一种减轻行人与微型客车碰撞事故中头部碰撞损伤的方法

摘要

一种减轻行人与微型客车碰撞事故中头部碰撞损伤的方法，建立行人与微型客车碰撞角度α与微型客车前部尺寸结构(包括风挡玻璃倾斜角度β、发动机罩倾斜角度γ、发动机罩前缘高度HA、发动机罩后缘高度(或风挡玻璃下缘高度)HC、风挡玻璃上缘高度HM、发动机罩长度AC、风挡玻璃长度CM)之间的函数关系式。依据所建立的函数关系式，改变微型客车前部尺寸结构，可改变行人头部与微型客车发动机罩或风挡玻璃间的碰撞角度α，碱轻行人头部碰撞损伤，保护行人头部。该方法简单、有效并且不需要增加汽车制造成本，对微型客车前部尺寸结构的优化设计以及交通事故中行人的头部保护具有重要意义。

说明书

技术领域

本发明涉及交通事故中行人头部保护领域，具体涉及微型客车前部尺寸改进，从而减少行人与微型客 车碰撞事故中行人头部碰撞损伤的方法。

背景技术

人车碰撞事故中，行人头部是受伤频率最高的器官，很容易造成终身残疾或死亡。目前，在人车碰撞 事故中行人头部保护方面，研究对象主要为轿车，很少涉及微型客车，提出的行人头部保护技术主要包括 发动机罩自动弹出技术和行人保护安全气囊技术，这两种技术的应用会增加汽车制造成本，对于微型客车 这种低成本汽车不适合。因此，在行人与微型客车碰撞事故中需要一种新的行人头部保护方法。

发明内容

为解决背景技术中的问题，本发明以行人与微型客车碰撞事故为研究对象，提出了一种在行人与微型 客车碰撞事故中减轻行人头部碰撞损伤的方法，本发明简单、有效并且不需要增加汽车制造成本。

为达到上述目的，本发明解决上述问题采用的技术方案是：

根据行人与微型客车的磁撞角度α与微型客车前部尺寸结构(包括：风挡玻璃倾斜角度β(°)、发动机 罩倾斜角度γ(°)、发动机罩前缘高度H_A(m)、发动机罩后缘高度(或风挡玻璃下缘高度)H_C(m)、风挡玻 璃上缘高度H_M(m)、发动机罩长度AC(m)、风挡玻璃长度CM(m))之间的关系，通过改变微型客车前部尺 寸结构，改变行人头部与微型客车发动机罩或风挡玻璃间的碰撞角度α，碱轻行人头部碰撞损伤，保护行 人头部。

行人与微型客车发生碰撞后，行人头部将以一定的角度α与微型客车发动机罩或风挡玻璃发生碰撞， 碰撞角度不同，行人头部磁撞损伤也不同。根据行人头部碰撞损伤评价指标HIC(Head lnjury Criteria)可 知：当磁撞角度α<90°时，随碰撞角度增大，行人头部碰撞损伤加重；当碰撞角度α≥90°时，随碰撞角度增 大，行人头部磁撞损伤减轻。

行人头部与微型客车发动机罩间的碰撞角度α与微型客车前部尺寸结构之间的关系为：

增大微型客车发动机罩前缘高度H_A，可减小行人头部与微型客车发动机罩间的碰撞角度α，碱轻行人 头部碰撞损伤。公式(1)中行人头部与微型客车风挡玻璃间的碰撞角度α与微型客车前部尺寸结构之间的 关系为：

行人头部与微型客车风挡玻璃间的碰撞角度α随发动机罩前缘高度H_A、风挡玻璃上缘高度H_M利发动 机罩长度AC的增大而增大，随发动机罩后缘高度(或风挡玻璃下缘高度)H_C和风挡玻璃长度CM的增大 而减小。改变微型客车前部尺寸结构可改变行人头部与微型客车风挡玻璃间的碰撞角度α，实现减轻行人 头部碰撞损伤的目的。

本发明“一种减轩行人与微型客车碰撞事故中行人头部碰撞损伤的方法”的有益效果是：

1)通过调整微型客车前部尺寸结构改变行人与微型客车发动机罩、风挡玻璃间的碰撞角度，减轻行 人头部碰撞损伤，保护行人头部；2)该方法简单、有效并且不需要增加汽车制造成本，适合微型客车；3) 该方法对于微型客车前部尺寸结构的优化设计具有重要意义。

附图说明

图1为行人与微型客车碰撞示意图。图中β为风挡玻璃倾斜角度；γ为发动机罩倾斜角度；A点为发动 机罩前缘点；C点为发动机罩后缘点(或风挡玻璃下缘点)；M点为风挡玻璃上缘点；AC为发动机罩长度； CM为风挡玻璃长度。

图2为行人头部与微型客车发动机罩和风挡玻璃同时发生碰撞时的局部放大示意图。

图3为行人头部与微型客车发动机罩碰撞示意图。

图4为行人头部与微型客车发动机罩碰撞局部放大示意图。

图5为行人头部与微型客车风挡玻璃碰撞示意图。

图6为行人头部与微型客车风挡玻璃碰撞局部放大示意图

具体实施方式

在行人与微型客车碰撞事故中，将行人简化为头部和躯干(包括腿部)两部分，不考虑行人双臂对磁 撞过程的影响。碰撞过程中由于人体骨骼的支撑作用，行人将会绕微型客车发动机罩前缘A点转动，行人 头部最终将会以一定的角度α与微型客车的发动机罩或风挡玻璃发生碰撞，如图1。通过研究行人头部与微 型客车发动机罩或风挡玻璃发生碰撞瞬间的运动状态，得到碰撞角度α与微型客车前部尺寸结构之间的关 系。通过改变微型客车前部的尺寸结构，改变行人头部与微型客车发动机罩或风挡玻璃间的碰撞角度α， 减轻行人头部碰撞损伤。

