人车碰撞中行人的应急姿态对行人的损伤影响

张道文 ，刘 奇，邱健斌，廖文俊，3，母尧尧，金思雨

（1. 西华大学 汽车与交通学院，成都 610039，中国；2. 汽车测控与安全四川省重点实验室，成都 610039，中国；3. 四川西华交通司法鉴定中心，成都 610039，中国）

道路交通伤害为全球十大致死原因，其中车辆与行人碰撞事故致死率较高。世界卫生组织2018年《全球道路交通安全现状报告》 指出，全球道路交通事故行人死亡人数占死亡总人数的23%，中国所占比例为26%，美国为15%，法国为16%，德国为15%，加拿大为15%，印度为10%，日本为35%[1]。行人作为交通中的弱势参与者，在发生事故时无任何保护措施且因其随意性大，导致事故后果较为严重。因此，研究人车碰撞事故中行人损伤规律有重要意义。

国内学者从行人运动状态、步态、应急姿态等方面通过软件仿真对人车碰撞行人的损伤进行了分析，定义应急姿态，其中，尹均[2]研究了不同体态行人前倾、下蹲、站立应急姿态，姿态不同自身损伤不同，前倾较为危险；张鹏[3]研究了不同体型行人前倾、跑步避让等4种姿态；刘卓异[4]研究了前倾、上半身转向、下蹲、跨步单一应急姿态与4种姿态复合对行人损伤的影响。李丹等[5]研究了行人行走、慢跑、奔跑3种运动状态、行人步态0%～100%及运动速度对行人损伤的影响；杨济匡等[6]对行人（30 °～150 °）5种朝向、10种步态碰撞损伤进行了研究；陈奇等[7]表明车速和行人朝向是影响行人损伤程度的主要因素；C. K. Simms等[8]指出碰撞前行人速度姿态对碰撞后行人的头部损伤影响显著；C. Gianmarco等[9]分析不同姿态下行人与不同类型车辆发生碰撞后的损伤机制；R. Elliott等[10]研究了车速、行人速度和行人步态对行人头部横向平移的影响，分析了车头相对于车辆与行人主要接触位置的横向平移关系随双方速度的变化；张诗波等[11]对20 ～110 km/h车速撞击行人后行人运动学规律做出了研究；D. Severy[12]提出行人的一系列运动学经验公式。

国内外学者研究集中在车头结构、车速、行人运动姿态等对人车碰撞时行人损伤的影响，结果表明行人在碰撞前会呈现不同的应急姿态，有的应急姿态能够不同程度地降低行人损伤。但是，鲜有学者对碰撞事故前行人应急姿态进行完整的肢体定义以及不同应急姿态、幅度及车辆不同转向角对行人损伤的影响。

因此，本研究对行人应急姿态进行了系统的定义，建立了人车碰撞模型，探究了不同应急姿态、幅度在不同碰撞车速、车辆转向角对行人损伤的影响；利用综合加权损伤评价各应急姿态对行人碰撞损伤程度。研究结果可以为车辆结构优化及人车碰撞中行人保护提供参考。

1 损伤输出指标及应急姿态定义

1.1 损伤输出指标

评价头部损伤常用HIC[13]表示，积分步长采用15 ms，相比36 ms更接近于颅骨骨折时间，且HIC15较适用于正面碰撞场景[14-16]，因此采用HIC15作为头部损伤评价指标更为合理。胸部严重损伤(AIS ≥ 4)的人体耐受极限是胸部最大线性加速度低于60g[17]，欧洲强化车辆安全委员会（European Enhanced Vehiclesafety Committee，EEVC）相关实验表明[18]，小腿承受的加速度峰值超过150g时[19]，发生严重损伤（骨折以上）的风险有40%的概率。因不同姿态及姿态幅度对各部位损伤的表现不同，单一损伤指标对比难以准确评价行人综合损伤，本文参考 D. C. Viano[20]提出的评价整体损伤的指标正则化加权伤害指数（WIC）值，对胸部加速度峰值、头部HIC15值、小腿加速度峰值做加权处理，以行人最小加权值为评价标准。依据WIC值原计算公式定义整体损伤W。

