汽车—自行车碰撞事故再现及骑车人损伤分析

论文摘要

长期以来,机动车与非机动车混合行驶是我国众多城市交通的一大特点,汽车与自行车碰撞事故也是我国城市道路交通事故的主要形式之一。因此,此类事故已经成为相关研究人员日益关注的问题。目前,通过计算机仿真技术进行事故再现,以其成本低、准确性高、客观性强和内容丰富的优点,已经成为事故研究分析的辅助手段之一。事故发生的整个过程在计算机上被准确地仿真重现,解决了快速处理事故中遇到的疑难问题,为事故鉴定、汽车安全设计和损伤生物力学研究等提供客观的科学依据。本文以通过计算机仿真研究汽车与自行车碰撞事故再现的方法为目的,分析了目前国内外汽车与自行车碰撞事故的研究现状,总结我国此类交通事故的实际特点及其影响因素。然后,运用PC-Crash事故再现软件建立一起真实的汽车与自行车碰撞事故模型,开展研究。根据事故信息,建立了事故小轿车与自行车及骑车人碰撞的三维仿真模型,同时本文从多个角度重现了碰撞事故发生的整个过程,分析了仿真模型参数对仿真结果的影响,找出了对模拟结果影响较大的关键参数。并利用真实轿车与自行车碰撞事故的现场数据初步验证了本仿真模型仿真方法的可行性。然后以多刚体动力学和生物力学为基础,研究了碰撞中骑车人的动力学响应和伤害情况。仿真再现结果与实际事故中骑车人损伤情况的较好吻合,进一步验证了本仿真方法可再现自行车与汽车碰撞事故的可行性,同时论证了使用PC-Crash再现汽车与自行车碰撞事故模型的可靠性和研究方法的实用性。考虑到汽车与自行车碰撞事故发生的复杂性,本文借助以上的计算机仿真模型,同时研究了不同碰撞速度、不同的接触位置、不同的汽车类型和不同的汽车前部结构等参数变化对碰撞结果的影响进行仿真比较,全面地分析了自行车骑车人的碰撞运动和损伤特点,探索了其相关技术参数的变化规律。结果表明,车速是影响骑车人伤害严重程度的关键因素。骑车人头部的动力学响应参数,包括线加速度、角速度、角加速度等对车速都非常敏感。随着车速增大,骑车人头部碰撞速度、加速度峰值均呈明显上升趋势。仿真结果显示,当车速大于40km/h时,骑车人头部的HIC值已经超过安全值的范围。另外,车辆前部车体构造与骑车人的安全也有很大关系。在车辆设计时,应该要考虑到这些因素对骑车人损伤安全的影响。本文研究结果对进一步深入开展汽车与自行车碰撞事故的研究奠定了一定的基础,为我国道路弱势群体的安全法规的制订和碰撞中骑车人防护措施的研究提供一定的依据,同时对于交通伤机理研究具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文研究的意义和目的
• 1.4 论文研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 自行车交通事故分析
• 2.1 我国自行车交通存在的必然性
• 2.2 自行车交通的优缺点
• 2.3 汽车-自行车碰撞事故原因及骑车人心理特征分析
• 2.3.1 事故原因分析
• 2.3.2 骑车人的心理特征
• 2.4 汽车-自行车碰撞事故类型
• 2.5 汽车-自行车碰撞运动学特性分析
• 2.6 骑车人损伤机理与评价指标
• 2.6.1 骑车人损伤机理
• 2.6.2 头部损伤机理与评价指标
• 2.6.3 胸部损伤机理与评价指标
• 2.6.4 下肢损伤机理与评价指标
• 2.7 骑车人伤害防护分析
• 2.8 本章小结
• 第三章 汽车-自行车碰撞事故再现理论基础
• 3.1 汽车-自行车碰撞事故再现的内容
• 3.1.1 汽车-自行车碰撞事故再现的难点
• 3.1.2 汽车-自行车碰撞事故再现的方法
• 3.2 事故再现软件建模方法介绍
• 3.2.1 PC-Crash 仿真分析软件简介
• 3.2.2 坐标系
• 3.2.3 汽车的运动方程
• 3.2.4 运动方程的求解
• 3.2.5 关节的定义
• 3.2.6 碰撞模型
• 3.2.7 接触形式
• 3.3 本章小结
• 第四章 汽车-自行车碰撞事故再现计算机仿真方法研究
• 4.1 汽车-自行车碰撞事故案例信息
• 4.2 汽车-自行车碰撞事故仿真模型建立
• 4.2.1 汽车模型
• 4.2.2 骑车人模型
• 4.2.3 自行车模型
• 4.2.4 仿真参数分析与设定
• 4.3 汽车-自行车碰撞事故仿真结果分析
• 4.4 骑车人损伤分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 汽车-自行车碰撞事故参数与骑车人损伤分析
• 5.1 汽车-自行车碰撞模型
• 5.1.1 骑车人-自行车模型
• 5.1.2 汽车模型的选择
• 5.2 汽车-自行车碰撞参数与骑车人损伤分析
• 5.2.1 汽车速度与骑车人损伤分析
• 5.2.2 自行车速度与骑车人损伤分析
• 5.2.3 自行车与汽车接触位置与骑车人损伤分析
• 5.2.4 汽车前部结构参数与骑车人损伤分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及参与的科研项目