车辆与行人碰撞事故中下肢损伤风险研究

研究行人与车辆碰撞事故中下肢损伤风险,并确定碰撞速度和行人年龄、身高以及体重等损伤相关参数值在下肢轻微损伤组和严重损伤组之间的分布是否存在显著差异。为此,首先从德国深入事故研究数据库(GIDAS)中挑选出354个带有行人下肢损伤的案例来进行单因素方差分析,接着利用逻辑回归分析方法建立行人下肢严重损伤风险函数模型,分析车辆碰撞速度和行人年龄、身高以及体重对行人下肢严重损伤风险的影响。分析结果表明:碰撞速度和行人年龄是影响行人下肢严重损伤的显著性因素,而体重与身高不是影响行人下肢严重损伤的显著性因素;并且行人下肢严重损伤风险与碰撞速度以及行人年龄正相关。当碰撞速度为43 km/h时,行人下肢严重损伤风险达到50%。     

我国骑车人违规行为及安全对策

观测骑自行车人的违规行为,研究提高机动车和自行车交互安全的对策。通过实地观测研究了在混合交通情况下骑自行车人的违规行为及其严重程度。研究者提出通过向机动车驾驶员发送自行车速度和方向信息,帮助驾驶员提前注意到自行车并及时采取避让措施,从而提高交互安全,并通过仿真驾驶实验验证了该对策的有效性。结果表明:观测过程中有大量骑车人违规行驶,最严重的两类行为是闯红灯和逆行。两个观测地点闯红灯的比例为高峰时段40.6%和55.7%,非高峰时间段60.9%和44.6%。仿真实验结果表明:在机动车左转、直行和右转三种场景下,通过发送提示信息对参试者的风险认知、机动车驾驶员的行为调整时间、二者距离最近时的速度、分开时的距离都有显著影响(p<0.05)。     

汽车-自行车碰撞事故三维仿真再现研究

针对一起实际的汽车与自行车碰撞事故，运用多刚体动力学方法建立事故小客车与自行车及骑车人碰撞的三维多刚体动力学仿真模型，利用MADYMO对事故碰撞过程进行了直观的三维仿真再现，分析研究它们在碰撞后的动力学行为特性，计算得出碰撞时刻小客车车速为正确鉴定事故提供了科学的参考依据。仿真再现结果与实际事故情况能较好吻合，初步验证了仿真方法和模型的可行性。     

汽车-自行车/摩托车碰撞事故中骑车人头腿部动力学响应对比研究

为了研究不同碰撞条件下自行车骑行者与摩托车骑行者头部及腿部动力学响应的差异。首先,以车速(30 km/h、35 km/h、40 km/h、45 km/h和50 km/h)、车型(小轿车和越野车)和碰撞部位(两轮车前部、两轮车中部和两轮车后部)为试验变量,设计了60组自行车事故和摩托车事故仿真试验。然后,利用PC-Crash事故再现软件,对不同碰撞条件下汽车-自行车/摩托车侧面碰撞事故进行了仿真研究,并在此基础上分析了侧面碰撞事故中自行车骑行者和摩托车骑行者的动态响应参数(如头部合成加速度、头部合成速度、头部碰撞速度和撞击侧小腿撞击力等)。结果表明:与小轿车碰撞时,自行车骑行者首先会在发动机罩上滑动,然后以臀部和发动机罩的接触部位为旋转中心向着风挡玻璃旋转,而摩托车骑行者则直接以大腿和发动机罩边缘的接触部位为旋转中心向着机盖尾部或风挡玻璃旋转。并且在相同的碰撞条件下,自行车骑行者更容易遭受严重的头部损伤,而摩托车骑行者的撞击侧小腿则需承受更大的撞击力。该研究结果可为制定合适的自行车骑行者和摩托车骑行者保护策略提供参考。     

