鄒鐵方，劉期，劉朱紫，劉陽(yáng)陽(yáng)

1. 長(zhǎng)沙理工大學(xué)汽車(chē)與機(jī)械工程學(xué)院/湖南省工程車(chē)輛安全性設(shè)計(jì)與可靠性技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410114

2. 長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004

近年來(lái)我國(guó)行人乘車(chē)人事故致死率一直高于其他類(lèi)型事故致死率，這表明作為弱勢(shì)道路交通使用者的行人在事故中需要重點(diǎn)保護(hù)。行人在交通事故中的傷害主要來(lái)源于第一次與車(chē)輛的碰撞及隨后與地面的第二次碰撞，OTTE［1］、楊濟(jì)匡［2］等通過(guò)事故深度調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)車(chē)輛是造成行人損傷的主要原因，但地面所致?lián)p傷不能忽略。馮成建等［3］通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)，在碰撞速度≤30 km/h 時(shí)，地面所致?lián)p傷可能比車(chē)輛所致?lián)p傷更嚴(yán)重；但當(dāng)碰撞速度≥40 km/h 時(shí)，行人頭部損傷主要是車(chē)輛所致。同樣，鄒鐵方等通過(guò)事故再現(xiàn)發(fā)現(xiàn)胸部直接損傷主要來(lái)源于地面碰撞［4］。這些成果均表明交通事故中人地碰撞損傷不能忽略。近期有學(xué)者分析1 221 例德國(guó)行人碰撞事故案例，發(fā)現(xiàn)在碰撞速度低于40 km/h 時(shí)，如能消除地面相關(guān)損傷則可消除2/3 的總傷害費(fèi)用［5］，表明開(kāi)展人地碰撞損傷防護(hù)的研究具有極高價(jià)值。

事實(shí)上，人們很早就利用仿真技術(shù)研究地面相關(guān)損傷，發(fā)現(xiàn)人地碰撞損傷不易預(yù)測(cè)，受到碰撞速度、車(chē)頭形狀、行人步態(tài)、行人尺寸（身高及體重）等因素的影響［6-11］。為更好地研究人地碰撞損傷，學(xué)者們又引入人地碰撞機(jī)制［12-13］、行人旋轉(zhuǎn)角度［14-15］等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)人地碰撞損傷與碰撞機(jī)制、旋轉(zhuǎn)角度有高度相關(guān)性，這些參數(shù)可以用來(lái)評(píng)估人地碰撞損傷風(fēng)險(xiǎn)。相對(duì)于諸多聚焦于人地碰撞損傷機(jī)制的研究，關(guān)于人地碰撞損傷防護(hù)方法的研究較少。文獻(xiàn)［1］中提出在車(chē)頭設(shè)置多個(gè)安全氣囊阻止或阻礙人體落地的設(shè)想，以阻止人體落地或降低人體墜地的速度。Khaykin 等提出將事故后人體粘到車(chē)上的發(fā)明專(zhuān)利［16］。Guibing Li等提出了行人友好型車(chē)頭［17］。在項(xiàng)目組前期交通事故再現(xiàn)過(guò)程中，偶然發(fā)現(xiàn)人車(chē)相互作用時(shí)間（人與車(chē)接觸的所有時(shí)間段之和）與地面所致人體損傷有顯著負(fù)相關(guān)性，表明此物理量或可作為一個(gè)類(lèi)似行人旋轉(zhuǎn)角度［14-15］的研究人地碰撞損傷防護(hù)的新參數(shù)。

為此，本研究先對(duì)145例真實(shí)人車(chē)碰撞事故視頻進(jìn)行再現(xiàn)，再通過(guò)控制車(chē)輛制動(dòng)以延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間，由此產(chǎn)生兩組仿真，前者命名為真實(shí)案例組，后者則為時(shí)間延長(zhǎng)案例組。然后，采集相關(guān)數(shù)據(jù)分析人車(chē)相互作用時(shí)間與人地碰撞損傷的關(guān)系，進(jìn)而探索時(shí)間延長(zhǎng)案例組與真實(shí)案例組中地面所致人體損傷的差異，以確定從人車(chē)相互作用時(shí)間角度研究人地碰撞損傷防護(hù)的可能性。

