行人和自行车骑车人交通伤流行病学及头部损伤研究

发布时间：2019-03-30 12:24

【摘要】：作为易受伤害的道路使用者，行人和自行车骑车人在中国混合道路交通环境下承受很高的死亡风险。据中国道路交通事故年报统计，2010年中国有16281个行人和4616个自行车骑车人死于交通事故，占全年总交通事故死亡人数的32%。因此，通过深入的交通事故调查采集的详细的事故数据去定量分析行人和自行车骑车人的伤亡风险，了解其损伤机理，以降低行人和自行车骑车人的死亡概率和受伤程度在中国具有重要意义。行人与自行车骑车人头部在交通事故中的受伤概率较高，分别占28.1%和37.1%，并且头部损伤是造成行人和自行车骑车人死亡的主要原因。因此，在我国针对行人和自行车事故开展头部损伤形式、损伤机理和防护技术的研究更具有重要意义。本文整理了长沙地区交警记录的2007-2010年行人事故案例和2001-2010年自行车事故案例，运用描述性统计方法，对行人和自行车骑车人交通伤流行病学进行了基础研究。研究表明：行人和自行车事故呈现空间和时间上的不均匀分布；城市一般道路和快速道路是发生行人和自行车事故的主要道路类型；平直的普通路口是行人和自行车事故的多发地段；长沙地区交通控制设施不够完善，行人和自行车的事故均有超过一半发生在没有交通控制措施的路段；行人和自行车事故主要发生在晴天，雪雾天气很少发生；白天发生行人和自行车事故的量要远多于晚上；乘用车是行人和自行车事故主要的肇事车型，分别占肇事车辆总数的61%和54%；自行车骑车人在交通事故中死亡的概率要低于行人，两者主要的损伤部位都是头部和下肢；随着损伤严重度的增加，男性与女性的比例也随之增大，死亡事故中，行人和自行车骑车人男女比例分别达到1.5:1，和3:1；60岁以上的老年人是行人事故的高发人群，31-50岁的青壮年是自行车事故的高发群体，老年人受致命伤害的概率要明显高于其他年龄阶段的人群。其次，基于深入事故调查采集的371例行人和67自行车事故案例，研究了车辆碰撞速度与行人以及自行车骑车人伤亡风险的关系，运用逻辑回归分析方法，分别建立了车辆碰撞速度与行人以及自行车骑车人的伤亡风险回归模型；并基于此模型，，探究了城市道路限速对行人和自行车骑车人在中国城市道路交通环境下伤亡情况的影响。结果表明：车辆碰撞速度与行人和自行车骑车人死亡风险都显著正相关，自行车骑车人死亡风险略低于行人；设定合理的城市道路限速值对降低行人和自行车骑车人死亡风险有着重大作用；道路限速值从60km/h降低到50km/h，行人和自行车骑车人的重伤风险可分别降低2.9%和9.1%，死亡风险可分别降低25.5%和37.5%。再次，利用多刚体动力学分析软件MADYMO对21例行人事故和24例自行车事故进行了重建，运用非线性回归分析方法建立车辆碰撞速度与行人以及自行车骑车人各个动力学响应参数的关系，对比了行人和自行车骑车人在与车辆碰撞中的动力学响应，探讨了行人头锤碰撞测试用于评估车辆对自行车骑车人头部保护性能的可行性；在45例重建案例中，选取30例头部撞击挡风玻璃的案例，利用HBM-Head有限元头部模型进行了颅脑损伤重建，研究了行人和自行车骑车人在交通事故中颅脑损伤的机理，并分析了颅脑AIS2+和AIS3+损伤与行人和自行车骑车人头部碰撞侧颅内压力、碰撞对侧颅内压力、脑等效应力和脑剪切应力等损伤参数的关系，建立颅脑损伤风险预测模型。结果发现：与乘用车碰撞时，行人和自行车骑车人的动力学响应和头部碰撞条件存在明显差别；围绕转动距离（Wrap Around Distance，WAD）为2000mm的挡风玻璃区域应为评估乘用车对自行车骑车人头部保护特性的主要测试区域；头部碰撞速度和碰撞角度分别为34km/h和46°能较好的反映真实事故中自行车骑车人的头部碰撞条件；行人和自行车骑车人头部与挡风玻璃碰撞过程中，80%的碰撞侧颅内压力峰值和70%的碰撞对侧颅内压力峰值出现在大脑；83%的脑等效应力和剪切应力峰值出现在脑干；行人和自行车骑车人颅脑AIS2+损伤风险50%所对应的碰撞侧颅内压力、碰撞对侧颅内压力、脑等效应力和脑剪切应力峰值分别为185kPa，-129kPa，19kPa和9kPa；颅脑AIS3+损伤风险50%所对应的值分别为：239kPa，-167kPa，24kPa和12kPa。最后，基于深入的交通事故调查采集528例乘用车-行人事故案例，按照车辆前部结构纵向中垂面外部轮廓线的拟合程度对肇事车辆进行分类，对比了不同类型的乘用车对行人损伤分布、损伤风险和头部碰撞条件的影响。结果显示：SUV和微型厢式车造成行人AIS3+损伤的风险高于轿车；SUV是导致行人死亡机率最高的乘用车类型，其次为微型厢式车，轿车最低；对于SUV而言，行人头部碰撞位置都处于发罩后端，头部碰撞速度和碰撞角度的平均值分别为34km/h和77°；对于微型厢式车，挡风玻璃和A柱为行人头部碰撞的主要区域，头部平均碰撞速度和角度为34km/h和45°。综上所述，本文以深入调查的行人和自行车交通事故数据为基础，定量分析了行人和自行车骑车人与乘用车碰撞的伤亡风险，并探讨了城市道路限速的影响；对比了两者在碰撞过程中的动力学响应；研究了颅脑损伤风险和防护技术；研究结果对于改进车辆关于易受伤害的道路使用者保护安全性能具有重要的参考价值。
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【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U491.31

【参考文献】