利用动量原理求汽车碰撞速度的方法

利用动量平衡原理和动量守恒定律的基本原理，研究了推算汽车碰撞速度的解析计算方法，并提出了两种推算碰撞前汽车动量图解的方法，这两种图解方法同理论的计算方法相比，具有简单和容易的 理解的特点。     

CHEVROLET SPARK

只要是学过高中物理的人都会知道动量和动能的概念。这两个物理量都与物体的质量和速度有关系，而发生碰撞时的巨大能量，都全部是靠车身通过变形来吸收转化的。微型车自身的质量小，那么在碰撞时车身需要吸收的能量少，理应有更加优异的碰撞试验结果，但事实总是和理论有差距。[编者按]     

轻型汽车前部偏置碰撞特性研究

从汽车前部偏置碰撞动量分析入手提出碰撞前后汽车运动状态间的关系，得出结论：汽车碰撞时９５％以上的能量均由汽车车体变形所吸收；碰撞后汽车的运动状态（即汽车运动的速度及角速度）与汽车碰撞位置有关，与汽车碰撞前的速度成正比。该结论通过ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ３Ｄ有限元模拟计算获得验证。     

CHEVROLET SPARK碰撞安全与微型车无缘?雪佛兰乐驰C-NACP碰撞试验点评

只要是学过高中物理的人都会知道动量和动能的概念。这两个物理量都与物体的质量和速度有关系,而发生碰撞时的巨大能量,都全部是靠车身通过变形来吸收转化的。微型车自身的质量小,那么在碰撞时车身需要吸收的能量少,理应有更加优异的碰撞试验结果,但事实总是和理论有差距。     

关于轿车碰撞设计速度大小的探讨

在轿车的被动安全设计中，大多采用单碰撞设计速度。一般观点认为，按照高的碰撞车速设计出的轿车在轿车发生碰撞事故时能给乘员提供更多的保护。本文通过建立一个简单模型，对按照高碰撞速度设计和按照低的碰撞速度设计进行比较计算。结果表明，碰撞设计速度必须根据事故发生的概率曲线而定，最好采用双碰撞设计速度。在单碰撞设计车速情况下，一味地提高碰撞设计车速可能会导致乘员的综合受损伤程度更严重。     

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。     

基于事故重建的骑车人头部碰撞测评工况研究

为了研究交通事故中两轮车骑车人头部碰撞工况，通过事故重建对汽车-两轮车碰撞模型进行验证，针对轿车和SUV车型分析了头部碰撞区域、速度和角度的差异，结合现有行人保护测评要求提出了测评建议。结果表明：骑车人头部碰撞速度与行人头部碰撞速度差别不大；对于发动机罩前缘高度不高于850 mm的车辆，头部碰撞区域建议将包络线（WAD）范围从2 100 mm扩大至2 300 mm，碰撞角度为45°；对于发动机罩前缘高度高于850 mm的车辆，无需扩大头部碰撞区域。     

基于碰撞力学的轿车正面偏心碰撞速度计算与分析

文章依据碰撞力学原理,对于相向行驶的轿车发生正面偏心碰撞的瞬间车速确定进行了研究。针对不同的碰撞情形,通过碰撞形态、碰撞中动量和能量的交换,运用力学基本原理和相关事件的实用经验总结,列出轿车碰撞瞬间的车速方程式,最终得出各个特定碰撞条件下双方车辆的行驶速度计算公式。同时,在给出了计算公式后,对车速计算公式中所涉及的相关参数进行了分析并界定其应用范围。研究结果为道路交通事故中车速的鉴定,提供了一条可供参考,且较为实用的车速计算途径,以期对相关从业人员在解决碰撞车速问题时有所帮助和启发。     

玻璃碎片抛距理论模型用于推算汽车碰撞速度的研究

本文研究了玻璃碎片的运动规律，建立了广抛物运动数学模型，提出了求算模型参数的方法，然后用不同方法求出一个事故案例的汽车碰撞速度。结果比较表明，本文提出了广义抛物运动模型可以计算事故的碰撞速度，同其它方法相比，它具有可以推算碰撞地点位置，玻璃碎片不易破坏，参数容易确定的优点。     

