行人在和汽车碰撞中的力学分析

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1、行人在与汽车碰撞中的力学分析摘要：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。在文献学习的过程中，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。关键词：汽车与行人碰撞；损伤机理；耐受限度；评价准则Abstract：Theknowledgeofinjurybiomechanicsin

2、passengercartopedestriancollisionsisimportantforustoestablishtestproceduresforpedestrianprotection.Italsoformsimportantbackgroundfordesignofsafercar.Acondensedoverviewisgivenbasedonthepublishedandongoingstudiesofthepedestrianinjurybiomechanics.Thestateoftheartoftheinjurybiomechanicsincar

3、-to-pedestriancollisionswasdescribed,includingthedynamicresponsesduringacollision,thecausationofinjuriesondifferentbodyparts,injurymechanisms,tolerancelevels,injuryseverityandassessmentcriteria,aswellasthecorrelationofthephysicalparameterswithinjuriesindifferentloadingconditions.Theneeds

4、offutureresearchonpedestrianinjurypreventionwerepresented.Keywords：car-to-pedestriancollision；injurymechanism；tolerance；assessmentcriterion.引言汽车交通事故是造成大量人员伤亡的公共健康问题。2002年，世界各地的道路交通总死亡人数为120万人，其中弱势道路使用者占有的比例约65%。因为在汽车碰撞事故中得不到必要的保护,所以行人是最易受伤害的道路使用者，为损伤风险最高群体的代表。在这种交通意外中客车是最常见的事故车型，随后是货车和公交

5、车。在各种车辆与行人碰撞情况下，货车和公交车往往造成最严重的伤亡后果。在过去的40年中，汽车与行人碰撞事故及损伤生物力学问题已得到广泛的重视和研究。普遍采用的方法有3种:（1）深入的事故调查研究。（2）生物标本和机械假人碰撞试验。（3）行人数学模型的仿真分析研究。交通伤亡事故和相关生物力学研究的主要内容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，确定在冲击载荷条件下的损伤机理、耐受限度、损伤程度的评价准则，以及在不同载荷条件下损伤相关的物理参数，定量分析汽车碰撞和损伤程度的联系。通过这些研究结果，我们可以更好地了解汽车设计对行人交通安全的影响，并由此形成预防对

6、策，在设计过程中改进和发展新车安全性能，减少行人的伤亡风险[1]。1行人损伤行人在汽车碰撞中的运动学响应和损伤程度受到多种因素的影响，其中包括汽车行驶速度，制动与否，碰撞速度，汽车前结构刚度、类型和前部几何形状尺寸（如保险杠的高度，发动机罩高度和长度，发动机罩、挡风玻璃各自的倾斜角度，行人身高、体重、行进速度，行人碰撞初始姿态，以及行人身体各部位与车的相对碰撞速度等)。车辆撞击行人的过程中由接触撞击力和加速度造成损伤，而行人被车辆撞击抛出与地面或其它物体二次撞击也会造成损伤,深入的事故分析表明汽车碰撞是造成行人损伤特别是重伤和致命伤的主要原因。但是行人抛出与地面撞击的动

7、力学响应过程较为复杂，可与以下多种因素相关：碰撞速度，汽车前部结构形状设计和几何尺寸，行人的身高体重，行人在碰撞接触前瞬间的运动方向和姿态等。这里需要指出的是行人落地时头部首先接触地面或其它物体也会造成重伤甚至致命伤。对于汽车交通事故中的损伤评估，被全世界普遍接受的解剖学上的标准是简明损伤标准（AbbreviatedInjuryScale，AIS），按损伤发生的部位、损伤类型和损伤程度来评价。AIS只是一种描述损伤对生命威胁程度的指标，共分为7个等级，由AIS0至AIS6按顺序依次代表无损伤、轻伤、中度伤、重伤、严重损伤、致命伤、无法救治