摘要：为实现智能汽车安全舒适且高效的超车换道路径,针对双向双车道,提出一种基于双五次多项式和线性时变模型预测控制(Double quintic polynomial-linear time-varying model predictive control,DQP-LMPC)结合的超车换道动态路径规划模型。首先,基于五次多项式进行初次规划并进行改进研究,考虑对向车道来车,建立双五次多项式进行超车换道路径规划;其次,基于车网联的条件下,获取本车道前车和对向车道前车的位置和速度等信息,分析计算换道决策安全区间,保证整个超车换道过程的安全性;最后,基于二自由度车辆模型建立线性时变模型预测控制器对模型进行路径跟踪控制。仿真结果表明,在前方静止障碍物及无对向来车、前方动态障碍物及无对向来车和前方动态障碍物及有对向车道来车三个工况下,使用横向加速度、横摆角速度、侧倾角加速度以及横向纵向间距等为指标进行评价,最终得到的规划算法可以成功地规划出安全高效及舒适的超车换道路径,表明创建的模型具有一定的应用价值。

摘要：人机共驾阶段人类驾驶员对驾驶环境保持较高的风险感知水平是保证及时有效、稳定安全接管的核心。本研究通过开展风险感知模拟驾驶试验,获取了驾驶员在典型汽车-动力两轮车碰撞场景下的驾驶行为及脑电响应数据。从驾驶行为层面以制动TTC(time to collision)和平均加速度为评价指标,利用分位数回归构建了驾驶员风险感知量化模型,通过独立样本检验发现驾驶经验、碰撞场景类型对驾驶员风险感知存在显著影响。在脑电响应层面,通过双独立样本检验及FDR校正发现Alpha频段与驾驶员风险感知显著相关。此外,提出了驾驶员风险感知神经机理,包括视觉感知与认知加工两个阶段。研究结果有助于提升人机共驾汽车的安全性。

摘要：在激烈而快速的公路自行车比赛中,各种事故屡见不鲜,给运动员生命安全带来极大威胁。目前,对于公路自行车运动员的头盔性能和头部损伤缺乏深入的研究。所以在采集和归纳公路自行车比赛典型事故形态基础上,采用试验和仿真分析相结合的方法构建公路自行车、骑车人和头盔耦合模型,深入分析和评估典型事故场景中骑车人头部损伤响应和头盔的头部损伤防护性能。结果表明,头盔能对骑车人头部起到明显的损伤防护效果,但部分场景中骑车人仍可能发生严重的头部损伤;不同头盔对骑车人头部损伤防护性能差异明显,且与价格没有直接相关性。头盔对不同体型的骑车人头部损伤防护效果存在显著差异,其中50百分位男性的运动学响应峰值和损伤风险均为最低,5百分位女性的所有损伤准则预测值均为最高,且至少有55%的女性骑车人存在显著的颅骨骨折及严重颅脑损伤风险。本研究考察的事故边界参数(事故速度、摩擦因数和坡度)均对事故中骑车人头部损伤没有显著影响;国际自行车联盟规定在距离爬坡终点五公里处可以不佩戴头盔,本研究建议骑车人在公路自行车比赛中全程佩戴安全头盔。本研究将为公路自行车比赛安全头盔的设计提供参考,也为完善公路赛规则提供数据支撑。

摘要：在弱势道路使用者(Vulnerableroaduser,VRU)与车辆碰撞交通事故中,VRU头部损伤一直是导致其死伤的最主要原因,但目前的行人保护测评规程中所用的头部冲击器方法仅考虑了单一的碰撞边界,不能全面反映真实事故中的头部碰撞响应全过程,且所采用的头部损伤评价准则HIC仅考虑头部线性运动,对头部损伤风险评价具有其局限性,同时针对其余VRU保护的测评规程还亟待开发。为了对VRU头部保护测评规程提供更全面的头部碰撞边界条件参考和更丰富的损伤评价准则,以更综合评价真实事故中头部碰撞损伤风险,本研究从已有交通事故数据库中筛选出50例可以用于事故虚拟重建且具有明显头部碰撞损伤的VRU-车辆碰撞事故案例,采用数值模拟方法对其进行动力学重建与损伤再现,以获取VRU头部与车辆碰撞边界条件及基于多种损伤评价准则的头部碰撞损伤响应参数;基于上述数据构建线性回归模型,深入探究头部碰撞边界条件与多样化头部损伤响应时间的相关性。结果表明,碰撞线性加速度、碰撞旋转加速度、碰撞速度和碰撞旋转速度与头部损伤间相关显著程度各有不同;相对头部线性运动,头部碰撞旋转运动边界条件参数与颅脑损伤响应表现出更强相关性,而碰撞持续时间则未与其显著相关;另外,事故案例头部碰撞载荷多样性需要根据各个碰撞边界条件的量级来参考不同的损伤评价指标。本研究成果有望为行人头部保护测试工况的扩展和头部损伤评价准则的选取提供参考。

摘要：本研究旨在探讨年龄因素对行人下肢损伤的影响,以提高行人保护水平。基于CIDAS(China in-depth accident study)数据库,筛选了2017-2022年的16起真实行人碰撞案例。利用PC-Crash软件重建事故,获取边界条件,并将其导入车辆-行人下肢有限元碰撞模型进行损伤重建。通过逻辑回归模型分析,得到不同碰撞速度下,各年龄段的损伤参数和下肢损伤风险预测模型。研究结果显示,各年龄段的下肢长骨损伤阈值和耐受极限存在差异。本研究为行人保护法规及下肢损伤评估指标制定提供了重要数据支撑。

