傳統(tǒng)的汽車主動(dòng)安全和被動(dòng)安全系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，缺乏關(guān)鍵的協(xié)同工作標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)激活策略，導(dǎo)致二者在功能上難以協(xié)同控制，限制了防護(hù)性能的提升。為了解決這一局限，清華大學(xué)聶冰冰副教授、周青教授團(tuán)隊(duì)提出了以降低行人等弱勢交通群體損傷嚴(yán)重性為目標(biāo)的汽車智能安全系統(tǒng)（Intelligent Safety Systems, ISS ）策略，該系統(tǒng)包括感知模塊、車輛主動(dòng)安全系統(tǒng)控制模塊以及可控被動(dòng)安全裝置。本研究通過精確重建真實(shí)行人-車輛交通事故，基于車輛動(dòng)力學(xué)邊界分析AEB與AES作用下的車輛避撞邊界，分析了以損傷防護(hù)為目標(biāo)的智能安全系統(tǒng)觸發(fā)時(shí)間域，并評估了智能安全系統(tǒng)對行人損傷風(fēng)險(xiǎn)降級的能力。這項(xiàng)工作近期發(fā)表于交通安全領(lǐng)域重要期刊《Accident Analysis & Prevention》，第一作者為清華大學(xué)李泉博士，研究合作單位包括中國汽車工程研究院、廈門理工學(xué)院和中國政法大學(xué)法大法庭科學(xué)技術(shù)鑒定研究所。

真實(shí)交通事故中的行人與車輛交互

為確定真實(shí)事故中行人與車輛的交互過程，本研究基于事故視頻、現(xiàn)場勘測信息、損傷報(bào)告，對碰撞發(fā)生前后的完整過程進(jìn)行重建，辨識了碰撞前后行人與車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)；通過計(jì)算 TTC 預(yù)測碰撞的可能性。此外，建立了行人損傷風(fēng)險(xiǎn)模型，該模型結(jié)合了碰撞速度和行人年齡估計(jì)受傷的嚴(yán)重程度?；谑鹿手亟〝?shù)據(jù)還原案例過程，可以得到交互過程中不同時(shí)刻的行人損傷概率。

圖1 基于真實(shí)事故重建推演危險(xiǎn)沖突演變過程

主動(dòng)安全系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間的影響

現(xiàn)有的主動(dòng)安全系統(tǒng)以避免碰撞為目標(biāo)設(shè)計(jì)控制閾值?，F(xiàn)有研究中在確定主動(dòng)安全系統(tǒng)（如 AEB 和 AES ）避免碰撞所需最少時(shí)間時(shí)，尚缺少基于真實(shí)事故案例的深度分析。本研究根據(jù)真實(shí)事故案例，結(jié)合車輛動(dòng)力學(xué)模型分析得到，若以避免碰撞為目標(biāo)，AEB的平均觸發(fā)TTC時(shí)間為 -1.06 ± 0.23 s，若AEB與AES同時(shí)啟動(dòng)，則避免碰撞所需最小TTC降低至 -0.44 ± 0.14s，同時(shí)考慮了在無法避免碰撞情況下，不同的主動(dòng)安全系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間可能造成的行人損傷后果，在碰撞不可避免時(shí)，對于年齡在 20 歲 - 70 歲的群體，若以 MAIS3+ 損傷風(fēng)險(xiǎn)低于 20% 為防護(hù)目標(biāo)，主被動(dòng)安全系統(tǒng)的平均觸發(fā)TTC時(shí)間為 -0.62 ± 0.20s，若以頭部 AIS3+ 損傷風(fēng)險(xiǎn)低于 10% 為防護(hù)目標(biāo)，主被動(dòng)安全系統(tǒng)的平均觸發(fā)TTC時(shí)間為 -0.66 ± 0.20s。

圖2：以避撞和降損為防護(hù)目標(biāo)的

主被動(dòng)一體化安全系統(tǒng)觸發(fā)時(shí)間

智能安全系統(tǒng)（ISS）

基于事故重建信息、損傷預(yù)測信息、主動(dòng)安全系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間影響，本研究搭建了車輛智能安全 ISS 系統(tǒng)及其實(shí)施策略，包括感知模塊、車輛主動(dòng)安全系統(tǒng)控制模塊以及可控被動(dòng)安全裝置。對于 ISS 系統(tǒng)，不同裝置的啟動(dòng)準(zhǔn)則與時(shí)機(jī)十分重要，判斷當(dāng)前 TTC 與 AEB 和 AES 作用下的車輛避撞邊界關(guān)系，確定碰撞是否為可避免碰撞，對于不可避免碰撞，通過損傷預(yù)測模塊判斷行人損傷，并與損傷閾值進(jìn)行對比，根據(jù)結(jié)果可在碰撞發(fā)生前預(yù)啟動(dòng)被動(dòng)安全系統(tǒng)，進(jìn)而降低行人損傷。

圖3：智能安全系統(tǒng)啟動(dòng)策略框架

結(jié)論

本研究評估了 ISS 系統(tǒng)在各種觸發(fā)條件下降低行人傷害風(fēng)險(xiǎn)的有效性。在TTC為 ?0.5s 時(shí)激活 ISS 可將行人傷害風(fēng)險(xiǎn)降低 59%，這為主被動(dòng)安全系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐與技術(shù)路徑，有望有效提升車輛安全系統(tǒng)性能，降低行人損傷風(fēng)險(xiǎn)。