乘用车前挡风玻璃角度对行人头部/颅脑损伤影响研究

头部/颅脑损伤在车辆与行人碰撞事故中频繁发生,而行人头部与挡风玻璃的碰撞是导致头部损伤的主要原因。旨在采用数值模拟方法研究乘用车挡风玻璃倾斜角度对行人头部/颅脑损伤的影响。采用TNO多刚体行人模型和THUMS4.0头颈部有限元模型耦合得到新的行人碰撞数值模型,并结合已有的多刚体乘用车模型,借助真实的行人碰撞交通事故案例对该耦合模型进行基于人车动力学响应的有效性验证。在此基础上,构建人车碰撞模型矩阵,其中挡风玻璃角度的变化范围设定为24°~50°(间隔为2°),车辆速度设置为45 km/h,行人与车辆碰撞位置时分别处于车辆前保险杠前端1/2和1/3处。分析结果表明,该耦合模型可以较准确地再现事故中的行人动力学响应;行人碰撞保险杠前端中间(即1/2处)位置时的头部损伤较1/3处更严重;头部损伤在本文所分析的变化范围内随挡风玻璃角度的增加呈先减小后增加的变化趋势,且当挡风玻璃角度位于32°~34°左右时损伤风险较低。     

面向受害人体型特征的交通事故再现计算方法

面向受害人体型特征的交通事故再现依据事故遗留下的制动印迹、车身变形、人体损伤等信息,建立汽车及符合受害人体型特征的人体模型,利用数值仿真技术获得碰撞前车辆速度及车人接触位置,结合多刚体动力学和人体损伤分析等理论,得出车辆变形及人体损伤部位的生物力学数值.通过上述方法对一起车人碰撞事故案例进行实际应用,并比较行人不同体型特征对事故仿真结果的影响,分析结果表明:与采用标准百分位假人仿真结果相比,计算结果能够更好的与现场勘测及法医鉴定相吻合,从而为交通事故责任认证提供科学的理论依据和数值参考.     

基于Facet模型及组合式假人对汽车-摩托车碰撞事故的仿真

为了更好的解决汽车-摩托车碰撞事故的仿真再现问题,一种新的仿真模型及方法被提出。该方法采用Facet模型建立事故汽车及摩托车的三维模型,采用组合式假人模型建立骑车人的三维模型。由Photomodeler软件得出碰撞初始条件,并利用Madymo软件对事故碰撞过程进行直观的三维仿真再现。针对一起实际的轿车与摩托车碰撞事故,采用上述仿真模型及方法进行事故模拟。仿真结果与实际事故情况可以较好吻合,人体损伤数据与法医鉴定结果可以较好吻合,从而验证了此种仿真模型及方法的可行性及有效性。     

直升机抗坠毁试验假人下肢动力学性能的计算机仿真研究

下肢动力学性能研究是直升机抗坠毁试验假人研制过程中的重要课题。在对直升机坠撞事故中飞行员下肢损伤分析的基础上,通过建立具有我国50 th百分位飞行员参数特征的假人下肢有限元模型,按试验要求对下肢动力学性能进行仿真分析;将仿真结果分别与假人下肢动力学性能参考指标及试验结果比较,发现该下肢模型具有较好的生物拟合性,表明采用有限元法对假人下肢动力学性能分析的有效性和可行性。由于直升机坠撞事故中人体下肢损伤形式较复杂,该研究对将来能实现多方位碰撞损伤评价的假人下肢动力学性能研究具有一定指导意义,对假人其他部位动力学性能的仿真研究也具有重要参考价值。     

运输车辆碰撞事故对在建隧道影响的数值模拟

利用显式非线性有限元法对在建狭长隧道施工中运输车辆碰撞事故进行数值模拟,并研究事故对周围隧道产生的影响。为准确的模拟运输车辆碰撞时对周围隧道的影响,基于拟实建模方法,建立了大型输水工程青草沙隧道及运输车辆的三维有限元模型。通过三维动态接触方法来模拟轮轨之间的动力相互作用,能够模拟打滑、脱轨等实际接触情况。采用了基于罚函数的接触算法和基于段分类的搜索方式,对该大型输水工程隧道在运输车辆发生碰撞时的动态响应进行仿真计算。分析了运输车辆发生碰撞后车与管片的运动规律,以及在建隧道的动态响应,这对事故的防范及处理有指导作用。利用上海超级计算机曙光5000A进行并行计算,分析了对于大型工程问题的模拟仿真采用并行计算的加速效果。     