1 基于PC-Crash 軟件的人車(chē)事故再現(xiàn)

1.1 視頻數(shù)據(jù)

本研究中所選用的視頻主要來(lái)源于課題組前期積累的鑒定案例及網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)。然后對(duì)視頻進(jìn)行篩選，只選擇繞射拋出、事故車(chē)為小轎車(chē)或多功能運(yùn)動(dòng)車(chē)且只一車(chē)撞一人的碰撞，最終得到145 例人車(chē)碰撞事故視頻。然后將事故視頻用PCCrash 軟件進(jìn)行再現(xiàn)，并通過(guò)調(diào)整車(chē)輛制動(dòng)以延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間，以此獲得兩組數(shù)據(jù)，前者為“真實(shí)案例組”，后者為“時(shí)間延長(zhǎng)案例組”。

1.2 事故再現(xiàn)

PC-Crash是一款國(guó)內(nèi)外應(yīng)用非常廣泛的事故再現(xiàn)軟件，其可靠性及精度在很多事故研究領(lǐng)域都已獲得驗(yàn)證［18-19］，因而本研究選用該軟件對(duì)事故進(jìn)行再現(xiàn)。為使仿真盡可能真實(shí)地反映案例的客觀實(shí)際，在事故再現(xiàn)過(guò)程中要求真實(shí)案例中的所有信息均能在仿真中得到合理解釋。下面將通過(guò)一個(gè)真實(shí)的案例演示事故再現(xiàn)的流程，確保據(jù)此所得再現(xiàn)結(jié)果的可靠性。

1.2.1 事故介紹 由某車(chē)載行車(chē)記錄儀拍攝的一段視頻顯示，在中國(guó)某城市道路的天橋下，一位年輕女性奔跑著穿過(guò)斑馬線時(shí)，與道路左側(cè)一輛黑色SUV 發(fā)生碰撞。肇事車(chē)輛在碰撞發(fā)生時(shí)立即采取了制動(dòng)措施，行人受到撞擊后在空中翻滾一圈隨即落地。圖1為視頻中事故發(fā)生前人車(chē)相對(duì)位置圖。

圖1 視頻中事故發(fā)生前人車(chē)相對(duì)位置圖Fig.1 Relative position map of vehicles and pedestrian before the accident in the video

1.2.2 事故現(xiàn)場(chǎng)重建 通過(guò)觀看視頻發(fā)現(xiàn)，僅肇事車(chē)輛、行人與路面參與到事故中，不涉及道路旁邊的花壇及其他車(chē)輛，因此利用PC-Crash 軟件內(nèi)的道路生成模塊生成一條3車(chē)道的道路，每車(chē)道寬度為3.5 m.

根據(jù)視頻中車(chē)輛信息確定其品牌進(jìn)而結(jié)合網(wǎng)絡(luò)確定車(chē)輛型號(hào)后再獲得車(chē)輛側(cè)視圖、軸距、輪距、車(chē)重及長(zhǎng)寬高等系列參數(shù)，將側(cè)視圖導(dǎo)入PCCrash 并利用軟件自帶的測(cè)量工具測(cè)量對(duì)人車(chē)碰撞事故再現(xiàn)影響最大的車(chē)頭各參數(shù)［20］，最終獲得本案例中肇事車(chē)輛的外形輪廓參數(shù)見(jiàn)圖2。

圖2 車(chē)輛外形輪廓參數(shù)Fig.2 Vehicle profile parameters

行人模型通過(guò)PC-Crash 內(nèi)自帶假人模型獲得。將模型輸入軟件界面后，需對(duì)其身高、體重、姿態(tài)等參數(shù)進(jìn)行修改。根據(jù)視頻及中國(guó)人體實(shí)際參數(shù)將行人身高及體重設(shè)置為1.5 m、50 kg［21］，其碰撞瞬間的姿態(tài)通過(guò)與視頻反復(fù)對(duì)比，最終調(diào)整結(jié)果如圖3所示。