其中：HIC15为头部15 ms的HIC值；ach为胸部加速度峰值；al和ar分别为左、右小腿加速度峰值；限定条件为：HIC15≤ 1 000，ach≤ 60g，al≤ 150 g，ar≤ 150g。

1.2 行人应急姿态定义

行人采取了应急姿态的事故约占人车事故总数的62%[21]，对国家车辆事故深度调查体系(National Automobile Accident In-depth Investigation System,NAIS)车碰行人65例清晰视频统计，其中，碰撞前行人跑步姿态19例，下蹲姿态5例，下倾姿态15例，跳跃4例，直立8例，其他14例，每组案例只统计一种姿态，并将行人在下倾同时伴随转向动作，本文定义为侧倾。应急姿态是指行人碰撞前有应急反应并产生肢体动作变化，本文对侧倾、下蹲、跳跃、跑步避让等4种应急姿态进行了详细定义，见表1。

表1 应急姿态定义表

2 事故再现及模型验证

2.1 案例基本信息

参考NAIS中一例真实的人车事故案例，成都市2019年某直行路段，一辆别克轿车与横穿行人发生碰撞，通过视帧法计算碰撞前车速为60 ～65 km/h。事故具体信息见表2。

2.2 模型建立及验证

计算仿真模型建立在PC-Crash中实现，行人作为一个复杂的动力学结构，有限元建模人体模型虽能展现主动作用力，但目前没有一个普适模型，且建模参数难以确定[22]，行人采用PC-Crash中多刚体人体模型。绘制事故现场地图时放弃了传统计算机辅助设计(computer aided design, CAD)软件手工拉线，利用可视化应用程序（visual basic for applications, VBA）快捷命令生成相关尺寸的直线路段，提高了绘图效率与准确率；调用PC-Crash车辆库中事故车辆同款模型，修改调整局部尺寸，使其与事故车辆前部结构几何尺寸、重心高度等参数一致，本研究中事故车辆参数见表3。对行人肢体各关节进行调整，确保碰撞瞬间行人姿态、车辆碰撞角度等因素同视频中一致，不断对仿真模型调整优化。以碰撞车速v1= 62 km/h为例，表4为仿真结果与视频的对比。

表4 仿真与视频对比

仿真过程与视频记录碰撞过程一致。行人头部15 ms HIC值为3 187.457，超过阈值，头部伤害与死亡原因颅脑损伤相符；右臂骨折与碰撞接触符合；胸部加速度峰值为47.484g，虽未超阈值60g但伤害较大，与胸部损伤符合。人车最终位置与事故现场图一致，碰撞后抛掷距离为15.2 m与提供的15.6 m基本一致；车辆碰前计算车速为60 ～65 km/h，与仿真推算碰撞速度62 km/h基本一致。模拟结果和事故现场采集数据相吻合，证明了仿真模型的有效性。

3 仿真实验设计及结果分析

3.1 仿真实验设计

为了研究人车事故中各应急姿态对行人损伤情况的影响，车辆选用以上模型车辆,行人选用事故中行人； 在已验证模型基础之上，选取表1定义的行人侧倾、下蹲、跳跃、跑步避让4种应急姿态。NAIS车速统计碰撞车速v1= 20 ～70 km/h，以10 km/h为步长；参考汽车理论干燥沥青道路摩擦系数范围0.6～0.8，结合实际道路车辆—地面摩擦系数设定为0.7；选取中等制动减速度4 m/s2；人与地面的摩擦因数、行人与车辆摩擦系数参考《道路交通事故车辆速度鉴定》（GB/T33195-2016）[23]分别设定为0.6、0.2；转身、跳跃、下蹲姿态时行人速度为0 km/h；NAIS中车辆转向角(α)大致为5 °，但在本研究中，为了与无应急转向作对比，将α设为0 °和5 °，如图1所示。碰撞类型为正面碰撞，碰撞过程中轿车无转向，制动减速度在碰撞接触时刻加载。

