机械工程学报

作者：王方, 胡盛辉, 胡林, 彭柯, 石亮亮, 武和全, 邹铁方, ZHOU Zhou

单位：1. 长沙理工大学汽车与机械工程学院 长沙 410114;2. 工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室 长沙 410114;3. 中国汽车工程研究院股份有限公司汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室 重庆 401122;4. 瑞典皇家理工学院神经元工程系 斯德哥尔摩 14152 瑞典

关键词：公路自行车,头盔,事故场景,头部损伤,跌落试验,数值模型；

基金：国家自然科学基金(52325211,52372348,52172399)、湖南省普通高等学校科技创新团队(新能源智能汽车技术)、长沙市科技计划(KQ2208235)和重庆市博士直通车科研(sl202100000528)资助项目。

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。

来源：2024年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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