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智能车辆AEB控制下乘员约束系统的优化研究
| 论文题名： | 智能车辆AEB控制下乘员约束系统的优化研究 |
| 关键词： | 乘员约束系统;倾斜坐姿;自动紧急制动;动态响应;碰撞损伤 |
| 摘要： | 未来汽车的高度自动化，使人支配的动作由汽车计算机系统代替完成，自动驾驶系统允许前排驾驶员和乘客为获得乘坐舒适性而选择乘坐高度倾斜的座椅，因此高度倾斜的座椅会对乘员保护形成巨大的挑战，对于高度倾斜坐姿的乘员生物力学响应和损伤结果与标准坐姿的乘员有很大的不同，随着智能驾驶系统的迅速发展，主动安全技术与被动安全技术高度融合是汽车安全技术的必然趋势。当前以自动紧急制动（ Automatic Emergency Braking，AEB）为代表的主动安全系统和以乘员约束系统为代表的被动安全系统可以为乘员提供良好保护。当前安全系统主要针对正常坐姿，对大角度倾斜坐姿的乘员的有效保护不足。 为了研究AEB和主动安全带联合作用下乘员倾斜坐姿时的制动动态响应和碰撞损伤，本文利用PreScan与Simulink联合以及MADYMO软件分别搭建AEB控制模型和乘员约束系统模型，借鉴以往实车的制动试验和碰撞试验结果，对仿真模型在AEB阶段的离位响应和碰撞阶段损伤响应进行模型有效性验证，验证结果在误差范围内，表明可用于后续的研究分析，并在验证后的仿真模型基础上建立乘员正常坐姿和3种倾斜度坐姿。 根据构建的乘员坐姿模型，分别应用在AEB制动工况场景和AEB制动加碰撞的工况场景，分析倾斜坐姿在碰撞时的下潜问题，引入主动预紧安全带，进行对比分析不同倾斜角下乘员坐姿的离位动态响应和碰撞损伤。结果表明，AEB系统介入时正常坐姿和倾斜坐姿均出现了乘员离位的情况，两者头部与胸部的离位程度有所不同。加入主动预紧安全带后，各坐姿下由AEB导致的离位得到改善，对乘员的碰撞损伤程度有所降低，但主动预紧会提高乘员在碰撞时的腰椎损伤，并且对于SP3坐姿的颈部损伤的改善效果有限。 针对倾斜坐姿碰撞中产生的问题，以及乘员约束系统参数对乘员碰撞损伤的影响，选取5个影响较大的约束系统参数作为设计变量，以乘员的综合损伤评价指标WIC加权损伤准则为优化目标，结合拉丁超立方试验设计、近似模型响应面及NSGA-II优化算法，对主动预紧式乘员约束系统参数进行优化设计。优化后WIC加权损伤值下降了8.20%，乘员在头部、颈部、胸部以及腰椎部位检测到的损伤指标有所下降，优化后的乘员约束系统对于SP3坐姿的整体保护性能有所提升。 |
| 作者： | 沈亚敏 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 王占宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北林业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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