汽车行人碰撞抛射仿真模型
汽车行人碰撞多体动力学仿真与抛距模型研究
鉴于研究的着重点是分析汽车一行人碰撞后行人 的运动学规律，因此通过以上的一系列对比验证可以
Ｆｉｇｕｒｅ ５
图５
车速．抛距回归模型 （下转第４８页）
Ｖｅｌｏｃｉｔｙ—ｔｈｒｏｗｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ
认为该碰撞模型是有效的。 万方数据
・４８‘
轻工机械Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
收稿日期：２０１１一１０－１ｌ：修回１３期：２０１２－０３－２２
我国道路交通情况复杂。人口密度大，，是世界上 典型的以混合交通为主的国家。行人作为道路使用者
当中的弱势群体，一直是交通事故中的高危人群。据 统计，２００９年我国因交通事故死亡６７ ７５９入，其中行 人１６ ６８３人，占总死亡人数的２４．６％［２ Ｊ；在过去的１０
（１．ＣｏＨｅｇｅ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｇｅｅｌｙ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＣＯ，，Ｌ１ｍ，Ｒａｎｇｚｈｏｕ ３１ １２２８．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖｅｈｉｃｌｅ—ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｉｓ
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．Ｓａｌｔ
Ｃｉｔｙ．Ｌｒｒ，ＵＳＡ：
１１ｔｈ ＩＥＥＥ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，２０００：８５—９２．
量，碰撞车速为因变量，建立回归模型，模型曲线见图５。
通过与实验录像画面的对比可以发现，在碰撞初
１２０
始阶段，仿真模型中行人的运动状态与实验中行人的
运动具有较好的一致性。部分试验结果数据和仿真数
据的对比情况如表１所示。 表１
车辆碰撞模拟仿真分析假人模型
车辆碰撞模拟仿真分析假人模型车辆碰撞模拟仿真分析是一种先进的技术，可以帮助研究者在车辆碰撞事故中评估人员的伤害风险和车辆结构的安全性。
在这个过程中，假人模型是一个非常重要的组成部分，它可以模拟人类身体的动力学响应并预测人员受伤的严重程度。
本文将介绍车辆碰撞模拟仿真分析中常用的假人模型，并探讨其应用和发展前景。
车辆碰撞模拟仿真分析中的假人模型是基于人体结构和生理学知识构建的。
它包括骨骼、肌肉、器官等组成部分，并通过各种运动学和生物力学参数来描述其动态特性。
通过对不同碰撞场景和参数的模拟分析，可以预测人员在车辆碰撞中可能遭受的各种伤害，这对于改善车辆安全性设计和事故预防具有重要意义。
目前，常用的假人模型主要包括可变形人假人模型（THUMS）、全人类成人假人模型和全人类儿童假人模型等。
其中，可变形人假人模型是一种较新且广泛应用的模型，它利用有限元分析方法，可以更准确地预测人体受力和损伤。
该模型对重要部位如头、脊柱、躯干等区域进行了细致划分，并考虑了骨骼结构和软组织的变形。
此外，全人类成人假人模型和全人类儿童假人模型则针对不同年龄段的人员进行了模拟，可以更准确地评估不同群体的伤害风险。
假人模型在车辆碰撞模拟仿真分析中的应用非常广泛。
首先，它可以用于车辆安全性评价，通过模拟不同碰撞情况下的人体动力学响应和损伤风险，评估车辆结构的安全性能，为车辆设计提供参考依据。
其次，它可以用于事故重建和伤害预测，通过对真实事故数据的模拟和分析，预测事故中人员可能遭受的伤害类型和严重程度，为事故调查和法律诉讼提供科学依据。
