基于事故分析的客车侧翻碰撞仿真及乘员损伤研究

摘要

客车作为我国公路客运中主要的运输工具，使我们的生活及出行变得更加快捷和灵活。但与此同时，由客车所引发的一些交通事故也给我们的生命和财产安全带来极大威胁。尤其是近些年来，由营运客车导致发生的一些造成人员“群死群伤”的客车侧翻或翻滚交通事故，给社会造成了恶劣的影响。因此，开展客车侧翻过程及侧翻过程中乘员损伤方面的研究对降低侧翻事故中乘员的损伤及保护乘员的生命安全具有重要的经济和社会意义，也能为客车侧翻碰撞过程中的乘员保护及安全性设计提供指导意见。
　　本文采用计算机仿真方法对客车在紧急情况下的急转侧翻碰撞过程进行了仿真模拟，并对乘员在客车急转侧翻过程中的动态响应和损伤进行了分析。文章从事故案例分析的角度出发，先对三起典型的因急转向而导致的客车侧翻交通事故进行了分析，根据这类客车侧翻事故引发的原因及所存在的共性，提出并确定了基于鱼钩转向试验法规来模拟这类客车侧翻事故翻滚过程的仿真试验方法。然后利用多刚体动力学软件MADYMO基于鱼钩试验法规模拟了客车的侧翻过程，并分析了客车侧翻过程中的乘员动态响应和损伤情况。最后，对乘员损伤的影响因素进行了研究，分别分析了乘员间相互作用，乘员体型，侧翻初始条件及佩戴安全带对损伤的影响。
　　研究结果表明，乘员在客车急转侧翻过程的预翻阶段和翻滚阶段均会造成损伤，且在翻滚阶段具有更高的损伤风险，造成的损伤也更严重;在预翻阶段，乘员头部造成的损伤主要是AIS≤2等级的中轻度伤;在翻滚阶段，对乘员头部造成的损伤主要为AIS≥3等级的严重损伤，对胸部造成的主要为AIS≥4级别的严重损伤;乘员腿部在预翻阶段和翻滚阶段均具有发生骨折的风险。对乘员损伤的影响因素研究发现:乘员间相互作用会加重靠过道侧乘员的头部损伤，减轻靠窗处乘员的头部损伤;儿童乘员在客车侧翻过程中相对具有更高的损伤风险;客车侧翻时初始速度的增大，会增加乘员的头部和胸部损伤风险。方向盘转角的减小会降低靠窗侧乘员的头部损伤风险而增加靠过道侧乘员的头部损伤风险;安全带在客车侧翻事故中能对乘员起到很好的保护效果，能有效降低乘员的头部和腿部损伤风险。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 客车侧翻安全性法规

1．3 国内外客车侧翻研究现状和动态

1．4 本文研究的问题和主要内容

第2章 碰撞仿真基本理论及损伤评价准则

2．1 多刚体动力学基本理论

2．1．1 相关概念及原理

2．1．2 多刚体动力学方法

2．2 MADYMO软件的基本介绍

2．3 乘员损伤调查分析

2．4 损伤评价准则

2．4．1 头部损伤准则

2．4．2 胸部损伤准则

2．4．3 腿部损伤准则

2．4．4 加权乘员损伤指标

2．5 本章小结

第3章 客车侧翻事故分析及仿真试验方法确定

3．1 侧翻事故引发的原因

3．2 影响客车侧翻的因素

3．3 客车侧翻事故案例分析

3．3．1 事故案例基本信息

3．3．2 事故过程描述

3．3．3 事故发生原因及共性分析

3．4 鱼钩试验的介绍

3．5 仿真试验方法的确定

3．6 本章小结

第4章 客车侧翻碰撞过程仿真研究

4．1 客车多刚体模型

4．2 乘员模型

4．3 客车-乘员多刚体模型

4．4 地面模型

4．5 接触定义

4．6 侧翻运动的实现

4．6．1 预翻阶段车体质心运动参数的获取

4．6．2 翻滚阶段车体质心运动参数的获取

4．6．3 翻滚过程中的车体质心运动参数

4．6．4 车体质心运动的定义

4．7 客车侧翻过程仿真模拟

4．8 本章小结

第5章 乘员动态响应和损伤分析

5．1 乘员在车内位置描述

5．2 乘员动态响应分析

5．3 不同乘员的损伤分析

5．3．1 乘员头部损伤

5．3．2 乘员胸部损伤

5．3．3 乘员腿部损伤

5．3．4 加权损伤

5．4 翻滚过程不同阶段中的乘员损伤分析

5．4．1 预翻阶段的乘员损伤

5．4．2 翻滚阶段的乘员损伤

5．4．3 乘员在不同阶段中的损伤对比

5．5 本章小结

第6章 不同因素对乘员损伤的影响

6．1 乘员间相互作用

6．2 乘员体型

6．3 侧翻初始条件

6．3．1 初始速度

6．3．2 方向盘转角

6．4 佩戴安全带

6．5 乘员安全保护措施及建议

6．6 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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