视频中统计显示，行人跳跃姿态高度在车辆前端保险杠下端与车轮最高处附近之间，结合普通人跳跃高度(h)，将跳跃高度定为0.3 ～0.6 m，具体实验设计如表5所示。

表5 实验参数设计表

3.2 行人侧倾姿态对碰撞损伤的影响

3.2.1 胸部和头部碰撞损伤

碰撞车速v1= 20 ～60 km/h，侧倾角度（β） 为20°～ 50 °，碰撞对应胸部加速度峰值随角度增加呈现减小的趋势。转向角α= 5 °，v1= 20 ～50 km/h，且侧倾角度β= 20 °～50 °时，碰撞对应的胸部加速度峰值最大值为56g，但低于60g阈值。未转向时（α= 0 °），除50 km/h外其他车速下，β= 30 °～50 °，碰撞对应的头部HIC值随角度增加而减小；v1在30 km/h内，β=10 °～50 °，碰撞对应的头部HIC值最大值为691.48，小于1 000；v1= 40 km/h时，头部HIC值在β= 20 °时取得峰值。转向角α= 5 °时，v1= 20 ～70 km/h,β=30 °～50 °，头部碰撞HIC值随角度增加而减小；当β= 30 °时，上肢离发动机罩的距离明显缩短，上肢对行人的保护作用增大，在人车碰撞过程中，上肢对发动机罩的支撑吸收了部分碰撞能量，头部伤害HIC值降低。另外，行人的侧倾角度越大，胸部、头部距离车辆前端越近，碰撞时势能减少。

车辆有、无应急转向对碰撞后行人胸部、头部损伤有显著影响。β达到30 °，碰撞车速较低时，车辆无应急转向(α= 0°)相较于有应急转向(α= 5°)胸部加速度峰值和头部HIC值要小；当v1＞ 60 km/h时，则刚好相反,这是因为，当v1＞ 60 km/h且α= 5°时，车辆碰撞力方向有所偏移，相较于α= 0°时冲击降低，伤害下降，具体数据见图2、图3。v1＜ 40 km/h时，碰撞后行人运动状态是上身倒向车辆后跌落至车辆前方；v1＞ 50 km/h时，碰撞后行人运动状态是抛起翻转后跌落至车辆后方。

行人头部伤害主要来自与车辆碰撞瞬间，头部与车辆前端二次碰撞HIC值可能会大于一次碰撞，具体情形如图4所示。在某些情况下，二次碰撞使得头部HIC值会大幅大于阈值，出现碰撞“异常点”。车辆未转向(α= 0°)时，v1= 50 km/h，β= 40°时，头部HIC值远超阈值，为3 959.67, 碰撞过程见图4。

3.2.2 下肢碰撞损伤

行人下肢最先与车辆前部保险杠接触，碰撞过程中受弯矩和剪切力作用，碰撞车速越高损伤越严重，没有规律性变化，当碰撞车速v1＞30 km/h时，小腿加速度峰值超过阈值，损伤严重。当v1＜30 km/h时，α=0 °，β= 10 °～50 °（除β=40 °），碰撞对应的右小腿加速度峰值最大值为132 g，小于阈值150g；α= 5 °时，β= 10 °～50 °（除β= 30 °），碰撞对应的小腿加速度峰值最大值为145g，保持在安全的阈值范围内。表6中列出了v1= 30 km/h时侧倾姿态下小腿加速度峰值。

车辆无转向(α= 0°)时，下肢翻转过程中与车辆二次碰撞（β= 20 °,v1= 70 km/h，右肢；30 °，30 km/h，左肢；40 °，30 km/h，双肢；50 °，40 km/h，双肢）或与地面直接接触（30 °，70 km/h，右肢）导致小腿加速度峰值大于一次碰撞。α= 5 °时，下肢翻转过程中与车辆二次碰撞（β=10 °，v1= 50 km/h，左肢；50 °，40 km/h，左肢；10 °，70 km/h，右肢；30 °，40 km/h，双肢） 导致加速度峰值大于一次碰撞。

