麋鹿与车辆碰撞中的驾驶员伤害分析及防护策略

《Results in Engineering》：Driver Injury Analysis and Protection Strategies in Moose-vehicle Collisions

麋鹿-车辆碰撞中有限元模型与驾驶员保护系统研究。通过建立碰撞模型和驾驶员 restraint 系统分析，揭示了碰撞速度、偏移量和角度对车辆响应的影响，发现头部与变形车体碰撞是主要致伤因素，颈部压缩-弯曲或压缩-拉伸损伤最常见。基于此优化了顶空气囊参数，有效降低不同体型驾驶员的损伤指标，提升被动安全技术水平。

　　

郑生虎|王星华|丁燕西|邓敏|王燕|张明|邓公勋|彭勇|谭启涛

香港理工大学工程学院生物医学工程系，中国香港特别行政区999077

摘要

近年来，麋鹿与车辆碰撞（MVC）的发生频率持续上升，已成为一个严重的交通安全问题。为弥补此类事故中关于碰撞响应和驾驶员受伤情况研究的不足，本研究做出了以下贡献：（1）开发并验证了一个麋鹿与车辆碰撞的有限元（FE）模型，分析了撞击速度、碰撞偏移量和撞击角度对车辆碰撞运动学的影响。研究结果表明，碰撞速度和碰撞位置是影响车辆响应的重要因素。（2）建立并验证了一个驾驶员约束系统模型，研究了撞击速度、碰撞偏移量、驾驶员体型和姿态对驾驶员运动学、动力学及受伤情况的影响。研究发现，驾驶员受伤的主要原因是头部与变形的车辆结构发生碰撞；颈部是最脆弱的身体部位，观察到了压缩弯曲或压缩拉伸类型的伤害。（3）基于驾驶员受伤机制，提出并设计了一种顶部安全气囊。通过多目标优化算法，针对最高风险场景优化了安全气囊的参数（引爆时间、气体流量、拉绳长度和排气口尺寸）。优化后的顶部安全气囊在不同体型驾驶员中均有效降低了受伤指数，提升了保护效果，增强了车辆约束系统的安全性。本研究为麋鹿与车辆碰撞中的驾驶员受伤情况及防护策略研究提供了全面的框架，有助于提高车辆的被动安全性。