交通事故抛物地面碰撞力学参数的确定

基于抛物与地面碰撞的广义抛物运动模型，本文提出广义抛物抛距方程中因抛体碰撞地面引起的角度损失和速度损失的两个重要力学参数的确定方法。以汽车前照灯罩碎块为例，借助高速数字摄像机记录抛体以抛物线以及落地后弹跳和滑动—滚动的运动轨迹。通过抛物对两种地面的碰撞力学特性试验数据的分析，经数理统计方法处理获得两个力学参数。     

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。     

基于优化思想的事故再现碰撞模型研究

建立碰撞模型求解碰撞速度是交通事故再现的关键步骤，现有的大多数碰接模型不具备对冗余的输入参数信息进行优化的能力。本文基于优化思想，充分利用来自事故现场的信息，建立了对应的事故再现碰撞模型，可以实现冗余信息的优化，提高了事故处理的鲁棒性。该方法可用于分析典型的交通事故碰撞速度。     

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.     

基于正交实验的汽车-两轮车碰撞事故再现的参数影响研究EI北大核心CSCD

汽车-两轮车碰撞事故再现的关键是确定碰撞速度。本文在动力学分析的基础上建立了汽车与两轮车相互侧面碰撞的模型,得到了两车碰撞速度的表达式;筛选出影响汽车、两轮车碰撞速度推算和事故再现结果准确性的主要参数;通过具体的事故案例设定正交实验,分别获得了对汽车、两轮车的参数影响权重顺序;据此指导PC-Crash对一起真实的汽车-两轮车碰撞案例进行模拟重建。结果表明,按参数权重顺序辅助汽车-两轮车碰撞事故的再现仿真,可用较短时间再现与实际事故情况相吻合的结果。     

汽车碰撞事故计算机模拟的研究

本文牛顿定律，利用恢复系数、力矩恢复系数和车辆间摩擦系数等参数建立了两维碰撞过程的碰撞方程组及碰撞后过程的数学模型，并应用最小二乘法对碰撞初速及碰撞参数进行优化，以达到事故再现的目的。本文还编制了计算机模拟软件，通过对实车碰撞实验的验证了模型的有效性，可以为裁定和研究交通事故提供科学的手段。     

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。     

汽车与汽车碰撞交通事故模拟再现系统

在数据输入系统对数据预处理后，由分析计算系统根据轮胎模型、车辆动力学模型和速度模型用数值计算法求得碰撞作用前瞬时车辆运动参数，最后在屏幕上再现碰撞前、碰撞作用时及碰撞作用后车辆的瞬时运动形态。     

基于最小二乘法的事故再现分析

从提高计算机模拟汽车碰撞事故的实用性出发，以物理学和力学为基础，结合恢复系数、摩擦系数等建立车辆碰撞的力学模型，以已知的碰撞参数离差最小为目标，提出采用穷举法，通过计算机编程来实现基于最小二乘法模型的目标函数求解，进行汽车碰撞事故再现分析，通过对一实际交通事故案例的分析，验证了所采用的方法对事故再现的实用性。     

钻碰事故中有效碰撞速度的计算方法

在钻碰事故中，有效碰撞速度，也称为等效固定壁障碰撞速度的计算方法不同于非钻碰式追尾碰撞。通过实际案例提出用于钻碰事故中有效碰撞速度的计算方法，快速准确地解决实际问题。根据钻碰的形态及特点，可采用类比法与能量网格法相结合或读取EDR 的方法获得有效碰撞速度和碰撞瞬间速度。计算得出的鉴定结论与事实基本一致，可以作为划分责任的重要科学依据。计算方法的精度不仅需要大量的碰撞试验数据支持，也需要司法鉴定人员不断拓展专业知识，这样才能更好地运用于司法实践。     

Dynamic Parameter Estimation of a MacPherson Strut Suspension

The dynamic parameters of a MacPherson strut suspension were estimated from the kinematic responses and measured external forces on the system. First, Lagrange equation was used to develop the equations of motion of the system, and then equations of motion were written as linear with respect to the dynamic parameters being estimated. The generalized coordinate partitioning technique was applied to create a reduced set of equations of motion of the constrained dynamic system. In this method only the measurements of positions and kinematic responses of the independent coordinates, and the external forces applied on the system are required as inputs. The rank deficient linear system was solved by QR decomposition. Good correlation was obtained between the actual parameters and the estimated parameters, by comparison between the simulated system response from the actual parameters and from the estimated parameters.     

