汽车行人碰撞接触中行人运动学规律仿真研究

基于交通事故模拟分析PC-Crash软件及其内嵌多体系统动力学分析MADYMO模块,建立并验证了车辆多体模型和行人多体模型;对汽车与行人碰撞接触阶段的行人运动学具有较大影响的因素展开广泛分析,并构建汽车行人碰撞仿真试验方案;通过选取对汽车与行人碰撞接触阶段具有较大影响的因素作为仿真试验的自变量,对不同碰撞环境下汽车与行人碰撞接触过程中的行人运动学规律(包括运动姿态和对应的碰撞车速阈值)进行深入研究;汽车行人碰撞仿真与真实事故以及碰撞试验对比具有较好的规律吻合性和一致性。研究表明,笔者采用的计算机建模仿真方法在汽车行人碰撞运动学研究中具有实用价值。

典型汽车碰撞事故场景中行人运动轨迹预测方法

为提高未来自动驾驶车辆对弱势道路使用群体的感知和决策融合的可靠性,本文提出一种基于目标检测算法(YOLOv5)、多目标跟踪算法(Deep-Sort)和社交长短时记忆神经网络(social-long short-term memory,Social-LSTM)的行人未来运动轨迹预测方法。结合YOLOv5检测和Deep-Sort跟踪算法,有效解决行人检测跟踪过程中目标丢失问题。提取特定行人目标历史轨迹作为预测框架的输入边界条件,并采用Social-LSTM预测行人未来运动轨迹。并对未来运动轨迹进行透视变换和直接线性变换,转换为世界坐标系中的位置信息,预测车辆与行人的可能未来碰撞位置。结果显示目标检测精度达到93.889%,平均精度均值达96.753%,基于高精度的检测模型最终轨迹预测算法结果显示,预测损失随着训练步长的增加呈递减趋势,最终损失值均小于1%,其中平均位移误差降低了18.30%,最终位移误差降低了51.90%,本研究可为智能车辆避撞策略开发提供理论依据和参考。

基于汽车与行人碰撞载荷特点的下肢长骨建模

基于THUMS(total human model for safety)下肢长骨有限元模型,在材料和单元属性等方面进行了改进.在详细分析行人下肢长骨载荷特点的基础上,采用多种不同载荷工况下较新的生物力学实验数据,对长骨模型进行了前-后和外-内加载方向的准静态三点弯曲验证,同时对近心端1/3处、中部和远心端1/3处加载的动态三点弯曲验证.验证结果表明,该模型具有较好的生物逼真度,能够准确地模拟行人下肢长骨的骨折及碰撞响应,可用于后续行人下肢模型的开发,并为行人下肢损伤机理和安全防护研究提供准确高效的研究手段.

汽车与行人碰撞过程中行人膝关节损伤的参数研究

建立了汽车与行人碰撞的系统仿真模型。通过改变汽车前部结构参数,分析其改变对行人膝关节损伤的影响,从而得出各结构参数使行人膝关节损伤较小的优区间,并在其基础上进行优化组合分析,提出了对行人膝关节损伤较小的汽车前部结构。通过与事故统计分析结果的对比,验证了研究结果的正确性。

用于统计与分析的汽车碰撞行人事故深入数据源

结合近年来积累的交通事故调研经验,以北京市汽车碰撞行人事故分析案例为基础,构建了行人事故的深入数据源。该数据源以计算机电子数据表存储和分析与事故相关的人、车、路、环境的数据信息,可用于事故统计、事故再现和深入数据分析等方面的研究。基本数据源中包含事故的基本数据、车辆数据和行人数据3个部分,另外还存储了中国人体相关参数和车辆相关参数供分析时使用。目前,该数据源已收录了近200例行人事故中的深入数据,已用于有关人车碰撞特点分析及辅助事故再现等方面的研究,为汽车被动安全及交通安全研究提供必要的数据基础。

行人与汽车碰撞中颅骨骨折损伤机理的虚拟实验研究

采用汽车-行人多刚体动力学模型,模拟行人与汽车碰撞中人体的动态响应过程,并计算头部与风挡玻璃碰撞接触瞬间的方位、速度和角速度等运动参数;然后将这些参数输入到先前建立并验证了的行人头部有限元模型HBM-head中,模拟头部与风挡玻璃和A立柱的碰撞过程,并分析与损伤相关的生物力学参数。结果表明,结合多刚体动力学和有限元分析的虚拟实验技术可进行碰撞事故重建和损伤机理分析,模拟颅骨骨折,计算分析颅骨在冲击载荷下的应力,并确立骨折损伤与应力参数之间的内在关系,从而为降低行人头部损伤风险,改进轿车安全设计提供依据。

