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行人交通事故作为道路交通事故的主要类型之一,需要一种准确、高效的重构手段,以满足事故鉴定和防范的需要。同时,随着行人安全意识的提高,行人交通事故数字化重构方法在交通安全、行人保护、事故纠纷处理等领域产生越来越高的需求。与传统上依靠文字和示意图来描述事故过程的方法不同,基于行人数字假人和计算机优化仿真方法的行人交通事故重构具有准确性高、可靠性高、显示度好等优点,可以为行人交通事故数字化重构提供更为科学的分析手段。针对行人交通事故研究现状和事故鉴定的应用需求,本文对行人交通事故数字化重构所涉及的两个主要方面,即混合式数字化假人和多目标优化展开研究。
首先,采用混合式假人定制方法建立适用于行人交通事故重构的数字假人。混合式假人参考假人建模的两种常用方法,即多刚体方法和有限元方法,对事故重构用行人数字假人的相关建模方法进行补充和完善,解决了现有多刚体、有限元假人用于交通事故数字化重构,所存在的多刚体假人不能全面反映人体伤害,有限元假人建模复杂、计算时间长的问题。混合式假人以TNO多刚体行人假人模型为主体,在需要精细分析人体损伤的上肢、下肢、头部、胸部等部位采用有限元模型。通过对所建立的行人假人进行标准碰撞实验和整车碰撞实验,并与标准百分位行人假人仿真结果及尸体碰撞试验结果进行对比,验证混合式假人模型的准确性。在行人交通事故仿真应用中,可以针对混合式假人模型的损伤特性,通过行人损伤评价指标和人体骨骼受力极限对行人损伤进行量化评述。
其次,采用多目标优化方法对行人交通事故进行仿真参数分析、优化计算和可靠性分析。对于多目标优化方法研究,包含行人交通事故仿真优化所采用的局部和全局优化算法,优化目标设置、事故重构仿真参数选择和约束条件定义三部分基本建模方法,以及参数相关度分析、优化分析、可靠性分析三种计算分析方法。以此形成完善的行人交通事故重构多目标优化建模方法和应用分析流程,可以精确、高效的实现车人碰撞交通事故重构过程中的优化分析,解决了传统交通事故仿真方法准确性和可靠性低的问题。
此外,行人交通事故重构的优化计算是一个高度非线性问题,目标函数和约束条件是隐式函数。因此,针对行人交通事故重构的优化计算需要多次迭代,存在计算量大、计算耗时长的问题。本文通过远程并行提交计算,最大限度利用计算资源;通过局部优化和全局优化相结合,减小计算量;通过对求解域区域分解和模型区域分解,提高计算效率,以满足交通事故重构的时效性要求。
最后,行人交通事故数字化重构方法经过60余例真实交通事故重构的验证,完全能够满足中国特定人群行人交通事故重构的需要,而且计算效率高,重构结果准确、可靠。本文有针对性的选取5起真实行人交通事故,结合实际应用详细介绍该类事故数字化重构过程和结果分析,并且通过与事故案卷真实参数进行对比,验证事故重构方法的可行性。