圖3 碰撞時(shí)刻的行人姿態(tài)Fig.3 Pedestrian gait at the time of collision

1.2.3 仿真及驗(yàn)證 仿真前對(duì)車(chē)輛及行人的速度進(jìn)行估算［22］。首先，根據(jù)車(chē)身長(zhǎng)度L和一段時(shí)間內(nèi)車(chē)輛行駛過(guò)的車(chē)位數(shù)N，計(jì)算出車(chē)輛在該段時(shí)間內(nèi)的行駛距離

通過(guò)對(duì)視頻逐幀播放，記錄車(chē)輛駛過(guò)距離S時(shí)所需的幀數(shù)，從而算出行駛時(shí)間

式中T為車(chē)輛駛過(guò)距離S時(shí)所需的時(shí)間（s）；n為車(chē)輛駛過(guò)距離S時(shí)需要的幀數(shù)；ne為視頻里1 s 需要的幀數(shù)（視頻格式不同其幀率也不同）。則

式中v為碰撞速度（km/h）。本案例中，碰撞發(fā)生時(shí)車(chē)輛的預(yù)估速度計(jì)算結(jié)果為48.6 km/h，行人的預(yù)估速度計(jì)算結(jié)果為6.54 km/h。

當(dāng)各種參數(shù)初步確定后，便開(kāi)始進(jìn)行仿真分析。不斷對(duì)所有參數(shù)（車(chē)輛制動(dòng)、車(chē)輛速度、行人速度、姿態(tài)、身高體重以及碰撞瞬間人車(chē)相對(duì)位置）進(jìn)行微調(diào)，以使人車(chē)碰撞過(guò)程與視頻相吻合，并確保車(chē)輛與行人最終停止位置盡可能與視頻中一致。通過(guò)多次迭代優(yōu)化后，發(fā)現(xiàn)車(chē)輛車(chē)速取49 km/h，行人行走速度取6.5 km/h，車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)時(shí)間取0.2 s 時(shí)，所得仿真信息與視頻最吻合。事故再現(xiàn)的全過(guò)程如圖4 所示。圖5-8 給出了視頻與仿真過(guò)程中，不同時(shí)刻的人車(chē)相對(duì)位置對(duì)比圖。從圖中可以看出，仿真中的車(chē)輛行駛軌跡、行人運(yùn)動(dòng)軌跡及姿態(tài)、車(chē)輛和行人最終停止位置等信息都與視頻非常接近。

圖4 事故仿真全過(guò)程Fig.4 Whole process of accident simulation

圖5 0 s時(shí)刻人車(chē)相對(duì)位置Fig.5 The relative position of pedestrian and vehicles at 0 s

為了驗(yàn)證人體損傷等信息，導(dǎo)出人體頭部減速曲線后計(jì)算獲得車(chē)輛所致15 ms 頭部損傷準(zhǔn)則HIC15 為1 338，地面所致HIC15 為133.9，根據(jù)行人頭部損傷耐受極限（＜700），可推斷在該例事故中行人死亡概率極高，這與新聞報(bào)道一致，行人因顱腦受傷而死亡。

從以上分析可知，仿真中行人的運(yùn)動(dòng)學(xué)響應(yīng)及損傷均最大限度地與視頻中信息吻合，可認(rèn)為仿真能很好地反映實(shí)際事故發(fā)生的情況，進(jìn)而使得從仿真中讀取的相關(guān)數(shù)據(jù)與實(shí)際事故中相關(guān)數(shù)據(jù)高度接近，從而保證了數(shù)據(jù)的可靠性。對(duì)另外144 個(gè)案例，均采用完全一致的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行再現(xiàn)，以保證了所有所得數(shù)據(jù)的可靠性。

2 損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)及研究方法

2.1 損傷參數(shù)及評(píng)價(jià)指標(biāo)

