多源不确定信息下车人碰撞事故高可靠再现方法研究

项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

邹铁方

项目受资助机构

长沙理工大学

项目编号

51775056

立项年度

2017

立项时间

未公开

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

58.00万元

学科

工程与材料科学-机械设计与制造-机械结构强度学

学科代码

E-E05-E0504

基金类别

面上项目

关键词

被动安全 ; 计算不确定性 ; 痕迹验证 ; 事故再现 ; 结果融合 ; Passive Safety ; Accident Reconstruction ; Trace Validation ; Calculation Uncertainty ; Result Fusion

参与者

李桂兵;伍文广;武和全;李华;肖璟;尹若愚;易亮;刘勇

参与机构

湖南科技大学;长沙理工大学

项目标书摘要:受信息局限等诸多因素影响,事故再现中面临模型选择、痕迹等多源不确定性问题,如何高可靠再现事故亟待研究。为此,本项目以车人碰撞事故为研究对象,通过先验证痕迹、再分析结果计算不确定性、最后融合结果的方法,实现将模型选择、痕迹等多源不确定信息客观反映到结果中去,以此提升事故再现的可靠性。针对痕迹验证中较少关注人体损伤且缺少多不确定痕迹交叉验证方法的问题,通过案例及仿真数据给出人体高相关部位损伤之间关系且据此建立痕迹验证模型,并提出基于聚类分析的痕迹交叉验证方法;针对计算不确定性分析中因方法过多而导致选择困难的问题,提出基于证据理论的面向痕迹的计算不确定性分析方法;针对结果融合中方法极少的问题,提出基于证据与多属性决策等理论的结果融合方法。同时引入子区间技术以提高各方法计算精度、建立多层嵌套优化模型并求解以提升各方法计算效率。研究成果将为高可靠再现车人碰撞事故提供更多实用、高效的方法。

Application Abstract: There are multi-source uncertainties in vehicle-pedestrian accidents because of the influence of many factors,such as limited information.The two most important kinds are the uncertainty in model selection and the uncertainty in traces,under such condition,how to enhance the reliability of the reconstructed result is a necessary and important problem in the accident reconstruction field.So,a method is proposed to solve such problem,which is to validate traces firstly,and then to calculate the calculation uncertainty,a final conclusion can be given by result fusion methods finally.Considering that the injury is not concerned and there is no cross-validation methods for dealing with the multi-uncertain traces problem in trace validation,the relationship between different parts of the human body will be given according to accident cases data and simulation data firstly,and then an model for validating traces will be given according to the relationship,methods for cross-validating traces based on cluster analysis theory will be given finally.Considering that it will introduce new uncertainty in calculation uncertainty analysis because of there are too many methods,a method for analyzing the calculation uncertainty based on the evidence theory will be given.Considering that there is no method in result fusion,methods for fusing the accident reconstruction results based on the evidence theory and the multiple attribute decision making theory will be given.And all methods’accuracy will be improved by introducing the sub-interval technique,while their efficiency will be improved by optimization modeling.The research will provide as much methods for reconstructing an accident effectively as possible.

项目受资助省

湖南省

项目结题报告(全文)

项目紧密围绕“多源不确定信息下车人碰撞事故高可靠再现方法”开展研究,具体从人体各部位损伤之间关系及其痕迹验证建模、面向痕迹的事故再现结果计算不确定性分析方法、基于聚类分析的事故现场痕迹交叉验证方法、多模型下事故再现结果融合方法4个方面开展研究。在人体损伤方面,探讨了车头参数对人地碰撞损伤的影响,分析了车人碰撞事故中人体损伤来源及相关性,建立了人体头胸部损伤相关性模型,提出了系列防护人地碰撞损伤的方法,提炼了行人在碰撞事故中的应急反应,评估了考虑行人应急反应的行人自动紧急制动系统效果。在不确定性分析方法方面,总结了区间痕迹下事故再现结果不确定性问题的求解策略,提出了用于事故再现结果不确定性分析的实验设计方法及面向案例的事故再现结果不确定性分析方法。在痕迹交叉验证方法方面,提出了基于熵值法的多模型事故再现异常结果识别与融合法、一种复杂不确定条件下事故再现结果不确定性分析方法及基于聚类的融合多模型事故再现结果的两种方法。在事故再现结果融合方法方面,提出了基于证据理论与OC算子法的系列多模型事故再现结果融合方法及一种无需专家意见的多模型不确定事故再现结果融合方法。除此之外,围绕弱势交通参与者损伤防护,开展了骑车人与行人损伤对比、骑乘人员损伤及运动学响应差异及骑车人耐受极限座高等探索性工作。相关成果为获更客观事故再现结果、更好保护道路弱势交通参与者提供了规律及方法支持,具有理论意义与实践价值。

