两轮电动车骑车人头部损伤的生物力学分析

两轮电动车(powered two-wheeler,PTW)骑车人头部损伤是我国道路交通事故中一种常见的伤害类型,完善骑车人头部损伤评价标准对制定两轮电动车骑车人安全法规以降低碰撞损伤风险具有重要意义。本文采用头部具有详细解剖学结构的人体数值模型进行骑车人-车辆碰撞仿真,对头部进行生物力学分析和损伤评估,并与行人-车辆碰撞中行人头部损伤进行对比分析。研究发现行人和骑车人在车辆碰撞事故中运动学响应较为相似,但头部生物力学响应存在差异,骑车人头部损伤风险高于行人。同时发现骑车人握力因素影响头部的运动学响应,应考虑其在两轮电动车骑车人头部损伤评估中的影响。

基于交通事故深度调查数据的行人头部损伤特征研究

基于未来出行交通事故场景研究(Future Mobile Traffic Accident Scenario Study,FASS)数据库中135例人车碰撞事故深度调查数据,对造成行人头部损伤的来源及车速对头部损伤来源的影响进行了统计分析。采用Spearman相关系数检验法,建立了车辆速度区间与头部平均MAIS的回归模型。结果表明,行人头部致伤物主要来源于车辆,占比约58%,其次为地面,占比约40%。行人事故中,碰撞车速对行人头部损伤来源的分布情况有一定的影响,当车速低于30 km/h时,行人头部损伤主要来源为地面,当车速为[30,50]km/h时,车辆和地面对行人头部造成的损伤风险相近,当车速高于50 km/h时,行人头部损伤主要致伤物来源为车辆。因此,在进行交通损伤流行病学研究、交通损伤事故数据库构建时,特别是在中低速碰撞中,应重视地面对头部造成损伤的风险。

冲击载荷下安全头盔不同佩戴方式对头部损伤的影响

目的通过有限元法模拟了冲击载荷下不同安全头盔佩戴方式头部生物力学响应对比,研究了不同头盔佩戴方式对头部损伤的影响。方法使用THUMS人体有限元模型,建立了不同头盔佩戴方式(左右倾斜5°、后倾15°、0°无下颚带、0°有下颚带)的头部-头盔有限元模型,并对坠落物冲击载荷工况下进行仿真模拟,同时对头部生物力学损伤风险进行评估。结果在低速冲击时,不同头盔佩戴方式下头部生物力学响应变化并无明显差别;随着冲击速度的增加,紧系下颚带对比无下颚带的情况下其HIC值降低了超过20%,头盔后倾15°其脑部von Mises应力达到了7.56 k Pa,超过了50%中度头部损伤阈值,最大颅骨应变能达到了463 m J,对比正常佩戴情况增长值超过50%,撞击部位最大颅内压力达2.7 MPa,分布范围广;有下颚带时最小颅内压为1.8 MPa,且分布范围较小;同时左右倾斜5°以及无下颚带的情况下脑部应力值范围为6~6.5 k Pa。结论在冲击载荷较大时,紧系下颚带对于增强头盔的稳定性,减少颅内压力值具有重要作用,正确的头盔佩戴角度对于抑制颅内压力分布扩散以及较小压力值同样具有关键的作用。因此,在佩戴安全头盔时,应尽量保持正确的佩戴角度并紧系下颚带以增强头盔的稳定性和防护效果。

平头车变长头车以保护行人头部损伤的方法及效能研究

为提升平头车保护人体头部损伤的能力和法规上的接受水平,通过推导车头伸出长度公式而给出一种使平头车变长头车的方法,随后通过理论和仿真分析研究所提方法的损伤防护效果及摩擦因数、车速和行人身高等因素对防护效果的影响规律。结果显示:所提方法能极显著降低行人头部损伤,且在低速、低摩擦、矮行人身高下防护效果更佳。分析发现伸出可变车头长度优于固定车头长度,而在获得更高精度行人损伤风险曲线后可进一步优化所提方法。该研究将为M类、N类等大型平头车辆保护行人提供新思路,为它们利用长头车智能安全技术以更好地保护行人提供支持。

弹体冲击载荷下头部损伤与防护研究进展

战场环境下士兵受到弹体(子弹、爆炸破片等)冲击的威胁,佩戴头盔不仅能防止头部产生贯穿伤,还能有效减轻头部损伤。文章聚焦弹体冲击载荷下头部损伤与防护热点问题,综述国内外科研团队在头部损伤方面采用的研究方法、弹体冲击载荷下的头部非贯穿伤机制和头部损伤评价标准。从定性评价到定量评价等方面总结了现有评价标准现状,评述了各类研究方法、损伤机制、评价标准的适用性与优缺点,并重点讨论了头盔防护性能等关键问题。最后,展望了未来战场环境下弹体冲击致头部损伤与防护方面存在的问题和发展趋势,综述内容可为战场士兵损伤评价及头盔防护研究提供理论依据。

