面向人体伤害的车—行人交通事故再现研究

摘要

道路交通事故是全球共同面临的最为严重的社会公害。随着汽车工业和交通运输业的高速发展，世界各国汽车碰撞交通事故日益严重。随着我国汽车保有量的不断增加,交通事故死亡率也不断增加，交通事故死亡的绝对数一直居高不下。事故死亡人数2001年为10.6万人，2002年为10.9万人，2003年为10.4万人，2004年为9.4万人，2005年为9.9万人。死亡人数已高居世界第一。在我国的汽车交通事故中车辆与行人相撞的比例最高，共占汽车交通事故总数的27％。在这些事故中头颈部和下肢的损伤又占损伤总数的70％以上。头颈部损伤是造成人员死亡的主要原因，而下肢创伤往往是交通事故中人员致残的主要因素。 为了保护行人安全，必须对交通事故进行细致的调查和科学的分析，再现交通事故发生的过程。因此行人交通事故的再现研究具有极其重要的研究价值和社会意义：利用计算机技术对交通事故进行研究，可以可视化重构碰撞交通事故过程，定量分析导致事故发生的原因，提高事故鉴定的正确性和权威性。可以再现人体与车的碰撞部位，明确受伤部位，为有效地保护行人安全提供依据。发现事故发生的共性原因，从交通管理上提出改进措施，从而完善交通管理法规。 本文研究以多刚体动力学为基础，通过使用MADYMO多刚体动力学仿真，对汽车与行人碰撞事故再现进行研究。目前，基于数值仿真的事故再现主要采用人工试凑的方法，这种方法过多地依赖人工干预，影响到了事故鉴定的工作效率和客观性，无法应对日益增多的交通事故。本文采用序列线性规划的优化方法来再现真实事故。该优化方法主要思想是通过将目标函数和约束函数局部线性化，利用目前已比较成熟的线性规划的方法来求解非线性问题的最优解。结合人车碰撞事故特征和已有的仿真模型，建立合理的优化模型，再现真实交通事故。通过这种方法对五起不同车型实际交通事故案例进行再现，重现了这些事故的发生过程，并且得到了人体各部位的伤害指标，同时对实际案例中这些指标随速度的变化进行了分析。 本文的研究为道路交通事故的仿真再现提供了一种新的、快捷的方法，它极大缩短了事故再现的时间，为快速处理交通事故提供了可靠依据。通过真实案例的优化方法的应用，可推广至各种车与行人的交通事故。