  • 排序方式:
  • 4
  • /
  • 1.车人碰撞中人体损伤来源仿真实验设计

    • 关键词:
    • 人车碰撞损伤;人地碰撞损伤;人体头部损伤;PC-Crash软件;仿真实验
    • 邹铁方;陈益召;李勇;江碟
    • 《实验室研究与探索》
    • 2026年
    • 1期
    • 期刊

    为帮助学生深入理解智能汽车撞人事故中人体损伤的特征,基于PC-Crash仿真软件设计了一组人体损伤模拟实验。通过高精度仿真重现一例尸体实验,结合行人步态与碰撞车速的差异,构建了包括3种步态序列、行人姿态与5档碰撞车速共60组的仿真实验,并详细阐述了人体步态参数的设置与调整方法。实验结果表明,车辆行驶速度低于35 km/h时,人与地面碰撞损伤大于人车碰撞损伤;车速超过35 km/h时,情况则相反。此外,应急步态下的人体损伤最为严重,奔跑步态次之,步行步态损伤最轻。该实验为大学生理解智能汽车撞人事故中人体损伤特征了提供重要的实践参考。

    ...
  • 2.人车碰撞中人体安全/危险落地机制预测

    • 关键词:
    • 人车碰撞;人地碰撞损伤;人体落地机制预测;逻辑回归
    • 邹铁方;罗鹏琛;陈得着;王丹琦;冯浩
    • 《机械工程学报》
    • 2024年
    • 期刊

    考虑到人地碰撞损伤难以预测,为此提出一种人车碰撞中的人体安全/危险落地机制预测方法。首先选择140例再现好的真实人车碰撞案例并提取碰撞前、中、后的相关数据,通过显著性及共线性检验方法获得140组含12个参数的数据。然后通过逐步回归的方法建立10组含碰撞前、中、后3个预测模型的模型集,并从中挑选1组最优模型作为人体安全/危险落地机制的预测模型。结果显示,10组模型均能很好地预测人体安全/危险落地机制,表明人体安全/危险落地机制可预测;所选最优模型组中3个模型的平均预测准确率分别为76.5%、82.7%、87.8%,所需预测参数分别为1、3和4个。进一步分析发现,所得最优模型组中3个模型亦能很好地应用于MADYMO仿真中,且行人身高与发动机罩高度之比(身罩比)会影响模型预测效果。进而提出考虑身罩比的改进模型,发现改进模型能明显提高碰撞中模型的平均预测准确率。

    ...
  • 3.平头车变长头车以保护行人头部损伤的方法及效能研究

    • 关键词:
    • 平头车;长头车;头部AIS3+损伤风险;伸出长度;防护效果
    • 邹铁方;陈得着;赵晓波;袁湘婷;曹太山
    • 《振动与冲击》
    • 2024年
    • 43卷
    • 19期
    • 期刊

    为提升平头车保护人体头部损伤的能力和法规上的接受水平,通过推导车头伸出长度公式而给出一种使平头车变长头车的方法,随后通过理论和仿真分析研究所提方法的损伤防护效果及摩擦因数、车速和行人身高等因素对防护效果的影响规律。结果显示:所提方法能极显著降低行人头部损伤,且在低速、低摩擦、矮行人身高下防护效果更佳。分析发现伸出可变车头长度优于固定车头长度,而在获得更高精度行人损伤风险曲线后可进一步优化所提方法。该研究将为M类、N类等大型平头车辆保护行人提供新思路,为它们利用长头车智能安全技术以更好地保护行人提供支持。

