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文檔簡(jiǎn)介

道路交通安全管理概述(第十章)道路交通安全評(píng)價(jià)(第八章)車與交通安全理論道路交通安全統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)(第三章)《交通安全工程》課程知識(shí)體系道路交通事故調(diào)查與處理(第二章)道路交通安全保障體系(第十一章)道路交通事故預(yù)測(cè)(第七章)道路交通安全分析(第九章)路與交通安全(第六章)人與交通安全(第四章)(第五章)方法應(yīng)用支撐第五章車與交通安全北京航空航天大學(xué)BEIHANG

UNIVER

SITY北航

交通科學(xué)與工程學(xué)院本章內(nèi)容■

§5.1碰撞與事故傷害■

§5.2交通事故人體傷害與乘員保護(hù)■

§5.3汽車主動(dòng)安全技術(shù)■

§5.4汽車被動(dòng)安全技術(shù)3§5.1

碰撞與事故傷害一、碰撞變形與等效量化二、乘坐位置與事故傷害三、車速與事故傷害4一、碰撞變形與等效量化■

碰撞力與汽車變形之間的關(guān)系FullWidth

Rigid

Barrier全寬壁障碰撞(完全正面)5Frontal

Offset

Impact

Barrier角度壁障碰撞一、碰撞變形與等效量化■

碰撞力與汽車變形之間的關(guān)系6W=2500#60RESIDUALCRUSH,inches一、碰撞變形與等效量化■碰撞力與汽車變形之間的關(guān)系(一)碰撞速度和殘余變形的關(guān)系Fig.1-Residualcrushvsimpactspeedinfull

frontalbarriertests

for'71-72fullsize

GMvehiclesFig.2-Residual

crush

vs

impact

speed

in

full

frontal

barrier

testsfor'71-'74ChevroletVegasSAE740565IMPACTSPEED,mphIMPACT

SPEED,mphRESIDUAL

CRUSH,inchesV=3.0+1.35(Crush)7Table1-Summary-FrontalBarrierTest

DataV(mph)=b?+b?C(in.)GMVehicles

b。mph

b?mph/in.

weight

1bs.71-72

Standard

Full

Size73-74

Standard

Full

Size

73-74

lntermediate71-74

Compact71-74

Subcompact6.857.57.53.03.00.88

0.90

0.90

1.351.3545004500400034002500V=b?+b?C式

:v——碰撞速度,mile/h;C——?dú)?/p>

,in;b?——

截距,mile/h;b?——

,(mile/h)/in?!雠鲎擦εc汽車變形之間的關(guān)系(一)碰撞速度和殘余變形的關(guān)系一、碰撞變形與等效量化思考:?jiǎn)挝粚挾犬a(chǎn)生的變形力?8一、碰撞變形與等效量化■碰撞力與汽車變形之間的關(guān)系(二)單位寬度產(chǎn)生的變形力和殘余變形的關(guān)系f=a?+a?C式

:f——

單位寬度產(chǎn)生的碰撞力,Ibs/in;C——?dú)堄嘧冃?,in;ao——截距,Ibs/in2;a?——斜率,Ibs/in2?!鼍€彈性剛度模型碰撞力與殘余變形的關(guān)系9假

設(shè)

:①汽車在全寬上變形特性相同;②排除碰撞力過高和過低的情況下,汽車在垂直方向上

的變形相同。一、碰撞變形與等效量化等效壁障碰撞速度計(jì)算(EBS)10式

:E?——

塑性變形所吸收的能量;f——單位寬度所產(chǎn)生的碰撞力;c——?dú)堄嘧冃危粀——車輛寬度;E?——

碰撞常數(shù),定義為沒有任何殘余變形時(shí)車身前部具有的能量。式中

:W——

標(biāo)

準(zhǔn)

;g——

重力加速度;

c——?dú)?/p>

形;w

輛寬度。一、碰撞變形與等效量化計(jì)算剛度系數(shù)和碰撞常數(shù)聯(lián)

(1)

(

2

)

(3

)

式(3)11f=forceper

unit

widthW=standard

weightg=gravitational

accelerationb?,b?=coefficients

from

Table1(frontal

barrier

test)