基于速度随机分布的低空空域小型无人机碰撞风险评估模型

碰撞风险是评价航空器运行安全性、确定航空器运行条件的关键指标。针对低空空域小型无人机数量增多导致空域安全隐患增加的问题，提出了1种基于速度随机分布的碰撞风险评估模型，确定了无人机在空域中的安全运行的条件。根据低空空域小型无人机操纵性灵活的特点，提出了针对低空空域小型无人机不同飞行动作的碰撞模板:为自由飞行的无人机设置符合实际运行的含碰撞层和避险层的双层球体碰撞模板；为沿固定路径飞行的无人机设置以机身尺寸为参考的长方体碰撞模板。考虑无人机飞行方向和速度变化快的特点，将传统无人机速度的线性分布模型改进为随机分布模型，计算无人机的相对运动关系，再利用速度矢量法计算碰撞模板扫过的空间体积。引入无人机动态定位误差、速度误差，在传统人机可靠性的基础上，建立基于速度随机分布的低空空域小型无人机碰撞风险评估模型。选取大疆M300和M600这2种型号的无人机作为验证机型，运用Matlab软件模拟特定空域场景，并分析碰撞风险与小型无人机密度的关系。通过仿真可以发现:空域内碰撞风险与无人机密度呈正相关关系；根据国际民用航空组织空域安全标准，2种验证机型安全运行的最大密度分别为4.2架/km3和5.0架/km3；在满足安全运行条件的前提下，采用新的碰撞风险评估模型，空域容纳2种无人机的数量的密度上限可分别提高106.9%和88.7%。实验结果表明，新的碰撞风险模型更加符合小型无人机运行特征，未来可以用于提升空域内无人机容量、提升空域利用率和无人机运行效率。      

Two-Vehicle Collision Reconstruction : A Rational, Computer-Aided Approach

Methods are presented for predicting either initial speeds or impact locations for two inelastic vehicles on a collision course. Forty system parameters are distinguished, of which up to 35 can be deduced with varying degrees of accuracy from post-collision data. The remaining parameters are calculated using the conservation laws of linear momentum, angular momentum, and energy. Essential ingredients of this analysis are the plastic impact deformation energies and the friction work along the post impact trajectories. Examples of central impact and computer-aided studies for oblique impact illustrate how vehicle speed predictions vary within the bounds of uncertain accident data.     

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。     

队列车辆碰撞严重性及车队排布策略

针对自动驾驶车辆队列发生不可避免碰撞的事故场景,研究以整体碰撞严重性达到最低为目标的车队排布策略.首先根据引发事故的障碍物是否会明显影响领航车运动,将碰撞划分为队内碰撞和队外碰撞.队列几何构型一定时,针对均质化队列发生一维碰撞过程建立理论模型,计入碰撞前车辆对前车紧急制动的感应及自车进行紧急制动的过程,计算并定义时间截...     

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。     

考虑时空紧迫度的船舶碰撞动态风险估计方法

为解决传统船舶碰撞风险计算方法在繁忙受限水域的应用局限性问题,运用突变理论提出了1种考虑时空紧迫度的船舶碰撞风险计算方法。根据2船实际船舶领域叠加区域数值和2船同方位发生碰撞时的船舶领域叠加区域数值,建立船舶碰撞空间紧迫度计算模型;基于2船相对位置和相对速度的矢量关系,建立船舶碰撞时间紧迫度计算模型。在此基础上,运用突变理论建立了考虑时空紧迫度的船舶碰撞风险计算模型。通过模拟仿真实验,将该模型与最小会遇距离（DCPA）和最小会遇时间（TCPA）及基于时空距离的碰撞风险评估模型进行了对比分析。实验结果表明:提出的船舶动态风险计算模型在复杂受限水域中能反映船舶碰撞风险变化量,且碰撞风险变化幅度较小,克服了DCPA、TCPA以及基于时空距离的碰撞风险评估模型在复杂受限水域中非线性描述风险变化的不足,可为船舶避碰决策提供参考。      

Integrated evasive manoeuvre assist for collision mitigation with oncoming vehicles

Development and deployment of steering based collision avoidance systems are made difficult due to the complexity of dealing with oncoming vehicles during the evasive manoeuvre. A method to mitigate the collision risk with oncoming vehicles during such manoeuvres is presented in this work. A point mass analysis of such a scenario is first done to determine the importance of speed for mitigating the collision risk with the oncoming vehicle. A characteristic parameter was identified, which correlates well with the need to increase or decrease speed, in order to reduce the collision risk. This finding was then verified in experiments using a Volvo XC90 test vehicle. A closed-loop longitudinal acceleration controller for collision mitigation with oncoming vehicles is then presented. The longitudinal control is combined with yaw stability control using control allocation to form an integrated controller. Simulations in CarMaker using a validated XC90 vehicle model and the proposed controller showed consistent reductions in the collision risk with the oncoming vehicle.     