基于不确定度理论的汽车-行人侧面碰撞速度计算方法研究

人-车碰撞事故中通常包含不确定因素,根据这些取值不确定的参数估算车速,具有不准确性。提出一个基于汽车-行人第一落地点的碰撞车速计算模型,可应用于行人抛距不可靠的情况下。为了提高该模型碰撞车速计算的准确性,引入了再现车速不确定度理论的评定方法。结合一起轿车与行人的碰撞事故,计算出行人第一落地点车速模型的车速最优取值范围。通过PC-Crash、MADYMO模拟仿真验证及与抛距模型车速计算结果的对比,验证上述车速计算分析流程的可行性与合理性。

汽车与行人碰撞中的损伤生物力学研究概览

行人在汽车碰撞事故中的损伤生物力学知识是针对行人制订汽车安全试验法规的重要基础,也是汽车安全设计的重要依据。在文献研究的基础上,本文概括阐述了汽车与行人碰撞损伤生物力学研究的发展和现状,包括汽车与行人碰撞的动态响应过程,身体各部位致伤原因,在冲击载荷条件下的损伤机理、耐受限度、损伤程度的评价标准,以及在不同载荷条件下造成的伤害与物理参数的相关性,并提出了未来对行人损伤预防需要进一步研究的生物力学问题。

汽车-行人碰撞多体动力学仿真与抛距模型研究

汽车与行人碰撞是我国道路交通事故的主要类型之一,该类事故在所有事故中致死率最高且与人们的安全出行密切相关,受到民众的广泛关注。然而传统的事故分析方法在此类事故的处理上存在较大困难。文章以多体动力学理论为基础,以PC-CRASH为平台,建立了多刚体数字化行人模型,通过设定代表身体各部分的属性(外形、质量、刚度、摩擦系数等)来定义行人特征。并将模型与国外某实车碰撞试验对比验证其可靠性。通过对仿真结果的回归分析得出了车速-抛距模型,为该类交通事故处理提供了数据参考。

基于事故再现的行人头地二次碰撞损伤机理分析

由于多体动力学模型能够准确再现事故过程,获得头部落地时刻行人头部的碰撞参数,有限元分析方法能够准确分析行人头部的损伤情况。故文章结合多体动力学模型与有限元分析方法,采用事故再现的方法研究车辆行人碰撞事故中行人头部撞击地面的损伤机理,为行人保护和车辆外形改善提供理论依据。首先用PC-Crash再现汽车行人碰撞案例,仿真结果表明,多刚体模型能够准确地模拟事故现场,从而获得行人头部落地的速度和角度;接着建立了具有精细面部结构的人头有限元模型;最后将事故重建得到的碰撞参数作为边界条件,分析行人头部与地面的碰撞,确定颅内压力、von Mises应力等生物力学参数。结果表明,行人头部撞击地面后,应力波会在颅骨内外传播,并在颅骨和脑组织中产生不同程度的应力集中,当应力超过一定限度时,则会引起不同程度的脑损伤。

汽车与行人碰撞安全性的实验评价方法研究

汽车与行人的碰撞安全性已经成为汽车碰撞安全性研究领域的一个重要内容,其评价方法的完善对促进汽车与行人碰撞安全性的提高具有重要意义。本文介绍了目前常用的对汽车与行人碰撞安全性进行评价的两种实验方法,利用计算机仿真研究对EEVC WG17提出的部件实验方法进行了分析,并与由行人模型进行的碰撞仿真结果进行了对比,指出了部件实验方法存在的不足,并分别针对头部碰撞安全性评价和腿部碰撞安全性评价提出了相应的改进措施。

汽车与行人碰撞安全性的改进对策研究

改进汽车与行人碰撞安全性已成为汽车碰撞安全性研究领域的一个重要研究内容。本文分析了汽车与行人碰撞的特点,并从主动防护方法和被动防护方法两个方面探讨了可能用于改进汽车与行人碰撞安全性的措施。同时,针对汽车的结构特点分析了其可行性。