1） 頭部損傷指標(biāo) 1971 年美國(guó)運(yùn)輸部提出的頭部損傷標(biāo)準(zhǔn)HIC定義為

式中a(t)表示頭部重心合成加速度；t2-t1表示HIC 達(dá)到最大值的時(shí)間間隔，取為15 ms。HIC15的安全界限值為700［23］。PC-Crash 仿真后，將人體頭部減速數(shù)據(jù)輸出，再依式（4） 計(jì)算獲得HIC15。

圖6 0.44 s時(shí)刻人車(chē)相對(duì)位置Fig.6 The relative position of pedestrian and vehicles at 0.44 s

圖7 1.02 s時(shí)刻人車(chē)相對(duì)位置Fig.7 The relative position of pedestrian and vehicles at 1.02 s

圖8 2 s時(shí)刻人車(chē)相對(duì)位置Fig.8 The relative position of pedestrian and vehicles at 2 s

2） 胸部損傷指標(biāo) 采用胸部3 ms 合成加速度作為胸部損傷指標(biāo)，其安全界限值為60 g［23］。類(lèi)似地，通過(guò)輸出胸部減速數(shù)據(jù)計(jì)算獲得胸部損傷指標(biāo)。

3） 臀部損傷指標(biāo) 采用碰撞力作為臀部損傷指標(biāo)，文獻(xiàn)［2］中給出的盆骨耐受極限為10 kN。碰撞力可直接從PC-Crash仿真結(jié)果中獲取。

4） 下肢損傷指標(biāo) 采用碰撞力作為下肢損傷指標(biāo)，大腿股骨耐受極限為6.3 kN［24-25］，小腿脛骨耐受極限為4 kN［24-26］。碰撞力可直接從PC-Crash仿真結(jié)果中獲取。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

采用SPSS 軟件中的Mann-Whitney U 檢驗(yàn)方法對(duì)兩組案例的人體損傷、人車(chē)相互作用時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水平α= 0.05，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果P值判斷各參數(shù)在兩組案例中是否具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P＜0.05 表示有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異、P＜0.01 表示有極其顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。采用SPSS 軟件中Spearman 相關(guān)系數(shù)分析法對(duì)人車(chē)相互作用時(shí)間與碰撞速度、人體各部位損傷之間的相關(guān)性進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)。

2.3 延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間的方法

本研究基于人車(chē)相互作用時(shí)間探索人地碰撞損傷降低的問(wèn)題，提出一種較為簡(jiǎn)單的時(shí)間延長(zhǎng)方法，即：當(dāng)車(chē)輛碰撞到行人瞬間或之前，通過(guò)完全制動(dòng)車(chē)輛以確保盡量降低人體頭部與車(chē)體的碰撞速度；當(dāng)行人頭部與車(chē)輛發(fā)生碰撞之后（可認(rèn)為人車(chē)第一次碰撞已結(jié)束），若行人被拋到空中，則松開(kāi)車(chē)輛制動(dòng)并控制其轉(zhuǎn)向使車(chē)輛追上并接住行人（一般認(rèn)為人體被拋出的速度與當(dāng)時(shí)車(chē)速接近［27］，故松開(kāi)制動(dòng)可保證人車(chē)再次接觸且因兩者速度接近不會(huì)顯著加重車(chē)對(duì)人的傷害），然后再完全制動(dòng)使車(chē)輛停止；若行人沒(méi)有被拋到空中，則控制車(chē)輛制動(dòng)及轉(zhuǎn)向使車(chē)輛保持與行人之間的接觸，直到行人即將落地時(shí)再完全制動(dòng)車(chē)輛以避免車(chē)輛碾壓行人。在對(duì)車(chē)輛進(jìn)行制動(dòng)控制過(guò)程中，最基本的原則是不加速車(chē)輛，以保證在延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間過(guò)程中不增加整個(gè)事故過(guò)程中的能量。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證及相關(guān)性分析