智能汽车自动紧急转向避撞的跟踪控制方法对比研究

为了提高智能汽车的主动安全性,提出3种不同的自动紧急转向避撞跟踪控制方法。首先建立汽车避撞简化模型,对制动、转向及两者相结合的3种不同避撞方式进行对比分析。其次,为深入研究汽车避撞过程中的实际响应,建立包含转向、制动及悬架3个子系统耦合特性的底盘18自由度统一动力学模型,并进行相关试验验证。随后构建智能汽车自动紧急转向避撞控制框架,对五次多项式参考路径和七次多项式参考路径的横摆角速度和横摆角加速度进行对比分析。接着以线性2自由度转向动力学模型为参考对象,对最优控制四轮转向、最优控制前轮转向、前馈与反馈控制相结合的前轮转向3种不同的跟踪控制系统分别进行设计。最后,以汽车底盘18自由度统一动力学模型为研究对象,对上述3种避撞控制系统进行仿真试验对比分析。研究结果表明：与制动避撞相比而言,转向避撞所需的纵向距离有较大降低,随着车速的增加和路面附着系数的越低,效果越明显;七次多项式参考路径比五次多项式参考路径的避撞过渡过程更为平缓,当实际车速与控制器所用车速不一致时,前者避撞性能表现更优;最优四轮转向控制系统在高、低2种不同附着路面都具有较好的避撞效果,最优前轮转向控制系统次之,而前馈与反馈相结合的前轮转向控制系统在低附着路面上则表现出严重的失稳。     

汽车正面碰撞事故车速预测模型仿真研究

为了能有效准确地根据事故现场情况预测出碰撞前车辆的运行车速情况,文章利用反推算法,遵循相关物理定律,构建正面碰撞事故中车辆相关参数及道路条件与车速的函数关系,并基于Visual Basic平台搭建车速预测模型并进行实测验证。结果表明,所构建模型的误差率较低,所构建模型、系统是正确高效的,可用于正面碰撞事故的车速预测研究工作。     

Estimation of Tire-Road Friction Using Observer Based Identifiers

This paper presents methods for identifying the tire-road friction coefficient. The proposed methods are: an observer-based least square method and an observer/filtered-regressor-based method. These methods were designed assuming that some of the states are not available since physical parameter identification methods developed assuming that the system states are available are not attractive from a practical point of view. The observer is used to estimate signals which are difficult or expensive to measure. Using the estimated states of the system and the filtered-regressor, the parameter estimates are obtained. The proposed methods are evaluated on an eight state nonlinear vehicle/transmission simulation model with a Bakker-Pacejka's formula tire model. Vehicle tests have been performed on dry and wet roads to verify the performance of the methods. It has been shown through simulations and vehicle tests how the RPM sensors can be used with observer based identification methods to estimate the tire-road friction from measurements of engine rpm, transmission output speed and wheel speed. The proposed methods will be useful in the implementation and adaptation of vehicle collision warning/avoidance algorithm since the tire-road friction can be estimated only using the RPM sensors which are currently being used in production vehicles.     

Development of a Driving Behavior-Based Collision Warning System Using a Neural Network

An advanced driver assistance system (ADAS) uses radar, visual information, and laser sensors to calculate variables representing driving conditions, such as time-to-collision (TTC) and time headway (THW), and to determine collision risk using empirically set thresholds. However, the empirically set threshold can generate differences in performance that are detected by the driver. It is appropriate to quickly relay collision risk to drivers whose response speed to dangerous situations is relatively slow and who drive defensively. However, for drivers whose response speed is relatively fast and who drive actively, it may be better not to provide a warning if they are aware of the collision risk in advance, because giving collision warnings too frequently can lower the reliability of the warnings and cause dissatisfaction in the driver, or promote disregard. To solve this problem, this study proposes a collision warning system (CWS) based on an individual driver’s driving behavior. In particular, a driver behavior model was created using an artificial neural network learning algorithm so that the collision risk could be determined according to the driving characteristics of the driver. Finally, the driver behavior model was learned using actual vehicle driving data and the applicability of the proposed CWS was verified through simulation.