汽车前部与行人下肢的冲击实验评价方法研究

利用MADYMO软件数据库中的下肢冲击器模型进行了汽车碰撞计算机仿真,并利用一个生物逼真度较好的行人模型进行了汽车与行人碰撞计算机仿真。将仿真结果除以相应的技术要求值得到各自的风险系数。依照风险系数的综合评价,可对不同汽车前部结构对行人下肢的碰撞性能进行排序。排序结果表明,由下肢冲击器实验仿真得到的结果和由汽车与行人碰撞仿真得到的结果基本相符。将EEVC制订的下肢冲击器实验评价方法得到的实验结果按损伤风险系数进行排序的方法,可用来进行汽车前部结构对行人下肢碰撞安全性能好坏的评价,但下肢冲击器实验依然存在一些不足需要进行改进。

行人膝关节韧带的建模及验证研究

基于人体模型THUMS中的膝韧带模型,改进了材料参数和单元属性。采用近年较新的生物力学实验数据,逐个验证韧带模型在不同应变率下的生物逼真度。结果表明,膝韧带ACL、PCL、MCL和LCL在不同应变率下的拉力与位移关系曲线与试验结果吻合较好,说明模型具有较好的生物逼真度,能较准确地模拟韧带的损伤和拉伸响应。

行人膝关节有限元模型的建立与验证

在前期研究中对下肢长骨和膝关节主要韧带的模型进行了全面验证的基础上,建立了具有详细解剖学结构的行人膝关节有限元模型,并定义了各组织间的接触。依据更符合实际行人事故中膝关节载荷特点的生物力学实验,对膝关节有限元模型进行了动态四点弯曲和动态三点弯剪仿真验证。结果显示膝关节模型的生物力学响应与实验结果吻合,能较好地反映膝关节的损伤和动力学响应,具有较好的生物逼真度。

行人膝关节损伤的计算机仿真研究

参照某量产车型建立汽车模型,采用具有较好生物逼真度的多刚体行人模型,建立了汽车与行人碰撞的系统仿真模型.通过改变汽车保险杠、发动机罩等前部结构参数,研究了其对行人膝关节损伤参数的影响,分析了行人腿部与不同前部结构参数的汽车相碰撞的受力特点.提出了适当降低保险杠及发动机罩前端的高度、使汽车前部结构接近流线型、加宽保险杠前端面上下之间的作用宽度等改进汽车前部结构特性的主要措施.

基于真实事故形态分析的行人探测模型研究

以长沙市汽车碰撞行人事故形态分析为基础,研究在汽车主动避撞系统的响应时间内,行人被感应器及时探测到的概率。具体地,从长沙IVAC数据库的389起车辆碰撞行人事故中,挑选出F1和F2两种最常见的事故形态类型,且能估算其行驶速度的案例分别为65和64起。结合车辆和行人运动轨迹、运动速度等参数,对F1和F2事故案例建立了行人探测模型。针对给定的感应器探测半角(15°、30°和45°),分别计算出了行人的探测概率。结果显示,当探测半角≥30°时,94%以上的行人能被及时探测。

基于Euro NCAP典型工况的儿童行人下肢损伤评估方法研究

本文中采用Euro NCAP行人模型认证(TB024)中给出的FCR、MPV、RDS、SUV 4种典型汽车前端结构有限元模型,以及具有详细解剖学结构特征的6岁儿童行人有限元模型来模拟汽车-行人碰撞事故,分析典型工况下汽车前端结构参数对儿童行人下肢损伤的影响。结果表明,RDS车型由于机盖前沿离地间距较小,儿童行人撞击侧股骨大转子位置出现骨折现象;MPV和SUV车型由于扰流板离地间隙较大,对下肢胫骨、腓骨和膝关节韧带的损伤更为严重。最后,基于仿真结果提出了6岁儿童下肢长骨损伤的截面弯矩评价参数,为儿童腿型冲击器研发和数字测评提供参考。

汽车与行人碰撞事故再现仿真研究

通过对事故现场汽车损坏痕迹及行人伤亡情况的调查,使用交通事故再现软件PC-Crash建立汽车与行人碰撞模型,重建事故发生过程。分析事故发生前汽车与行人的初始状态以及碰撞过程中行人的动力学响应和伤害,采用不同的车速,进行了大量的仿真实验,根据行人致伤特点,总结出汽车安全车速等指标,为改善汽车的行人安全性提供参考。

抛体运动规律在车辆速度鉴定中的应用

车辆行驶速度鉴定为道路交通事故过程的重建以及道路交通事故的处理提供有力的依据。根据抛体运动规律计算物体的初速度,可用于推断交通事故中碰撞瞬间车辆的行驶速度。