汽车-行人碰撞中对下肢损伤的影响因素及保护措施研究

摘要

在各类车辆交通事故中，行人因没有保护措施而成为最易受伤害的群体。据统计下肢是行人事故中最容易受伤的部位之一，下肢损伤的高致残率造成了巨大的经济损失和社会负担，因此研究下肢损伤的影响因素及防护措施具有重要意义。
　　 本文首先对一起典型的行人事故案例进行了重建，通过比较行人损伤信息、车辆的受损信息(包括碰撞点位置及碰撞刮擦痕迹)，人车最终位置等信息评估认为所进行的事故重建是可靠的，初步验证了事故重建仿真方法的可行性和所建立碰撞仿真模型的准确性。后处理动画完整的再现了人车相撞的整个过程，有利于理解行人事故中行人下肢的损伤原因及研究不同车辆前部结构的行人保护性能。
　　 讨论了汽车前部结构中对下肢损伤有较大影响的四个参数，对sedan小型轿车及mpv多用途汽车对行人下肢损伤的影响规律。以EEVC法规规定的三个下肢损伤参数：胫骨骨节最大加速度、膝关节最大剪切位移和弯曲角度作为评价下肢损伤的目标响应值。通过正交试验设计方法来进行试验选点，每款车共进行16次仿真试验，通过直观分析法计算均值，极差并绘制水平趋势图，分别分析出每款车各个结构参数对下肢损伤的影响趋势和影响显著性。
　　 根据两款车各自的正交试验设计的参数分析结果可以得知：适当降低保险杠高度、增加保险杠宽度及降低发动机罩前缘高度可以再一定程度上最大限度的提高sedan小型轿车的行人下肢保护性能。适当减低保险杠高度，适当增加保险杠伸出长度，降低发罩前缘高度可提高mpv多用途汽车的行人下肢保护性能。
　　 目前行人法规及新车评估计划(NCAP)中大致都采用子部件冲击器碰撞试验来评价车辆的安全性能，冲击器的生物逼真度将直接影响车辆安全性的评价测试结果，进而影响汽车安全研发工程师对车辆安全性能的研发设计，因此分析研究及提高各类冲击器的生物逼真度对提高车辆各项安全性能具有重要意义。本文从提高车辆的行人下肢保护性能出发，通过仿真试验对比了两种已经得到较普遍应用的。TRL公司和LSTC公司开发的两种小腿冲击器的生物逼真度，并综合分析了另外几种冲击器的特点及现有冲击器存在的主要问题，为研发更高逼真度的小腿冲击器具有一定的基础指导意义。