此外，假人模型还可以用于安全气囊设计和座椅调整等方面的研究，优化车辆内部的安全保护措施。
然而，目前的假人模型还存在一些问题和挑战。
首先，目前的模型大多基于成年人的解剖结构和生理学数据，对于儿童、老年人和残障人士等特殊群体的模拟和评估还比较有限。
其次，当前的假人模型主要关注人体结构的动力学响应，对于内脏器官和神经系统的模拟还不够完善。
车辆碰撞模拟仿真分析假人模型
关于车辆碰撞仿真分析用人体模型的认识——学习笔记及认识总结李良 车辆工程 30608020406人体模型：以人体参数为基础建立，描述人体形态特征和力学特征的有效工具，是研究、分析、设计、评价、试验人机系统不可缺少的重要辅助手段。
根据人体模型的用途进行分类：1、设计用人体模型——汽车用H 点人体模型2、作业分析用人体模3、工作姿势分析用人体模型4、动作分析用人体模型5、人机界面匹配评价用人体模型6、动力学分析用人体模型7、运动学分析用人体模型 8、试验用人体模型——汽车碰撞试验用人体模型一、概况介绍车辆碰撞仿真分析用人体模型车辆碰撞过程中，车内成员运动的动力学过程具有大位移、非线性、多自由度、瞬时性等特点，建立适合于这些特点的、基于多体系统动力学的人机模型，是进行车辆碰撞过程车内成员运动响应分析的关键技术问题。
基于多体系统动力学的二维和三维人体模型，应用于汽车碰撞过程中乘员运动响应的仿真分析、汽车碰撞行人事故中人体运动的仿真分析等问题的研究。
人体模型的结构：（以 MUL3D 汽车碰撞人体运动响应 为例）1、人体模型的组成：13个刚体——头部、颈部、胸部、腰腹部、臀部、左右上臂、左右前臂和手、左右大腿、左右小腿和足。
2、相邻刚体之间的铰接约束形式根据人体关节的解剖学结构特点选取。
胸部与左右上臂之间的肩关节 ——万向节人机系统匹配评价用人体模型车辆碰撞仿真分析用人体模型左、右上臂与左、右前臂之间的肘关节——转动副左、右大腿与左、右小腿之间的膝关节——转动副其它各关节——球面副3、为了描述和计算人体与车身有关结构之间的碰撞力，根据碰撞接触的可能形式，将人体模型各组成部分的形状用椭球加以描述，将车身有关结构部分的形状用平面加以描述，按椭球与平面的贯穿接触来计算贯穿接触力。
二、虚拟现实中多刚体人体模型的构建1、人体Hanavan 模型概述在虚拟环境中模拟人体运动，首先就是要建立逼真的人体模型。
从运动生物力学角度看，还要建立运动技术的力学模型，必须知道内在规律和约束条件两类因素。
MADYMO 正面碰撞模拟
2 MADYMO正面碰撞模拟图2.1 MADYMO正面碰撞模型本章介绍MADYMO最著名的应用－正面碰撞模拟。
经过三十年多年不断更新完善，该模型汇集了十分丰富实用的建模方法，代表当今碰撞安全分析领域的最新技术和卓越的计算效率，为众多MADYMO用户提供了非常有参考价值的模板。
正撞模型分为两类：椭球模型(ellipsoid) 和多面体模型(facet)，输入文件分别为：安装目录/share/appl/3d/a_frontalel.xml安装目录/share/appl/3d/a_frontalfc.xml图2.1和2.3显示正面碰撞中典型轿车驾驶员的响应姿态，模型中包括：车体内部的重要表面、可压溃的转向柱系统、座椅、三点式安全带系统、安全气囊和混III型50百分位假人。
图2.2为正撞模型中的碰撞波形曲线，代表中型轿车零度角完全正碰时的典型减速度波形。
本章将集中介绍模型中的各个部件的建模方法，以及各部件之间的相互作用。
最新的混III型50百分位男性假人椭球模型（d_hyb350el_inc.xml）通过INCLUDE FILE语句调用。
修改INCLUDE语句就可以非常方便地调用其它类型的假人模型，如Facet模型(d_hyb350fc_inc.xml)。
在本章后面的章节将介绍如何替换假人模型，先介绍椭球模型的建模过程。