C=crushWo=vehicle

width一、碰撞變形與等效量化(二)單位寬度產(chǎn)生的變形力與殘余變形的關(guān)系12一、碰撞變形與等效量化■等效壁障碰撞速度計(jì)算13一、碰撞變形與等效量化■

等效壁障碰撞速度計(jì)算的變化量

塑性變形能

(EBS)2■

對(duì)于完全正面碰撞:

車輛的動(dòng)能14思考:非完全正面碰撞如何計(jì)算EBS?一、碰撞變形與等效量化15一、碰撞變形與等效量化■等效壁障碰撞速度計(jì)算(一)角度壁障碰撞w=woCC=C?C=C?—W16一、碰撞變形與等效量化■

等效壁障碰撞速度計(jì)算(二)偏置壁障碰撞當(dāng)0≤w≤w?,C=C?,當(dāng)w?

≤Wo,EBS170

10

30405060EQUIVALENTBARRIERSPEED,mph一、碰撞變形與等效量化CRUSH,inches

C1Fig.7-EBS

vs

crush

for'71-72

full

size

GM

vehicles

having

offset

barrier

damage

patterns18一、碰撞變形與等效量化■

等效壁障碰撞速度計(jì)算(三)重量修正系數(shù)試驗(yàn)車的重量不等于試驗(yàn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)車重時(shí),應(yīng)在完全正面碰撞、角度和偏置壁障碰撞公式中加入重量修正系數(shù):Ws

、Wf分別為標(biāo)準(zhǔn)車和試驗(yàn)車的重量。19式中:

數(shù)

,W和

W,為標(biāo)準(zhǔn)車和試驗(yàn)車的重量。根據(jù)上述公式可知,只要明確殘余變形C、R、b?、b?

和試驗(yàn)車重量,就可求得正面碰撞時(shí)

EBS。■等效壁障碰撞速度計(jì)算(三)重量修正系數(shù)對(duì)于角度壁障碰撞,EBS的計(jì)算公式為:一、碰撞變形與等效量化對(duì)于偏置壁障碰撞,EBS的計(jì)算公式為:20思考:上述利用碰撞剛度系數(shù)計(jì)算EBS的方法有何局限?一、碰撞變形與等效量化21■基于能量網(wǎng)格圖的車速推算方法一、碰撞變形與等效量化C?-C?=incrementincrushW2-W?=incrementinwidth(EBS)222對(duì)一具體型號(hào)的汽車,如果已經(jīng)獲得經(jīng)過碰撞試驗(yàn)測(cè)得的能量網(wǎng)格圖,則可求得任何碰撞形式的等效壁障速度。6161616188888888127127127127165165165165203203203203242242242242車重:4500磅(2043公斤)試驗(yàn)車(標(biāo)準(zhǔn)車型)的偏置碰撞的

能量網(wǎng)格圖,碰撞速度:48km/h■

基于能量網(wǎng)格圖的車速推算方法一、碰撞變形與等效量化010203040506023■

基于能量網(wǎng)格圖的車速推算方法試驗(yàn)車在碰撞中所吸收的總能量碰撞變形區(qū)域各個(gè)網(wǎng)格中能量的累加值,計(jì)算得866J,則通過模型計(jì)算得:

上述計(jì)算值與實(shí)際車速的偏差為0.9km/h,能量網(wǎng)格車速推斷有效。

試驗(yàn)車的偏置碰撞的碰撞變形區(qū)域的能量網(wǎng)格圖,碰撞速度為49.2km/h一、碰撞變形與等效量化51車重:4300磅(1967公斤)618885420102030405060618812716556222024算出碰撞剛度系數(shù)分網(wǎng)格進(jìn)行能量計(jì)算利用動(dòng)能定理公式進(jìn)行計(jì)算一、碰撞變形與等效量化總結(jié):如何利用碰撞剛度系數(shù)建立汽車的能量網(wǎng)格圖?25思考:碰撞速度大小對(duì)汽車的能量網(wǎng)格圖有何影響?一、碰撞變形與等效量化26一、碰撞變形與等效量化■殘余變形量的測(cè)量方法