摘要：为了研究后排乘员不同坐姿的正面碰撞损伤生物力学特征,采用有限元仿真分析的研究方法,对THUMS AM50乘员在50 km/h正面碰撞时标准坐姿、左倾15°以及右倾15°这3种坐姿下的损伤生物力学进行了分析。并针对左倾15°坐姿,使用3+2点式安全带以及后排正向安全气囊对乘员进行了碰撞保护策略研究。结果表明:乘员左倾15°坐姿损伤最为严重,为此使用3+2点式安全带能有效减轻乘员头部损伤;使用后排正向安全气囊很大程度上对乘员头部以及胸部起到保护作用,并且对左右倾斜坐姿的乘员也具有好的保护效果。未来需要加强对后排乘员的保护研究,以适应不同的碰撞工况以及复杂多变的乘员坐姿。

摘要：针对不确定因素对载人空降气囊座椅防护性能的影响,提出一种基于概率-概率盒混合模型的气囊座椅防护特性可靠性分析方法。研制空降乘员气囊座椅,并建立相应的“假人-座椅”数值分析模型,通过开展装备落地碰撞试验对数值模型进行试验验证;然后,根据可靠性问题中的混合不确定性变量,在概率-概率盒混合模型基础上构建适用于气囊座椅防护特性的可靠性分析模型,并借助等概率变换和不确定性变量的区间分析将原始的双层嵌套的优化问题转化成单层优化问题,实现循环嵌套优化问题的解耦,从而提高可靠性指标的求解效率;最后,采用近似模型技术和隔代映射遗传算法完成对可靠性指标的高效求解。结果表明,该方法能有效对气囊座椅的防护特性进行可靠性评估,在装备空降技术领域具有一定的实际工程意义。

摘要：为了提高儿童乘员在自动驾驶汽车中的碰撞安全性,提出在正面碰撞发生前主动将不同座椅朝向的乘员旋转至背向碰撞方向(180°方向)的策略,通过改变人体受力方向,将不同座椅朝向乘员的正面碰撞形式转化为标准的追尾碰撞形式,从而提高自动驾驶车辆中儿童乘员的碰撞安全性。首先,通过正面碰撞假人试验对THUMS 10岁儿童乘员台车模型的有效性进行验证;然后,基于4种不同座椅朝向(0°、90°、135°和180°),利用THUMS 10岁儿童乘员模型进行正面碰撞仿真试验,发现180°座椅朝向儿童乘员损伤风险最小,因此,180°座椅朝向被确定为相对安全的座椅朝向;最后,模拟200 ms内将座椅旋转±45°和300 ms内将座椅旋转±90°以及分别在0 ms和100 ms时间延迟后引入碰撞的试验过程,研究座椅旋转过程本身以及先旋转后碰撞策略下的乘员损伤风险。研究结果表明:200 ms内将儿童乘员旋转±45°和300 ms内将儿童乘员旋转±90°,不引起额外人体损伤;碰撞时刻的延迟所造成的儿童乘员姿态的变化,会导致儿童乘员在碰撞过程中产生不同的运动学响应和损伤风险;在无碰撞时刻延时的情况下,先旋转后碰撞的策略可有效降低儿童乘员的损伤风险。

摘要：为改善列车底部流场结构,进一步减低高速列车的气动阻力,基于底部导流的思想,设计了一种列车底部转向架舱前后位置布置、截面为三角形的导流板并开展其气动减阻特性研究.以300 km/h的速度明线运行的三车编组CRH380B型高速列车为研究对象,采用Realizable k-ε湍流模型,对4种典型的导流板安装位置进行探讨,并选择减阻效果最好的导流板安装位置,分别探究了5种角度和5种高度的不同组合下的导流板减阻特性差异,对比了安装导流板前后车体、转向架以及转向架舱上的阻力变化情况、压力分布变化情况以及转向架区域的流场结构变化情况.结果表明:仅在各转向架舱前双向开行的来流方向安装导流板时的减阻效果最佳;安装导流板后,车体、转向架舱上的气动阻力虽有所增加,但转向架上的阻力明显减少,转向架区域流速降低,前后压差减小,底部流场显著改善.同时发现,15°、100 mm组合的导流板减阻效果最佳,三车减阻率达7.08%.数值仿真证明了底部导流板能有效减小列车运行阻力.

摘要：锂离子电池与超级电容组合的混合储能系统(Hybrid energy storage system,HESS)通过超级电容补充输出峰值功率,有效解决了锂离子电池电动汽车在城市工况频繁启动和制动的大功率需求造成锂离子电池不可逆的容量衰减问题,但相比于单独使用动力电池,超级电容的加入增加了成本和重量并且降低了整个储能系统的输出效率。从能量分配策略和参数匹配两个方面论述了当前HESS的研究进展。目前能量分配策略的研究多采用燃油汽车的循环测试工况作为研究数据,依据在线运算能力及应用场景将能量分配策略分为离线控制和在线控制,前者依赖已知的能耗数据但能实现优化分配效果,而后者能实现在线实时分配但优化效果有限。参数匹配的研究由效率分析和策略匹配向基于能量分配策略的全局优化发展,以解决前两种方法未考虑HESS成本和重量的优化问题。最后,指出未来需要基于电动汽车的城市道路自然行驶数据,以优化整个动力电池组的寿命为目标,考虑驾驶员风格建立个性化的参数匹配全局优化模型,以降低其制造成本;并结合道路交通信息进行更准确的能耗预测,采用离线与在线控制相结合的智能化能量分配策略,以进一步提升能量分配效果。