自动紧急转向导致车辆追尾的主被动安全一体化研究

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在严峻的交通安全形势下,相关管理部门以及普通消费者对汽车的安全性提出了更高的期望,被动和主动安全技术的结合逐渐成为研究热点。汽车主被动安全一体化研究主要集中在预碰撞安全系统方面,目前研究得较多的是把汽车自动紧急制动系统与可逆预紧式安全带结合起来,而关于汽车转向避撞方面的一体化研究较少。考虑到自动紧急转向系统使乘员产生了横向离位,此离位增加了乘员在碰撞事故中的不确定性,因此本文开展了关于汽车横向避撞综合性的汽车安全系统问题研究。首先,完成车辆自动紧急转向系统的设计。建立了一元五次多项式的避撞路径,建立车辆三自由度动力学模型并适当简化,基于模型预测控制理论建立控制器,为满足实时性的要求,对预测模型进行线性化和离散化处理,添加适当的约束条件,以跟踪误差和控制量最小为目标使车辆完成对避撞路径的跟踪。然后,参考相关道路事故研究数据并结合真实的交通事故案例建立仿真测试工况,把Yaris车型作为研究对象,以此搭建整车有限元模型和驾驶员侧的乘员约束系统,并且验证了所搭建模型的有效性,进而分析车辆和乘员在全过程中的响应情况。最后,由于乘员在转向过程中发生明显的左倾和右倾离位,这造成碰撞事故中乘员损伤情况不一致,故匹配主动预紧式安全带来改善乘员的离位和损伤情况,并利用多目标优化软件mode FRONTIER搭建优化平台对约束系统部分参数匹配优化。研究结果表明:在车辆自动紧急转向作用下,乘员在转向避撞和转向回正两个阶段产生了不同方向的横向离位,并且随着转向强度的增大,乘员的横向离位量也越大。对比三种离位坐姿在碰撞中的损伤值,发现右倾离位坐姿下的乘员损伤相较于其它两种坐姿更严重,这是由于右倾离位使得乘员有摆脱肩带的趋势,因而减弱了肩带的保护作用。随后匹配主动预紧式安全带发现对乘员的横向离位以及乘员损伤有不同程度的改善,进一步以WIC值为优化目标构建优化平台,对约束系统的部分参数进行优化。利用均匀拉丁超立方法选取40组样本数据建立了Kriging近似模型采用MOGA-II算法对近似模型进行优化设计,优化得到的WIC值相较于优化前降低了18.5%,说明在匹配主动预紧式安全带后特别是对约束系统进行参数优化后,乘员在碰撞事故中的安全性得到进一步的提升。
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