(六點(diǎn)測(cè)量法)1.將變形區(qū)域在汽車碰撞

區(qū)域的全寬上分為五個(gè)

區(qū)域,變形量分別為2.在全寬上的平均變形量的計(jì)算公式為:27■

殘余變形量的測(cè)量方法■(事故現(xiàn)場(chǎng)攝影測(cè)量法)利用事故現(xiàn)場(chǎng)攝影照片提取事故現(xiàn)場(chǎng)空間位置信息:二維方法三維方法交

現(xiàn)

場(chǎng)

圖事故時(shí)間2008年10月29日1時(shí)24分

氣事故地點(diǎn)

解放路與曲率謹(jǐn)交口

路面性質(zhì)復(fù)

語30BPP一、碰撞變形與等效量化睹瀝

青北弼353m393.30個(gè)f監(jiān)

基4#hA要大*千2832D二、乘坐位置與事故傷害■

不同乘坐位置的事故傷害程度比較乘客相對(duì)駕駛?cè)说南鄬?duì)死亡風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo):R=Np/ND(Np

和Np

分別為乘客和駕駛?cè)说乃劳鰯?shù)量)。2996前排中間前排右側(cè)2.01.51.00.503

45

6

7

8

9

1011

12碰撞點(diǎn)二、乘坐位置與事故傷害■

不同乘坐位置的事故傷害程度比較不同碰撞位置下的前排位置乘客相對(duì)駕駛?cè)说乃劳鲲L(fēng)險(xiǎn)相對(duì)死亡風(fēng)險(xiǎn)3.02.5308

-

后排左側(cè)后排中間

后排右側(cè)12

34

56

7

8

9

10

1112碰撞點(diǎn)二、乘坐位置與事故傷害■

不同乘坐位置的事故傷害程度比較不同碰撞位置下的后排位置乘客相對(duì)駕駛?cè)说乃劳鲲L(fēng)險(xiǎn)相對(duì)死亡風(fēng)險(xiǎn)319變

量FPDTFPRPDTRPRR95%CIPCR年齡組≤12229879623373182711.561.49~1.64-3613+306007421810585375911.461.44~1.49-32年齡分類≤12035978735712001.531.37~1.72-351~48202666122667841.701.58~1.84-415~12111945091790102871.431.34~1.52-30乘員約束系統(tǒng),年齡≤12不使用12013102187476801.591.50~1.68-37使用9704431127794181.611.50~1.74-38車輛碰撞位置,年齡≤12前(11、12、1點(diǎn)方向)10974489124796111.881.75~2.03-47側(cè)(2、3、4、8、9、10點(diǎn)方向)8612205133650591.481.38~1.59-32后(5、6、7點(diǎn)方向)7548636114570.620.50~0.78+61滾翻16149626514291.751.48~2.07-43注

:FPD為

數(shù)

;TFP為

數(shù)

;RPD為

數(shù)

;TRP為

排總

數(shù)

;RR為前后排相對(duì)風(fēng)險(xiǎn);95%CI

9

5

%的

信區(qū)間

;PCR

風(fēng)

險(xiǎn)

比(

對(duì)

)

。前

對(duì)

風(fēng)險(xiǎn)RR

的計(jì)算公式為

:RR=(

數(shù)

/

數(shù)

)

/(

數(shù)

/

數(shù)

);

對(duì)

風(fēng)

險(xiǎn)的9

5

%

區(qū)

