基于人车事故数据的行人碰撞后运动及损伤规律研究

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1、基于人车事故数据的行人碰撞后运动及损伤规律研究(申请清华大学工学博士学位论文)培养单位：汽车工程系学科：机械工程研究生：王岩指导教师：李一兵教授二○一七年十二月ResearchonPedestrian’sKinematicsandInjuryPatternafterCollisionbasedonRealPedestrian-VehicleAccidentDataDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthede

2、greeofDoctorofPhilosophyinMechanicalEngineeringbyWangYanDissertationSupervisor:ProfessorLiYibingDecember,2017摘要摘要我国人车混行现象较为严重，行人在交通事故中占有较高的伤亡比例，行人碰撞安全问题已经成为汽车被动安全领域的热点问题。本文基于真实人车事故数据，建立人车碰撞模型，研究了人车事故中初始碰撞参数、行人碰撞后运动及损伤参数的分布规律，系统研究了初始碰撞参数对行人碰撞后运动及损伤参数的影响规律，最后定量预测和对比研究了主

3、动、被动及主被动一体化保护措施的行人防护效率。基于Madymo平台建立了适用于人车碰撞研究的车辆多面体模型，并通过相关试验数据验证了模型的有效性；针对弗吉尼亚大学初步建立的多面体人体模型进行二次开发，采用最优化方法对模型颈部力学特性进行了优化改进，同时对人体模型生物逼真度进行了验证。进一步建立了人车碰撞模型，并通过再现真实人车事故对模型有效性进行验证，为后续开展蒙特卡洛仿真试验奠定基础，同时模型也可为人车事故再现的具体实践奠定重要基础。基于清华大学道路交通事故数据库中典型人车事故数据，通过统计分析方法得到了初始碰撞参数的统计分布特

4、征，以此作为生成初始碰撞参数随机数的依据；在此基础上，采用蒙特卡洛方法开展了2660次人车碰撞仿真试验，系统研究了行人碰撞后运动及损伤参数的统计分布规律，建立了行人碰撞后运动及损伤参数的概率分布模型，该模型可为发动机罩和风挡玻璃的吸能特性研究提供源于真实事故数据的头部碰撞工况，也为行人安全气囊、弹起式发动机罩的开发设计提供重要的数据支持。通过参数化方法和统计学非参数检验方法，系统研究了汽车碰撞速度与其余初始碰撞参数对行人运动及损伤参数的耦合影响，建立了行人运动及损伤参数的置信水平为0.90的置信区间模型及行人损伤风险预测模型；并最

5、终建立了能够描述碰撞初始参数与行人损伤指标之间关系的多元回归模型。上述模型揭示了人车碰撞过程中行人运动及损伤参数在初始碰撞参数影响下的变化规律，可为人车事故鉴定工作提供理论参考。通过引入主动、被动及主被动一体化保护措施，进一步开展人车碰撞仿真试验，预测并对比研究了我国道路交通状况下主动、被动及主被动一体化措施的行人防护效率，以及碰撞速度对主动、被动及主被动一体化保护措施防护效率的影响，为针对我国道路交通状况开发主被动一体化保护系统的可行性提供了理论支持。关键词：事故数据；蒙特卡洛方法；人车碰撞；运动规律；损伤规律IAbstract

6、AbstractVehicle-pedestrianmixedtrafficconditionisseriousinChina,pedestriansalwaysoccupyahigherproportionofcasualtiesintrafficaccidents,sopedestriancollisionsafetyhasbecomeahotissueinthefieldofpassivesafety.Inthispaper,basedonthedataofrealvehicle-pedestrianaccidents,th

7、edistributionofinitialcollisionparametersaswellasthepedestrian’skinematicsandinjuryparametersafterthecollisionarestudied.Theinfluenceofinitialcollisionparametersonthemovementandinjuryparametersaftercollisionissystematicallystudied.BasedontheMadymoplatform,afacetvehicl

8、emodelsuitableforvehicle-pedestriancollisionresearchisestablished,whichisvalidatedbytherelevantexperimentaldata.Secondarydev