汽车碰撞事故再现与驾驶员损伤风险分析

摘要

随着我国经济的快速发展，中国正在面临越来越严重的道路交通安全问题，全面细致的进行道路交通事故的成因分析、人体损伤的机理研究，对提出事故预防的合理化方案、减少交通事故给人类带来的伤害具有重要意义。本文以道路交通事故调查方法为切入点，使用一种更有效的事故调查方式——即利用无人机航拍技术获取道路环境图像，从而进一步实现高效化的平面二维取证和可视化的立体三维取证，实现了该技术在交通事故中的实际应用，并对汽车EDR数据进行读取解析和研究，通过对基于EDR数据的真实交通事故进行重建，对驾驶员损伤风险进行了深入分析和预测。　　本文主要研究方法与结论如下：　　1）通过无人机获取航拍图像，并分别利用Halcon、PTGui软件以及Smart3D软件实现二维图像拼接与三维图像建立。重建结果显示采用航拍正射图像进行事故场景数字化重建更高效、更直观。　　2）对事故车速进行分析并引出新的车速计算方法——事故数据记录仪（EDR）数据读取，并对重庆八益鉴定中心平台收集到的34例包含EDR数据的案例进行统计与特征化分析，总结出EDR数据中速度变化ΔV在正面碰撞、侧面碰撞、尾随相撞以及车撞行人等不同情况下的变化特征，提出可通过该特征的研究进行事故类型的预判。　　3）根据事故调查结果，从34例包含EDR数据的真实案例中选取一例典型交通事故案例，利用事故再现技术与有限元仿真软件进行事故重建，完成人-车-障碍物有限元模型的建立，且文章从仿真模型的质量增量和能量的变化、事故车辆的变形以及B柱加速度响应进行有效性验证，结果表明：该仿真模型是有效的。　　4）本文根据已构建的碰撞仿真模型对THUMS人体生物力学模型进行头部和胸腹部的损伤风险分析，提取头部、胸腹部的变形量及等效应力应变值，参考人体头部、胸腹部损伤风险评价指标，分析其损伤情况，并将实验结果与真实损伤情况进行对比。实验结果显示：该仿真模型得到的损伤风险分析结果与真实损伤情况相符，并可作为损伤风险预测模型使用。　　5）在已验证的仿真模型中对THUMS假人添加安全带后，并通过仿真分析对添加安全带的THUMS假人进行损伤风险预测。仿真预测结果显示驾驶员胸腹部损伤的变形量及等效应力应变值明显降低，头部无骨折风险，胸部骨折风险降低，心脏、肝脏和脾脏等胸腹部内脏器官损伤较小，表明驾驶员受到的伤害明显减少，同时也进一步验证了安全带在与安全气囊共同作用下，对人体更好的保护效果，并可据此提出乘员安全性防护建议。　　本文根据道路交通事故深度调查现状，对现有交通事故调查方法进行改进，将更高效、立体化的事故现场重建方法实现应用；同时也利用有限元法对含有EDR数据的交通事故进行事故再现研究，实现了人体损伤风险分析，完成了对车辆间作用、车辆-人作用机制的深入探讨，为事故责任认定、人体损伤防护、交通伤救治以及汽车安全设计提供了重要的参考依据。

目录

声明

1. 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究方法

1.3 国内外研究现状

1.4 课题来源

1.5 研究内容和技术路线

2. 道路交通事故深度调查

2.1 道路交通事故调查内容

2.2 影响道路交通事故的主要原因

2.3 道路交通事故调查方法

2.4 事故现场重建方法研究

2.5 本章小节

3. 汽车EDR数据分析与事故案例介绍

3.1 事故车辆速度研究

3.2 汽车EDR

3.3 事故案例介绍

3.4 本章小结

4. 车辆仿真模型建立与验证

4.1 有限元理论介绍

4.2 车辆模型的建立与验证

4.3 事故障碍物的建模

4.4 人体模型的建立

4.5 事故再现仿真模型的建立

4.6 仿真模型验证

4.7 本章小结

5. 驾驶员伤害验证及损伤风险分析

5.1 人体损伤生物力学

5.2 驾驶员动态响应分析

5.3 人体损伤风险分析

5.4 驾驶员损伤风险预测

5.5 本章小结

6. 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果