    ...
  • 4.A novel straw structure sandwich hood with regular deformation diffusion mode

    • 关键词:
    • Energy absorption;Laser heating;Polyamides;Rayon;Sintering;Deformation diffusion mode;Deformation diffusions;Diffusion modes;Geometric parameter;Head injuries;HIC;Nylon 11;Protective effectiveness;Sandwich hood structure;Straw structure
    • Zou, Tiefang;Chen, Dezhuo;Li, Qiqi;Wang, Guochun;Gu, Chengbo
    • 《Composite Structures》
    • 2024年
    • 337卷
    • 期刊

    This work proposes an improved straw structure (ISS) sandwich hood (ISSH) to reduce the serious child head injuries caused by vehicle hood. The ISS sample is manufactured using the selective laser sintering (SLS) technique with nylon 11 material. A quasi-static compression experiment verifies the accuracy of the ISS in finite element analysis (FEA). The head injury criterion (HIC15) with the original hood and ISSH are then compared. The obtained results show that ISSH reduced the HIC15 by an average of 46.2 %. The ISSH has a regular deformation diffusion mode (RDDM), which helps to expand the energy absorption area. The ISS deformation mode is top-down layer-by-layer folding of structural layers. In addition, the impact of ISS geometric parameters on head injuries is studied. The thinner upper conical structures, larger layer heights, and material nylon 11 of the ISS contribute to the further improvement of protective effectiveness. The protective effectiveness of small-sized ISSs with connecting plates (SISC) against head injuries decreases with the increase of ISS quantity. In summary, this work provides new insights into the design of the sandwich hood for pedestrian protection, and the RDDM mechanism provides a novel direction for energy absorption. © 2024 Elsevier Ltd

    ...
  • 5.自行车控制人骑/推行姿态参数测量实验

    • 关键词:
    • 自行车控制人;骑行姿态;推行姿态;参数测量;背角;大腿抬高角
    • 邹铁方;孙浩;赵晓波;袁湘婷;刘志旗
    • 《实验技术与管理》
    • 2024年
    • 期刊

    本研究提出手工及软件辅助两种测量自行车骑/推行姿态的方法,并通过物理实验测得自行车控制人的背角、上臂抬高角、肘部弯曲角、左/右侧大腿抬高角及膝盖弯曲角共7种姿态参数。统计分析发现,背角、大腿抬高角是区分骑/推行姿态的主要特征参数,当控制人背角α>12°且大腿抬高角θ≤60°时为骑行;当控制人背角α≤12°且大腿抬高角θ>60°时为推行。以此为基础提出判断骑/推行姿态的方法。对464张真实照片的判别结果显示,仅凭一张图就能准确判别出90.3%的骑/推行姿态,说明了该方法的有效性。这种方法是一种测量自行车控制人骑/推行姿态的低成本解决方案。

    ...
  • 6.面向特定车头的人地碰撞损伤防护极简方法

    • 关键词:
    • 汽车工程;人地碰撞损伤;车辆制动控制;车头形状;损伤对比研究
    • 邹铁方;曾冲;王丹琦;胡林
    • 《中国公路学报》
    • 2024年
    • 37卷
    • 01期
    • 期刊

    针对原制动控制方法对监测设备要求极高的问题,提出了一种具有较强实践潜力的人地碰撞损伤防护方法的提取流程。先建立特定车头的多刚体模型,再选择车辆制动控制方法并穷举、寻优,最后回归获得人体头部首次撞击车体时刻t1与车辆再次完全制动时刻t2的关系,以此提出面向特定车头的人地碰撞损伤防护极简方法(SMPG)。以小型行人友好型轿车为例,检验此方法的可行性,分析2 400次仿真结果后,获得适用于小型行人友好型轿车的人地碰撞损伤防护极简方法,再经48次仿真发现,所得方法能显著降低人地碰撞损伤且不会增加人车碰撞损伤,添加车速扰动后的480次仿真显示,所得方法仍能很好地防护人地碰撞损伤且未增加人车碰撞损伤,表明能根据所提流程获得防护人地碰撞损伤的极简方法且方法效果佳。进一步分析发现,落地机制及躯干角度的改变是制动控制能降低人地碰撞损伤的主要原因,且通过流程所得的极简方法中的制动系统协调时间已达最优,无需进一步优化。研究结果将为通过制动控制以防护人地碰撞损伤的相关研究提供支持,推动其实用化。