3.1 案例基本信息

對(duì)145 組案例的車(chē)速以及行人速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將車(chē)速分為4 個(gè)區(qū)間段，行人速度分為3 個(gè)區(qū)間段，分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)間段內(nèi)的案例數(shù)量。圖9（a）給出了車(chē)速分布情況，最低車(chē)速為9.4 km/h，最高車(chē)速為75 km/h，車(chē)速平均值為34.1 km/h。圖9（b）給出了行人速度分布情況，其中行人最低速度為0 km/h，此時(shí)行人處于靜止?fàn)顟B(tài)；最高速度為15 km/h，此時(shí)行人處于奔跑狀態(tài)。在實(shí)際碰撞發(fā)生瞬間，大部分行人都處于靜止或者低速行走狀態(tài)。

圖9 車(chē)輛及行人速度分布圖Fig.9 Vehicle and pedestrian speed distribution

3.2 行人拋距與車(chē)速的關(guān)系

圖10 給出行人拋距與車(chē)速的關(guān)系圖。其中，文獻(xiàn)［27］中的行人拋距與車(chē)速關(guān)系模型為

文獻(xiàn)［28］的Fugger和Toor模型為

式中SP為行人拋距；vmin、vmax分別為模型所對(duì)應(yīng)的最小車(chē)速和最大車(chē)速；vFugger為Fugger 模型所對(duì)應(yīng)的車(chē)速；vToor為T(mén)oor 模型所對(duì)應(yīng)的車(chē)速。

圖10 中，除9 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)外，其余所有數(shù)據(jù)都落在了已有模型之間，這進(jìn)一步驗(yàn)證了本研究中所采集的數(shù)據(jù)的可靠性。分析9個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的案例后發(fā)現(xiàn)，其共同點(diǎn)為人車(chē)碰撞位置都處于車(chē)頭左右兩側(cè)，且行人在碰撞過(guò)程中并沒(méi)有被拋出，而是在碰撞之后沿著車(chē)輛側(cè)面滑落到地上，因此造成行人拋距過(guò)短。這說(shuō)明在人車(chē)碰撞事故中，若行人在碰撞之后沒(méi)有被完全拋出，則不宜利用已有模型依據(jù)行人拋距再現(xiàn)事故車(chē)輛車(chē)速。

圖10 車(chē)速-行人拋距圖Fig.10 Vehicle speed vs pedestrian throw distance

3.3 相關(guān)性分析結(jié)果

本小節(jié)對(duì)人車(chē)相互作用時(shí)間、碰撞速度、行人各部位損傷（頭部HIC15 值、胸部3 ms 合成加速度值、臀部碰撞力、大腿碰撞力以及小腿碰撞力）進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果如表1所示。

由表1 可知，人車(chē)相互作用時(shí)間與行人頭部、胸部損傷之間的相關(guān)系數(shù)分別為-0.509 和-0.204，絕對(duì)數(shù)明顯高于其與其他參數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)，表明人車(chē)相互作用時(shí)間與行人頭部、胸部損傷之間呈現(xiàn)出高度的負(fù)相關(guān)性。這表明，人車(chē)相互作用時(shí)間越長(zhǎng)，則人地碰撞損傷特別是主要部位（頭、胸部）的損傷將會(huì)更低，這很好地說(shuō)明人車(chē)相互作用時(shí)間可以選為分析人地碰撞損傷防護(hù)的新參數(shù)。

表1 人車(chē)相互作用時(shí)間與人地碰撞損傷的相關(guān)性1）Table 1 Correlation between pedestrian-vehicle interaction time and pedestrian-ground collision injury

4 延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間對(duì)人地碰撞損傷的影響

分析人車(chē)相互作用時(shí)間與其他參數(shù)的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)該參數(shù)與人地碰撞損傷（特別是頭、胸部損傷）顯著負(fù)相關(guān)，這表明該參數(shù)可以選作新的研究人地碰撞損傷防護(hù)的變量，且通過(guò)有效延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間應(yīng)能降低人地碰撞損傷。調(diào)整145個(gè)真實(shí)案例中的車(chē)輛制動(dòng)，通過(guò)有效增加人車(chē)相互作用時(shí)間的同時(shí)不發(fā)生碾壓事故，探索是否能通過(guò)延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間降低人地碰撞損傷。