3.3 行人下蹲姿态对碰撞损伤的影响

3.3.1 胸部和头部损伤

下蹲角度θ= 20 °～70 °时，相同碰撞车速（v1），碰撞对应的胸部加速度峰值随着θ的增加而增大；如果θ相同，v1越大对应的胸部损伤越大。α= 0 °时，v1= 30 ～50 km/h，θ= 30 °～50 °时，碰撞对应的胸部加速度峰值最大值为57g，低于60g；α= 5 °时，v1=30 ～50 km/h，θ= 20 °～40 °时，碰撞对应的胸部加速度峰值最大值为59g，低于60g阈值。v1= 30～50 km/h时碰撞对应的胸部损伤，车辆转向(α= 5 °)时大于车辆未转向（α= 0 °）时（如图5）。

同一碰撞车速下，θ= 40 °～70 °，碰撞对应的头部HIC值随着下蹲角（θ）的增加而减小；θ相同，碰撞车速v1越大，对应碰撞的头部损伤更为严重 （如图6）。当θ= 20 °～40 °时，行人重心较高，碰撞时倒向车辆引擎盖瞬间惯性力较大，导致头部HIC值、胸部加速度峰值较大；当θ＞ 40 °时，行人重心降低，由于惯性作用，行人倒向车辆碰撞变为与车辆前端直接碰撞，导致胸部加速度峰值增大；随着θ的增大，重心降低碰撞时，头部与引擎盖碰撞瞬间势能减小，HIC值减小。

行人胸部及头部损伤主要来自与车辆碰撞瞬间，下蹲角度（θ）较大时，胸部加速度峰值个别点（异常点）源于碰撞跌倒后车辆碾压（具体情形见图7），比如α=0 °，v1= 60 km/h，β= 50 °时，胸部加速度峰值远超阈值，为103.31 g, 碰撞过程如图7所示。

3.3.2 下肢损伤

下蹲姿态下肢与车辆保险杠前端直接接触碰撞，下蹲角度（θ）越大，下肢大腿与小腿闭合度越高，车辆碰撞弯矩与横向剪切力使得下肢伤害整体变化规律不明显。v1= 20 ～ 50 km/h，θ= 50°～70°，碰撞对应的右小腿加速度峰值随θ的增加而减小。v1= 30 km/h，θ= 20°～70°（除30°外），碰撞对应的小腿加速度值峰值最大为148g，低于阈值150g。v1= 50 km/h时，碰撞侧右小腿加速度峰值大于非碰撞侧左小腿加速度峰值。碰撞时下肢加速度峰值α= 5°时比α= 0 °时要大，这是因车辆应急转向时会产生y轴方向的横向剪切力合力增大导致。表7列出了下蹲姿态下左、右小腿加速度峰值，其中，碰撞时车速列于（）内。

表7 下蹲姿态下小腿加速度峰值

碰撞车速v1相同时，二次碰撞及车辆碾压可能会导致加速度峰值在某个点大幅增加，远超阈值，产生异常点。α= 0 °，行人下肢翻转过程中，与车辆二次碰撞 （θ= 50 °,v1= 70 km/h，右肢），与地面直接接触（50 °, 30 km/h，右肢；60 °, 30 km/h，右肢），被车辆碾压（50 °或60 °, 70 km/h，双肢），都会导致加速度值大于一次碰撞。α= 5 °时，行人下肢翻转过程中，与车辆二次碰撞（θ= 30 °,v1= 40 km/h，左肢；20 °,40 km/h，右肢；40 °, 50 km/h，右肢；40 °, 70 km/h，右肢；50 °, 50 km/h，右肢），与地面直接接触（50 °,40 km/h，右肢），被车辆碾压（60 °, 70 km/h，左肢）也都导致加速度点大于一次碰撞。如α= 5 °，v1=50 km/h，θ= 40 °，碰撞时右小腿加速度峰值为359g，高于阈值150g，碰撞过程如图8所示。

