（光学工程专业论文）汽车行人事故中行人伤害机理的研究.pdf

摘要 近年来，随着国民经济的快速增长，汽车工业和交通运输业也向更高的层次发展， 人民由于生活水平的提高，对于安全的意识也在不断增强，这就对汽车的安全性有了新 的要求。在众多伤害中，交通事故已被公认是威胁人类生命安全的第一公害，并且我国 目前已经成为交通事故造成人员死亡最高的国家之一。事故的伤亡以及事故的现场抢 救、伤亡的善后处理、生产力和劳动力的各项损失，以及为此所付出的各种费用，都给 国家造成了巨大的经济损失。现代技术的发展，研究行人伤害的机制，深入调查造成行 人事故的原因，实现行人事故的计算机模拟，为降低行人事故的发生率，设计有利于减 少行人伤害的具备行人保护性的车辆结构以及合理的交通管理提供了可能。本文通过实 际行人事故调查以及行人伤害机理的研究和三维事故再现，为行人伤害的研究提供了一 定参考。 在本文的研究过程中主要完成了以下四个方面的工作： ( 1 ) 调查西安地区的近百起涉及行人伤害的一般和严重事故，分析产生事故的原 因，包括行人的因素，车辆的因素以及交通环境的因素，并对其进行统计分析，归纳特 点，为研究行人的伤害提供基础的数据支撑和实际的参照。 ( 2 ) 分析行人的伤害机理，包括不同车型的致伤特点和机制，行人被撞后的不同 运动形式的致伤特点和机制以及人体被撞后的受伤部位及相关的道路交通伤的类型和 表现形式。 ( 3 ) 根据多体动力学的基本理论，研究实现多体动力学行人事故模拟的方法，主 要有应用m a d y m o 多体动力学软件方法，m u l t i g e nc r e a t o r 建模采用o s g 驱动法和3 d s m a x 建模采用o p e n g l 驱动的方法。 ( 4 ) 采用3 d s m a x 建模和o p e n g l 驱动的方法，在3 d s m a x 平台下建立了车辆和行 人的模型，并实现了3 d s m a x 平台下行人事故的多体动力学模拟。进一步将模型导出为 3 d s 格式控制车辆的运动，行人导出为m d 2 格式，从而在o p e n g l 中实现车辆行人事故， 再现了行人事故并能够进行实时交互。 关键词：汽车一行人碰撞事故、行人伤害机理、三维事故再现、事故分析 a b s t r a c t w r i t l lt h er a p i dg r o w t ho ft h en a t i o n a le c o n o m y , t h ea u t oi n d u s t r yi sa l s od e v e l o p i n gt oa l l i g hl e v e l t om e e tf o rs e c u r i t y , an e wv e h i c l es a f e t yr e q u i r e m e n ti si nn e e d b e s i d e s ，t h e d e a t h sc a u s e db yt r a f f i ca c c i d e n t sh a v eb e c o m eo n eo ft h eh i g h e s to n ei nc h i n a t h ec o s tf o r t h e c a s u a l t i e sa n dr e s c u i n g ，t h ep r o d u c t i v i t ya n dl a b o rf o r c e ，b r i n gt r e m e n d o u se c o n o m i c l o s s e s r e s e a r c h i n go n t h ei n j u r y m e c h a n i s m , i n v e s t i g a t i n g t h ec a u s ei n - d e p t h , a n d r e c o n s t r u c t i n gt h ea c c i d e n ts c e n ew i t ht h ec o m p u t e rc a l lm a k et h ev e h i c l es t r u c t u r em o r e f i i e n d l ya n dt h et r a f f i cm a n a g e m e n tm o r er e a s o n a b l ew h i c hc a nr e d u c et h ei n j u r y i nt h i s p a p e r , a i la c t u a la c c i d e n ti n v e s t i g a t i o ni st a k e n , a n dt h e nt h es c e n ei sr e c o n s t r u c t e d ，i tc a n p r o v i d ear e f e r e n c e t ot h es t u d yo nt h ei n j u r i e s i nt h i sa r t i c l e ，c o n t r ap o s