TT图2.2 碰撞波形曲线需要说明的是，本文提供的建模方法适用于大多数情况。
在实际的建模过程中，通常需要根据车身结构的细节，特别是座椅、膝垫和转向柱等，灵活地应用这些方法可以得到更精确的仿真结果。
图2.3 75 ms 时乘员的姿态2.1 车身模型车身模型的坐标原点选择在前轴附近，此处也通常作为总布置图的原点。
坐标系的x 轴指向前方，y轴指向左侧，z轴指向正上方。
所有的MADYMO模型和假人模型都使用此坐标系（参考MADYMO模型手册第一章）。
有时总布置图使用相反的坐标系（x指向后方，y指右）。
102_黎志伟_HyperWorks在汽车与行人头部碰撞仿真中的应用
HyperWorks在汽车与行人头部碰撞仿真中的应用黎志伟上海世科嘉车辆技术研发有限公司摘 要:行人保护是汽车安全研究领域的重要问题之一。
本文利用有限元方法和碰撞仿真技术，在HyperWorks软件平台上建立汽车与头部冲击器的有限元仿真模型，在此模型基础上对汽车与头部碰撞过程进行仿真分析，计算出头部冲击器在各个碰撞点的头部伤害值HIC。
关键词: 汽车，行人保护，碰撞，头部伤害值HIC，HyperWorks1 概述交通事故伤害中，约65%为易受伤害的道路使用者。
行人作为道路使用者中的弱势群体，属于交通事故中的高危人群，死亡率极高。
车辆与行人碰撞事故中，人体的损伤部位可以覆盖全身，行人头部和下肢损伤几率最大。
研究表明，行人头部和下肢损伤在汽车与行人碰撞造成的损伤中各占约30％。
国外在行人保护方面做了大量的研究工作，并将研究成果最终体现在行人保护法规的制定中。
目前，欧盟国家、美国、澳大利亚、加拿大、日本、韩国和中国都已制定或正在制定符合各国国情和交通状况的行人保护标准。
各国行人保护法规的测试内容和评价标准略有不同，但比较典型的行人保护试验方法均为汽车与行人碰撞安全性的部件冲击试验评价方法。
试验主要包括以下几个方面：1）腿部模块和保险杠的碰撞试验。
试验主要测量膝关节弯曲角度、膝关节剪切变形和小腿上部加速度等参数。
2）大腿模块和发动机罩前缘的碰撞试验。
试验主要测量碰撞力和弯矩。
3）头部模块（包括成人头部和儿童头部）和发动机罩上表面的碰撞试验。
试验主要测量头部伤害值HIC。
利用各模块冲击器与汽车进行碰撞试验，能够真实反映汽车的行人安全保护性能，但是冲击器的制造和相关的试验需要很大的资金投入，而且每次碰撞试验后冲击器的某些部件需要更换，不能重复使用，使研究费用进一步增多，通过建立冲击器的碰撞模型，并应用有限元仿真技术，可以实现各模块冲击器与汽车碰撞过程的仿真。
不仅可以对碰撞过程进行细致的动态演示，还可以在新车开发阶段对整车的碰撞安全性能进行预测和改进优化。
汽车行人碰撞抛射仿真模型
中间 右侧 1 /4 右侧 1 /8
中间 右侧 1 /4 右侧 1 /8
第一落地 点抛距 /m
817 817 818 1711 1713 1713 23 2311 23 2516 2519 1616 2915 2813 1615 2914 2918 2719
终止点 抛距 /m
原稿收到日期为 2006年 4月 5日 ,修改稿收到日期为 2006年 6月 27日 。
2007 (Vol. 29) No. 4
林庆峰 ,等 :汽车行人碰撞抛射仿真模型
· 297 ·
形状由椭圆状的外形决定 。独立刚体和铰接点的数 量影响仿真计算的时间 。在仿真中可以计算各独立 刚体的速度 、加速度 、运行距离等动力学参数 [ 4 - 5 ] 。
2007年 (第 29卷 )第 4期
汽 车 工 程 Automotive Engineering
2007 (Vol. 29) No. 4
2007068
汽车行人碰Leabharlann 抛射仿真模型林庆峰 ,许洪国
(吉林大学交通学院 ,长春 130022)
