基于PCCrash的轿车碰撞行人的交通事故分析.docx

基于PC-Crash的轿车碰撞行人的交通事故分析蒋阳1 ，谭金会1、2 ,黄海波1、21、西华大学交通与汽车工程学院2、四川西华机动车司法鉴定所摘要：由于行人与车辆在交通事故中占的比例很大，为了得到行人的不同身体特征在事故中的不同响应，本文着重对不同行人身高下，人体抛距及人体头部、躯干峰值加速度的变化情况进行研究。利用PC-Crash对设定场景进行了仿真试验，初步得到了人体抛距及峰值加速度曲线图。再利用MATLAB对所得曲线进行了拟合，对拟合曲线进行了剖析，总结出行人不同身高与车身前部碰撞的影响规律，为汽车在行人保护方面提供参考。关键词：车-人交通事故，事故再现，仿真，行人保护1、前言在当今社会中，交通已深入到人们生活的方方面面、点点滴滴，甚至对于整个国家，整个社会的发展与进步都起着举足轻重的作用。然而伴随着交通运输车辆的不断增多，道路交通建设及优化的速度逐渐显得落后，加之交通管理不善等原因，造成交通事故频繁，伤亡人数增多，如今道路交通事故已成为世界性的一大公害。汽车与行人的碰撞在人员死亡中占据很大一部分比例，所以汽车与行人的碰撞研究在减少交通事故发生方面尤为重要。2、 PC-Crash的算法原理简单的说利用PC-Crash进行事故再现，就是在PC-Crash的坐标系下以运动学和动力学为理论基础对事故进行模拟、再现与分析。那么可以看出，PC-Crash下的坐标系和动力学、运动学就是PC-Crash软件的基础。PC-Crash下的坐标系定为三个：（1） 以软件主界面中心点为原点的XYZ，我们称之为全局坐标系或地面惯性坐标系。（2）以车辆质心为原点的X/Y/Z/，我们称为车辆坐标系。（3）以轮胎接地点为原点的X//Y//Z//，我们称为轮胎坐标系获第三坐标系。三个坐标系相互位置关系如下图1[23]所示：图1.PC-Crash中的坐标系图3、基于PC-Crash的车-人碰撞仿真3.1.道路模型建立PC-Crash中道路模型的建立可利用绘图工具在主界面直接绘出。本文研究直道上的车-人碰撞事故，不考虑十字路口模型。在绘图工具下用控件绘制一条平直路面，道路参数设置如下。表1.道路参数设置车型轿车长度（m）4.57宽度（m）1.78高度（m）1.4空载质量（kg）1615重心离前轴距离（m）1.325轴距（m）2.65前面乘员质量（kg）65后面乘员质量（kg）130后备箱载荷（kg）303.2.车辆模型建立图2.设置界面及结果PC-Crash中自带车辆模型数据库，可从中调出库中车型。点击进入汽车库，本文选取奥迪A4 1.8T车型。对车辆参数进行设置如下表表2.车辆参数设置车型轿车长度（m）4.57宽度（m）1.78高度（m）1.4空载质量（kg）1615重心离前轴距离（m）1.325轴距（m）2.65前面乘员质量（kg）65后面乘员质量（kg）130后备箱载荷（kg）303.3.行人模型建立从PC-Crash中调出人体多刚体模型，对人体模型参数进行设置。由交通事故车辆检验技术标准可知，着装后的成年男性与地面的摩擦系数为0.52，女性为0.44，本文采用成年男性作为人体模型，摩擦系数设为0.52。人体模型参数设置如下：4、车-人碰撞仿真试验图3.人体参数设置车-人碰撞研究领域繁多，有对不同碰撞形式的研究，有对不同碰撞点的研究等等。本文主通过对不同行人身高下，车速与抛距的关系及车速与躯干、头部加速度的关系进行分析，研究行人身高对碰撞的影响。行人身高并不是单独对碰撞产生影响，而是与汽车碰撞点高度，主要是汽车发动机罩前端高度所形成的高度比对碰撞产生影响。文本所选车型为奥迪A41.8T，其发动机罩前端高度为0.8m，是一个定值。所以高度比主要是由行人身高所决定的质心高度影响。为了避免其他因素的影响，碰撞形式均采用行人侧面与车辆相碰，碰撞点定为汽车中部，车辆默认刹车踩到底即制动加速度最大化，奥迪A41.8T的最大制动加速度为6.87m/s2。4.1.行人不同身高的仿真试验（1）当以车速为52km/h为例，简单描述的碰撞过程，如下图t=0.06st=0.11st=0.496st=1.159s图4.车速52km/h碰撞过程截图图5.车速52km/h人体抛距图图6.车速52km/h人体头胸加速度图由加速度图与空间三维图结合可得，躯干加速度第一次出现峰值的时刻为0.165s，其碰撞形态如下图图7.躯干加速度第一次出现峰值的时刻碰撞形态头部加速度第一次出现峰值的时刻为0.22s，其碰撞形态如下图图8.头部加速度第一次出现峰值的时刻碰撞形态通过像以上步骤分析，分别对行人不同身高（1.5m、1.6m、1.7m、1.8m）分别进行仿真，得到不同的行人抛距和头部、胸部峰值加速度出现时刻。比较可以看出即在行人身高固定的条件下，行人抛距会随着车速的增大而增大，躯干和头部碰