3.4 行人跳跃对碰撞损伤的影响

3.4.1 胸部和头部损伤

碰撞车速v1相同时，胸部加速度峰值随着跳跃高度（h）增加而增大；相同h时，胸部加速度峰值随着v1增加而增大。车辆碰撞前有、无转向对行人胸部损伤的影响较为显著，有转向（α= 5 °）时碰撞行人对应的胸部加速度峰值较大。无转向(α= 0 °)，v1= 20 ～60 km/h，h= 0.3 ～0.5 m，碰撞对应的胸部加速度峰值均小于阈值。α= 5 °，v1＜ 30 km/h，h= 0.3 ～0.5 m，碰撞对应的胸部加速度峰值均小于阈值，如图9所示。

碰撞车速v1相同时，在h= 0.3 ～0.5 m内，头部HIC值随h增加而增大；在h= 0.5 ～0.6 m内，随h的增加而减小；车辆有转向对行人头部损伤的影响较为显著（见图10）。行人跳跃时重心增加，碰撞后胸部会与引擎盖上端碰撞，碰撞瞬间高度越高势能越大，胸部加速度峰值越大，落地瞬间高度越高冲击也越大，车辆转向时冲击力会使行人绕x轴旋转，背部直接碰撞，右侧上肢缓冲作用降低，胸部损伤越严重。h= 0.5 m时，行人接触后臀部坐于引擎盖上，之后行人受惯性作用背靠挡风玻璃，头部与挡风玻璃碰撞位置为后脑勺，导致所受伤害更大。

3.4.2 下肢损伤

跳跃姿态下，下肢损伤碰撞侧右小腿加速度峰值大于非碰撞侧左小腿加速度；α= 5 °，v1＜ 60 km/h时，碰撞对应的右小腿加速度峰值在h= 0.4 ～0.6m ，随h的增加而减小。当α= 5 °时，v1＜ 30 km/h，h= 0.3 ～ 0.6 m，碰撞对应的左小腿加速度峰值最大，为143g，保持在安全阈值范围150g内。表8列出了跳跃姿态下小腿加速度峰值，其中碰撞车速标注在峰值后的（）内。

表8 跳跃姿态下小腿加速度峰值

碰撞车速v1相同时，行人下肢二次碰撞可能会导致加速度峰值出现大幅增加的异常点，远超阈值。当车辆无转向(α= 0 °)，下肢翻转过程中与车辆二次碰撞（h= 0.4 m,v1= 50 km/h，左肢），与地面直接接触（0.5 m, 40 km/h，左肢；0.4 m, 60 km/h，右肢），导致加速度峰值大于一次碰撞；车辆转向(α= 5 °)，下肢翻转过程中与车辆二次碰撞（h= 0.5 m,v1=30 km/h，右肢；0.4 m, 40 km/h，右肢），与地面直接接触（0.4 m,50 km/h，右肢），也导致加速度峰值大于一次碰撞。α= 0 °，v1= 40 km/h，h= 0.5 m，左小腿加速度峰值较大，为244g, 碰撞过程见图11a；α= 5 °，v1= 50 km/h，h=0.4 m，右小腿加速度峰值较大，为338g, 见图11b。

3.5 行人跑步对碰撞损伤的影响

3.5.1 胸部和头部损伤

碰撞车速v1相同下，胸部加速度峰值随着跑步瞬间速度（vp）的增加而增大，增长曲线较为平缓。v1＜50 km/h，车辆有、无应急转向对行人胸部加速度峰值影响并不显著，v1＞ 60 km/h，车辆有、无应急转向对行人胸部加速度峰值影响显著。当跑步瞬间速度vp＞6 km/h时，车辆有应急转向(α= 5 °)时，行人对应的胸部加速度更大（见图12）。