4.1 兩組案例中人車(chē)相互作用時(shí)間對(duì)比

圖11 給出了兩組案例中人車(chē)相互作用總時(shí)間的對(duì)比箱形圖。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，兩組案例中的人車(chē)相互作用時(shí)間存在極顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P= 0.00 ＜0.01）。在這145 組案例中，每一個(gè)時(shí)間延長(zhǎng)案例中的人車(chē)相互作用時(shí)間都要大于真實(shí)案例，且時(shí)間延長(zhǎng)案例的人車(chē)相互作用時(shí)間整體上明顯大于真實(shí)案例。這表明本文的方法成功實(shí)現(xiàn)了將人車(chē)相互作用時(shí)間延長(zhǎng)的目標(biāo)。

圖11 人車(chē)相互作用時(shí)間對(duì)比箱形圖Fig.11 Comparison of pedestrian-vehicle interaction time

4.2 兩組案例中地面所致HIC15值及臀部損傷對(duì)比

圖12（a）給出了兩組案例中地面所致HIC15 對(duì)比箱形圖。結(jié)果顯示，兩組案例的HIC15值之間存在極顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P= 0.00 ＜0.01），且時(shí)間延長(zhǎng)案例組的地面所致HIC15值明顯低于真實(shí)案例組，表明延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間能夠大幅度降低行人與地面碰撞過(guò)程中的頭部損傷。其中，所有案例都能通過(guò)延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間達(dá)到降低頭部損傷的效果，且121 個(gè)時(shí)間延長(zhǎng)案例的人地HIC15降到了真實(shí)案例的一半以下，占比83.45%。

圖12（b）給出了兩組案例中地面所致臀部碰撞力對(duì)比箱形圖。結(jié)果顯示，兩組案例的臀部碰撞力之間存在顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P= 0.00 ＜0.05）。從圖中可看出，時(shí)間延長(zhǎng)案例組中臀部碰撞力整體要比真實(shí)案例組小。其中，100 個(gè)時(shí)間延長(zhǎng)案例中的臀部碰撞力得到了降低，占比為69%；另外45個(gè)雖然沒(méi)有降低，但碰撞力均低于損傷極限值，其占比為31%。這表明地面所致臀部損傷亦能從人車(chē)相互作用時(shí)間的延長(zhǎng)過(guò)程中受益。

圖12 人地碰撞中頭部及臀部損傷對(duì)比箱形圖Fig.12 Comparison of head and pelvis injuries in pedestrian-ground collision

4.3 兩組案例中地面所致胸部損傷對(duì)比

以40 km/h 作為分界點(diǎn)，圖13給出兩組案例中地面所致胸部損傷對(duì)比箱形圖。結(jié)果顯示，若車(chē)速不超過(guò)40 km/h，兩組案例在人地碰撞胸部損傷方面沒(méi)有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P= 0.649 ＞0.05）；而當(dāng)車(chē)速在40 km/h 及以上時(shí)，兩組案例的人地碰撞胸部損傷之間存在顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P= 0.038 ＜0.05）。由此可知，如果碰撞速度＜40 km/h，此時(shí)延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間不會(huì)對(duì)人地碰撞胸部損傷造成顯著的影響；如果碰撞速度≥40 km/h，此時(shí)通過(guò)延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間能夠顯著降低人地碰撞胸部損傷。因此，延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間在高速碰撞下對(duì)行人胸部的保護(hù)效果較好，而在低速碰撞下則效果不明顯。

圖13 人地碰撞中胸部損傷對(duì)比箱形圖Fig.13 Comparison of torso injury in pedestrian-ground collision

4.4 兩組案例中地面所致下肢損傷對(duì)比

圖14 給出了兩組案例中地面所致下肢損傷對(duì)比箱形圖。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在人地碰撞過(guò)程中，兩組案例的大腿碰撞力之間沒(méi)有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P= 0.407 ＞0.05），小腿碰撞力之間亦無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P= 0.088 ＞0.05），且時(shí)間延長(zhǎng)案例組的大腿及小腿整體損傷要略低于真實(shí)案例組。因此，通過(guò)延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間不會(huì)增加地面對(duì)行人下肢的損傷。

