学尸检报告中的客观事实进行对比,得出基于PC—Crash的仿真结果与实际情形基本符合的结论。因此,利用计算机仿真技术快速重建有行人参与的事故碰撞过程,分析行人的致伤方式并提供损伤部位的动力学响应参数等,对于交通伤法医学鉴定及深化交通伤机理研究具有参考价值。     

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。     

中国体征3岁儿童乘员损伤仿生模型在C-NCAP正面碰撞测试仿真中的应用EI北大核心CSCD

本文中应用已验证的具有详细解剖学结构特征的中国3岁儿童乘员图斯特损伤仿生模型(TUST IBMs3YO-O),参照C-NCAP(2021年版)两种正面碰撞乘员保护动态试验,建立仿真模型。通过分析3岁儿童乘员在不同工况下的头部、颈部、胸部的运动学和生物力学响应,研究正面碰撞测评试验中3岁儿童乘员的损伤机理和不同工况下损伤的差异。结果表明:在运动学响应方面,与正面100%重叠刚性壁障(FRB)碰撞试验相比,3岁儿童乘员在正面50%重叠移动渐进变形壁障(MPDB)碰撞试验中损伤风险更大,且远离碰撞侧的儿童损伤更严重;在生物力学响应方面,FRB碰撞中,3岁儿童乘员头部下颌与胸部接触可能出现轻微脑震荡。MPDB碰撞中,儿童出现向左的横向运动,头部下颌与右侧胸部接触,导致生物力学响应峰值较大,可能出现轻微脑震荡、肋骨骨折、肺部挫伤等损伤。     

基于上海市嘉定区交通事故的小偏置碰撞特征分析

总结了小偏置碰撞在这些事故中的基本特征。从上海市嘉定区的交通事故统计集合中,采集了其中45辆小偏置事故车辆和车上57名前排乘员的信息,分析了事故的实际道路交通状况、车损情况、乘员伤情和运动响应4个方面。结果表明:87%的事故车辆并未明显侵入到座舱;88%的乘员未伤或轻伤;碰撞后车辆的爆胎和旋转响应对乘员伤情有显著影响。这可为将来制定与车辆小偏置碰撞相关的中国试验规范和中国评估标准提供数据支持。     

儿童安全座椅中填充吸能泡沫对头部的保护效果分析

采用Pam-Crash仿真软件,在已验证的6岁儿童乘员有限元模型上,施加ECE R129法规中规定的减速度曲线,以模拟汽车在侧面碰撞事故中后排儿童乘员的头部损伤情况。通过头部质心合加速度、头部性能指标(HPC)、脑组织Von Mises应力、颅内压、剪切应力和泡沫与头部之间的接触力等评价指标,研究侧面碰撞时安全座椅侧翼结构中头枕部位填充吸能泡沫对儿童乘员头部的保护效果。结果表明:安全座椅中填充泡沫可有效降低侧面碰撞对头部的损伤,且填充PU泡沫的保护效果要优于EPS泡沫。     

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...     

儿童约束系统动态仿真研究及初步参数分析

本文利用MADYMO软件建立包含P系列儿童假人、一款国产汽车用儿童座椅和试验台车的儿童乘员约束系统的计算机仿真模型,并模拟了ECE-R44法规规定的正面碰撞台车试验环境。通过与对应产品的台车碰撞试验结果对比,对该模型有效性进行了验证。同时,在已验证模型的基础上,对儿童座椅及台车试验系统设计参数对儿童乘员响应的影响进行了分析,结果表明儿童座椅的摩擦系数、成人安全带刚度、儿童座椅安全带定位孔孔位置对儿童乘员在正面碰撞中的响应影响较大,通过适当的儿童约束系统设计可以降低儿童乘员在碰撞事故中的受伤几率。     

儿童增高座椅安全带约束路径研究

儿童乘员使用成人安全带约束的儿童增高座椅在发生正面碰撞时,会出现肩部安全带过于接近颈部以及腰部安全带从盆骨滑移的现象,从而导致颈部拉力和弯矩过大,以及造成腹部压力过大的情况.针对该问题进行研究,通过对肩带导向及腰带导向的不同位置进行优化组合,寻找能有效改善该问题的安全带约束路径,同时减少儿童乘员受到的伤害.研究结果表明...     