i n gt h ea b o v ep r o b l e m ，s o l v e df o u rp a r t so fw o r k ： ( 1 ) i n v e s t i g a t i n gt h ec o m m o na n ds e r i o u si n j u r yt ot h ep e d e s t r i a n i nt h ea c c i d e n t so f x i a l l ，a n a l y z i n gt h ef a c t o r si n c l u d e sp e d e s t r i a n s ，v e h i c l ea n de n v i r o n m e n tw h i c hl e a d st ot h e a c c i d e n t ，s u m m a r i z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fp e d e s t r i a ni n j u r yt op r o v i d eat h e o r yb a s i ca n d p r a c t i c a lr e f e r e n c eb ys t u d y i n gt h ed a t a ( 2 ) a n a l y z i n gt h ei n j u r yc h a r a c t e r i s t i co fd i f f e r e n tv e h i c l em o d e l s ，s t u d y i n go nt h e m e c h a n i s m sw h e nt h ei m p a c th a p p e n e d ，a n da l s ot y p e so fr o a dt r a f f i ci n j u r y ( 3 ) a c c o r d i n gt ot h em u l t i b o d yd y n a m i c st h e o r y , s t u d y i n gm u l t i - b o d yd y n a m i c si m p l e t e m e t h o dt os i m u l a t et h ep e d e s t r i a na c c i d e n t s ( 4 ) t a k i n g3 d s m a xm o d e l i n ga n do p e n g l d r i v e na p p r o a c h , b u i l d i n gt h em o d e l so f v e h i c l e sa n dp e d e s t r i a n si n3 d s m a xp l a t f o r mt oa c h i e v eam u l t i - b o d yd y n a m i c ss i m u l a t i o ni n p e d e s t r i a na c c i d e n t f u r t h e r m o r e ，e x p o r t i n gv e h i c l em o d e l s t oa3 d sf o r m a t ，a n dt h e p e d e s t r i a nm o d e lt oa r o d 2f o r m a t ，t h e nc o n t r o lt h em o v e m e n ti no p e n g lw h i c hc a na c h i e v e t h er e a l t i m ep e d e s t r i a na c c i d e n t sa n db ea b l et oi n t e r a c t k e yw o r d s ：v e h i c l e p e d e s t r i a nc o l l i s i o n ；p e d e s t r i a ni n j u r ym e c h a n i s m ； t h r e e d i m e n s i o n a la c c i d e n tr e c o n s t r u c t i o n ；a c c i d e n ta n a l y s i s 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 我国的行人事故的现状 由世界卫生组织和世界银行联合编写的世界预防道路交通伤害报告中显示，在 已经发生的交通事故中，行人因为没有任何保护措施，往往是比较大的受害群体。在2 0 0 2 年的统计研究中表明，全世界平均每年共有1 1 7 万人死于道路交通事故，其中有6 5 是 行人。欧盟相关的分析数据也表明，在欧盟范围内发生的交通事故中，行人的死亡人数 是车内乘员的9 倍，有预测说除非采取适当的措施，否则到2 0 2 0 年道路交通伤将是威 胁人类生命的第三大致命的疾病杀手。 