[摘要 ] 利用 PC2Crash软件进行车辆与行人的碰撞仿真试验 ,提出了第一落地点抛距理论模型 ,将车辆与行 人的碰撞划分为车辆前部与行人的后部和侧面碰撞两种类型 ,碰撞车型选择当前广泛使用的发动机舱盖略向前下 倾斜的梯形前端轿车 ,建立了车辆与行人后部 、侧面碰撞抛距模型和综合碰撞抛距模型 ,分析了行人相对车辆前端 的不同位置对抛距的影响 。最后将文中提出的模型与国外行人抛距模型进行对比 ,结果证明该模型是有效的 。
Keywords: Acc iden t recon struction; Cra sh research; Throw d istances; S im ula tion
汽车-行人碰撞多体动力学仿真与抛距模型研究
・ ＋ ×ｔ／ ＝∑ ｇ ・
＼ Ｉ — — ｘ Ｉ ｌ ｘ ｖ
＝
得 以通过统 一 的数 学 模 型来 解 决 。Ｐ — Ｒ Ｓ 是 奥 ＣＣ Ａ Ｈ
ｌ —
＼一 — － Ｉ Ｉ ｚ
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（） ４
地利 Ｄ Ｄ研究 所 开发 的汽 车碰 撞仿 真 软件 ， 国外 尤 Ｓ 在 其是 欧洲 和美 国 ， 软件 的应 用 已经 非 常广泛 。文 该
作者简介 ： 谢州凯 （９ ７ ， ， 江宁海人 ， １８ ） 男 浙 工学硕士 ， 主要从事汽车碰撞 与安全性研究 。Ｅｍ ｉ ｘ ｋｉ２ ＠１３ ｃｍ － ａｌ ｉ ａ ７ ６ ．ｏ ：ｅ ５
［ 研究 ． 设计］
谢帅Ｉ ， 凯 等
汽车 一 人碰 撞多体 动力学 仿真与抛 距模 型研 究 行
擦 系数等 ） 来定义行人特征。并将模 型与国外某实车碰撞试 验对比验证其 可靠性。通过对仿真结果 的回归分析得 出 了
车速一 抛距模型 ， 为该 类交通事故处理提供 了数据参考。图 ５表 ２参 １ ３
关 键 词： 多体动 力学； 汽车－ 行人碰撞 ； 仿真 ； 车速
文 献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５２ ９ （０ ２ ０ － ４ － １０ —８５ ２ １ ）４０ ００ ０ ４ 中图 分 类 号 ： ４２ ８ Ｕ ９ ．
用式 （ ） （ ） ４ 和 ５ 表示
Ｆ Ｐ。ｈｇ Ｓ ｐ ｉ ＝Ａ Ｆ～。 ＝ｅ Ｓ Ａ （） ４ （） ５
质 量及各生物力 学参数都 是小 数量级 的 ， 变化对 仿真 其
结 果 的影 响较 大 ， 以人体 的建 模需尽可 能保证 精确 。 所 １ １ 多刚体 行人 模型 的建 立 ．
汽车碰撞模拟仿真剖析[指南]
![汽车碰撞模拟仿真剖析[指南]](https://img.taocdn.com/s3/m/1224196e30b765ce0508763231126edb6f1a761d.png)
东北大学硕士学位论文汽车碰撞模拟仿真分析姓名：***申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：***20060201东北大学硕士学位论文第四章汽车正面碰撞数值模拟分析图４．１０ｍｓ时刻汽车结构变形图Ｆｉｇ４．１ＴｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｒａｔＯｔｈｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ图４．２５０ｍｓ时刻汽车结构变形图Ｆｉｇ４．２Ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｒａｔ５０ｔｈｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ东北大学硕士学位论文第四章汽车正面碰撞数值模拟分析图４．３ｌＯＯｍｓ时刻汽车结构变形图Ｆｉｇ４．３ＴｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏＪ＂ａｔ１００ｔｈｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ４．２．２正面碰撞位移变化结果分析分别取汽车前立柱上一点４０５９１和中立柱上一点４３１１４作为分析参考点（如图４．４所示）。