Dynamic Parameter Estimation of a MacPherson Strut Suspension

SUMMARY

The dynamic parameters of a MacPherson strut suspension were estimated from the kinematic responses and measured external forces on the system. First, Lagrange equation was used to develop the equations of motion of the system, and then equations of motion were written as linear with respect to the dynamic parameters being estimated. The generalized coordinate partitioning technique was applied to create a reduced set of equations of motion of the constrained dynamic system. In this method only the measurements of positions and kinematic responses of the independent coordinates, and the external forces applied on the system are required as inputs. The rank deficient linear system was solved by QR decomposition. Good correlation was obtained between the actual parameters and the estimated parameters, by comparison between the simulated system response from the actual parameters and from the estimated parameters.     

A fuzzy approach to reconstructing vehicle–pedestrian collisions

Vehicle–pedestrian collision is one of the most frequent and most severe types of road accident. Many models, both theoretical and empirical, have been developed over the last 30 years to reconstruct this type of impact, but not all of them yield accurate results, with a spread averaging about ±10?km/h. Many multibody software systems have been developed as well. They are very accurate and, when all of the parameters required by the software are available, they are the best methods to reconstruct the collision. However, complete knowledge of the precise dynamics of pedestrian motion throughout the trajectory is not necessary. For a court expert, the data on conditions of pre-impact, impact and rest position are usually sufficient to make an adequate survey. The fuzzy approach presented in this paper is used to calculate the velocity of the impacting vehicle, considering the main parameters, all collectable at the scene of the accident, with a precision of about 3?km/h. Accordingly, this methodology represents a suitable tool for the purpose of accident reconstruction.     

高速公路汽车追尾碰撞乘员安全性研究

研究高速公路汽车追尾交通事故中前车乘员颈部运动及其损伤形态,即挥鞭效应。采用有限元动态仿真技术模拟汽车追尾碰撞过程,仿真与试验结果进行对比验证,对应的特征参数基本一致。利用仿真结果分析汽车追尾事故中前车假人颈部的运动损伤特性,并进行安全性评价。结果表明,前车假人颈部的最大前屈和后屈转矩都在评价标准的安全范围之内,但已经接近临界值。研究的结果主要应用于汽车的安全性设计、道路的安全设施配置和交通安全管理等领域。     

车队认知能力增强的通信区块间隙优化方法

为了在单车超越车队的过程中缩短超车车辆与车队间通信范围，减少车队通信压力，锁定影响车辆入队的关键车队区块，同时通过将待进入关键区块的车队进行间隙优化调整，为驾驶人提供定制化换道入队引导服务，提出了基于驾驶人超车风格特征参数的车队内信息传输关键区块锁定算法，通过分析影响驾驶人换道入队位置范围的关键因素，将驾驶人换道入队过程分为本车道速度调整过程与入队速度调整过程，利用非参数贝叶斯算法获取驾驶人超车换道特征数据并提出基于关键区块所在车队位置序列的车辆间隙优化调整策略。研究结果表明：超车车辆加速度、与前车预计碰撞时间、与车队相对速度是影响驾驶人换道入队范围的关键因素；通过非参数贝叶斯算法将超车车辆运行数据分类获取的驾驶人换道入队驾驶操作基元，可准确提供驾驶人行为特征关键参数；通过将驾驶人换道特征分为48个子类型，可锁定驾驶人换道入队范围且车队关键区块范围随着超车车辆与车队速度差值不同在各个特征类型上呈现不同变化趋势；针对驾驶人入队特征对待进入车队关键区块的车辆间隙进行优化调整，不仅可以为驾驶人提供可接受的驾驶辅助信息，同时减少了车队间隙产生过程中车辆加速度范围，提升了车队运行的舒适性。     