行人头部与微型客车发动机罩和风挡玻璃同时发生碰撞时的局部放大示意图，如图2。在图2中， BE⊥AC，BF⊥CF，BE＝BF＝R，由此可知：

因此，当行人头部与发动机罩和风挡玻璃同时发生碰撞时，行人身高为：

(1)当行人身高H<H₀时，行人头部将与微型客车发动机罩发生碰撞，如图3。将图中部分进行放大， 得到行人头部与发动机罩碰撞的局部放大图，如图4。在图4中，BE⊥AD，AB⊥BD，BE=R，在直角三角 形ABE中：

$\angle \mathrm{BAE}=\arcsin \frac{\mathrm{BE}}{\mathrm{AB}}=\arcsin \frac{R}{H-H_A-R}---\left(7\right)$

根据直角三角形ABD得到行人头部与微型客车发动机罩间磁撞角度α与微型客车前部尺寸间的关系：

根据公式(8)：行人头部与微型客车发动机罩发生碰撞后，碰撞角度α<90°，增大微型客车发动机罩 前缘高度H_A可减小碰撞角度α，减轻行人头部碰撞损伤，保护行人头部。

(2)当行人身高H＞H₀时，行人头部将与微型客车风挡玻璃发生碰撞，如图5。在图5中：

$\angle \beta =\arcsin \frac{H_M-H_C}{\mathrm{CM}}---\left(9\right)$

$\angle \gamma =\arcsin \frac{H_C-H_A}{\mathrm{AC}}---\left(10\right)$

将图中部分进行放大，得到行人头部与风挡玻璃碰撞的局部放大图，如图6。在图6中，BD∥CG∥ AH，BF∥PC，AK⊥AH，AB⊥BE，BF⊥CF，IJ⊥BD，BF=PC=R，BE为行人头部运动方向，根据图6可以 得知：

∠ABJ+∠JBE=∠KAB+∠JBE=DBE+∠JBE=90°

∠KAB=∠DBE

∠α=∠BEC=∠DBE+∠BDE=∠KAB+∠β=90°-∠BAC-∠γ+∠β           (11)

根据三角形内角和边的关系可以得知：

$\angle \mathrm{BAC}=\arccos \frac{{\mathrm{AB}}^2+{\mathrm{AC}}^2-{\mathrm{BC}}^2}{2\times \mathrm{AB}\times \mathrm{AC}}=\arccos \frac{{\mathrm{AB}}^2+{\mathrm{AC}}^2-({\mathrm{BF}}^2+{\mathrm{FC}}^2)}{2\times \mathrm{AB}\times \mathrm{AC}}---\left(12\right)$

AB=H-H_A-R                              (13)

将公式(12)和公式(13)代入公式(11)：

在三角形APC中，根据三角形内角和边的关系：

∠ACP=90°+∠γ-∠β                             (15)

在三角形ABP中，根据三角形内角和边的关系：

$\cos \angle \mathrm{APB}=\frac{{\mathrm{AP}}^2+{\mathrm{BP}}^2-{\mathrm{AB}}^2}{2\times \mathrm{AP}\times \mathrm{BP}}=\frac{{\mathrm{AP}}^2+{\mathrm{FC}}^2-{\mathrm{AB}}^2}{2\times \mathrm{AP}\times \mathrm{FC}}---\left(19\right)$

根掘公式(19)

$\mathrm{FC}=\mathrm{AP}\cos \angle \mathrm{APB}+\sqrt{{\mathrm{AB}}^2-{\mathrm{AP}}^2\sin \angle \mathrm{APB}}---\left(20\right)$

由公式(9)、(10)、(14)、(16)、(18)利(20)得刘行人头部和微型客车风挡玻璃间碰撞角度α与微 型客车前部尺寸结构间的关系：

在公式(3)～(21)中：α为行人头部运动方向与风挡玻璃倾斜方向之间的夹角(°)；β为风挡玻璃倾 斜角度(°)；γ为发动机罩倾斜角度(°)；H为行人身高(m)；H_A为发动机罩前缘高度(m)；H_C为发动机罩后缘 高度(或风挡玻璃下缘高度)(m)；H_M为风挡玻璃上缘高度(m)；R为行人头部半径(m)；AC为发动机罩长 度(m)；CM为风挡玻璃长度(m)。

根据公式(21)：行人头部与微型客车风挡玻璃发生碰撞时，碰撞角度α随发动机罩前缘高度H_A、风 挡玻璃上缘高度H_M和发动机罩长度AC的增大而增大，随发动机罩后缘高度(或风挡玻璃下缘高度)H_C和风挡玻璃长度CM的增大而减小。改变微型客车前部尺寸结构可改变行人头部与微型客车风挡玻璃间的 磁撞角度α，实现减轻行人头部碰撞损伤的目的。