多工况下站立式电动车骑行者头部损伤风险及影响因素研究

来源 :厦门理工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangwj03
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站立式电动车近年来备受消费者的青睐,但因其越来越广泛的使用而带来的交通事故问题也被广大学者所关注。以往的研究主要通过收集医院的门诊数据分析站立式电动车骑行者的损伤情况。为了更加全面地分析骑行者在各种事故场景中的损伤情况,本文使用计算机仿真技术对多种事故场景下的骑行者损伤进行研究。以往的研究表明站立式电动车骑行者在发生交通事故时头部损伤是最常发生的同时也是后果最为严重的,因此本文专注于交通事故中站立式电动车骑行者的头部损伤研究。站立式电动车主要包括站立式电动滑板车和站立式电动平衡车,通过大量的文献阅读和事故视频分析,本文总结概括出站立式电动车在不同的使用场合中常见的事故场景,主要包括电动滑板车与道路上静止物体和与汽车碰撞,以及电动平衡车与静止物体碰撞或突然改变驾驶状态导致自跌倒,共计4中典型工况。其中,与静止物体碰撞包括撞击交通标志杆,碰撞路沿和轧减速带的场景;与汽车碰撞包括电动滑板车正面与汽车侧面碰撞和汽车正面撞击电动滑板车侧面的场景;突然改变驾驶方向包括急加速、急减速和急转弯场景。同时,本文亦通过改变碰撞边界条件,包括行驶速度、碰撞角度和碰撞位置等进行探究,构建了更为丰富的碰撞场景,从而使研究数据更具客观性。本文使用本团队前期已建立并验证的多体-有限元耦合人体模型对骑行者头部/颅脑损伤进行计算和输出,该模型通过耦合现有的两种典型商业行人模型,在保证仿真中人体头部损伤的真实性和可靠性的同时,极大降低了计算成本。然后,使用真实的电动滑板车与汽车碰撞事故验证了本文建立的站立式电动车模型有效性。为避免使用单个头部损伤评价指标分析所致的研究局限性,本文通过提取头部重心线性加速度、旋转加速度、角速度和颅脑组织响应,计算出各场景中基于多种头部损伤准则(HIC15、HIP、Br IC、MPS0.98、CSDM0.25)的计算参数,对站立式电动车典型碰撞工况中骑行者头部/颅脑损伤风险进行了较为全面的研究,最终得出以下结论:总体而言,站立式电动车骑行者头部损伤略大于坐式骑行者;站立式电动车与静止物体碰撞时,骑行者头部损伤严重程度与碰撞场景和骑行者的落地姿态和骑行速度均有重要关系,不同的倒地姿势造成头部损伤的严重程度有明显差异;站立式电动车正面与汽车侧面发生碰撞时,骑行者头部损伤的严重程度相对较低;汽车前部撞击站立式电动车侧面时,汽车的速度与骑行者头部损伤具有显著的线性相关性,且容易对骑行者造成较为严重的头部损伤。综上所述,站立式电动车在发生交通事故时骑行者头部损伤是不容忽视的,本研究提示站立式电动车骑行者在骑行时需佩戴安全头盔。同时,研究成果也可为站立式电动车设计和骑行者保护的立法提供数据支持。
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