中国的道路交通情况较为复杂，人和车混合行驶的情况比较多，是典型的以混合交 通为主要交通方式的国家，因为道路交通伤害而死亡的人数也居于世界较前。据2 0 0 7 年度的中华人民共和国道路交通事故统计年报中的数据显示，2 0 0 7 年因交通事故死 亡的行人总人数为2 11 0 6 人，占全部因交通事故死亡的人数的2 5 8 5 ；行人在交通故 中的受伤人数为7 0 8 3 8 人，占全部交通受伤人数的1 8 6 2 。由此可见，行人事故已经 成为亟待研究的课题之一。 1 2 研究行人伤害的必然性 近年来，我国的国民经济飞速增长，汽车工业和交通运输事业不断地向更高层次发 展，人民的生活水平在不断提高，对于安全的意识也逐渐增强，这也对汽车的安全性提 出了新的要求。在众多的伤害中，交通事故已被公认成为威胁人类生命安全的第一公害。 我国目前已经成为交通事故造成人员死亡最高的国家之一。事故的伤亡以及事故的现场 抢救、伤亡的善后处理、生产力和劳动力的各项损失，以及为此所付出的各种费用，都 给国家造成了巨大的经济损失。中国每年因交通事故致死的人数超过1 1 万，分析这些 事故数据可见，交通事故中车辆与行人相撞的比例较高，占交通事故总数的2 7 。此外， 国际上对行人伤害事故的研究已经取得了明显的效果，使得发达国家行人事故致死率逐 年下降，而在中国和印度这些发展中国家则由于对事故研究的不足没有采取更好的管理 及行人保护措施而使行人伤害事故呈逐年上升的趋势。因此，研究车辆与行人的碰撞事 故中行人的损伤特点和伤害机理是在汽车安全领域应该优先考虑的问题之一。对汽车与 行人碰撞事故中行人伤害因素以及伤害机理评估的深刻理解是改进汽车安全性的重要 理论基础。通过对汽车与行人碰撞交通事故中行人伤害的分析研究，确定导致损伤的原 因及其与汽车安全相关的因素。通过建立人体多体动力学模型来研究行人的伤害机理， 第一章绪论 从而改进汽车安全设计，减少行人的损伤风险，最大限度减少交通事故中的人行人伤亡 是车辆工程和其相关的研究领域要解决的重要科技问题。此外，根据行人的伤害特征也 可以对车速的鉴定起到一定的辅助作用，因此本课题具有现实的经济和社会意义，可以 为我国行人安全的研究贡献一份力量。 1 3 行人伤害的研究现状 1 3 1 国外研究的现状 国际上的行人伤害研究，开始于1 9 6 9 年密歇根大学关于行人致伤及相关因素的研 究，1 9 8 7 年e e v c 组建w g l 0 工作组进行更有利于行人保护的车辆结构及相关测试方 法研究，1 9 9 8 年美国n h t s a ( n a t i o n a lh i g h w a yt r a f f i cs a f e t ya d m i n i s t r a t i o n ) 组织了行 人的碰撞伤害数据研究p c d s ( p e d e s t r i a ni n j u r yc a u s a t i o ns t u d y ) ，集中研究了1 9 7 7 1 9 8 0 年之间车辆行人事故的致因和致伤机制，英国的事故数据报告系统o t s 1 】( o nt h es p o t ) 也从2 0 0 0 年起也每年收集5 0 0 起这样的案例来调查导致事故的原因以及导致行人受伤 的汽车的设计。a p r o s y s 从2 0 0 4 年开始集合很多国际科研机构进行了系统的研究。 此外，国际会议i r c o b i ( i n t e m a t i o n a lr e s e a r c hc o u n c i lo nt h eb i o m e c h a n i c s o f i m p a c t ) 一直致力于集中国际知名的汽车公司如丰田，奥迪等及国际专家进行关于碰撞 的研究，从2 0 0 7 年起，该会议将重点转移为探讨行人伤害机制的研究。并于2 0 1 1 年9 月1 4 1 6 日将于波兰的克拉科夫共同研讨伤害机制的问题。 1 3 2 国内研究的现状 在我国，行人安全性研究起步较晚，金先龙等人开展了面向行人伤害的事故再现的 研究，乔维高、朱西产【2 】等人开展了车辆碰撞速度对行人伤害的影响的研究，袁泉、李 一兵等人 3 1 用于统计与分析的汽车碰撞行人事故深入数据源。此外，国内还在人体各个 部位的碰撞模拟以及伤害评价有所研究，如行人碰撞头部伤害研究以及下肢碰撞的伤害 研究，法医学也对道路交通伤进行了归类并比较粗略的叙述了道路交通伤发生的机制。 但总体来说，对真实事故的再现相对不足，无法更为准确的评估在具体的交通环境中的 道路交通伤害。此外，使用现有软件m a d y m o ，没有更深入的研究怎样在软件编写中应 用多体动力学和实际的事故及其他的研究作为接口。因此，基于真实交通事故展开相关 的行人伤害特征研究，分析人车碰撞的伤害机理和行人伤害情况，从而改善汽车的行人 保护能力，制定相应的行人保护法规来降低行人死亡率，是我国面临的一个较为迫切的 问题。 2 长安大学硕士学位论文 1 4 本文的主要研究内容 本课题的研究是通过调查西安市区2 0 0 8 - - - 2 0 1 0 年曲江，灞桥等交警大队的近百起 行人事故中较为严重伤害的数据，结合现有的软硬件条件，统计分析并研究影响行人伤 害的因素，研究了行人事故的伤害机制，并探讨了多体动力学三维再现事故场景模拟的 方法，从而进一步实现行人伤害的研究。