检索历史 清除

摘要虽然近10年来我国交通事故数逐年降低，但仍是世界上交通事故高发的国家之一。人体碰撞损伤生物力学旨在通过人体损伤机理、耐受极限研究，探究人体损伤原因，为碰撞防护和救治提供科学依据。传统的物理假人试验、人体试验、尸体模型试验因成本和伦理问题存在诸多弊端，通过交通事故数据库和计算机模拟仿真进行人体损伤生物力学研究逐渐成为热点。EDR（Event Data Recorder，事故数据记录器）可以获取传统事故调查无法得到的参数，成为交通事故数据库的重要补充内容。本文以 EDR 数据为切入点，通过典型案例对交通事故过程进行重建，探究如何将 EDR 数据与真实交通事故案例时间轴同一化，并利用 EDR 数据开展交通事故深度调查与分析，研究事故发生前车辆运动参数和驾驶员驾驶行为，分析事故成因和影响驾驶员损伤的因素。在此基础上，基于计算机模拟仿真方法，对正面碰撞驾驶员损伤进行重建，并利用人工神经网络建立损伤影响参数与驾驶员头、胸部损伤的预测模型，最后利用真实交通事故案例验证模型的准确性。本研究目的是利用 EDR 数据对人体损伤进行快速预测，预测结果可利用于AACN（Advanced Automatic Collision Notification System，碰撞自动通知系统），为医疗救援人员伤情预判、实现分级救治和提高救护效率提供帮助，具有现实经济和社会意义。<br>　　本文具体的研究如下：<br>　　1. 首先对交通事故深度调查内容和方法、EDR数据采集方法、EDR规范和数据内容进行简要介绍，在此基础上对3起典型交通事故案例进行重建，分析了如何运用EDR数据对不同形态交通事故进行准确重建。通过事故重建研究，解决了在 EDR 数据未锁定情况下，将无时间属性的EDR 数据与特定时间、特定形态的真实交通事故进行唯一性对应的问题。<br>　　2. 深度采集具有EDR数据的交通事故案例108例，并对事故现场环境、行驶速度、碰撞前制动时间、气囊点爆时间以及驾驶员损伤等进行分析，探究事故成因和影响驾驶员损伤的因素。结果表明：天气晴好时驾驶员平均制动时间为 1.73s，雨天平均制动时间为 1.79s，驾驶员在不同天气下制动时间无明显差异；夜间无照明情况下，平均制动时间为1.32s，夜间有照明的情况下，平均制动时间为1.94s，夜间无照明情况下，驾驶员平均制动时间略有减小，但统计学分析有、无照明组间制动时间并无明显差异；事发前5s最高行驶速度分析显示，驾驶员超速行驶问题突出，超速行驶比例为54.6%，平均超速率为51.0%；碰撞前反应时间不足和超速行驶是导致事故发生的两个重要方面，天气及照明情况对事故成因几乎没有影响。纵向最大速度变化?V、安全带使用状态与驾驶员MAIS>3损伤具有相关性，随纵向?V增加，驾驶员MAIS>3比例明显升高；使用安全带组MAIS>3损伤概率明显小于未使用安全带组。气囊点爆时间与纵向最大?V不相关，?V和气囊点爆时间可以作为两个独立的因素进行损伤分析。<br>　　3. 利用HyperWorks/LS-DNYA构建100%正面刚性壁碰撞有限元模型，进行不同碰撞速度下计算机模拟仿真，以驾驶位座椅位置X方向加速度和对应碰撞速度作为边界条件加载至包含车体和假人的MADYMO模型进行84组不同碰撞速度、约束系统参数和气囊点爆参数下计算机模拟仿真。仿真结果分析发现：头部 HIC 和胸部 CTI 随纵向最大速度变化Δv、50ms平均加速度增加显著增加；使用安全带组的驾驶员头部和胸部损伤明显小于未使用安全带组，且随着Δv的增加，组间差异增大；使用安全带的情况下，当气囊点爆时间小于20ms时，驾驶员头部和胸部损伤随气囊点爆时间增加变化不大，当气囊点爆时间大于20ms时，头部HIC和胸部CTI随气囊点爆时间的增加显著增加，且气囊点爆时间对头部损伤影响更大。<br>　　4. 以最大速度变化Δv，50ms平均加速度、安全带使用状态、气囊点爆时间作为模型输入，头部和胸部损伤AIS值作为输出利用人工神经网络建立正面碰撞驾驶员头、胸部损伤预测模型，并利用37例真实交通事故案例对模型进行验证。结果表明：37例交通事故案例中，有27例预测值与实际损伤一致，8例预测值高于实际损伤，2例预测值低于实际损伤；ROC分析结果AUC=0.747，模型具有较好的预测准确性。