=(R×e-1.96√),(R×e1.96√),其中:;風(fēng)險(xiǎn)變化的百分比PCR

的計(jì)算公式為:32考慮年齡、乘員約束及車輛碰撞位置的兒童乘員相對(duì)死亡風(fēng)險(xiǎn)變量

表5-1變

量FPDTFPRPDTRPRR95%CIPCR安全氣囊狀態(tài),年齡≤12雙氣囊1043471519391.861.50~2.32-46駕駛?cè)藗?cè)安全氣囊16065530218001.461.23~1.72-31無安全氣囊386141763936251.551.38~1.73-35乘員約束類型,年齡≤12無安全氣囊無乘員約束系統(tǒng)14637129511831.581.34~1.85-37三點(diǎn)式安全帶112584765431.371.05~1.79-27兒童座椅471811228371.781.33~2.39-44駕駛?cè)藗?cè)安全氣囊無乘員約束系統(tǒng)651711435601.491.17~1.89-33三點(diǎn)式安全帶49261363421.781.20~2.66-44兒童座椅1791553651.240.76~2.03-19雙氣囊無乘員約束系統(tǒng)4883752762.131.63~2.78-53三點(diǎn)式安全帶27150132062.851.52~5.34-65兒童座椅1139272272.371.28~4.38-58考慮安全氣囊及乘員約束條件的兒童乘員相對(duì)死亡風(fēng)險(xiǎn)

表5-233夜間o口間一O60

70

80三、車速與事故傷害■車速與事故率500005000100050010050事

率(

/

里車速(mile/h)10000)3408

撞UO810

2030

40

50

60

70三、車速與事故傷害■車速與事故率80604020080故

發(fā)

生的

比(

%

)車速差(mile/h)0O普通碰撞、100358007006005004003002001000三、車速與事故傷害■

車速與事故嚴(yán)重程度人員損傷/100輛事故車輛財(cái)

產(chǎn)

損失

/

輛(美

)車速(mile/h)車速(mile/h)36平均速度發(fā)生改變條件下的死亡事故預(yù)測(cè)模型1.

車車事故中駕駛?cè)说乃劳鲲L(fēng)險(xiǎn)的表達(dá)式為:2.

在平均行駛速度發(fā)生改變的條件下,事故數(shù)量的變化可以表達(dá)為:3.Y?和Y?分別為速度發(fā)生變化后和發(fā)生前的事故數(shù)量,

V?和V?

分別為變化后的速度和變化前的速度。4.

死亡人數(shù)的變化可以表達(dá)為:37案例計(jì)算某道路交通系統(tǒng)中每年有265起死亡事故,在這些事故中一共有300人死亡,若假設(shè)平均行駛速度降低10%,則V?/V?

的值為0.9,則計(jì)算平均車速變化后的死亡事故數(shù)?死亡人

數(shù)約為?死亡事故和死亡人數(shù)分別降低了?38一、人體傷害評(píng)價(jià)方法二、安全帶與事故傷害三、安全氣囊與事故傷害§5.2

交通事故人體傷害與乘員保護(hù)39AIS傷害程度致死率(%)0無傷(None)01輕度(Minor)02中度(Moderate)1~23較重,不危及生命(Serious)8~104重度,危及生命但可免于死亡(Severe)5~505危重,可否生存不確定(Critical)5~506極度,無法治愈(Maximum)100一、人體傷害評(píng)價(jià)方法■簡(jiǎn)略損傷定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)AISAIS損傷評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)40一、人體傷害評(píng)價(jià)方法■

傷害定量測(cè)量方法□傷害定量測(cè)量是在實(shí)驗(yàn)室碰撞試驗(yàn)中,通過測(cè)定碰撞假人的動(dòng)力

學(xué)響應(yīng)(加速度、力、位移等)

計(jì)算出傷害指標(biāo),用以定量地評(píng)

價(jià)人體在碰撞過程中的安全性。□人體的傷害極限(耐受度)41風(fēng)險(xiǎn)比率:

R(S)=fy(S)/fn(S)安全帶的有效性

e(S)=100[1-R(S)]=100[1-fy(S)fn(S)]fn(S)為在碰撞嚴(yán)重程度S條件下未系安全帶的駕駛?cè)说乃劳龈怕?

N表示不使用安全帶)二、安全帶與事故傷害■

安全帶的有效性計(jì)算fy(S

為在碰撞嚴(yán)重程度S條件下系安全帶

的駕駛?cè)说乃劳龈怕?/p>

(

Y

表示使用安全帶)42二、安全帶與事故傷害■

安全帶的有效性和碰撞嚴(yán)重程度的關(guān)系e(S)未系安全帶f(S)fy(S)系安全帶碰撞嚴(yán)重程度S0S?S?致死率(%)S?