    ...
  • 7.人车碰撞事故中人地碰撞损伤研究进展

    • 关键词:
    • 交通事故;人车事故特征;人地碰撞损伤;人体损伤来源;损伤影响因素;损伤防护方法
    • 邹铁方;刘志旗;王丹琦
    • 《长沙理工大学学报》
    • 2024年
    • 期刊

    【目的】为了解车人碰撞事故中人地碰撞损伤的相关研究进展。【方法】从人车碰撞事故特征、人体损伤评价指标、人体损伤来源、人地碰撞损伤影响因素及人地碰撞损伤防护方法 5个方面回顾了既有研究成果,对已有研究中存在的问题进行讨论;最后,就人地碰撞碰撞防护方法的发展做出展望。【结果】人地碰撞损伤研究仍然存在许多不成熟的地方,特别是人地碰撞损伤的致伤机理和影响因素方面依旧需要更多研究与试验。通过现有的人地碰撞损伤防护技术回顾指出,未来可从汽车前部形状进行优化、通过行人安全装置对行人运动学进行约束以及控制车辆制动等方面来降低行人损伤风险。【结论】总结出大部分事故中碰撞速度为中低速,而该车速区间内人地碰撞损伤不能忽略且可通过控制车辆制动防护人地碰撞损伤、但人地碰撞损害评价指标不足等若干结论,可为后续更好地开展人地碰撞损伤致伤机理及防护方法的研究提供支持。

    ...
  • 8.参数扰动下基于制动控制的人地碰撞损伤防护风险

    • 关键词:
    • 人地碰撞损伤 车辆制动控制 首次松开制动时间 扰动 风险 基金资助:国家自然科学基金(51775056); 长沙市自然科学基金(kq2208225); 湖南省教育厅重点项目(22A0236)资助; DOI:10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.016 专辑:工程科技Ⅱ辑 专题:汽车工业 分类号:U467.14 手机阅读
    • 邹铁方;周靖
    • 期刊

    为了解首次松开制动时刻(t1)扰动下基于制动控制的人地碰撞损伤防护方法的使用风险,基于一个包括3种速度、4种行人尺寸和2个行人步态的虚拟仿真系统,设计并用MADYMO开展1 920次仿真。对比分析后发现:车辆制动控制方法在无参数扰动时能有效降低人地碰撞损伤且不增大车辆所致损伤;t1扰动下,WIC降低、车辆所致HIC15不变、地面所致HIC15降低、落地姿态不变的案例占比分别为86.1%、98.61%、90.16%和90.97%,表明车辆制动控制方法具有很强的抗扰能力;t1越早越可能增大车辆所致损伤,而t1越晚越可能降低头地碰撞损伤防护效果。进一步分析发现,t1扰动下人地碰撞损伤增加的主要原因有人车长时间不分离、人体从车体边缘掉落、落地姿态改变、完全制动组中伤害已经极低等;而保险杠长度、发动机罩盖倾斜角等参数显著影响制动控制方法的抗扰能力,其中保险杠长度越小、发动机罩盖倾斜角越大,制动控制方法的抗扰动能力越强。

    ...
  • 9.基于DEMATEL/ISM集成的重大护栏交通事故的核心风险因素

    • 关键词:
    • 公路交通安全 交通事故 重特大护栏类交通事故(MGTA) 风险因素 决策试验与评价实验室分析(DEMATEL)法 解释结构模型法(ISM) 基金资助:国家自然科学基金资助项目(51775056); 专辑:工程科技Ⅱ辑 专题:公路与水路运输 分类号:U491.31 手机阅读
    • 程宇峰;邹铁方;李平凡
    • 期刊