本文主要做了以下几个方面的工作： ( 1 ) 深入的研究国内外行人伤害的现状，针对现有的模拟行人伤害的动力学实现 的不足，结合目前的难点和热点的问题确定本文研究的重点； ( 2 ) 调查西安地区的行人事故数据，分析事故的成因以及各种影响行人伤害和造 成行人事故的因素，并挑选典型案例进行分析，为事故模拟准备模型和数据； ( 3 ) 研究行人的致伤机制，各种伤害的特征及形成原因，探讨行人伤害的形成机 理和行人保护的方法； ( 4 ) 研究主流的多体动力学软件和行人伤害的分析方法，并使用专业的三维建模 软件3 d s m a x ，构建组成行人交通事故的三维模型，并分析简单的应用3 d s m a x 实现行人 事故多体动力学的方法。分析通过3 d s 技术将该格式的模型文件导入到实际的事故场景 的o p e n g l 程序中；研究o p e n g l 和骨骼动画中的各项技术，包括o p e n g l 下人体运动 实现的原理以3 d s m a x 中人体各个关节约束对人体运动的影响，探讨行人事故在o p e n g l 下的动力学实现方法；并根据一个真实的事故案例实现行人事故的模拟，并进行进一步 的分析。 1 5 论文的组织 论文共分为五章，主要介绍了行人伤害的研究与使用多体动力学理论计算机模拟行 人事故的方法。 第一章，绪论。阐述了本课题的研究目的和意义，目前在国内和国际上目前进行的 行人伤害的研究现状以及所取得的成果，本文的主要组织结构，各部分的研究内容和方 法等。 第二章，汽车一行人碰撞事故的深入分析。对所研究区域涉及到行人的较为严重的 交通事故进行统计分析，总结出常见的交通事故的场景模型，分析造成事故的原因及造 成伤害的各种影响因素，为行人碰撞事故的鉴定提供参考，也为三维再现平台的建立提 供依据。 第三章，从多个角度分析行人事故的伤害机理，包括不同汽车的碰撞特点，碰撞后 的运动特点及相应的受伤部位，是对行人事故的归类总结也为行人事故的计算机模拟提 3 第一章绪论 供了动力学的支撑。 第四章，行人交通事故的多体动力学方法研究。研究可以用于模拟行人事故的多体 动力学方法，并且对不同的方法有一个简单的对比，给多体动力学的模拟提供了更多的 途径和方法。实现了基于多体动力学的车辆一行人事故的三维再现，应用3 d s m a x 和 v c + + 软件，应用o p e n g l 图形库，实现了行人事故的三维仿真。 第五章，总结与展望。对所做当前行人伤害研究的技术现状进行分析，总结所做工 作的不足，并展望其发展的前景。 4 长安大学硕士学位论文 第二章行人伤害的事故特点调查分析 为了分析车辆行人的碰撞条件，对西安地区进行了关于事故的流行病学的研究来取 得典型的事故场景的配置。主要的数据区域为城区交警大队曲江及灞桥大队，部分交警 中队也参与其中。 事故的原因是多方面的，首先是人的交通意识不强，机动车驾驶员往往未注意观察 而导致在撞击行人后才注意到行人而延误了采取避撞措施的时间。而行人在过马路时， 为了走近路，在有行人过街设施的地方也直接横穿马路，造成了交通事故。 按照“畅通工程”二类城市管理水平标准，每2 0 0 至3 0 0 米道路应该设置一处过街天 桥、地下通道或人行横道，但是市内很多道路都达不到这个标准，这也是一个引发交通 事故不能忽视的因素。人行横道和地下通道，设置得不够科学，行人根本不会绕行过街。 有些事故多发路段是在设计上有缺陷和设计不合理导致的。在人流量和车流量较大的某 高校所在路段发生的重大事故中，虽然有人行横道，但是该路口却未设置控制信号灯， 导致车辆驾驶员即使知道前方有人行横道车辆依然未减速，而增加了事故发生的概率。 有些设计路面是因为道路设计等级高，车速快，平面交叉口多，也给发生事故埋下了潜 在的风险。 一些保洁员，在没有保护措施的情况下清扫机动车道，也使其受到危险。 在驾驶员方面，值得注意的是，驾龄在两年以下的人出的事故较多，可见，现在马 路杀手多为新手，而这个和驾校的质量以及对驾驶员的相关教育和约束有关，应当引起 有关部门的重视。 2 1 实车碰撞事故行人伤害调查 2 1 1 行人伤害调查表 本文从西安市曲江和灞桥交警大队以及雁塔大队，高新中队查阅了近三年的事故数 据，为了能够较为深入的分析行人事故的特点，并且便于形成统一的数据格式，特按照 数据库编码的格式进行了行人事故的调查与事故数据的录入，主要的格式包括事故的基 本信息表，环境信息表，道路的信息表以及行人的信息和伤害信息表，具体的表格内容 如下： ( 一) 事故基本信息表： 收集信息：事故编号，收集人信息，收集时间及地点，是否为现场采集。 事故信息：事故发生的时间，地点，事故形态，是否为原始现场，事故的基本原因及 5 第二章行人伤害的事故特点调查分析 描述。 环境信息：天气，照明条件，能见度等。 道路信息：路表状况，路面状况，路面结构，道路类型( 若为公路则有公路的行 政等级) ，道路线性，路口类型，路段类型，道路隔离，交通控制，道路限速等。 ( 二) 事故车辆及驾驶员信息表： 车辆结构信息：车辆类型，品牌，型号，载重，登记日期，车辆安全状况等。 