汽车—自行车碰撞事故分析及骑车人头部损伤防护技术研究

论文摘要

骑自行车人作为道路交通使用者中的易受伤害群体,事故发生率极高。汽车-自行车碰撞事故中,骑车人颅脑损伤占身体各部位损伤总数比例仅次于下肢,是造成死亡的主要原因。针对我国道路交通环境和交通模式开展汽车与自行车碰撞的事故分析和防护技术研究是目前我国道路车辆交通安全领域急待解决的重要科技问题,也是推动社会进步的一项重要工作。本文采用的是事故分析与计算机仿真相结合的研究方法。通过在长沙地区采集和整理20012006年的汽车-自行车交通事故数据,进行了统计分析,探索长沙地区汽车-自行车交通事故的规律、人-车-环境以及交通损伤的分布特点。从而为控制和预防长沙市自行车事故和更好地改进车辆的安全性设计及骑车人损伤防护技术提供基础数据。通过对长沙地区一起典型的汽车-自行车碰撞事故采用MADYMO软件进行事故重建,再现了汽车与骑车人碰撞动力学响应过程,仿真结果与实际事故情况比较,验证了仿真方法和模型的可行性和准确性。借助计算机仿真模型,针对影响骑车人颅脑动力学响应的主要因素:自行车速度、碰撞位置、汽车碰撞速度、车辆前部结构、刚度特性进行参数研究,研究了不同参数对骑车人颅脑损伤的影响。为我国道路弱势群体的安全法规的制订和骑车人颅脑损伤防护技术提供依据。统计研究表明,长沙地区侧面碰撞在自行车事故中发生率最高,碰撞车辆类型中小型客车所占比例最大,损伤部位统计中发现,头部损伤是导致重伤及死亡的主要原因。参数分析表明,自行车的速度和碰撞位置对骑车者头部的接触位置有很大的影响。在所有研究车型中,汽车车速,汽车前部结构中发动机盖边缘高度对骑车人颅脑损伤影响都很大,对于Sedan车型,由于挡风玻璃是其车型事故中骑车者头部直接的接触部位,故Sedan车型的挡风玻璃刚度对骑车人颅脑损伤影响很大。本文研究方法和研究结果对于指导道路弱势群体损伤研究和车辆安全性设计有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.2 汽车－自行车碰撞事故研究的历史和现状
• 1.2.1 自行车事故统计及其形态分析
• 1.2.2 法规研究
• 1.2.3 损伤机理及生物力学的研究
• 1.2.4 事故重建与仿真研究
• 1.2.5 为保护骑车人的各种安全防护方法
• 1.3 课题来源
• 1.4 本文研究目的和主要工作
• 第2章 汽车－自行车碰撞事故统计分析研究
• 2.1 国内外事故调查现状
• 2.2 长沙地区交通事故数据的采集
• 2.2.1 长沙市整体交通事故数据的采集
• 2.2.2 交警详细事故案卷数据采集
• 2.2.3 长沙市医院交通伤数据采集
• 2.2.4 现场事故调查数据采集
• 2.3 自行车事故统计分析
• 2.3.1 事故基本信息统计分析
• 2.3.2 事故车辆类型
• 2.3.3 事故环境信息
• 2.3.4 事故人员信息统计及分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 汽车－自行车碰撞事故重建
• 3.1 多刚体动力学基础及MADYMO 软件介绍
• 3.1.1 多刚体动力学基础
• 3.1.2 MADYMO 软件简介
• 3.2 数据来源
• 3.3 事故信息
• 3.4 模型建立
• 3.4.1 汽车模型
• 3.4.2 骑车人模型
• 3.4.3 自行车模型
• 3.4.4 仿真参数设定
• 3.5 汽车－自行车碰撞事故动力学响应
• 3.5.1 相关参数定义
• 3.5.2 骑车人头部动力学响应
• 3.6 损伤准则及耐受极限
• 3.6.1 头部损伤准则和耐受极限
• 3.6.2 胸部损伤准则
• 3.7 结果分析讨论
• 3.8 本章小节
• 第4章 相关参数对骑车人颅脑损伤影响的研究
• 4.1 汽车－自行车碰撞参数研究模型
• 4.1.1 骑车人－自行车模型
• 4.1.2 汽车模型
• 4.1.3 汽车－自行车－骑车人仿真碰撞模型
• 4.2 颅脑主要损伤及机理
• 4.3 参数研究设计
• 4.3.1 自行车速度与自行车碰撞位置
• 4.3.2 汽车速度
• 4.3.3 汽车前部结构
• 4.3.4 汽车前部刚度
• 4.4 参数分析结果和讨论
• 4.4.1 自行车速度与自行车碰撞位置的影响
• 4.4.2 汽车速度的影响
• 4.4.3 汽车前部结构几何参数的影响
• 4.4.4 汽车前部刚度的影响
• 4.5 本章小结
• 总结展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文目录