由于该车碰撞的初始速度设为ｘ轴负向１３．４ｍ／ｓ，Ｙ轴方向与ｚ轴方向速度为０，所以本文讨论中只探讨各量在ｘ轴方向的变化。
图４．４Ａ柱和Ｂ柱上的测量点Ｆｉｇ４．４ＴｈｅｍｅａｓｕｒｅｐｏｉｎｔｏｆＡｐｉｌｌａｒａｎｄＢｐｉｌｌａｒ图４．５所示显示了前立柱上节点４０５９１相对于中立柱上节点４３１１４的位移变化。
从图中可以看出，碰撞结束时，最大相对位移约为１０．４ｍｍ。
此位移对车门来说变形不大，车门可以在不借助其他工具的情况下打开，乘员可以顺利逃生。
东北大学硕士学位论文第四章汽车正面碰撞数值模拟分析‰～；－ｋ、茂≮≮≮３警、．＼ｌ｜‘≮｛ｌ图４．５前立柱上节点４０５９１相对于中立柱上节点４３１１４的位移变化Ｆｉ９４．５ＴｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆＮｏｄｅ４０５９１ａｔｆｒｏｎｔｐｉｌｌａｒｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｎｏｄｅ４３１１４ａｔｃｅｎｔｅｒｐｉｌｌａｒ分别取防火墙和地板上的点２９６３６和点２８０９７为测量点（如图４．６所示）。
获得防火墙相对地板的位移变化如图４．７所示。
其最大相对位移为１２７ｍｍ，此距离使乘员腿部受力会很大，对乘员空间会有很大影响。
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前言
交通事故再现中 ,车辆与行人碰撞的研究主要 包括行人在空中的抛射轨迹 、在地面的运动状态 、与 地面的摩擦 、在地面的滑动距离 、行人的抛距以及车 身受到撞击的位置及变形等 。利用行人抛距再现碰 撞时刻车速的研究主要包括建立行人抛距与碰撞时 刻车速或 (平均 )减速度之间的关系 ,也包括建立车 辆前发动机舱盖的前缘高度 、行人质心高度变化 、行 人横向运动位移 、行人碰撞抛射角等其他参数与碰 撞时刻车速之间的关系等 。在 20 世纪 70 年代 ,国 外有关学者利用尸体和假人进行碰撞试验 ,建立了 早期的车辆碰撞速度 /行人抛距经验公式 [ 1 - 3 ] 。早 期的试验中碰撞车速较低 ,试验车辆的车身造型 、车 体构架以及材料刚度等与现在的车型相比已经有了
选择 PC2C rash中的成年假人模型 , 模型由 20 个独立刚体和 19个铰接点组成 ,见图 1。假人质量 为 80kg,假人与地面和车辆接触的平均摩擦因数为 014,车辆部分参数的设置见图 2。由于发动机舱盖 向前下方倾斜的梯形前端车型在市场中占有率较 多 ,该类车型在车辆行人碰撞事故中也占有重要的 比例 。因此 ,文中试验车型选择 PC2Crash车型数据 库中的 VW Passat CL 118型轿车 ,仿真中设置车辆 外形尺寸与实际车辆参数保持一致 , 车辆装备的 ABS在制动中起作用 ,道路路面平直 ,摩擦因数为 018,车辆沿直线行驶 。
车辆与行人的碰撞点一般可通过被撞行人的鞋 底与地面的擦痕 、车辆轮胎拖印不规则移动错位或 车辆和行人的其他散落物等来确定 [ 6 ] 。传统的行 人事故再现中 ,可以利用行人在事故现场的静止点 与碰撞接触点的距离 (行人抛距 )与碰撞车速的经 验公式来再现车速 。但是实际交通事故现场环境通 常较复杂 ,例如在市区繁华地段发生碰撞 ,行人被车 辆撞起坠地后向前方翻滚滑动 ,如果行进路线上受 到车辆或其他障碍物的阻挡 ,则不能通过行人的最 终静止点判断车辆碰撞速度 。因此 ,在特定情况下 传统的碰撞抛距模型是不适用的 。作者建立了行人 第一落地点抛距模型 ,即通过分析行人第一落地点 抛距与碰撞时刻车速之间的关系再现事故中的碰撞 车速 。利用第一落地点抛距进行事故再现可有效地 避免传统抛距模型在特殊现场环境中的不适用性 。 因此 ,通过分析行人和地面的第一接触点抛距来再 现行人事故具有一定的意义 。