S?10043二、安全帶與事故傷害■安全帶在預(yù)防死亡(傷亡)事故的有效性與△V的關(guān)系安全帶的有效性(傷亡事故)△V(mile/h)44案例計(jì)算在32英里/小時(shí)(51.5公里/小時(shí))時(shí),調(diào)查顯示系安全帶的駕駛?cè)说乃劳鋈藬?shù)為107人,事故數(shù)為2436起。未系安

全帶的駕駛?cè)说乃劳鋈藬?shù)為600人,事故數(shù)為7557起,則

風(fēng)險(xiǎn)比R和安全帶的有效性e分別為?45二、安全帶與事故傷害■

特定乘員數(shù)量下的安全帶有效性分析第一類比較:系安全帶的駕駛?cè)?未系安全帶的乘客(雙重配對(duì)比較法)事故車輛中僅有前

排有乘員,且至少

有一個(gè)乘員死亡風(fēng)險(xiǎn)比:R=r?/r?→

安全帶的有效性:E=100(1-R)第二類比較:未系安全帶的駕駛?cè)?未系安全帶的乘客駕駛?cè)?系安全帶)死亡的事故總數(shù):

d=a+c乘客(未系安全帶)死亡的事故總數(shù):

e=b+c駕駛?cè)?未系安全帶)死亡的事故總數(shù):

m=j+l乘客(未系安全帶)死亡的事故總數(shù):n=k+lOk駕駛?cè)宋聪蛋踩珟я{駛?cè)讼蛋踩珟?=m/nr?=d/eO

Pba46死亡人數(shù)100死亡人數(shù)100死亡人數(shù)100僅使用安全氣囊有效性:12%僅使用安全帶

有效性:42%安全帶+安全氣囊

有效性:47%12人生還88人死亡42人生還58人死亡47人生還53人死亡三、安全帶與安全氣囊■

安全氣囊對(duì)降低系安全帶的駕駛?cè)说乃劳鲲L(fēng)險(xiǎn)計(jì)算安全氣囊可以降低駕駛?cè)怂劳鲲L(fēng)險(xiǎn)為:(58-53)/58=5/58=9%47車輛類型乘員類型乘員保護(hù)裝置有

性轎車駕駛?cè)笋{駛?cè)笋{駛?cè)擞仪胺匠丝屯鈧?cè)后方乘客三點(diǎn)式安全帶安全帶+安全氣囊僅前安全氣囊三點(diǎn)式安全帶兩點(diǎn)式安全帶(42±4)%(47±4)%(12±3)%(39±4)%(18±9)%輕型卡車駕駛?cè)巳c(diǎn)式安全帶60%摩托車駕駛?cè)嘶虺丝皖^盔(28±8)%三、安全帶與安全氣囊■各種乘員保護(hù)裝置的有效性各種乘員保護(hù)裝置的有效性48§5.3

汽車主動(dòng)安全技術(shù)■主動(dòng)安全技術(shù)定義主動(dòng)安全技術(shù)是指通過預(yù)先的防范,避免事故發(fā)生的技

術(shù)。與被動(dòng)安全系統(tǒng)不同,它旨在預(yù)防事故的發(fā)生,并

且在事故無法避免時(shí)盡量減小傷害。驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)汽車電子穩(wěn)

定程序汽車主動(dòng)避

撞系統(tǒng)車道偏離系

統(tǒng)車道保持輔

助系統(tǒng)自適應(yīng)巡航

控制系統(tǒng)換道輔助系

統(tǒng)疲勞監(jiān)測(cè)系

統(tǒng)預(yù)碰撞安全系統(tǒng)協(xié)同式安全技術(shù)簡(jiǎn)介49一、驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)(ASR)□汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)或稱為牽引力控制系統(tǒng)

(TCS),是根據(jù)車輛行駛行為、運(yùn)用數(shù)學(xué)算法和控制邏輯使車輛驅(qū)動(dòng)輪在惡劣路面或復(fù)雜輸入條件下產(chǎn)生最佳縱向驅(qū)動(dòng)力的主動(dòng)

