紧急制动下驾驶员的坐姿仿真变化及损伤研究

本文建立了车辆约束系统模型，以NAIS统计的座椅角度数据为基础，在FRB和MPDB两种碰撞工况下，通过LS-DYNA利用THOR假人模型仿真对比分析三种初始驾驶坐姿在紧急制动下乘员的运动学响应及假人头部、颈部和胸部的损伤风险。最后采用NSGA-II算法的多目标优化方法求解乘员座椅部分位置的最优参数值。结果表明：以综合假人评价指标WIC值最小为目标获得数据是座椅角度100.1˚，踏板到坐垫前端水平距离0.48 m，方向盘中心到靠背上端水平距离0.66 m，座椅坐垫高度0.18 m。这组数据将为进一步提高乘员座椅的正面碰撞防护能力和未来主被动安全一体化的开发策略提供参数依据。

随着高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)的不断发展，国内外学者都对乘员的乘坐姿态是否会加剧损伤做了大量的研究。

碰撞测试室在对车内乘员的碰撞保护的不断探索过程中， 通常使用ATD (人体测量测试设备)以标准化的坐姿进行碰撞测试。然而，车辆乘员在正常驾驶期间和紧急制动条件下都不会保持与碰撞ATD 完全相同的姿势[1]。因此，不同初始驾驶坐姿造成碰撞时离位状况是不同的，由此造成的损伤情况不容忽视。

在国外，Östh J 等人进行志愿者实车紧急制动试验，记录了在紧急制动过程中驾驶者身体各个部位的位移变化情况[2]。Timothy T L 等人利用美国汽车采样系统数据，调查了事故中车内乘员的离位频率、人员特征以及损伤情况，其结果表明只有0.5%的乘员在碰撞时处于离位状态，针对损伤结果分析可知， 离位情况越严重其乘员损伤越严重[3]。Kang M 等人通过定义正常坐姿和三种离位坐姿，并选取了6 名志愿者进行实车试验，研究在紧急制动作用下的运动反应差异，其研究结果表明：当乘员在离位坐姿中AEB 被激活时，会对乘员造成潜在的伤害或不适风险[4]。

在国内，任立海等人利用PreScan 和Simulink 联合仿真搭建了基于模糊控制的紧急制动模型，结果表明运用基于模糊控制的紧急制动模型，在制动过程中乘员头部和胸部位移量分别减小62%和80% [5]。

文箫建立三种不同类型假人模型的驾驶员侧约束系统，对比分析了三种乘员在低中高速下紧急制动对乘员安全的影响，结果表明：主动人体模型的运动学相响应与实车试验较为一致[6]。李月明等人采用50百分位Hybrid III 假人进行加/减速滑台和安全带预紧肩带的主被动融合试验，研究结果表明：若AEB 制动减速度小于6.0 m/s2，约束系统匹配方式保护功能不会降低，若AEB 制动减速度达到8.0 m/s2，假人头部将发生“气囊不稳定接触”，胸部有“触底”风险[7]。

综上所述，国内外车企及各高校专家、学者都对碰撞假人的离位情况进行了深入的研究。本文结合国家车辆事故深度调查体系(National Automobile Accident In-depth Investigation System, NAIS)松江站点采集到的真实道路交通事故案例，通过对比分析驾驶员在不同初始乘坐姿态，研究紧急制动和碰撞过程中驾驶员坐姿变化以及对乘员损伤的影响。最后，将案例进行事故重建分析，并结合事故资料，说明本文