典型公路自行车赛事故场景中头盔损伤防护性能研究

在激烈而快速的公路自行车比赛中,各种事故屡见不鲜,给运动员生命安全带来极大威胁。目前,对于公路自行车运动员的头盔性能和头部损伤缺乏深入的研究。所以在采集和归纳公路自行车比赛典型事故形态基础上,采用试验和仿真分析相结合的方法构建公路自行车、骑车人和头盔耦合模型,深入分析和评估典型事故场景中骑车人头部损伤响应和头盔的头部损伤防护性能。结果表明,头盔能对骑车人头部起到明显的损伤防护效果,但部分场景中骑车人仍可能发生严重的头部损伤;不同头盔对骑车人头部损伤防护性能差异明显,且与价格没有直接相关性。头盔对不同体型的骑车人头部损伤防护效果存在显著差异,其中50百分位男性的运动学响应峰值和损伤风险均为最低,5百分位女性的所有损伤准则预测值均为最高,且至少有55%的女性骑车人存在显著的颅骨骨折及严重颅脑损伤风险。本研究考察的事故边界参数(事故速度、摩擦因数和坡度)均对事故中骑车人头部损伤没有显著影响;国际自行车联盟规定在距离爬坡终点五公里处可以不佩戴头盔,本研究建议骑车人在公路自行车比赛中全程佩戴安全头盔。本研究将为公路自行车比赛安全头盔的设计提供参考,也为完善公路赛规则提供数据支撑。

真实汽车事故中人体头部运动学边界对损伤机制影响研究

在弱势道路使用者(Vulnerableroaduser,VRU)与车辆碰撞交通事故中,VRU头部损伤一直是导致其死伤的最主要原因,但目前的行人保护测评规程中所用的头部冲击器方法仅考虑了单一的碰撞边界,不能全面反映真实事故中的头部碰撞响应全过程,且所采用的头部损伤评价准则HIC仅考虑头部线性运动,对头部损伤风险评价具有其局限性,同时针对其余VRU保护的测评规程还亟待开发。为了对VRU头部保护测评规程提供更全面的头部碰撞边界条件参考和更丰富的损伤评价准则,以更综合评价真实事故中头部碰撞损伤风险,本研究从已有交通事故数据库中筛选出50例可以用于事故虚拟重建且具有明显头部碰撞损伤的VRU-车辆碰撞事故案例,采用数值模拟方法对其进行动力学重建与损伤再现,以获取VRU头部与车辆碰撞边界条件及基于多种损伤评价准则的头部碰撞损伤响应参数;基于上述数据构建线性回归模型,深入探究头部碰撞边界条件与多样化头部损伤响应时间的相关性。结果表明,碰撞线性加速度、碰撞旋转加速度、碰撞速度和碰撞旋转速度与头部损伤间相关显著程度各有不同;相对头部线性运动,头部碰撞旋转运动边界条件参数与颅脑损伤响应表现出更强相关性,而碰撞持续时间则未与其显著相关;另外,事故案例头部碰撞载荷多样性需要根据各个碰撞边界条件的量级来参考不同的损伤评价指标。本研究成果有望为行人头部保护测试工况的扩展和头部损伤评价准则的选取提供参考。