在vp= 4 ～7 km/h，随着跑步vp的增加头部HIC值缓慢增加；vp= 7 ～8 km/h，随着跑步vp的增加而降低。车辆无应急转向（α= 0 °）时，碰撞对应的头部HIC值大于应急转向时（见图13）。v1＜ 40 km/h时，行人不会被抛起跌落在车辆前方，行人碰撞瞬间正面倒向车辆，倒向车辆引擎盖瞬间重心高度不变，势能变化不大，对胸部损伤影响不大；v1＞ 50 km/h，碰撞后行人抛起跌落在车辆后方，当车辆α= 5 °时，行人碰撞瞬间与受车辆横向力矩影响，导致头部落地产生偏移，头部HIC较α= 0 °时有所降低。

行人胸部及头部损伤主要来自与车辆碰撞瞬间，行人vp不同，胸部加速度峰值异常点大于一次碰撞。α= 0 °下，v1= 30 km/h,vp= 6 km/h时，由于行人与轿车碰撞后胸部与车辆引擎盖发生接触后跌落在车辆前方，有碾压危险，导致胸部加速度峰值较大，碰撞过程如图14所示

当车辆无转向(α= 0°)，v1= 40 km/h、vp= 6 ～8 km/h时，碰撞对应的左小腿加速度峰值随着vp的增加而增大；v1= 50 km/h,vp= 6 ～8 km/h时，碰撞对应的左小腿加速度峰值随着vp增加而减小；v1= 40、50 km/h，碰撞对应的右小腿加速度峰值最小为192g，大于阈值150g。α= 5 °时，v1= 40 km/h，碰撞对应的左小腿加速度峰值最大，为122g，均低于阈值150g；碰撞侧右小腿加速度峰值大于非碰撞侧左小腿加速度峰值。表9列出了跑步姿态下小腿加速度峰值，其中，碰撞车速标注在峰值后的（）内。

表9 跑步姿态下小腿加速度峰值

3.5.2 下肢损伤

碰撞车速v1相同，二次碰撞及车辆碾压可能会导致加速度峰值大幅增加，远超阈值，即出现异常点。α= 0 °时，下肢翻转过程中与车辆二次碰撞（vp= 7 km/h,v1= 50 km/h，右肢）或与地面接触碰撞（vp=5 km/h,v1= 70 km/h，右肢；5 km/h, 40 km/h，左肢；6 km/h, 40 km/h；右肢）或被车辆碾压（8 km/h, 40 km/h，左肢；4 km/h, 40 km/h，右肢；7 km/h, 40 km/h，右肢；7 km/h,30 km/h，左肢），导致下肢加速度峰值大于一次碰撞；α= 5 °，下肢翻转过程中与车辆二次碰撞（4 km/h, 50 km/h，左肢；6 km/h, 60 km/h，左肢；8 km/h, 50 km/h，左肢）或与地面直接接触（4 km/h, 30 km/h，右肢）或被车辆碾压（8 km/h, 30 km/h，左肢），也导致下肢加速度峰值大于一次碰撞。如α= 0 °时，v1= 40 km/h、vp= 7 km/h碰撞时，行人落于车辆前端，行人的右小腿加速度峰值为243.49g，远超阈值，碰撞过程见图15a所示；α= 5 °时，v1= 60 km/h、vp= 6 km/h碰撞时，行人的左小腿加速度峰值为353.88g，远超阈值，见图15b所示。

3.6 行人碰撞综合加权损伤

综合加权损伤可以比较相同碰撞车速下应急姿态动作对行人损伤影响，同时可以比较不同应急姿态对行人损伤的影响，用加权值(W)大小表示行人整体损伤的严重程度。当综合加权值大于1时，表明该应急姿态对行人损伤影响后果较为严重，损伤评价指标远超阈值；加权值越大代表行人整体损伤越严重。判断各应急姿态对行人的保护效果不仅要使最小加权损伤小于1，且各损伤评价指标均应在阈值范围内。各姿态最小综合加权损伤，表示某种姿态幅度下碰撞造成行人的综合损伤最小；最大综合加权损伤，表示某种姿态幅度下碰撞造成行人的综合损伤最大。