2007年 (第 29卷 )第 4期
汽 车 工 程 Automotive Engineering
2007 (Vol. 29) No. 4
2007068
汽车行人碰撞抛射仿真模型
林庆峰 ,许洪国
(吉林大学交通学院 ,长春 130022)
[摘要 ] 利用 PC2Crash软件进行车辆与行人的碰撞仿真试验 ,提出了第一落地点抛距理论模型 ,将车辆与行 人的碰撞划分为车辆前部与行人的后部和侧面碰撞两种类型 ,碰撞车型选择当前广泛使用的发动机舱盖略向前下 倾斜的梯形前端轿车 ,建立了车辆与行人后部 、侧面碰撞抛距模型和综合碰撞抛距模型 ,分析了行人相对车辆前端 的不同位置对抛距的影响 。最后将文中提出的模型与国外行人抛距模型进行对比 ,结果证明该模型是有效的 。
中间 右侧 1 /4 右侧 1 /8
中间 右侧 1 /4 右侧 1 /8
中间 右侧 1 /4 右侧 1 /8
第一落地 点抛距 /m
817 817 818 1711 1713 1713 23 2311 23 2516 2519 1616 2915 2813 1615 2914 2918 2719
终止点 抛距 /m
判断行人与地面的第一接触点的方法主要有事 故现场目击者的证言 、行人头部接触地面后在现场 遗留的血液痕迹 、人体与有较多尘土覆盖的地面 ,或 留有积雪的地面上接触而遗留的痕迹 、行人的衣服 饰物等散落物与路面第一次接触撞击时发生破碎后 在现场的遗留痕迹等 。 212 行人碰撞接触点分析
碰撞前行人与车辆的相对位置是行人抛距的重 要影响因素 。选择行人碰撞车辆的 3 个位置点 :行 人位于车辆前部的中间位置 、距车辆右侧边界距离 为车辆总宽度的 1 /4长度和距车辆右侧边界距离为 车辆总宽度的 1 /8长度 (后面简称为车辆中部、车辆 1 /4处和车辆 1 /8处 ) 。利用 PC2Crash软件模拟不同 车速下的行人碰撞 ,记录行人第一落地点抛距、终止 点抛距和车辆行驶距离等参数 ,数据结果见表 1。
距 ,仿真中车速选择 v≥38km / h。因为当车速较低
时行人直接从发动机舱盖滑落至地面 ,在地面翻滚
并短距离滑行至最终静止点 ,因为滚动及滑行距离
较短 ,所以第一接触点与最终静止点十分接近 ,因此
不考虑较低车速情况 。
(1) 行人后部 /车辆碰撞
第一落地点模型 : y = 101899x01606
原稿收到日期为 2006年 4月 5日 ,修改稿收到日期为 2006年 6月 27日 。
2007 (Vol. 29) No. 4
林庆峰 ,等 :汽车行人碰撞抛射仿真模型
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形状由椭圆状的外形决定 。独立刚体和铰接点的数 量影响仿真计算的时间 。在仿真中可以计算各独立 刚体的速度 、加速度 、运行距离等动力学参数 [ 4 - 5 ] 。
从表 1 可以看出 , 碰撞车速 分别 为 40、60 和 70km / h时 ,行人相对车辆不同的碰撞位置条件下仿 真得到的第一落地点抛距均比较接近 ,行人相对车 辆不同的碰撞位置条件下得到的终止点抛距也较接 近 。当碰撞车速在 75、80 和 90km / h 时 ,行人位于 车辆 1 /8处的第一落地点和最终静止点抛距与位于 车辆中部和车辆 1 /4处的对应抛距有一定程度的减
较大差异 ,因此早期的经验公式在当前的事故再现 应用中具有一定的局限性 。