安全系統(tǒng)。無ASR50ESP

電子穩(wěn)定系統(tǒng)組成1

ESP電子控制單元2輪速傳感器二、汽車電子穩(wěn)定程序(ESP)□汽車電子穩(wěn)定性程序控制系統(tǒng)是通過實(shí)時(shí)調(diào)整車輛的運(yùn)行

狀態(tài),使車輛能夠按照駕駛?cè)说囊鈭D行駛,并防止車輛失

穩(wěn)的汽車主動(dòng)安全裝置。51三、汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)□汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)利用現(xiàn)代信息技術(shù)、傳感技術(shù)來擴(kuò)展駕

駛?cè)说母兄芰?,獲取外界信息(如車速、行人或其他障

礙物距離等)傳遞給駕駛?cè)耍瑫r(shí)在路況與車況的綜合信

息中辨識(shí)是否構(gòu)成安全隱患,并在緊急情況下,自動(dòng)采取

措施控制汽車,使汽車能主動(dòng)避開危險(xiǎn)。52四、車道偏離警告系統(tǒng)(LDW)□車道偏離警告系統(tǒng)(LDW)

是一種通過報(bào)警的方式輔助

駕駛?cè)藴p少汽車因車道偏離而發(fā)生交通事故的系統(tǒng)。E16674353五、車道保持輔助系統(tǒng)(LKS)□車道保持輔助系統(tǒng)(LKS)

是車道偏離警告系統(tǒng)的進(jìn)一步

功能擴(kuò)展,該系統(tǒng)監(jiān)控車輛與行車道中央的相對(duì)位置,主

動(dòng)輔助駕駛?cè)吮3衷谲嚨纼?nèi)行駛。54六、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)□自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)

是一種根據(jù)交通狀況進(jìn)行自

適應(yīng)的車速調(diào)節(jié)系統(tǒng)。□ACC

是在傳統(tǒng)的巡航控制技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,因此既

具有定速巡航的能力,又具有應(yīng)用車載傳感器信息自動(dòng)調(diào)

整車輛行駛速度,保持本車與前行車輛安全間距的功能。55七、換道輔助系統(tǒng)□該系統(tǒng)通過對(duì)相鄰車道,尤其是自車后方區(qū)域的持續(xù)監(jiān)控

,為駕駛?cè)嗽诔嚭蛽Q道過程中提供聲音視覺支持警示。56□大眾汽車的“疲勞識(shí)別系統(tǒng)”□奔馳汽車的“注意力輔助系統(tǒng)”□沃爾沃汽車的“駕駛?cè)税踩?/p>

系統(tǒng)

(DAC)”八、疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)57九、預(yù)碰撞安全系統(tǒng)□預(yù)碰撞安全系統(tǒng)是將一個(gè)毫米波雷達(dá)與幾個(gè)傳感器組合起

來,提前預(yù)測(cè)出可能發(fā)生的碰撞并且提前起動(dòng)各種安全系

統(tǒng),降低碰撞造成的傷害。58十、協(xié)同式安全技術(shù)□基于無線通信技術(shù)的汽車安全應(yīng)用初步開發(fā)成果是車車(

VehicletoVehicle,V2V)

通信技術(shù)和車路(VehicletoInfrastructure,V2I)通信技術(shù),這類技術(shù)能夠?yàn)檐囕v提供

高質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息,可以用來提升車輛的主動(dòng)安全性能?!踯嚶?lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以分為以下幾類:硬安全(Hard

Safety)

軟安全(Soft

Safety)、機(jī)動(dòng)性和便利性應(yīng)用。V2CV2IV2P

V2PC知

師59§5.4

汽車被動(dòng)安全技術(shù)■汽車被動(dòng)安全技術(shù)按傷害減輕和災(zāi)害抑制可分為事故

不可避免發(fā)生時(shí)傷害減輕安全技術(shù)和事故不可避免發(fā)

生后災(zāi)害抑制安全技術(shù),即防止災(zāi)害擴(kuò)大安全技術(shù)。主動(dòng)安全

被動(dòng)安全事故預(yù)防

事故回避

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