湖南省教育廳優(yōu)秀青年項(xiàng)目“基于制動(dòng)控制的人地碰撞損傷防護(hù)潛在效益及實(shí)現(xiàn)途徑(19B035)”項(xiàng)目介紹

該項(xiàng)目以揭示通過制動(dòng)控制降低人地碰撞損傷的潛在效益為主要目的，利用仿真系統(tǒng)以及分析虛擬仿真結(jié)果與真實(shí)事故數(shù)據(jù)揭示控制制動(dòng)策略對人地碰撞損傷防護(hù)的效益及實(shí)現(xiàn)途徑。同時(shí)在研發(fā)過程中探索基于制動(dòng)控制的人地碰撞損傷防護(hù)路徑，為后續(xù)研發(fā)實(shí)用性更強(qiáng)的人地碰撞損傷防護(hù)方法奠定基礎(chǔ)。

1 研究背景

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示約80%的人車事故中碰撞車速低于40km/h。隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，車輛識(shí)別事故風(fēng)險(xiǎn)的能力會(huì)顯著提升進(jìn)而使得未來事故中碰撞車速更低。大量研究表明：在低速碰撞下，人地碰撞對行人傷害有顯著的影響；最新研究發(fā)現(xiàn)如能避免車速低于40km/h事故中的人地碰撞損傷則可將事故總損失降低2/3。這一結(jié)論非常誘人，表明當(dāng)事故不可避免時(shí)降低人地碰撞損傷可有效降低事故中人體的總傷害。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)通過控制事故車輛的制動(dòng)具有降低人地碰撞損傷的潛在效益，在最優(yōu)情況下能將人地碰撞損失降低至未控制制動(dòng)的1%左右。該研究表明控制制動(dòng)能降低人地碰撞損傷的程度，但未能獲得“為何能降低”“可降低多少”以及“如何去降低”等問題的答案。

2 研究內(nèi)容

為回答通過控制車輛制動(dòng)“為何能降低”“可降低多少”以及“如何去降低”人地碰撞損傷等問題。項(xiàng)目試圖探索基于制動(dòng)控制的人地碰撞損傷防護(hù)潛在效益及實(shí)現(xiàn)途徑，具體從人地碰撞虛擬仿真系統(tǒng)搭建、基于制動(dòng)控制的人地碰撞損傷防護(hù)潛在效益與機(jī)理及防護(hù)人地碰撞損傷的制動(dòng)控制策略3個(gè)方面開展研究。研究內(nèi)容包括：基于尸體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的高精度人地碰撞仿真模型、穩(wěn)定的人地碰撞虛擬仿真系統(tǒng)、事故中基于制動(dòng)控制的人地碰撞損傷防護(hù)效益及理想化的防護(hù)人地碰撞損傷的制動(dòng)控制策略等。

3 研究成果及意義

在項(xiàng)目支持下取得系列成果?；谑鹿拾咐?，提出基于人車相互作用時(shí)間的人地碰撞損傷防護(hù)新視角，發(fā)現(xiàn)通過控制車輛制動(dòng)可以顯著降低人地碰撞損傷、通過制動(dòng)控制能顯著拉近人車間距離進(jìn)而為其他車載裝備(如氣囊)等保護(hù)人地碰撞提供可能、制動(dòng)控制過程中如非大轉(zhuǎn)彎則與其他交通參與方發(fā)生潛在碰撞的可能性不高、人地碰撞損傷能防護(hù)的重要原因是人體落地姿態(tài)的改變。基于仿真實(shí)驗(yàn)，提出了一種降低人地撞擊損傷的車輛制動(dòng)控制方法，發(fā)現(xiàn)控制制動(dòng)能降低地面所致?lián)p傷但不會(huì)加重車輛所致?lián)p傷、且能將83.75%案例中車輛與人體頭或臀首次觸地點(diǎn)之間的距離縮短至 1 m內(nèi)，最優(yōu)化后發(fā)現(xiàn)通過控制車輛制動(dòng)可將人地碰撞損失降低近90%。通過事故數(shù)據(jù)挖掘，歸納出事故中行人的奔跑、行走和應(yīng)急3種步態(tài)序列并提煉了每一種序列中的10種典型步態(tài)；發(fā)現(xiàn)行人面對危險(xiǎn)時(shí)有很強(qiáng)的減速能力，進(jìn)而提出一種考慮人體減速度的行人自動(dòng)緊急制動(dòng)方法，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)時(shí)能將事故避免率提升到接近90%。

項(xiàng)目的順利實(shí)施，不僅為未來汽車降低事故中人地碰撞損傷提供可行方案，切實(shí)降低事故損失特別是行人損傷，具有重要實(shí)用價(jià)值；研究過程中還依托已有研究成果在事故再現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘、車輛運(yùn)動(dòng)控制方法等領(lǐng)域開展創(chuàng)新研究，具有重要的理論與學(xué)術(shù)價(jià)值。