Occupant injury risk analysis at NASS/CDS database

Injury information for vehicle occupants from the body regions of the head, thorax, abdomen, and upper and lower extremities, due to the restraints and interior parts of the vehicle, were extracted from the 2009 ~ 2012 NASS/CDS database. For those cases with high occurrence frequency, a detailed and comprehensive data analysis was performed to find the relationship between the accident, occupant, vehicle, and injury data. A numerical frontal impact sled model with the Hybrid III dummy and the GHBMC human body model was constructed to simulate and identify those injury risks according to NASS/CDS. Among the 5,734 injuries to the aforementioned body regions from frontal crashes are, listed by frequency of occurrence, the lower extremity (27.8 %), upper extremity (21.3 %), thorax (15.1 %), face (10.9 %), spine (8.7 %), head (7.3 %), and abdomen (6.9 %). The main injury sources to the head were the windshield, side structure, and steering wheel. For the thorax and abdomen they were the seat belt and steering wheel. For the lower extremity it was the instrument panel. The main injury patterns for the head were the concussion and the contusion. For the thorax they were vessel laceration and lung contusion. For the abdomen they were laceration and contusion of the organs. For the lower extremity they were bone fracture and ligament rupture. The steering wheel and seat positions were main factors affecting head and thorax injury risks. From the sled impact simulation, high injury risks of the head and thorax were assessed respectively at conditions of steering column tilt down and rear most seat position, which correlated well with the findings from the NASS/CDS data analysis.     

结合伤情的事故再现新方法研究

采用FC-Crash对道路交通事故进行重构已是比较成熟的方法,从中可以获取事故车辆的三维加速度与角加速度波形,但无法模拟出乘员的伤情指标,而Madymo软件是建立包含车体、安全带、安全气囊、假人在内的约束系统模型,在给定的加速度下可以计算出人员的伤害指标。故将PC—Crash与Madymo进行耦合计算,即可获得事故车辆在事故过程中的运动参数,再现驾乘者的运动响应,进而得到人员的伤情指标。这一新的事故再现方法的研究结果表明:PC-Crash与Madymo的耦合计算可较为准确地再现事故车辆的减速和旋转运动状态,以及驾乘人员的响应运动状态,对结合致伤机理深入分析事故原因具有重要的意义,也可为交通事故鉴定提供新思路。     

2车碰撞事故下5座乘用车乘员死亡风险分析

为探究5座乘用车乘员在2车碰撞事故下的死亡风险,研究了6种单一特征变量对乘员致死率的影响,进而基于二项Logistic回归模型分别对单一特征变量和组合特征变量进行显著性分析。通过9种常用的分类算法,结合网格搜索的调参方法,以F1为衡量指标选出相对较优的3种分类算法,即投票分类器、梯度提升及决策树,来构建多特征组合下的死亡风险预测模型。研究结果表明:①单一特征变量中行驶方向、路段类型、碰撞对象、乘坐位置对乘员死亡有显著影响。其中,异向行驶的车辆碰撞与同向行驶相比,乘员的死亡风险增加72%;非高速交叉路段与高速路段相比,乘员的死亡风险降低69%;碰撞对象为商用货车、商用客车的乘员死亡风险分别是乘用车的5倍和3倍,若在非高速非交叉路段发生碰撞则乘员死亡风险升至8倍左右,若在高速路段则高达15倍左右;相对于驾驶位乘员,副驾驶位乘员的死亡风险增加70%,且该位置乘员的死亡风险在高速路段会升高到驾驶位乘员的近4倍;②碰撞对象和路段类型是影响乘员死亡情况的主要特征变量;③由模型的预测结果可知:5座乘用车的正面或后面与商用货车在高速路段或非高速非交叉路段发生碰撞,乘员的死亡风险高于生存几率。      

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。     

自动紧急转向导致斜角碰撞的一体化仿真分析

在前方道路突然出现障碍物的危急情况中，车辆采用自动紧急转向来避障，由于情况紧急，车辆在转向过程中仍可能与其他道路参与者发生碰撞事故。当车辆采用自动紧急转向避让道路前方路口突然闯入的车辆时，与对向来车发生斜角碰撞，由此，对该特定场景的转向-碰撞全过程进行一体化仿真，分析乘员在转向阶段因车辆横摆和侧倾运动引起的离位现象以及离位在碰撞过程中对乘员的动态响应和损伤造成的影响。首先，建立由自动紧急转向导致的斜角碰撞场景；其次，在该场景中，确定车辆在最小避障距离内的紧急变道路径，并计算车辆和乘员在变道过程中的动态响应；碰撞事故发生时刻选取为本车在紧急转向过程中易与对向来车发生碰撞的时刻，且在该时刻乘员具有较大潜在损伤风险；然后，在时域上结合车辆转向阶段和碰撞阶段的运动响应，将其作为整体输入，对乘员在全过程的动态响应进行一体化仿真；最后，分析离位对乘员损伤的影响规律以及影响因素。研究结果表明：紧急转向会导致乘员产生明显的横向离位，降低了约束系统对乘员的保护效果，致使乘员头部和颈部在碰撞中的人车相对运动速度和相对位移明显增大；横向离位使得乘员头部偏离安全气囊中央区域，降低了安全气囊的保护作用；这2个因素导致了乘员头部损伤评价指标H_HIC36增加7.20倍，颈部损伤评价指标N_ij增加2.32倍；乘员头、颈部损伤具有随横向离位程度减小而减小的趋势。