车辆碰撞信息：车辆行驶状态，碰撞部位，损坏程度及具体描述，碰撞前车速( k m h ) ， 有何种违规或者违法行为，如酒驾等。 驾驶员信息：驾驶员的性别，年龄，驾龄，碰撞行人前的操作。 行人事故车辆补充信息：行驶车道，行人头部或者身体撞击汽车前部的区域。 ( 三) 行人信息表 行人基本信息：姓名，性别，年龄，身高，体重。 行人碰撞信息：行人碰撞前在道路的位置( 是否在人行道或者行车道) ，行人相对 于汽车的身体朝向( 初始碰撞) ，行人姿态，行人采取的第一避撞措施，行人和汽车的 接触。 行人伤害信息：受伤程度，死亡时间，受伤部位，伤害评级，致伤机制及具体的伤 情描述，致死机制。 2 1 2 实际调研后数据 对于影响行人碰撞伤害因素中，身高和体重方面的结果不详，只有在死亡行人事故 中才测量了行人的身高并且没有行人的体重信息。很多现场未立即死亡的行人事故中， 为了确保行人的生命安全损失降低到最小，很多驾驶员选择直接将行人送往医院而未保 护事故现场，造成现场状况不清的情况。此外，因为有些事故由双方进行了和解所以汽 车碰撞部位的鉴定以及其他信息的鉴定都不详细。 一个具体的行人事故调查表如表2 1 所示： 6 长安大学硕士学位论文 表2 1 行人伤害事故调查表 编号 0 0 6 时间2 0 0 7 2 15 6 ：3 0 事故基本 地点陕西省西安市南二环一经九路口 事故现场原始 信息 伤亡情况1 2 一抢救后死亡0 1 人 天气0 1 晴照明3 0 一黎明 环境信息 能见度o 卜5 0 米以内 路表状况0 1 - 干燥路面状况0 1 - 路面完好 路面结构0 1 - 沥青道路类型2 2 一一般城市道路 道路线性0 1 - 平直路口类型 0 2 - 四支分岔口 道路信息 中心隔离 路段类型0 7 - 路段进出处 路段隔离 0 3 一信号灯，0 4 一标 交通控制道路限速0 5 6 0 k m h 志0 5 一标线 车辆类型0 1 - 轿车品牌菲亚特 型号n j 7 1 3 3 g登记日期 2 0 0 5 - 0 9 - 2 0 载重5 人车辆安全状况0 1 - 正常 车辆信息碰撞部位0 8 - 左前部碰撞前车速5 7 k m h 车辆行驶状态0 卜直行 左前大灯及左前转旬灯灯罩破碎，前风档左上角破碎，左侧 车辆损害部位 雨屦器上移，左后视镜破碎。 性别年龄男3 7 岁驾龄3 年 驾驶员信息 o 卜一车道 碰撞前操作0 7 一制动+ 右转向行驶车道 ( 双向六车道) 姓名范某 性别 男 身高 1 6 6 c m 年龄 7 6 岁 行人位置0 4 - 在5 0 米范围内有行人过街设施的地方穿越 行人信息 行人相对于汽车位 车前穿越行人姿态走步 置 行人和汽车的接触0 2 一向前抛 受伤程度 0 1 一亡 死亡时间0 3 一抢救无效死亡 受伤部位0 1 - 头部 a i s 伤害信息颅骨骨折( 5 6 级) ，左颧部，左肘关节，左手背，左膝关节， 受伤部位描述右内踝有擦伤，左侧第6 肋骨骨折( 1 级) ，左股骨骨折( 3 级) 。 致死原因0 1 - 颅脑损伤 表2 1 中，申某驾驶的菲亚特牌轿车沿南二环路由西向东行驶至经九路交叉口时， 适逢范某( 男，7 6 岁) 沿该路段步行由南向北横穿道路至此，车辆将其撞伤，送医院抢 救无效于当日死亡，其中司机酒驾，并且行人未走人行道。主要是车的左前保险杠大灯 处撞击行人的下肢后由于车速 4 0k m h ，人体上发动机罩后撞击到前挡风玻璃从而造成 下肢的骨折直至颅脑的损伤。此碰撞属车前翻出，此车速出现事故时对于轿车致死率 7 第二章行人伤害的事故特点调查分析 5 0 ，在本案例中由于是老人可能会进一步增加致死率，本案中的结果为抢救无效死 亡。 2 2 伤害评级 。 造成行人伤害后，需要对行人的伤害做出定量的评分，从而更好的衡量伤害的严重 程度。目前主要的评分方法是院内a i s ，i s s 以及评价脑部伤害的脑部加速曲线h i c 。 ( 一) 简明伤害标准( a b b r e v i a t e di n j u r ys c a l e ，a i s ) 是美国机动车医学促进会 ( a a a ) 出版的，以解剖学为基础，全球通用的严重度评分法，也是本文的评分方法。 a i s 的编码原则：a i s 是按照解剖学的伤害来计算的，每一处伤害部位只有一个 a i s 的评分，并且只考虑损伤本身而没有考虑损伤导致的后果，它对每个伤害部位的具 体描述要求很详细，否则无法计算具体的a i s 分值。对于每一损伤条目都有一个特定的 6 位数编码，再加上一个a i s 严重度分值，如表2 2 所示： 表2 2a i s 编码嘲 第一位身体区域 第二位 解剖结构类别 第三，四位具体的解剖结构 第五，六位伤害程度 第七位 a i s 分值 从左到右依次表示为身体区域，解剖结构类别，具体的解剖结构或具体的伤害性质， 以及某一具体的解剖部位和解剖结构的伤害程度。 