SUV应急转向操作对骑行者头部损伤影响研究

为了研究EB骑行者与应急转向操作的SUV侧面碰撞事故中骑行者头部损伤影响,利用MADYMO软件建立SUV与EB/骑行者的事故碰撞模型,验证了模型的有效性,并在此基础上开展计算机仿真实验,对碰撞事故中不同SUV应急转向角、SUV车速、EB车速对骑行者头部损伤的影响展开研究.结果表明:SUV应急转向操作过度会导致SUV产生侧滑;无侧滑工况的SUV,骑行者头部HIC值随SUV应急转向角的扩大而降低;有侧滑工况的SUV,骑行者头部HIC值随SUV应急转向角的扩大而急剧升高;且侧滑工况随SUV车速的提高而变得愈加严重、引发侧滑所对应的SUV应急转向角也随之缩小;骑行者头部HIC值随SUV车速、EB车速的提高而升高;SUV应急转向操作过度会导致骑行者头部HIC值急剧升高,是非常危险的工况.

汽车-摩托车碰撞事故中骑车人头部损伤仿真分析

首先利用交通事故模拟再现分析软件PC-Crash,对汽车与摩托车碰撞运动过程、摩托车驾车人碰撞后运动状态、头部伤害状况开展仿真试验研究,考察碰撞速度、碰撞角度等典型因素对摩托车驾车人头部损伤指标HIC的影响,总结出碰撞事故中摩托车驾驶者头部受到伤害的规律;其次,选取真实事故案例进行仿真再现分析,对采用的碰撞仿真方法用于汽车-摩托车事故模拟的可行性和准确性进行实例验证。结果表明,在碰撞角度较小、摩托车车速较低、轿车车速较高时,摩托车驾车人头部与轿车车身碰撞造成头骨骨折伤害的概率增大,且伤害风险随轿车车速增高而增大。可为摩托车与车辆碰撞机理和摩托车驾车人保护措施的进一步研究提供参考。

对头部损伤判断准则适用性和可用性的新探索

头部损伤判断准则(Headinjury criterion,HIC)是目前较为广泛被接受的、用来衡量头部在外来载荷下安全性的一种损伤判断准则。它被应用于各国的汽车安全法规中,也是头部损伤防护装置(如头盔)设计的参考标准。然而对它的适用性和可用性也存在着不少的争议。本研究应用人类头部有限元的计算模型,通过分析两个不同大小、不同质量的头部模型在三种不同载荷下所产生的脑组织的应力和相应引出的"头部损伤判断准则"的计算值,识别影响"头部损伤判断准则"的适用性和可用性的因素,为如何更科学地评判头部受载安全性提供新的见解和结论。

轿车-自行车事故中骑车人头部损伤的影响因素研究

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。

6岁儿童行人-汽车碰撞中碰撞角度对头部损伤的影响

目的应用符合欧洲新车安全评鉴协会(the European New Car Assessment Programme,Euro NCAP)要求的6岁儿童行人有限元模型,探究不同碰撞角度对儿童头部损伤的影响。方法应用符合Euro NCAP技术公告(TB024)并且具有详细解剖学结构的6岁儿童行人有限元模型,设置4组行人-汽车碰撞仿真试验,探究不同碰撞角度下儿童头部损伤情况。人体头部质心初始位置在车的纵向中心线上,轿车初速度为40 km/h,轿车分别与人体右侧、前侧、左侧、后侧碰撞(即0°、90°、180°、270°)。比较不同碰撞角度下运动学差异和头部碰撞响应,同时分析面骨和颅骨的损伤情况。结果通过分析儿童行人头部接触力、头部质心合加速度、头部质心相对于车的合速度、头部损伤标准(head injury criterion,HIC15)、面骨骨折情况以及颅骨应力分布发现,背面、正面碰撞下儿童头部骨折及发生脑组织损伤的风险大于侧面碰撞,其中背面碰撞下儿童行人头部损伤风险最高,侧面碰撞下儿童行人头部损伤风险最低。结论背面碰撞下儿童行人头部损伤风险最大,研究结果对行人-汽车碰撞评估和防护装置研发具有重要的应用价值。

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。

乘用车致行人头部损伤程度调查及分析

目的缺乏保护的行人在道路交通事故中易受到伤害,行人头部损伤是导致其残疾和死亡的首要原因。方法设置调查条件,调查2006~2010年间重庆、北京和山西等地行人交通事故。行人按年龄分为儿童（〈15岁）,青壮年（≥15岁或（65岁）和老年行人组（≥65岁）,行人损伤按人体损伤鉴定标准分为轻伤、重伤和死亡。用AIS2005对头部损伤进行创伤评分,调查行人头部损伤严重程度,并分析行人头部动力学。结果采集到满足分析要求的事故232例。轻伤组中头部损伤以擦伤较常见,MAIS1例数占61%,头部较重伤MAIS3占21%。重伤组中,头部出现较重以上损伤（MAIS3＋）有38例,占69%。死亡组中,头部MAIS3＋以上损伤有121例,在该组中所占比例达96.0%。结论头部损伤程度对行人事故损伤结果有重要影响,头部损伤对儿童和老年人的危害显著高于青壮年。在事故中行人头部可能遭受多次碰撞,行人头部碰撞动力学受行人身高、汽车前部结构以及汽车碰撞速度有关,儿童行人头部动力学区别于成年行人。提高对行人头部损伤的诊治和防护水平,还需进一步开展汽车-行人交通事故调查。

