车人碰撞事故再现与数值仿真分析

论文摘要

随着我国汽车工业和交通运输业的快速发展,我国的汽车保有量也不断增加,汽车的增加极大的方便了人们的出行,但也导致了交通事故的增多。目前道路交通事故已成为全球共同面临的最为严重的社会公害之一。在我国的汽车交通事故中,车人碰撞是主要的事故类型之一,车人碰撞事故中人的伤亡率往往很高,因此,车人碰撞事故也越来越受到人们的重视。为了保护行人的安全,必须对交通事故进行细致的调查和科学的分析,而事故再现作为事故鉴定的重要工具,车人碰撞事故再现已经引起越来越多的关注。基于计算机仿真的车人碰撞事故再现具有成本低、准确度高、客观性强和内容丰富等优点,能够为事故鉴定、汽车安全设计和损伤生物力学研究提供科学的依据,因此车人交通事故的再现研究具有重要的社会价值和意义。本文以提高汽车对行人保护的被动安全性为目的,以多刚体动力学为基础,通过使用MADYMO建立多刚体事故再现模型,对车人碰撞事故中的两种情况即汽车-行人碰撞事故、汽车-骑自行车人碰撞事故进行了再现研究。该研究是在大量实际交通事故案例的基础上,建立面向真实事故案例的车辆模型,然后根据事故中车辆、人体的相互停止位置、障碍物及车身遗留的变形、刹车痕迹等信息对事故案例进行数值模拟再现。人体伤害数值模拟结果与法医检验报告进行比对,从而验证了该方法对车人交通事故再现的有效性。轿车是长头车的代表,大客车是平头车的代表,这两种类型的车人交通事故中人的损伤也各有特点,因此研究这两种类型的车人碰撞交通事故具有积极的现实意义。本文在通过真实事故案例验证的车及人的多刚体模型基础上,针对轿车、客车这两种车型进行了一系列的仿真碰撞试验。该仿真采用批量试验的方法,分别在不同形态、不同车速、不同撞击方位下进行,基本覆盖了车人碰撞事故的各种情形。通过对仿真试验结果的分析,探讨了不同情况下人体抛距、头部最大加速度及小腿最大受力等信息的规律性,从而可以为交通事故责任鉴定提供理论依据和数值参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 国际相关标准
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 多刚体事故再现的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 多体动力学理论
• 2.2.1 多刚体的基本概念
• 2.2.2 多刚体的建模理论
• 2.2.2.1 约束铰链的建模方法
• 2.2.2.2 面的建模方法
• 2.3 多刚体运动方程的数值计算方法
• 2.3.1 刚体的运动
• 2.3.2 多刚体的运动方程
• 2.3.3 多刚体运动方程的数值计算方法
• 2.4 行人伤害机理与评价指标
• 2.4.1 头部伤害机理与评价指标
• 2.4.2 胸部伤害机理与评价指标
• 2.4.3 下肢伤害机理与评价指标
• 2.5 本章小结
• 第三章 多刚体事故再现方法的关键技术
• 3.1 车辆多刚体模型
• 3.1.1 车辆多刚体模型建立所需参数
• 3.1.2 车辆多刚体模型参数化建立
• 3.2 假人的建模方法
• 3.2.1 行人假人数字化模型的分类
• 3.2.2 行人假人模型的参数
• 3.2.3 行人假人模型的定制
• 3.3 行人行走状态的仿真方法
• 3.3.1 行人初始状态的确定
• 3.3.2 行走过程的仿真
• 3.3.3 假人姿态的调整及接触处理
• 3.4 车—人碰撞事故再现优化方法
• 3.4.1 优化方法的目的与意义
• 3.4.2 车—人碰撞事故再现优化模型
• 3.4.3 车—人碰撞事故再现优化过程
• 3.4.4 车—人碰撞事故再现优化关键技术
• 3.4.5 优化结果的分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 典型车-人碰撞事故再现
• 4.1 小客车-行人碰撞事故
• 4.1.1 案情简介
• 4.1.2 事故建模
• 4.1.3 事故过程再现及结果分析
• 4.2 大客车-行人碰撞事故
• 4.2.1 案情简介
• 4.2.2 事故建模
• 4.2.3 事故过程再现及结果分析
• 4.3 轿车-骑自行车人碰撞事故
• 4.3.1 案情简介
• 4.3.2 事故建模
• 4.3.3 事故过程再现及结果分析
• 4.4 小客车-骑自行车人碰撞事故
• 4.4.1 案情简介
• 4.4.2 事故建模
• 4.4.3 事故过程再现及结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 碰撞仿真试验及分析
• 5.1 试验内容
• 5.2 试验条件
• 5.3 试验结果
• 5.4 试验分析
• 5.4.1 车—行人标准碰撞试验
• 5.4.1.1 轿车—行人碰撞
• 5.4.1.2 客车—行人碰撞
• 5.4.1.3 试验和数据对比
• 5.4.2 车—骑自行车人的标准碰撞试验
• 5.4.2.1 轿车—骑自行车人的标准碰撞
• 5.4.2.2 客车—骑自行车人的标准碰撞
• 5.4.2.3 试验数据对比
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 车-行人标准碰撞仿真试验数据
• 附录2 车-骑自行车人标准碰撞仿真试验数据