圖14 人地碰撞中下肢損傷對(duì)比箱形圖Fig.14 Comparison of lower limb injuries in pedestrian-ground collision

4.5 兩組案例中車(chē)輛所致HIC15、胸部損傷及臀部損傷對(duì)比

圖15 中（a）、（b）、（c）分別給出了兩組案例中車(chē)輛所致頭部損傷、胸部損傷及臀部損傷對(duì)比箱形圖。結(jié)果顯示，在整個(gè)人車(chē)碰撞過(guò)程中，兩組案例的頭部損傷之間無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P= 0.659 ＞0.05），胸部損傷之間無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.560 ＞0.05），且臀部損傷之間亦無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P= 0.7 ＞0.05）。以上結(jié)果表明，在延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間的整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有增加車(chē)輛所致頭部、胸部以及臀部損傷。

圖15 人車(chē)碰撞中頭部、胸部及臀部損傷對(duì)比箱形圖Fig.15 Comparison of head,torso and pelvis injuries in pedestrian-vehicle collision

因此，延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間后，因地面碰撞所致人體頭部、臀部損傷顯著下降，在高速碰撞中（≥40 km/h）人體胸部損傷亦顯著下降，且其他部位的損傷未有顯著性差異，同時(shí)不會(huì)增加車(chē)輛對(duì)行人的傷害?？傮w而言，可以認(rèn)為通過(guò)延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間確實(shí)能降低人地碰撞損傷。

5 結(jié) 論

通過(guò)再現(xiàn)145例真實(shí)人車(chē)碰撞事故并延長(zhǎng)每一案例中人車(chē)相互作用時(shí)間，以此獲得真實(shí)案例組和時(shí)間延長(zhǎng)案例組兩組數(shù)據(jù)，進(jìn)而用作分析。主要結(jié)論如下：

（1）本研究中絕大多數(shù)案例的行人拋距與車(chē)速關(guān)系與已有研究成果一致，但有9 例明顯不一致。進(jìn)一步分析這9例事故，發(fā)現(xiàn)：在人車(chē)碰撞事故中，若行人在碰撞之后沒(méi)有被完全拋出（如掉落車(chē)兩邊），則不宜利用已有模型依據(jù)行人拋距再現(xiàn)事故車(chē)輛車(chē)速。

（2）人車(chē)相互作用時(shí)間與行人頭部損傷、胸部損傷之間呈現(xiàn)出高度的負(fù)相關(guān)性。表明人車(chē)相互作用時(shí)間越長(zhǎng)，則人地碰撞損傷特別是主要部位（頭部、胸部）的損傷將越低。

（3）延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間能夠顯著降低人地碰撞損傷中的頭部、臀部損傷及車(chē)速≥40 km/h時(shí)的胸部損傷，但不會(huì)增加地面所致下肢損傷及車(chē)輛所致頭部、胸部及臀部損傷。這些結(jié)果表明，后續(xù)研究中可從人車(chē)相互作用時(shí)間角度探索人地碰撞損傷防護(hù)的新方法。

（4）通過(guò)一定規(guī)則可延長(zhǎng)人車(chē)相互作用時(shí)間，但暫無(wú)在智能汽車(chē)中實(shí)現(xiàn)的解決方案。從時(shí)間延長(zhǎng)角度降低地面相關(guān)傷害具有可行性，文獻(xiàn)［29］的仿真結(jié)果亦很好地驗(yàn)證這一點(diǎn)。研究成果基于145 例真實(shí)人車(chē)碰撞事故再現(xiàn)數(shù)據(jù)，雖在再現(xiàn)過(guò)程中已盡可能保證再現(xiàn)的客觀、可靠性，但部分事故數(shù)據(jù)不完整，但仍需更多數(shù)據(jù)支撐相關(guān)結(jié)論。