其中第一位代表身体区域的数字分别的代表如表2 3 所示： 表2 3 身体区域目 l 头 6 盆腔 2面 7 脊柱 3 颈 8 上肢 4 胸 9 下肢 5 腹 第二位数代表解剖类型如表2 4 所示： 8 长安大学硕士学位论文 表2 4 解剖类型表目 1 全区域 2 血管 3 神经 4 器官 5 骨骼 6 l o s ( 头伤伴昏迷) a i s 的严重度评分表如表2 5 所示： 表2 5a i s 评分表嘲 a i s 级别严重度 l 轻度受伤 2 中等程度受伤 3 较重伤 4 严重受伤，但无生命危险 5 危重受伤，具有死亡的可能 6 极重度受伤，基本上无法抢救 7 没有具体的受伤程度 而具体的人体部位对应的a i s 分值为l 时相应部位的判定表如表2 6 所示： 表2 6a i s1 级各部位评分表嘲 a i s l 级 头头部外伤后头晕头痛，无意识 面口腔内裂伤，鼻骨骨折，牙齿折断撕脱脱位 颈颈椎扭伤，无骨折 胸肋骨骨折，胸椎扭伤，胸壁胸椎挫伤 腹皮肤擦伤，阴囊，会阴，尿道浅表裂伤：腰扭伤 骨盆髋部扭伤 上肢 挫伤：肘，腕骨折脱位：手指扭伤：肩，肘 下肢 挫伤：踝骨折或脱位：脚趾扭伤：踝或脚趾 a i s 的一个缺点是对多发性伤员的总伤势没有办法估计，伤员的a i s 的总和与各个 器官的a i s 分值之间不是线性关系，因此不能简单地进行运算相加求平均数。 ( 二) i s s 评级 9 第二章行人伤害的事故特点调查分析 以a i s 为基础的伤害严重程度评分规则( i n j u r ys e v e r i t ys c o r e ，i s s ) 在医院的创伤 评分中应用最广，是反映人体综合受伤程度的一个评分制，采用的是人体最严重受伤区 域的最高a i s 分值的平方和。i s s 的有效范围是1 1 5 。 i s s 采用人体分区六分法：头颈、面、胸、腹、四肢、体表。i s s 的分值小于1 0 的 人很少死亡，总分大于5 0 的人1 周内死亡，总分值越高，能够存活时间越短。此外， i s s 还有对死亡的预测价值：当i s s 为1 6 时有1 0 死亡可能性，将i s s1 6 定位为重伤 的解剖标准。 ( 三) 针对头部的伤害评级h i c 6 j 1 9 6 0 年，美国的韦恩提出了在直线加速度下的头部耐冲击性伤害标准的w s t c 曲 线，并在此曲线的基础上形成了头部损害的评价准则，如公式( 2 1 ) 所示： 广- i 2 5 册= 砸z 1 ) bi a 叫) 一 ( 2 1 ， 式中，口o ) 为头部质心合成的加速度；f l ，乞为碰撞过程中的任意两个时刻。 通过头部加速曲线h i c 可以预测头部伤害值，而由于头部是主要的伤害部位，因此， 头部加速曲线对于行人的伤害研究也具有重要的意义。 2 3 行人伤害统计分析 本文在统计事故时，统计的是较为严重的伤害和致死伤，这些行人事故主要发生在 晴天，干燥路面，视线良好的情况下，这些事故如果发生在夜间，湿滑路面会造成很严 重的后果。虽然在天气条件不好的情况下发生的事故会比较严重，但是这些事故在统计 中出现的较少。 在统计的事故中，发生在二月和十月的事故比较集中，其他月份的事故较为平均， 在十一，十二月事故相对较少。在一天中则在9 点一1 0 点，1 3 点一1 4 点，1 6 点一1 7 点，2 0 点2 1 点较高，发生在2 3 点一早8 点之间的事故最低。 很多行人是在路中穿越马路被撞，比较多的行人在有交通控制和过街设施的路口没 有走行人过街设施而被撞。发生在城区的事故致死率比发生在城市快速路上的事故低。 很多这些行人事故都发生在城区，在限速4 0k m h ，6 0k m h 是事故多发区的区域，没有 限速的区域发生的事故也较多，这些没有限速的道路通常是机非混合性道路，更容易引 起行人碰撞事故，只有部分伤害是发生在高限速的路上，而这些事故通常后果比较严重。 大多数行人是被轿车撞倒，而涉及重型汽车的事故则更有可能导致比较严重的伤 1 0 长安大学硕士学位论文 害。大多数行人是被汽车的前部撞倒，剩下的是被侧面刮擦和倒车碰到，而且很多是在 有行人过街设施( 如人行横道，过街天桥，地下通道) 等比较近的地方横穿马路。这些 有行人过街设施的地方，或者正在修建人行天桥的地方，本身处于车流量和人流量较大 的地方，车速一般也较高，更容易发生交通事故。 部分司机没有注意到行人只是在事后发觉，而未采取制动措施，而有些司机则是在 不远处发现行人但是因为错误判断行人接下来是否要穿越马路而造成错误操作。 此外，对于行人伤害，还要考虑的一点就是院前急救，虽然在事故案例中没有列出 急救时间，但是及时有效的急救，对于受伤行人的生命的挽救以及避免致残都有重要的 意义，急救反应的时间( 从接到呼叫电话到急救车到达事故现场所需要的时间) 越短， 越能减少不必要的损伤 7 1 。不同城市的急救时间如下：北京平均为1 6 分钟，重庆1 5 2 0 分钟，东京5 分3 0 秒，大阪4 分4 0 秒。国内不少城市急救网络并不健全。在土耳其 的报告中指出，1 0 的交通伤致死者死于受伤后的5 分钟内，5 4 的人死于受伤后3 0 分钟内。如果能在5 分钟内给予救命性措施，伤后3 分钟内给予医疗急救，则1 8 2 5 的受伤者的生命可因此而得到挽救或避免致残。因此，缩短反应时间对于抢救危重伤 员也至为重要。 2 3 1 影响行人伤害的车辆因素 ( 一) 车辆的类型 比较常见的出现事故的车辆的类型如图2 1 所示，很大的比例是轿车，其次是面包 车和越野车，货车的事故较少。 