机械工程学报

作者：武和全, 旷世杰, 胡林

单位：1. 长沙理工大学工程车辆轻量化与可靠性技术湖南省高校重点实验室 长沙 410004;2. 韦恩州立大学生物工程中心 底特律 48201 美国

关键词：机械结构工程,自动驾驶车辆,碰撞安全性,座椅朝向,主动安全策略,生物力学响应；

基金：国家自然科学基金（51875049）、湖南省自然科学杰出青年基金（2019JJ20017）、湖南省教育厅科学研究（19A008）和湖南省学位与研究生教育改革研究（JG2018A024）资助项目。

全球老龄化的时代正在来临。自动驾驶车辆的出现，对于老年人来说，将会是最便利的交通出行工具，可以减少因操作失误而引起的汽车碰撞事故。自动驾驶车辆依靠雷达等传感器能够在汽车发生碰撞前约350 ms内识别不可避免的碰撞，这段时间对于乘员的主动安全防护至关重要。研究提出一种通过旋转座椅来改变人体朝向与碰撞方向相对位置，从而提高老年乘员在自动驾驶车辆中碰撞安全性。通过尸体试验数据对老年人体乘员有限元模型进行验证；将已验证过的模型应用于自动驾驶车辆的正面碰撞试验中，分析不同座椅朝向（0°、45°、90°、135°、180°）下的老年人体碰撞响应；研究老年人体乘员在座椅旋转过程中的运动响应；预测老年人体乘员在先自主旋转后发生碰撞的损伤风险。试验结果表明，在不同朝向正面碰撞模拟试验中乘员损伤对比，得出座椅朝向与碰撞方向呈180°时人体损伤风险最低。在200 ms内将座椅旋转至与碰撞方向呈180°的位置，老年乘员的损伤风险低于阈值。研究表明自动驾驶车辆当感应到不可避免的碰撞时，及早地对座椅朝向进行调整，如果能够在碰撞发生前的350 ms内将座椅朝向调整到180°的"朝后"位置，将有利于降低老年乘员的损伤。

来源：2020年第12期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2020年第12期