车辆与行人碰撞时，v1= 20 ～40 km/h，下蹲与跑步姿态对应的最小加权值(Wmin)较小，侧倾与跳跃姿态对应的最小加权值较大；v1= 50 ～70 km/h，侧倾与下蹲姿态对应的Wmin较小，跑步与跳跃姿态对应的Wmin较大；v1= 70 km/h时，行人选择下蹲、跳跃、跑步姿态时，车辆有应急转向（α= 5 °）时，碰撞对应的最小加权损伤小于无应急转向（α= 0 °）时。侧倾姿态最大加权值(Wmax)最大，跑步姿态Wmax最小。各姿态下的Wmin、Wmax具体如表10、表11所示。

表10 各姿态最小综合加权值

表11 各姿态最大综合加权值

碰撞瞬间车辆无转向(α= 0 °),行人侧倾姿态，碰撞车速v1不大于30 km/h时，胸部、头部和下肢损伤均在阈值范围内，其中，v1= 20 km/h，β= 20 °时，保护效果最好；v1= 30 km/h，β= 50°，保护效果最好。行人下蹲姿态，v1不大于40 km/h，胸部、头部和下肢损伤均在阈值范围内；当v1= 20 ～40 km/h，下蹲角度50 °时，保护效果最好。行人跳跃姿态，v1不超过30 km/h，胸部、头部和下肢损伤均在阈值范围内；当v1= 20 km/h, h = 0.4 m时，保护效果最好；当v1=30 km/h、h = 0.4 m时，保护效果最好。行人跑步姿态时，v1不应大于30 km/h，胸部、头部和下肢损伤均在阈值范围内；当v1= 20 km/h,vp= 5 km/h时，保护效果最好；v1= 30 km/h,vp= 4 km/h时，保护效果最好。

碰撞瞬间车辆应急转向(α= 5 °)时，行人侧倾姿态，v1不超过30 km/h，胸部、头部和下肢损伤均在阈值范围内；v1= 20 ～30 km/h,β= 50 °时，对行人保护最好。行人下蹲姿态，不超过30 km/h；v1=30 km/h,θ= 20 °时，保护效果最好。行人跳跃姿态，v1＜ 40 km/h，可以对胸部有效保护，v1= 30 km/h，可以对头部有效保护；v1= 20 km/h, h = 0.4 m时，保护效果最好。行人跑步姿态，v1不超过30 km/h；v1= 20 km/h,vp= 4 km/h时，保护效果最好；v1=30 km/ h，vp= 5 km/h时，保护效果最好。表12中列出了各姿态下最小加权值（Wmin）。

表12 各姿态下最小加权值

4 结 论

本文以NAIS中真实人车事故为例，结合碰撞前行人常会采取的侧倾、下蹲、跳跃、跑步4种应急姿态，研究碰撞对其头部、胸部、下肢的损伤影响，结果表明：

行人损伤程度受碰撞车速和行人应急姿态的影响。行人侧倾角度大于30 °时行人头部损伤会较大幅度地减小；碰撞时车辆有应急转向时的行人损伤大于未转向时。行人下蹲角度在20 °～50 °内，胸部加速度损伤随角度增加而增大，头部损伤随角度增大而减小。行人跳跃姿态在0.3 ～0.6 m高度内，胸部损伤随高度增加而增大，头部损伤在0.5 m时达到最大。行人跑步姿态时胸部损伤随跑步瞬间速度增加而增大。

碰撞车速低于40 km/h的行人最小综合加权值，下蹲、跑步姿态时最小，是较为安全的应急姿态，侧倾与跳跃是比较危险的应急姿态。

除本文研究的行人4种应急姿态以外的其他应急姿态、行人体型以及碰撞时车辆制动对行人损伤的影响有待进一步研究。同时人体模型肌肉主动作用力效果也有待进一步研究。