人车碰撞事故再现及仿真分析

摘要

近年来，随着我国道路基础设施的高速发展和汽车数量的快速增加，车辆在方便人们出行的同时，道路交通事故也给人们的生命财产造成巨大的威胁。行人作为道路交通中的弱者，有较高的死亡率和重伤率。因此，汽车与行人碰撞的交通事故是当前学术研究中的热点问题。人车碰撞事故再现是交通事故司法鉴定的重要方法，也是研究车辆被动安全设计和行人保护的基础。人车碰撞事故再现的模型方法主要包括基于数学解析法的简易模型、基于半解析法的经验模型和基于PC-Crash和MADYMO仿真软件的多刚体模型三类方法。其中，基于多刚体模型进行人车事故再现研究具有成本低、准确度高、可视化程度高等优点。
　　本文主要研究人车事故再现方法以及碰撞影响因素的仿真试验分析。根据国家车辆事故深度调查体系（NAIS）中普通轿车和厢式客车碰撞行人的真实案例，数据信息包括事故现场痕迹（例如制动痕迹、车辆损坏、行人损伤、抛距等）以及车辆前部造型特征参数和人体测量学参数等，分别用三类人车事故再现模型对案例进行了事故再现分析，比较了各个模型的碰撞车速和抛距等计算结果，同时通过图表定性地评估了三类模型的优劣。基于PC-Crash和MADYMO软件，建立了人车碰撞多刚体模型，根据车辆和行人的最终停止位置、车身的变形、行人损伤、刹车痕迹等信息，详细分析了行人动力学响应过程以及行人各部位损伤。通过对比仿真中的人车最终停止位置与事故现场图，对比行人损伤指标与法医鉴定报告，验证了人车碰撞模型的可行性和准确性。
　　厢式客车代表平头车型，普通轿车代表长头车型，这两款车型造成的行人动力学响应和损伤有其自身的特点。针对这两款典型的碰撞车型，基于MADYMO多刚体仿真软件，建立了符合中国人体形特征的人车碰撞多刚体模型。然后，设定车型、车速、碰撞角度、行人步态、步速等仿真试验条件，采用控制变量法进行批量的计算机模拟试验，通过分析大量的仿真试验结果，探讨了各个试验因素对碰撞后行人的抛距、运动形态及头部、胸部和小腿损伤的影响。研究发现：车型和车速对行人抛距和损伤均有较大影响；碰撞角度对碰撞后行人的运动形态影响较大，而对抛距影响较小；行人步态对行人抛距和损伤均有影响；行人步速对抛距和损伤的影响均较小。仿真试验结论可以为人车事故再现、车辆被动安全性设计和行人保护等方面研究提供理论依据和数值参考。

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1 绪论

1.1 研究背景和课题来源

1.2 国内外研究现状

1.3 行人保护相关法规

1.4 研究目的和意义

1.5 主要研究内容

2 深度调查方法及事故再现模型

2.1 深度调查方法

2.2 简易模型

2.3 经验模型

2.4 本章小结

3 多刚体模型理论

3.1 多刚体动力学理论

3.2 多刚体假人模型

3.3 损伤评价指标

3.4 本章小结

4 建立人车碰撞模型及模型验证

4.1 厢式客车与行人碰撞案例

4.2 普通轿车与行人碰撞案例

4.3 本章小结

5 基于人车碰撞模型的仿真分析

5.1 仿真试验设计

5.2 影响因素分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