驾驶员人格对事故风险的影响

目的修订驾驶员事故风险问卷并检验人格对驾驶员事故风险的影响。方法 201名驾驶员完成中文版事故风险问卷和大五人格量表。结果问卷共10个题目,可以解释55.673%的变异。问卷内部一致性系数为0.907。驾驶员事故风险得分在性别和年龄上差异显著。问卷总分与开放性呈正相关(r=0.161),与神经质呈负相关(r=-0.280)。回归分析发现,驾驶员人口学及人格因素(开放性、神经质和宜人性)可以解释事故风险38.7%的变异。结论驾驶员事故风险问卷的信效度较好,人格开放性和神经质对事故风险影响较大。     

汽车碰撞护栏事故再现方法

为了应对大量的汽车碰撞护栏事故,提出了基于CRASH3碰撞模型的事故再现方法。该方法根据护栏的刚度特性,以车辆和护栏的残余变形量为输入,计算车辆的碰撞前速度,因此具有很强的可操作性。研究主要针对一款常见的高速公路波形梁护栏,通过对汽车冲击作用下的护栏进行有限元分析,研究了该款高速公路护栏的动力特征。研究发现在大多数情况下,随着变形量的增加,护栏受力几乎呈线性上升,基本符合CRASH3的线性假设。最后,应用上述方法,再现一起真实的汽车-护栏碰撞事故,将得到的碰撞前车速与PC-CRASH结果进行比较,初步证明了该方法的可行性。     

驾驶员主观疲劳状态与方向盘转角对事故倾向性的综合预测模型

为研究驾驶员驾驶任务前的主观疲劳状态对事故倾向性的影响,采用瑞典行业疲劳问卷(SOFIC)对驾驶员驾驶任务前和驾驶任务后的主观疲劳状态进行测量,使用驾驶模拟器采集驾驶员的驾驶绩效指标(速度变异性、方向盘控制、刹车深度、油门大小、车道位置变异性、速度)和碰撞次数,并检验驾驶员驾驶任务前疲劳状态、驾驶绩效和碰撞次数的相关关系和回归关系。结果表明:驾驶员驾驶任务前疲劳状态、方向盘转角和碰撞次数有显著相关性,并且驾驶任务前的主观疲劳状态能够有效预测驾驶绩效和事故次数,自我评估的缺乏动力感受对碰撞次数的影响过程中,方向盘转角起完全中介作用。结论:任务前越疲劳的驾驶员,方向盘转角波动幅度越大,事故倾向性越强,可以结合使用SOFI-C量表和方向盘转角波幅对事故倾向性进行综合预测。     

抗事故包装箱碰撞过程靶体等效方法研究

目的为危险材料运输过程中的安全性评估提供依据。方法将包装系统(包括箱体、缓冲结构及靶体)简化为由3个非线性弹簧及1个质量块组成的弹簧-质量块模型,利用能量守恒定律,分析抗事故包装箱碰撞过程中冲击动能与应变能之间的转化过程,假设使包装箱吸收相同变形能的冲击速度等效,研究碰撞过程中屈服靶体与非屈服靶体的速度等效关系,并通过实例应用此数学方法。结果得出抗事故包装箱跌落碰撞过程中屈服靶体与非屈服靶体速度关系等效的数学方法,并通过实例分析得出包装箱以一定速度(13.9 m/s)碰撞非屈服靶体可等效为更高速度(26.8 m/s)的屈服靶体碰撞。结论研究提出的等效方法可为危险材料的运输安全性评估提供依据。     

面向车-人碰撞事故的人-地摩擦因数可靠性分析

在部分车-人碰撞事故分析中,人-地间摩擦因数常常作为定值处理,再结合现场其它参数对车-人初始接触时刻的速度进行估算。现场参数的测量常存在诸多不确定性。根据车人碰撞事故案例探讨了行人落地姿态、车辆初速度与人-地摩擦因数之间的数学关系构建方法,同时建立面向人-地摩擦因数的可靠性模型。在此基础上进一步考察了人-地摩擦因数对于事故再现结果和车速推算结果的影响,给出了一定条件下车辆初速度判定的95%置信区间。分析结果表明,人-地摩擦因数对于行人落地姿态和车辆初速度的判定影响较为显著,在交通事故再现数值计算中,提高人-地摩擦因数参数的精度将有效提高事故再现的准确性和可信度。此研究方法还可应用于更多的事故类型,为交通事故鉴定提供理论参考。     