基于最优控制的静水面多船避碰控制研究

多船避碰在船舶的导航与控制领域是一个非常困难的问题,传统的几何避碰方法较难处理这类问题。文中采用最优控制方法,从船舶的运动方程出发,由避碰的实现过程设计目标函数,采用广义梯度方法求解。仿真实验结果显示,在静水面情况下,该方法能得到较好的避碰效果。     

基于前车轨迹预测的高速智能车运动规划

针对现有运动规划算法大多只考虑障碍车当前状态,本文中提出一种基于前车运动轨迹预测的高速车辆运动规划算法。首先,融合考虑驾驶意图与基于车辆运动模型的方法对前车轨迹进行预测;然后,采用贝塞尔曲线(Bezier)规划主车运动轨迹,结合避撞过程中与前车碰撞风险概率,高速避撞车辆速度变化特点以及车辆运动稳定性等因素建立目标函数,并考虑车辆动力学与运动学约束,使用序列二次规划(SQP)方法对Bezier曲线的控制点和主车运动目标点位置进行优化求解,得到最优避撞运动轨迹;最后,以前车直行和换道两种工况为例,对主车的避撞运动轨迹进行规划,分析不同工况下主车避撞过程中的运动状态变化以及与前车碰撞风险概率变化。结果表明,所提出的运动规划算法能够保证车辆的避撞安全性与运动稳定性。     

无人驾驶车辆解耦混合运动规划方法研究

高速公路无人驾驶车辆运动规划要充分考虑车辆的动力学特性和道路环境构成的复杂约束,优先确保车辆的无碰撞行驶轨迹,同时算法实时性比常速情况下要求更高,要充分考虑计算的复杂性。提出一种可生成横纵向最优解逼近群的解耦增强混合运动规划方法,引入Frent坐标系将运动规划问题进行横纵向解耦,在横向偏移规划中融合数值优化和多项式规划算法,在纵向速度规划中融合围绕速度和围绕避障规划算法,解耦规划完成后使用代价函数和碰撞检测方法对生成的轨迹群进行评估和选择。搭建Apollo-LGsvl无人驾驶联合仿真测试平台,对所提出的运动规划方法进行仿真验证。结果表明,提出的横纵向解耦增强混合运动规划算法在高速公路各工况中所生成的运动轨迹能够有效避免车辆发生碰撞,其横向偏移和纵向速度均能满足二阶平滑,最大横向加速度、最大纵向加速度、最大纵向jerk等满足动力学约束。该方法有效减少了最优解逼近群内的轨迹数量,使轨迹评估阶段计算复杂度降低了46%,证明提出的方法具备一定的应用价值。     

重型汽车保险杠低速碰撞性能分析

针对某重型载重汽车保险杠开展低速碰撞安全性研究.利用Hypermesh建立有限元模型,再用LS-DYNA显式动力分析有限元软件求解分析.分别建立重型汽车保险杠系统与刚性墙低速正碰,与摆锤偏碰2种工况,得到保险杠的变形、加速度等参数,分析了某重型汽车保险杠的低速碰撞性能.根据碰撞能量相等原理进行了保险杠与刚性墙正面碰撞的台车试验,验证了仿真模型的正确性并分析产生误差的原因.试验和仿真结果表明,该型汽车保险杠在低速碰撞时变形较小,对前围部件起到了较好的保护效果.     

Human body modelling for traffic accident analysis

A traffic accident is a complex phenomenon with vehicles and human beings involved. During a collision, the vehicle occupant is exposed to substantial loads, which can cause the occupant injuries that depend on the level of passive safety, as well as on the occupant's individual characteristics. Correct estimation of injury severity demands a validated human body model and known impact conditions. A human body modelling procedure for the purpose of accident analysis is introduced. The occupant body has been modelled as a multibody system with rigid body segments connected. Geometrical and inertial properties of individual body segments were estimated using computed tomography. Frontal impact conditions were simulated on a sled test facility, while the human body dynamic response was measured. Comparison of experimental data and computer simulation revealed an influence of joint resistive properties on the occupant motion in collisions. The difference between measured and simulated response was minimised using optimisation method. Individualised human body modelling procedure enabled better prediction of the occupant motion during vehicle collision and thus more precise estimation of possible injuries in real-life traffic accidents.