    为研究重特大护栏类交通事故(MGTA)的形成致因,依据人、车、路、环、管5类事故特征进行深度数据挖掘,构建MGTA核心风险因素体系。基于DEMATEL (决策试验与评价实验室)分析法与ISM (解释结构模型)法的集成分析,确定了事故关键核心风险因素及因素间的因果关系、作用路径和层级结构。结果表明:MGTA形成是风险因素间相互耦合作用的结果,驾驶人因素和管理因素是事故预防的重要根源;安全意识薄弱、违反道路规则行驶、操作不当、超速行驶、驾驶人监管疏漏和车辆监管疏漏是影响事故形成的关键核心风险因素,其中驾驶人监管疏漏和车辆监管疏漏为关键根源因素,具有高驱动性。

    ...
  • 10.基于不确定性分析的道路交通事故再现方法及人地碰撞损伤防护策略

    • 关键词:
    • 事故再现 人体损伤 证据理论 试验设计 损伤防护 基金资助:国家自然科学基金:多源不确定信息下车人碰撞事故高可靠再现方法研究(51775056); 国家自然科学基金:考虑痕迹不确定性的车人碰撞事故再现技术(51208065); 湖南省自然科学基金:面向案例的车-人碰撞事故车速再现关键技术(2018JJ3544); 湖南省重点研发计划项目:车人碰撞事故再现结果可靠性提升关键技术研究(2015JC3056); 道路交通安全公安部重点试验室开放课题:基于多软件耦合的交通事故中驾乘关系认定技术(2016ZDSYSKFKT08); 专辑:工程科技Ⅱ辑 专题:公路与水路运输 DOI:10.26985/d.cnki.gcsjc.2019.000761 分类号:U491.31 导师:李岳林 邹铁方 手机阅读
    • 期刊

    我国交通事故次数及死、伤人数等统计数据均呈下降趋势,但行人在交通事故中依然占有较高的伤亡率,行人碰撞损伤研究及损伤防护已经成为了汽车被动安全领域的热点问题。本文基于真实车人碰撞事故数据,将围绕事故再现及人地碰撞损伤防护开展研究,研究了车人碰撞事故再现技术、区间痕迹下事故再现结果不确定性分析技术、面向案例的不确定性分析方法、事故再现结果不确定性分析中的试验设计方法,最后分析讨论人体损伤来源、影响因素及提出一种人地碰撞损伤防护策略。通过采集多例真实的车头参数,统计后获得了 PC-Crash中8个车头参数的取值范围及相关的统计数据。在此基础上,进一步分析了车头参数的敏感性,在加强对车头参数敏感性的认识基础上,建立了基于人体损伤的车人碰撞事故车速预估模型。基于区间理论、子区间摄动法及泰勒展开式,提出了子区间摄动算法,能够高精度地获得二元区间痕迹下的事故再现结果区间,解决了区间扩张问题。并以此为基础,结合二元与三元区间理论的相关算法,有效解决了三元区间及混合区间输入下的事故再现结果不确定分析问题。进一步的,通过引入子区间方法,提出了一种分析事故车辆超速概率的方法。基于证据理论提出面向案例的不确定性分析方法,通过众多数值案例及一例真实案例对所提出的方法进行了验证,结果表明只需输入不确定的痕迹和选定的事故再现模型便可计算事故再现结果的不确定性。通过分析用于仿真试验的基本试验设计方法,结合事故再现结果不确定性分析方法的实际需要,对相关试验设计方法进行改进,分别提出了基于正交设计的改进试验设计方法和多响应曲面均匀设计法。通过PC-Crash平台开展试验并探究了不同车型车人碰撞事故中人体损伤来源;借助MADYMO平台开展仿真试验,分别分析人体头部与车体首次接触时间及人体相互作用时间与人体损伤之间的关系,并结合事故后人体动力学响应的相关成果,提出了一种基于制动控制的人地碰撞损伤防护策略,以降低车人碰撞事故中的人体损伤。

    ...
  • 排序方式:
  • 4
  • /