图2 1 汽车类型与事故 汽车致命伤和严重伤的比例是随着汽车的尺寸和重量的增加而增加的，因为较大汽 第二章行人伤害的事故特点调查分析 车的制动距离会更长并且较大型车未注重行人保护，它的前部结构更接近于方形，撞击 行人后，行人头部没有机会减速，并且有很大的可能会出现被碾压的情况。 图2 2 汽车类型与损伤 ( 二) 汽车制造的年份 从汽车登记到出现事故的年份见图，从图中可以看出，所调查区域内的新车事故较 多。新车由于司机对于车辆驾驶操作还不是特别熟悉而造成的事故比较多，比较严重的 事故伤害也发生在车辆登记日期在五年以内的车辆上。时间较长的车因为其行人保护性 能未在结构设计的考虑之内，因此也较为严重。 图2 3 汽车出厂时间与事故 1 2 长安大学硕士学位论文 图2 4 汽车出厂时间与损伤 ( 三) 汽车制动：汽车制动情况，汽车避撞措施 厂烈射明瑶取趺矾二l 露移丘骂叫7 ，转= ：青! 二0 鼍臻。謦囊+ o f 臻q 图2 5 碰撞前驾驶员避撞措旌 从图2 5 中可以看出很多驾驶员在碰撞发生前根本没有任何操作，根本未察觉到将 要发生事故，有些驾驶员虽然已经有了操作，但是操作的较晚或者是执行了误操作从而 产生了事故。 在调查的事故中1 3 5 的车辆制动不良，其中，严重事故中车辆制动不良占总严重 事故的1 5 3 。 ( 四) 碰撞速度分布：研究表明，车速超过4 0k m h 损伤会显著增长。i h r a ，o nt h e s p o t a n a l y s i so f a c c i d e n t s ，日本，德国和澳大利亚都有这个趋势，但是对于美国，更多 的事故发生在比较低的车速时。在以上的四个国家里大约5 0 的行人事故发生的碰撞速 1 3 第二章行人伤害的事故特点调查分析 度低于2 5k m h ，9 0 的行人事故案件发生时车速低于5 0k m h 。 根据国外研究资料显示，对于行人伤害的严重程度和碰撞速度得出的受伤的可能性 和速度的三次方是成正比的。 图2 6 则显示了所调查区域的事故数据所占的比例。 图2 6 车速与事故 ( 五) 汽车上的碰撞点和导致的汽车损坏 汽车的碰撞点如图2 7 ：可以看出，左前部和右前部碰撞行人事故发生的比较多。 j 。| 。- 爱i j i 。 j 。 东 一 _ 。 i?-i。 ? 。 _0 善 | 1 i 一 一“r o 、 i 一 l ：。 ； 。 譬- j 鏊i ji 。 ： i | i ， 0 。 一-。1i i1 _ | | | | 鬻 霪 瓣 辫 芦 i 长安大学硕士学位论文 状态上车前车辆还挂着档，启动后车辆就向前运动了而没有发现前方的行人。 车辆的行驶状态中，直行最多，左转弯和右转弯以及倒车的比例相差不大。 直行倒车起步左转弯右转弯躲避障碍 2 3 2 影响行人伤害的行人因素 ( 一) 行人姿态 大部分行人是从汽车行驶方向的前方横过马路，也有部分是在汽车同方向行走被 撞，还有部分是在路边停留被撞到。 l蒸 攀 鬻 溱 鬻熏瀵荔戮i 梦 。、 口般伤 牟、 j _ 重伤 l 臼死亡 图2 9 行赫 ( 二) 年龄及性别相关的伤害 行人受致命伤害很大比例是年龄在l 岁到5 岁之间，以及7 0 岁以后同样的碰撞条 件下，行人所受损伤的程度要更严重，这主要是因为老年人的身体原因造成的。从下图 1 5 第二章行人伤害的事故特点调查分析 的比例中可以看到随着年龄的增加行人更有可能受到重伤或者致命伤。 圈死亡 重伤 口一般伤 图2 1 0 行人年龄与损伤 从事故总人数来说，中青年发生的交通事故较多。老年人和儿童一旦发生事故，后 果较为严重。 ”融。 蕊l 。簪。；一鞴一：删。罄墨：i 缈_ 嚣孵鬈艘丝戳篇疆嚣霸4 。l 磐搿：紫，第嬲露鹈5 糖i w 搿虢端髯i 臂i 掰”。”i 鍪鎏麓蕤壤糕藜麟荔鬻i 攀鬟霉雾鬓舞j ；鬻；鬻鬻i 鬻鬻鬓荔荔鬻i 蘩覆羹嚣黧蒺荔黎蕤戮 霞蘩霪i 溪鬻蒸攀鬻 溪纂j 戮黎雾黎。荔缀蘸燃i 鬻鬻繁黪戮囊 冀 。黧；嚣参。4 瀵。j i 。 j 。誊。“。 i 意菇一。m 啦“肇攀- 僦j 雾甏i j 荔缓鬟捌 j 强冀鼗墨 j 攀i 攀荔il 鬓黉蘩繁囊鬻鬻i 囊鬓蒸蒸i 蒸荔 銎爹溱荔荔i 鬻鬻篱瑟豢攀；。骥鬟熬嚣豢瀑蛰缓罄黧；锈甏；零畿j 溱餮 鬻蒸 鬻 o 圈 鬻翳鬻 鞲豢l 鬻i 戮蓑荔 繁 黧 爹攀溱霾 i 夔鬻嬲孝 篓 黪； _，“4 7 | _ 豫，。? 。甍甍毫致 “j “j 黧 一 t 磐? ，鬻。鬻 鬟 菇蠢 露謦 。蓁 j ，7 蓬 ； 豢! 攀j 一；7 i i 0 嚣c 簪i ；1 = 一嚣j i 。菇一 并j 慧 罄曩j 繇 = 。哥 粪镧攀雾 孵， 鬓弱鬻鬻蒸雾 绺l 。 ；獬 鬈蓁 糍囊鬻 。澎 熏 o 二量 鬻 j 籀 萋篓! 黛藜? 蓼 鬃! 。爹，喾，多喾，警，霪，一爹零，誊一i 耋， 图2 1 l 行人年龄与事故 国外研究表明，在很多国家，致命或者重伤的风险是随着年龄的增加而增加的，尤 其是超过6 5 岁以后。 在性别上来看，在小于6 5 岁的年龄段内男女行人受伤的比例相差不大，而在大于 6 5 岁的行人中女性行人所占的比例和男性行人的比例就相差的较为明显了，主要原因是 6 5 岁以上的人群总体中，女性由于比男性的寿命要长，从而总体在这个年龄段所占的比 例就很大。 