行人作为道路交通使用者中的易受伤群体,事故发生率极高。汽车-行人碰撞事故中,行人颅脑损伤占身体各部位损伤总数的百分之三十以上,是造成死亡的主要原因。颅脑创伤还可导致各种能力的丧失并伴随有长期后遗症,对受害者和社会造成严重的经济损失。行人安全问题已经成为了一个世界各国高度重视的公共安全和社会问题。本文的目的在于通过建立汽车-行人碰撞的数学模型来研究事故中行人颅脑动力学响应和生物力学响应,分析汽车行驶速度、前部结构尺寸和刚度对行人颅脑损伤的影响,讨论行人损伤防护的可行性措施。行人安全研究包括假人实验、尸体实验、事故重建、事故数据分析和计算机仿真研究。本文通过MADYMO软件建立了汽车-行人碰撞模型。采用了瑞典查尔摩斯大学的50百分位行人多体动力学数学模型模拟行人,汽车模型根据产品轿车前部几何形状尺寸建立。汽车模型的机械特性根据欧洲新车评估计划动态试验结果定义。参考世界各国汽车前部几何形状统计数据,设计了前部结构尺寸和刚度等参数。采用因子试验方法,在汽车碰撞速度20至50公里/小时的条件下进行了汽车前部结构尺寸和刚度对行人颅脑损伤影响的分析。根据仿真和参数分析计算结果和颅脑损伤机理,研究了不同参数下行人颅脑损伤程度。研究表明,汽车-行人碰撞发生时,若汽车行驶速度在40km/h以上将极易导致行人颅脑严重损伤,从而城市道路特别是行人密集区域汽车限速最好在30~40km/h;汽车前部结构刚度对行人颅脑损伤影响显著,适当降低发动机盖和挡风玻璃的刚度将有利于减小行人颅脑严重损伤的风险性;汽车发动机盖缘高度对行人颅脑损伤影响也很显著,而其它结构尺寸参数在一定程度上也可影响行人碰撞中的动力学响应。本文为研究行人与汽车碰撞生物力学问题和开发行人颅脑损伤的防护技术,提供了一套有效的工具和仿真分析方法。模拟计算结果可作为车辆安全设计的依据。