汽车预碰撞制动下乘员离位影响及参数优化分析

对于汽车制动后发生的碰撞工况，乘员前倾将会增加人体损伤风险。本文进行了汽车预碰撞制动下乘员离位影响及参数优化分析研究。通过实车制动试验得到车辆在不同制动工况下的乘员颈部前向位移量分布区间；建立了MADYMO主动人体仿真模型，采用变量分析法研究不同制动波形下乘员离位特征；运用正交设计方法进行滑台碰撞试验，得到乘员离位因子对乘员碰撞损伤影响；建立乘员响应面模型，采用中心复合试验设计（Central composite design）方法，研究了主动式安全带参数与乘员离位位移之间的相关性，通过优化设计，得到了最优参数组合。     

AEB与可逆预紧安全带联合作用下乘员保护效果研究

针对自动紧急制动系统(AEB)导致乘员在碰撞前出现身体前倾和离位的现象,提出了使用可逆预紧安全带可以改善该现象,并且研究了在AEB和可逆预紧的联合作用下对不同坐姿乘员的保护效果。建立了某车型驾驶员侧包括正常坐姿和四种离位坐姿的约束系统仿真模型,并进行了验证。以五种坐姿乘员为研究对象,分别对比无AEB无可逆预紧,有AEB无可逆预紧,以及有AEB有可逆预紧三种情况下乘员的位移和损伤。结果表明:在只有AEB的作用下,碰撞发生后会增加乘员的离位,当初始坐姿为离位状态时更加严重,导致局部损伤增加,尤其是胸部损伤。在AEB和可逆预紧的联合作用下,各种坐姿下由AEB导致的离位得到改善,对于前移直立坐姿OOP02和左倾坐姿OOP03还能起到纠正初始离位的作用,各部位损伤指标和损伤风险也明显降低。     

采埃孚推出新型主动控制卷收器安全带系统

正采埃孚开始量产其下一代主动控制卷收器——ACR8。ACR8结合了主动和被动车辆安全技术,旨在当车辆发生潜在碰撞危险之前收紧安全带。它可以由车载主动安全系统和驾驶员辅助系统所发出的信息触发功能,并可与自动紧急制动系统(AEB)或回避转向辅助(ESA)等系统配合使用。在发生碰撞期间,该系统有助于乘员处于有利位置,同时与其他乘员约束装置(例如气囊)共同发挥作用。     

正面碰撞安全带约束系统开发与试验验证

详细介绍MADYMO安全带及正面碰撞模型的建模流程;并利用此模型,从乘员运动姿态、头胸部伤害响应值和非约束系统效率等方面,对比不同安全带预紧器、限力器模型对乘员的保护效果。计算结果表明,利用预紧器消除安全带的初始松弛量,可显著提高乘员的非约束系统效率,并有效降低人体损伤值;在预紧量相同的情况下,锁扣预紧器的非约束系统效率优于卷收器预紧器;利用限力器可减轻胸部载荷。     

基于离位状态儿童乘员防护的安全气囊优化（英文）

提出了一种离位状态(OOP)儿童安全气囊参数优化策略。根据美国机动车工程师学会的SAE J1980-2008法规,建立了典型的3岁和6岁离位儿童乘员多刚体MADYMO-有限元仿真模型。以乘员综合损伤评价指标(Pcomb)为目标函数,安全气囊参数为设计变量,采用最小二及乘优化设计和概率分析软件LS-OPT对选取的变量进行优化,选用空间填充试验设计采取样本点,采用混合自适应模拟退火算法对响应面模型进行优化使Pcomb最小。对比了双级和单级气体发生器气囊在低速和高速对假人损伤的影响。结果表明:综合损伤指标基本满足US-NCAP法规的要求;在54 km/h正面碰撞时,双级气囊对假人的保护作用明显优于单级气囊。     

约束系统匹配对车-车斜角碰撞中驾驶员损伤影响

在汽车斜角碰撞过程中,前部车体会发生严重变形从而危害乘员安全,而约束系统的有效匹配可有效降低乘员的损伤。基于不同斜角度碰撞下车-车碰撞相容性的研究,建立了30°斜角碰撞下被撞车辆的多刚体-有限元模型及约束系统模型。同时选取安全带预紧时间、气囊起爆时间、气囊质量流率缩放系数、安全带刚度系数、气囊织物泄气系数、安全带初始松弛量及气囊体积缩放系数为研究变量,通过拉丁超立方试验设计方法,以加权损伤指标WIC为目标函数,建立了二阶响应面近似模型,对约束系统参数进行最优设计。研究结果表明,优化后的加权损伤指标WIC值比优化前减小了8.33%,驾驶员安全性获得提高。     