在车辆与行人的碰撞事故中 ,在大多数情况下 , 驾驶员在车辆碰撞行人前瞬间或碰撞后会采取紧急 制动措施 。因此 ,本文研究的假设前提为车辆与行 人发生碰撞前瞬间或碰撞后驾驶员采取紧急制动 。
1 PC 2C ra sh多体动力学模型
· 298 ·
汽 车 工 程
2007年 (第 29卷 )前端不同位置碰撞抛距
碰撞车速 / km ·h - 1 40
60
70
75
80
90
行人相对 车辆位置
中间 右侧 1 /4 右侧 1 /8
中间 右侧 1 /4 右侧 1 /8
中间 右侧 1 /4 右侧 1 /8
利用道路交通事故仿真软件 PC2Crash 进行车 辆与行人碰撞仿真研究 。 PC2Crash行人模型采用由 多个独立刚体组成的多体动力学系统 ,不同的独立 刚体代表行人身体不同的组成部分 。代表头部 、躯 干和骨盆等部位的独立刚体通过铰接点相连 。对于 每个独立刚体 ,其表面形状 、质量 、接触刚度和摩擦 因数等属性都是重要的参数 。每个独立刚体的表面
1311 1311 1313 2915 2916 30 39 4119 4015 4416 4511 3319 5219 49 28 5617 5811 4419
车辆行驶 距离 /m
717 717 717 17 1513 1715 2311 2516 2412 2616 2714 2812 3016 3413 3213 3913 39 4312
部直接与车辆的挡风玻璃接触 ,当车速较低时 ,人体
直接滑落到地面 ,车速较高时 ,人体腾空并在空中发
生翻转 ,随着车速的增加 ,腾空的高度和翻转的次数
增加 ,人体在空中坠落到车顶 ,随着车辆的制动减
速 ,人体向车辆行进方向滑落 ,与风挡玻璃 、发动机
舱盖接触并跌落至地面 。
定义行人与路面的第一接触点与车辆和行人的
图 1 假人模型
图 2 车辆参数
2 PC 2C ra sh行人事故抛距模型
211 行人碰撞第一落地点抛距 本文研究的范围限于轿车与行人的碰撞事故再
现 。分析事故中车辆的轨迹和行人的运动状态对确 定碰撞时刻车速和人体在事故中的伤害机理具有重 要作用 ,通常车辆行人事故再现的研究内容包括行 人的伤害状况 、车辆最终停止位置 、行人与车辆和地 面的接触位置 、车辆的损坏情况等 。
关键词 :事故再现 ;碰撞研究 ;抛距 ;仿真
Throw D istance Model for Vehicle / Pedestrian Collisions
L in Q ingfeng & Xu Hongguo
Transporta tion College, J ilin U niversity, Changchun 130022
(1)
图 4 行人第一落地点抛距与碰撞车速关系
2007 (Vol. 29) No. 4
林庆峰 ,等 :汽车行人碰撞抛射仿真模型
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图 5 行人终止点抛距与碰撞车速关系
图 6 第一落地点抛距 /碰撞车速模型
3 行人模型有效性验证
国外学者建立的部分相应抛距模型有 : Happer 等学者提出的综合抛距模型 [ 1 ]
行人碰撞中 ,车辆前保险杠首先撞击人体小腿
图 3 车辆 2行人后部 /行人侧面碰撞
与保险杠向前凸起的对应位置 ,然后人体的大腿与
车辆前部格栅碰撞 ,由于车辆对人体施加旋转力矩 ,
人体的大腿和臀部依次与车辆发动机舱盖发生接触
碰撞 。对于行人后部碰撞形态 ,行人的腰部和后背
依次与发动机舱盖发生接触碰撞 ,人体继续后仰 ,头
少 ,而行人位于车辆中部和车辆 1 /4 处的抛距变化 幅值较小 。
在真实的事故环境中 ,行人抛距还受到车辆的 前端外形轮廓 、碰撞方向 、行人的运动形态等多重因 素的影响 ,因此在实际的事故再现中应具体分析 。 213 行人后部 /侧面碰撞抛距模型