1 6 7 6 5 4 3 2 l 一 一 一 一 一 一 一 岁 岁 岁 岁 岁 岁 岁 岁 n 一 i 1 7 6 5 4 3 2 1 长安大学硕士学位论文 图2 1 2 行人戽港与性剐 ( 三) 行人速度 行人奔跑速度时为1 2 2 到1 4 千米时。大多数行人是走路时被撞，少部分是跑步被 撞，还有部分则是在路肩停留或者是车辆附近停留被撞的。 2 - 3 3 行人伤害部位和伤害评级 行人的伤害部位和伤害评级见表2 7 ： 表2 7 人体部位及伤害评级 1 级 2 级3 4 级5 - - , 6 级 头 1 7 6 1 4 2 3 8 6 6 7 胸 2 3 5 6 1 9 2 2 2 腹 0 2 4 8 0 颈 0 2 9 5 1 4 3 上肢 01 4 o0 下肢 1 7 6 6 0 4 2 8 0 面 1 7 6 2 oo 从表中可以看出，头部伤害在严重伤害中占了很大的比例，而下肢受伤则在轻中度 损伤占有很大的比例，颈部损伤和腹部损伤较为少见，此外，儿童损伤中虽然伤害没有 达到5 6 级，但是由于儿童卷入车辆中也有可能因失血过多而死亡。 因为事故调查中和轿车碰撞的行人事故较多，因此本文重点调查了和轿车碰撞事故 中的行人伤害的特点。 1 7 第二章行人伤害的事故特点调查分析 和轿车碰撞的行人伤害部位的比例如表2 8 所示： 表2 8 轿车行人事故伤害部位 头颈胸 腹上肢下肢 4 1 2 o5 9 o1 7 6 7 6 5 可以看出，和轿车碰撞的行人事故中，较多的伤害为头部和下肢的伤害，颈部，胸 腹部和上肢伤害较少，多数事故中都伴随着下肢伤害。 在与行人碰撞的轿车结构中，与前部碰撞的比例较常见，其他主要是指没有明显痕 迹后被车轮碾压及被后视镜挂撞的情形，较为常见，因为伤害部位很多都是下肢伤害， 而下肢伤害很多都是由保险杠引起的。 表2 9 轿车行人事故中车辆碰撞部位 保险杠风窗a 柱引擎盖翼子板前部其他 1 7 6 5 9 5 9 2 9 4 4 1 2 从表2 1 0 中可以看出，在轿车前部碰撞行人中，向前轻弹和车顶翻越占了车辆前部 碰撞中的很小的一部分，这是因为，在本文的调查区域主要是城区道路中的一般事故和 严重事故，轻微事故没有在考虑的范围内，而城市道路是有一定限速的，且限速多在6 0 k m h 以下，所以向前轻弹( 车速 6 0k r n h ) 所占的比例较少， 而附着碰撞和前盖翻出所占的比例较多。 表2 1 0 车辆前部碰撞比例 向前轻弹 8 3 附着撞出 2 5 车辆前部 前盖翻出 5 8 3 车顶翻越 8 3 在汽车转弯或者由于车辆躲避行人而采取了转弯的避撞措施时，多发生后视镜挂撞 行人后，车辆后视镜侧的车轮碾压行人的脚部，这个所占比例较高，为整体轿车行人事 故的2 1 6 ，有的由于车速过高而发生了档泥板翻越事件，直至撞到挡风玻璃后摔落至 车的一侧。 1 8 长安大学硕士学位论文 第三章汽车一行人伤害机制的研究 行人在交通事故中没有任何保护措施，所以受伤相对来说比较严重，法医学，汽车 设计方面对道路交通伤害都有自己的研究。不同的生物学伤害对应着不同的行人运动特 点，不同的车辆类型，造成的伤害形式也各有各的特点。行人在被汽车撞击后的主要运 动形式有：包裹抛射，向前抛射，翻越挡泥板，车顶翻越和空中翻滚。在这个过程中将 行人的伤害部位归类为头部，胸部，腹部，上肢，下肢等部位，造成的伤害类型分为第 一次伤害( 伸展创、直接伤) 和二次撞击伤( 摔跌伤，拖擦伤，辗压伤) 等。 3 1 不同车型的碰撞特点 不同车辆碰撞行人的特点各不相同，主要原因是车辆和行人之间接触的区域不同所 产生的接触力也不同。 ( 一) 轿车： 轿车碰撞行人事故中，主要的伤害形式有轿车前部碰撞行人，左右后视镜挂撞行人 以及倒车挂撞行人。 轿车前部碰撞行人时，作用力在人体质心以下，保险杠先接触行人的小腿，然后是 上身和头部与发动机罩前部，或挡风玻璃发生二次碰撞。常见的轿车和成年人碰撞过程 分为为：1 ) 车人接触，行人身体被撞后加速，身体移向发动机罩，风档玻璃或a 柱。 如果是紧凑型的车辆则头部撞击的部位为挡风玻璃，而大型车则通常为发动机盖项部， 并且大型车的h i c 值要小于紧凑型车；2 ) 车上抛出；3 ) 落地以后继续运动至静止。 表3 1 轿车行人事故中人体伤害与碰撞特点的关系船1 碰撞速度碰撞类型( 所占 碰撞特点 人体伤害程度最大程度伤害( 特 a i s ( k m h )比例)( 致死率)征伤致命伤) 轻微( 致死率 1 5 向前轻弹( 1 0 )下肢与前保险杠接触极低)软组织伤 轻微到较重 致死率 4 0 前盖翻出( 4 5 )4 - 5 部与前风挡接触 严重到致命折 人体上车项，腾空翻 颅骨骨折到脑实质 6 0 车顶翻越( 2 0 ) 致死率 7 0 5 6 越至后部伤害 轿车碰撞行人时，行人所受的伤害和车速有一定的关系，如表3 1 所示：当碰撞速 度高于4 0 k m h 的时候，人体的致死率和相应的受伤程度都较为严重，速度低的时候主 1 9 第三章汽车行人伤害机制的研究 要是下肢受到伤害，速度高的时候则主要的是受颅脑伤的影响。但是在实际的调查数据 中，由于事故调查中的车速部分是由于驾驶员提供，而这个车速是正常行驶未碰撞前的 车速，