基于Kriging模型的座椅子系统安全性能优化研究

本文旨在研究在正面碰撞中起乘员保护作用的座椅子系统的参数优化。首先搭建某商用车主驾驶员座椅子系统正撞台车试验的仿真模型,并经台车试验验证。然后结合最优拉丁超立方试验设计,对11个设计参数进行灵敏度分析并挑选出6个相对最敏感的参数,构造了基于敏感参数的Kriging模型,分析了正面碰撞时座椅参数对乘员保护效果的影响。最后以假人H点的前移量和下潜量最小为目标,采用NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化。结果表明:优化后假人H点的前移量下降了2.98%,下潜量性能降低了10.47%,优化效果明显。     

汽车乘员约束系统多目标不确定性优化EI北大核心CSCD

计及乘员约束系统不确定性参数对乘员安全性的影响,在非线性区间数规划(NINP)和局部加密近似模型相结合的基础上提出一种乘员约束系统多目标不确定性优化方法。根据实车前碰撞试验结果对乘员约束系统的数值模型进行校正,并利用区间序关系将乘员约束系统不确定性优化问题转换为确定性优化问题;采用隔代映射遗传算法(IP-GA)和微型多目标遗传算法(μMOGA)来求解满足乘员约束系统防护性能的非支配解集。结果表明:该方法能获得考虑不确定性影响的乘员约束系统最佳匹配参数,从而确保汽车乘员的安全性,在汽车安全领域具有广泛的工程应用前景。     

安全气囊对离位乘员损伤影响的仿真研究

基于MADYMO软件的Gas Flow流体计算方法及5百分位Facet假人建立了驾驶员侧气囊模型及5百分位女性假人两种离位情况(OOP)的计算机模型,并通过气囊静态展开试验及假人两种不同位置的试验验证了模型的正确性。在此模型基础上通过改变气囊参数,分析了各参数对两个位置模型人体各部位损伤影响及其灵敏度。仿真结果表明,对离位乘员伤害影响比较敏感的气囊参数依次为气体发生器峰值压力、气袋体积、排气孔大小、织物渗透率、织物杨氏模量及密度。     

基于PSO-SVR近似模型的乘员约束系统稳健性优化

综合运用近似模型参数优化技术和稳健性优化方法对汽车乘员约束系统进行优化。通过全局灵敏度分析,选出对加权伤害准则(weighted injury criterion,WIC)影响大的参数;采用粒子群优化(PSO)算法对支持向量回归(SVR)模型参数和核函数参数进行优化,建立高精度的PSO-SVR近似模型;在确定性优化的基础上进行基于蒙特卡罗抽样的稳健性优化。结果表明:优化后乘员约束系统性能得到明显提升且兼顾了稳健性。     

安全气囊对离位乘员的损伤及其改善措施的研究

详细介绍了基于计算流体力学的前排乘员安全气囊的建模方法;依据FMVSS 208法规,利用MADY-MO软件通过仿真模拟前排离位乘员和安全气囊的接触过程,对气囊造成伤害的机理进行分析;为减轻气囊对离位乘员的伤害,提出了可断裂式拉带安全气囊的改进方案,并对其改善效果进行仿真.结果表明该方案能较好地达到改善伤害的效果.     

基于虚拟试验方法的气囊折叠方式对离位乘员损伤影响的研究

基于MADYMO软件建立了对称折叠和环向折叠安全气囊以及假人碰撞位置的虚拟试验模型。试验结果表明：环向折叠气囊对人体的主要损伤值都小于对称折叠气囊的相应值;试验中测得的所有损伤值都小于损伤评定参考值,并和有关实际试验的结果基本相同。虚拟试验是一种研究气囊折叠方式对离位乘员损伤影响的有效方法。     

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.     

汽车防抱死制动系统的自抗扰控制研究

汽车防抱死制动系统(Anti-lock Braking System,ABS)的作用是确保汽车制动时行驶方向的稳定性、可靠性,但是目前仍存在非线性、时变性以及参数不确定性等问题.为保证汽车制动行驶过程中的操纵稳定性和安全性,进一步实现各工况下防抱死制动系统的优化控制,以影响整车稳定的变量滑移率为研究对象,分析所设计策略...     