功能梯度仿生头盔防护性能与头部损伤分析

为了提高摩托车头盔防护性能降低头部损伤风险,本文引入功能梯度仿生泡沫结构替代传统头盔的均匀密度泡沫衬垫.通过头盔耦合生物力学头部有限元模型,获取撞击过程中头部质心加速度、生物力学响应和头盔结构响应,综合分析不同密度梯度方案对头盔防护能力的影响.结果表明,功能梯度泡沫结构在中高速冲击下有更明显的优势.相比传统头盔吸能缓冲层的均匀泡沫密度方案和新型头盔的正/负密度梯度方案,最大密度为80 kg/m3的负密度梯度泡沫设计方案可以更有效改善头盔结构碰撞响应并降低碰撞过程中头部损伤,且随着密度差的增大,负密度梯度头盔的防护性能得到了进一步提高.

自行车座高对骑车人脊背前倾角和头部损伤的影响

以46组物理试验和98组数字模拟试验,以自行车车型、座高、骑车人体型及汽车车型为变量,研究了自行车座高对骑车人脊背前倾角(背角)和头部损伤的影响。物理试验发现:影响背角的显著因素有自行车车型、座高及骑车人体型。数字模拟试验发现:座高与骑车人头部损伤显著相关,不同汽车车型、自行车车型与骑车人体型组合下的头部损伤随座高变化规律不同,存在头部损伤耐受座高。头部损伤降低的内因是头部与汽车相对碰撞速度的降低。该研究结果可为汽车与自行车仿真试验提供支持,为骑车人头部防护措施提供建议。

行人碰撞事故中颈部肌肉主动力对头部损伤的影响

本文旨在研究不同碰撞速度和行人步态条件下颈部肌肉主动力对行人头部损伤的影响。首先,采用湖南大学头颈HHNM-Ⅲ模型,取代LSTC假人模型头颈部分,构成行人混合假人模型并运用尸体实验数据验证该混合模型的有效性。然后运用该模型进行仿真,以分析不同碰撞速度下,撞击侧腿后摆和撞击侧腿前迈两种行人步态对行人头部损伤的影响。结果表明:在低速碰撞下,颈部肌肉会降低头部的运动幅度,但会使头部损伤风险增大;撞击侧腿后摆步态下的行人头部损伤比撞击侧腿前迈的步态严重;在高速碰撞条件下,颈肌对头部损伤的影响较小。

轿车前部结构参数对儿童头部损伤影响分析

在轿车-行人碰撞事故中,影响行人头部损伤的车辆前部结构参数主要有:保险杠中心离地高度、保险杠宽度和伸出长度、发动机盖前缘高度及发动机盖倾斜角等。文中首先建立了儿童行人的仿真模型,并利用事故重建验证了仿真模型的可靠性;接着采用正交试验分析了上述参数对儿童头部伤害指数的影响;最后将所得结果和成年行人头部损伤的相关指数进行比较。结果表明,前部结构参数对儿童头部损伤的影响比成人的大,其中发动机盖前缘高度对儿童行人头部伤害的影响最为显著。

足球运动头部损伤及预防

头部损伤是足球运动中常见的损伤,而脑震荡是最常见的头部损伤。本文通过对足球运动训练与比赛的分 析,结合头部的解剖结构,脑震荡的病因、病理特点和临床表现,得出足球运动训练、比赛与脑震荡事件密切相关,并提出 防治措施。

警察院校武术散打训练中学员头部损伤的预防

武术散打技能训练是警察院校的一项重要的实践教学内容。头部是武术散打实战训练中学员最易受伤的部位之一。因此,训练中应坚持科学训练,减少发生损伤的原则,合理安排教学与训练内容,做好预防措施;全面掌握正确的技术动作;重视准备活动;加强医务监督四个途径来预防和减少损伤。

基于碰撞试验的行人头部损伤与入侵空间关系研究

交通事故中,车辆对行人头部的碰撞极易导致致命伤害。碰撞时行人头部损伤受入侵空间的影响。为研究头部入侵空间与损伤值——HIC值之间的对应关系,基于实车碰撞试验,整理了不同级别车型GB/T 24550—2009与CNCAP工况下行人头部试验HIC值与入侵大小,分析了两种工况下儿童、成人头部不同入侵空间对应的HIC值分布,并统计得到儿童头部入侵空间与其HIC值上、下限边界之间分别呈严格的指数关系,相关系数的平方均在0.95以上;成人头部入侵空间与其HIC值上、下限之间分别呈严格的对数关系,相关系数的平方均在0.90以上。讨论了同一入侵空间下不同HIC值及同一HIC值下不同入侵空间对应的加速度波形特点,“前三角形”加速度波形入侵空间利用率最佳,“方波形”次之,“后三角形”加速度波形空间利用率最差,合理提高头部碰撞加速度的初始峰值有利于降低HIC值、提高入侵空间利用率。研究结果可为新车型行人头部碰撞安全性能开发、前期空间布置提供参考。