面向人体损伤的人车碰撞事故再现

应用多刚体的车辆与假人模型,将人体伤害作为事故场景布置以及再现结果评估的重要依据,使用分析法与模拟法相结合的优化方法研究人车碰撞事故再现.针对人车碰撞中行人易受伤害的特点,提出了一个面向人体损伤的行人事故再现评估模型.将此评估模型作为优化方法中的目标函数,将碰撞场景、碰撞前车速作为设计变量,事故资料作为约束条件,经多刚体动力学算法求解,手工实现了事故再现的最优结果.将该方法及评估模型应用到一起真实交通事故中,仿真结果与法医鉴定结果大致吻合,初步验证了此方法与模型的可行性.     

护栏碰撞中车体加速度敏感性分析

碰撞参数在试验组织中会产生误差,为了解车体冲击加速度指标对碰撞参数的敏感程度,建立车辆碰撞某组合式护栏有限元仿真模型,运用碰撞试验对有限元模型的可靠性进行验证后,进行敏感性分析。结果表明,仿真与碰撞试验结果相符,验证了仿真方法的可靠性;车体冲击加速度指标对车辆质量、碰撞角度与碰撞速度参数的敏感度系数分别为-0.58、1.63、4.18,碰撞速度是影响车体冲击加速度的最敏感因素。研究成果为制定碰撞试验误差范围有指导意义。     

面向人体损伤的载货车-摩托车事故再现研究

面向人体损伤的交通事故再现主要依据事故遗留下的刹车印迹、车身及其他相关物体变形、人体损伤等多种信息。在此基础上利用数值模拟技术获得碰撞前的速度及接触位置,结合多刚体动力学和人体损伤分析等理论方法得出人体损伤部位的生物力学数值。通过上述方法对一起车-摩托车碰撞事故案例进行实际应用,详细介绍了多刚体模型的建立步骤,及碰撞的接触,计算得到数值模拟结果与法医鉴定结果吻合,从而通过使用上述方法可以为交通事故责任鉴定提供理论依据和数值参考,同时可以对法医勘验结果给出合理解释。     

机车车轮超非线性临界速度跳轨机理分析

基于高速车辆在直线轨道上蛇行运动的稳定性曲线，考虑到轨道方向不平顺、非线性轮轨接触单元的影响，运用多刚体动力学软件求得了车辆系统的非线性临界速度，并获取了单轮对跳轨时的横向速度。借助非线性有限元软件LS-DYNA研究了整个碰撞跳轨过程，讨论了参数变化对跳轨产生的影响。轮轨碰撞跳轨的模拟分析有助于进一步探求高速动态脱轨机理。     

车辆交通事故视频监测算法研究

为快速准确地检测出车辆交通事故的发生,本文提出一种基于计算机视觉和图像处理技术的事故监测算法．统计发现车辆交通事故中会因碰撞伴随产生烟雾、碎片,同时车辆的运动速度会发生锐减．故通过提取交通监控视频中的烟雾、碎片和运动目标速度的变化等参数,结合麦夸特法进行公式拟合可得到交通事故发生概率公式,并计算出事故发生概率．实验结果表明,这种方法能有效地监测出车辆交通事故,检测准确率达89．4％,验证了算法的有效性．此方法应用在智能交通系统中将能及时监测到事故发生,可为后续事故处理赢得时间,故有一定的实用价值．     

卷板式护栏端头脱钩约束装置的改进

常用护栏端头易引发恶性事故,卷板式护栏端头吸收车辆动能效果不佳且车体碰撞方向加速度不满足要求,运用碰撞试验和有限元仿真分析相结合的方法,对卷板式护栏端头进行碰撞分析和结构优化研究。通过分析研究,得出改进的脱钩约束装置,应用该装置后的端头能够完全吸收车辆动能,且使车辆碰撞方向加速度最大值为由38g降低为11.9g,卷板吸能效果显著增强,各项指标均满足评价标准要求;仿真与碰撞试验结果相符,验证了仿真方法的可靠性。开发的端头优化结构可有效降低事故严重程度,保护乘员安全。