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。     

汽车安全气囊起爆车速与乘员伤害关系的仿真研究

利用碰撞受害者模拟软件MADYMO建立了某客车乘员约束系统前碰撞计算机仿真模型,通过对不同碰撞车速下乘员伤害值的仿真计算,研究了保证乘员伤害指标达到一定要求的汽车安全气囊起爆车速。使用生物力学灰度区的概念描述和确定气体发生器的点火阈值,也就是从乘员保护的观点出发,确定不同结构汽车的气囊点火车速,从而为整车匹配安全气囊提供了良好的手段和依据,并能够大大降低匹配时间和周期。     

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.     

侧面碰撞远端老年乘员损伤研究

为探究欧洲新车评价规程（Euro-NCAP）侧面碰撞条件下远端老年乘员的运动学响应和损伤机理，首先利用老年人体模型CHARM-70建立台车模型，然后建立整车AE-MDB侧面碰撞和侧面斜柱碰撞有限元模型，进行整车碰撞仿真并提取非碰撞侧B柱底部加速度脉冲，最后，基于THUMS＿AM50＿V4.0人体模型和老年人体模型CHARM-70建立单乘员和双乘员台车仿真模型，进行AE-MDB侧面碰撞和侧面斜柱碰撞仿真。结果表明：在侧面碰撞中，安全带无法有效限制远端乘员因惯性而导致的侧向偏移；在单乘员台车仿真中，远端老年乘员头部和颈部损伤值远小于阈值，但胸部出现大面积严重肋骨骨折；在双乘员台车仿真中，远端老年乘员的头部和胸部出现严重损伤。     

汽车儿童乘员事故重建研究

首先,采用PC-Crash软件进行两车碰撞事故再现,求得目标车辆沿X、Y轴的加速度和绕Z轴的转动角度.然后,将PC-Crash求得的结果作为MADYMO模型的初始边界条件,模拟儿童乘员头、颈及胸部的动力学响应.结果表明:仿真中两碰撞车辆停止位置与实际事故中的情况较好地吻合;儿童乘员头、颈、胸部的动力学响应较好反映了儿童乘员实际的损伤情况.前排座椅头枕、座椅安全带及头、胸部运动的不同步分别是导致儿童乘员头、胸及颈部损伤的主要原因.     

汽车-自行车碰撞事故中骑车人头部损伤仿真分析

首先利用PC-Crash软件,建立自行车、骑车人和汽车模型,并在不同碰撞条件下进行汽车-自行车碰撞事故的计算机仿真.然后根据得到的碰撞过程中骑车人头部加速度曲线来计算头部HIC值.最后利用所得的HIC值,分析了不同碰撞条件对骑车人头部损伤情况的影响.这为汽车-自行车事故的骑车人保护研究提供了依据.     

轿车-自行车事故中骑车人头部损伤的影响因素研究EI北大核心CSCD

为探究轿车-自行车事故中骑车人的骑行姿态对其头部损伤的影响规律,首先采用PC-Crash软件建立自行车、骑车人和轿车模型,进行4组不同背角范围的仿真并分析骑车人骑行姿态对头部损伤的影响。接着,从中国交通事故深入研究(CIDAS)数据库中挑选出79例轿车-自行车事故,用于分析实际案例中坐姿对头部动力学响应的影响。最后,通过多项式拟合,建立了在4个姿态分组下,头部碰撞速度、绕转距离和损伤程度与车速之间关系的数学模型。结果表明:骑车人头部的损伤程度随轿车碰撞速度的升高而增大,但随骑车人的背角的增大而减小。     

正面碰撞时轿车后排乘员的保护

为提高轿车后排乘员在发生正面碰撞时的安全性,文章利用碰撞仿真分析软件MADYMO,建立包括某轿车车体、安全带和假人的乘员约束系统正面碰撞模型,并与碰撞试验结果进行对比,验证了模型有效性。利用该模型对安全带形式和座垫角度对乘员的HIC、胸部3ms加速度和左右大腿力等损伤值的影响进行了比较,表明使用3点式安全带同时匹配座垫倾角25°的方法,能使头部损伤下降59%,胸部伤害下降20%,腿部损伤下降70%,有效提高后排乘员的安全性。     

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。     

基于FMVSS214的内饰刚度对侧面碰撞安全性影响的分析

汽车侧门内饰件并不是主要的碰撞吸能元件,但是其刚度和结构形态会影响二次碰撞中假人的动态响应。为减少二次碰撞对于乘员的伤害,本文在整车模型的基础上,建立了PSM碰撞子模型,分别分析了胸部碰撞区域和盆骨碰撞区域内饰刚度对于乘员损伤的影Ⅱ向,为侧面碰撞乘员保护的研究提供参考。     

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。     

Mathematical model validated by a crash test for studying the occupant’s kinematics and dynamics in a cars’ frontal collision

The aim of the paper was to determine the kinematic parameters that influence the occupant injury risk through a mathematical model. The developed model is a 2D model composed of 4 bodies (2 vehicles, thorax and head). The head and thorax are interconnected with a rotation joint and a torsion spring meant to stiffen the relative movement between the bodies. The thorax is connected with the vehicle body by a linear spring meant to simulate the seatbelt stiffness. The model was solved using Lagrange principle and the validation of the model was made through a crash test performed using the same initial conditions and comparing the obtained values of the displacement, velocity and acceleration parameters with the ones obtained with the mathematical model. The head and torso were chosen due to the fact that they are the common parts of the body that get injured, especially the head with the change of 80 % to cause fatal injury in car’s frontal collision. Once the model was validated, the stiffness of the seatbelt was modified in order to determine the behavior of the occupant in case of car frontal collisions. When the seatbelt stiffness was reduced, the occupant displacement and velocity increased, while by increasing the stiffness, these parameters decreased. The values of the developed model presented a high degree of similarity with the results obtained from the crash test with an error of 10 %. This model can be used by engineers to easily asses the occupant injury risk in case of vehicle frontal collisions.     

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。     

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.     

自动驾驶中座椅旋转速度对乘员的影响

为提高自动驾驶车辆的安全性,提出用一种旋转速度曲线把座椅旋转至指定角度,研究此旋转速度下的乘员生物力学响应。首先,根据所建立的碰撞模型与假人试验数据进行对比验证;其次,改变座椅旋转方向和速度研究乘员旋转至指定位置乘员的生物力学响应。结果表明:在200 ms内采用等腰梯形旋转速度曲线旋转至±45°和±90°不会引起乘员额外的损伤风险。     

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.     

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。     

挥鞭伤及相关法规研究

为降低在低速追尾碰撞中乘员颈部受到的挥鞭伤害,文章对挥鞭伤生成原理、E-NCAP及C-NCAP挥鞭伤试验的评价方法进行了研究,并依据E-NCAP中等强度动态试验标准,对普通头枕及Re-active头枕进行试验对比,从结果评价中可看出,Re-active头枕在头枕接触时间、颈部伤害指标NIC、Nkm及上颈部剪切力4方面均优于普通头枕,试验结果总得分也高于普通头枕,说明Re-active头枕能够在低速尾碰过程中更有效地保护乘员头颈部。     

商用车后下防护装置碰撞的计算机仿真研究

建立了后下防护装置的碰撞分析有限元模型,根据国家法规GB11567．2-2001进行碰撞仿真分析,通过多种结构方案的碰撞仿真对比分析,研究了后下防护装置结构设计对追尾碰撞性能的影响,提出了较佳的后下防护装置设计方案,对结构设计改进、减少和避免碰撞时对追尾车辆上乘员的伤害具有指导意义。