基于横向安全距离模型的主动避障算法

现有的安全距离模型是基于纵向相对车速或减速度值建立的,没有考虑移动目标的横向运动特性。本文利用移动目标横穿马路的速度、相对位置,建立横向安全距离模型,并提出一种基于横向安全距离模型的主动避障算法。首先,根据横向移动目标横穿马路的速度、相对位置和自车的制动距离建立横向安全距离模型,设计主动避障算法。接着,为计及路面条件对制动效果的影响,引入当前行驶路面估算的附着系数峰值估算最大制动减速度,约束目标避障减速度,并调整制动强度,以适应不同路况的安全避障行驶。最后,以典型横向移动目标骑行者作为研究对象,通过PreScan/Simulink/CarSim联合仿真验证避障算法的有效性。结果表明:基于横向安全距离模型的主动避障算法能有效避免与骑行者碰撞,提高行车的主动安全性。     

AEB制动对碰撞事故中假人运动姿态及损伤程度的影响研究

随着汽车安全性能要求越来越高,自动紧急制动系统(Autonomous Emergency Braking,AEB)等主动安全配置在汽车上应用越来越广泛。本文针对碰撞前车辆AEB功能的启用对汽车被动安全阶段(100%正面碰撞,FRB)假人离位及损伤可能产生的影响进行探索研究。研究结果表明:AEB启动自动紧急制动功能,乘员假人的头部、颈部、胸部、骨盆部位会相对车辆有一定的前倾运动。并且车辆AEB自动紧急制动功能启动的情况下发生100%正面碰撞,驾驶员损伤值的增高均早于碰撞前车辆未配备AEB功能车辆驾驶员的损伤值,且最高损伤值小于碰撞前车辆未配备AEB功能车辆驾驶员的损伤值,对于骨盆部位则影响不大。碰撞前AEB自动紧急制动系统功能的启用会导致假人有一定的前倾离位,但不一定导致碰撞后假人损伤最高值的增大。     

制动与转向协调动作的车辆避撞控制研究（双语出版）

为了弥补现有汽车避撞控制策略以及碰撞风险评价指标单一的不足，提出转向和制动协调的主动避撞控制系统。首先规划了五次多项式换道路径，在对其理论分析的基础上得到转向临界避撞距离和与目标车道车辆的安全距离约束。其次，考虑道路附着系数和系统延迟的影响，基于制动过程给出制动临界避撞距离，并以纵向行驶安全系数ξ和碰撞时间倒数T^-1_TC划分安全行驶区域，利用驾驶人实车跟车数据标定稳态跟随/定速巡航区域的阈值。随后，通过转向/制动临界避撞距离的对比给出2种避撞方式的安全收益范围。最后搭建Simulink/CarSim联合仿真模型，并对其进行不同初始条件下的避撞仿真试验。研究结果表明：转向操作在制动距离不足时仍是有效的；当主车高速近距离接近静止前车时，主车可以顺利采取转向换道动作，而常规ACC系统在2.5 s处的车间相对距离为-0.76 m，事实上已经发生了碰撞；当相邻车道前车与主车纵向间距不满足换道安全距离约束时，避撞控制系统进入紧急制动模式，最大制动减速度达到-0.8g（g为重力加速度），实际最小车间距为5.1 m；通过转向和制动的协调动作，充分发挥了车辆的避撞潜力；ξ和T^-1_TC指标的融合，可以更好地评估碰撞风险并实现不同控制模式的转换，在保证行车安全的同时可避免过分制动给乘客造成的紧张感。     

汽车爆胎特性建模与主动制动控制策略

为了提高汽车在突发爆胎事故时的稳定性,对爆胎汽车主动制动控制策略进行了研究。根据车轮爆胎时间与压力变化的关系,在UniTire模型基础上建立了爆胎模型;根据电子稳定性控制系统中横摆角速度及质心侧偏角对汽车稳定性影响的关系,基于二自由度汽车动力学模型,通过计算汽车横摆角速度及质心侧偏角实际值与理想值的偏差,并基于线性二次型调节器最优控制方法决策出最优附加横摆力矩,从而修正爆胎后汽车的运动状态。最后通过计算机仿真对所提策略的有效性进行了验证。结果表明：主动制动控制策略可以保证爆胎过程中汽车的行驶稳定性和安全性。     

气袋折叠方式对离位乘员伤害的影响分析

提高安全气袋的乘员保护效能,减少其可能造成的伤害,是汽车被动安全研究的重要内容。使用LS-DYNA软件建立了5种不同折叠方式的气袋有限元模型,结合静态点爆试验结果对气袋有限元模型进行了验证。按照两类离位乘员的典型形式,进行了不同折叠方式气袋对离位乘员伤害的仿真分析,结果表明卷绕式折叠和折入式折叠气袋综合性能优于平面直接折叠气袋。研究结果可为气袋折叠方式优化设计提供指导。