-汽车 电动自行车碰撞事故中骑车人头部动力学响应研究
钱宇彬 郭风虎 王琰 肖凌云 胡文浩 （
…………………………
为研究汽车 电动自行车碰撞事故中骑车人的动力学响应情况，基于从国家车辆事故深度调查体系（ 数据库中筛选出的 起典型碰撞案例，分析了车型、碰撞速度、碰撞角度和碰撞位置对电动自行车骑车人动力学响应的影响。结果表明：骑车人的动力学响应与汽车碰撞速度呈明显正相关；汽车车型对骑车人碰撞后抛出的轨迹有一定程度的影响；速度相同，碰撞位置和碰撞角度不同时，骑车人的损伤程度有所差异，骑车人简明损伤定级（ 等级在碰撞位置为 和碰撞角度为 时达到最大。
起自行车与轿车事故案例进行事故重建，分析了典型碰撞形态下自行车骑车人的动力学响应过程，并进一步研究了骑车人身体各部位在碰撞中的损伤风险。徐荡等
- -
人[12]建立了汽车 行人、汽车 骑车人碰撞模型，通过仿真研究了行人和骑车人的损伤程度与碰撞速度的关系。
受形状、质量、速度等特点的影响，在与汽车发生碰撞时，电动自行车及骑车人的动力学响应也有所差异，本文根
National Automobile Acci⁃
据国家车辆事故深度调查体系（
dent In- Depth Investigation System，NAIS）
中上海松江地
-
区典型的汽车 电动自行车事故案例，通过事故仿真重建，分析不同因素对骑行人动力学响应和损伤的影响。
2 2.1数据分析数据样本
NAIS本文涉及的事故案例来源于 上海松江站点，事故案例的深度调查涉及不同学科的交叉，包括人车路系统、汽车构造、车辆动力学、力学、医学、道路工程等
13 -
[13]。本文对 起典型的汽车 电动自行车事故进行重
1
建分析，数据样本如表 所示。其中，碰撞角度为汽车
0°速度与电动自行车速度方向的夹角，按顺时针定义为
~360°，
碰撞位置为碰撞点与车标的横向距离，向左为正，向右为负。
表 事故参数信息仿真设计
的影响，故碰撞速度定义为碰撞瞬间汽车的瞬时速度。
SUV MPV[根据车辆外形参数将汽车划分为轿车、 、 14]。所研究的事故案例中，主要碰撞类型为汽车前部与电动自行车发生接触，本文依据典型事故实车参数对汽车模
2型的前部主要几何参数进行调整，如表 所示。
表 车辆模型几何参数
Injury Criterion，HIC）
值：
DHIC = max 1
t2 R( t) t2 - t1) t2 - t1 dt
t1式中，、t1 t2分别为碰撞过程中的时间节点； R(t)
为头部质
PC-Crash
心处加速度，可由 软件导出。
4.1
2.5
车型对骑车人动力学响应的影响
90°， 0 cm，
在仿真中，设碰撞角度为 碰撞位置为 通过碰撞速度的调整，分析不同车型在碰撞中对骑车人动
20 km/h 40 km/h 60 km/h 3
力学响应的影响。 、 、 车速下种车型碰撞后骑车人的运动轨迹点及轨迹拟合曲线如
4 4
图 所示，由图 可以看出，骑车人纵向位移与车速正相关，相同碰撞速度下对骑车人的纵向位移影响最大的为
MPV， SUV，
其次为 最后为轿车。
4.2碰撞角度对骑车人动力学响应的影响
0°
以轿车为例，以碰撞速度为变化量，分别在
180°） 45°（315°） 90°（270°）
（ 、 和 碰撞角度下分析碰撞角
HIC
度对骑车人头部 、头部碰撞速度和头部碰撞加速度
5 5
的影响，结果如图 所示。由图 可知，不同碰撞角度下，骑车人动力学响应情况随着碰撞速度的变化而变化，碰
0°（180°） 45°
撞角度为 时骑车人受到的伤害最大，其次是
315°） 90°（270°）
（ 时，碰撞角度为 时影响相对较小。
2 AIS 7
出这 种影响因素与骑车人 等级的相关性，如图所示，对每个案例的碰撞角度和位置不做变化，仅改变
30~35 km/h）
其碰撞速度进行重建分析，分为低速（ 、中
50~55 km/h） >60 km/h）3
速（ 和高速（ 种速度状态。可以
0 cm AIS
看出，在同速度范围内碰撞位置接近 时骑车人
0°（180°）
等级较其他碰撞位置偏高，碰撞角度在接近 时
AIS
骑车人 等级也偏高。
表 骑车人头部与 等级对应关系
Ⅰ
实验室排放测试（ 型试验）不能完全真实地反映
Real
汽车道路排放水平，故欧盟开发了实际行驶排放（
Driving Emission，RDE）
测试程序[1- 3]，参考欧盟法规，国
Ⅱ
六排放法规也首次加入实际行驶污染物排放试验（ 型试验） [4]，以期减少道路交通排放，改善空气污染状况[5]，
Ⅱ
并规定使用移动平均窗口法计算 型试验的排放结果。
RDE
目前，针对轻型车 试验已开展了以下研究：进
RDE
行不同动力装置与燃料汽车的 试验，使用移动平均窗口法处理数据，并研究各类汽车的排放特性[6]；进行
RDE
不同海拔下的轻型车 试验并使用移动平均窗口法处理数据，研究排放随海拔的变化关系[7]；对轻型车热起动、冷起动时的排放数据纳入窗口计算后的排放结果变化进行研究[8]；使用功率等级分组法、移动平均窗口法处
RDE
理轻型车 试验数据，分析不同数据处理方法对排放计算结果的影响[9]。也有部分研究探讨了重型车使用的功基窗口法，研究了窗口数值的大小对排放计算结果
2
的影响[10]。法规允许使用 种窗口划分方法，即从前向
RDE
后划分窗口和从后向前划分窗口，本文按照 试验
3 2
要求，在 辆轻型车上完成道路试验并分别使用 种窗口划分方法处理数据，研究其对排放计算结果的影响。
Δt设 为数据采样周期， t2, 可根据式（ 2）
确定： M(t2, Δt)- M(t1, MrefM(t2, M(t1, 2）
（
1
从最后 点向前计算并划分第i个窗口的方法如
2 3）
图 所示，该窗口由式（ 确定：
M(t1, M(t2, Mref 3） （
各路段的加权排放因子为：
Mgas, Σwi· Mgas, Σwi, k= u,r,m 5）
（ MPN, Σwi· MPN, Σwi, k= u,r,m 6）
（式中， Mgas, 、MPN, 分别为市区、市郊、高速路段加权的气态污染物排放因子和颗粒物排放因子； Mgas, 、MPN, 分别为
u
各窗口内的气态污染物排放因子、颗粒物排放因子；
rm
分别代表市区、市郊、高速路段。总行程排放因子为： fu Mgas, u + fr Mgas, r + fm Mgas, m
Mgas, t = 1 000× 7）
（
fu + fr + fm fu MPN, u + fr MPN, r + fm MPN, m
MPN, t = 8）
（
fu + fr + fm
式中， Mgas, t为总行程的气态污染物排放因子； fu= 0.34
、fr= 0.33 fm= 0.33
、 分别为市区、市郊、高速路段权重； MPN, t
为总行程的颗粒物排放因子。
3.2排放结果分析
3使用移动平均窗口法计算得到 辆试验车市区、市