车辆碰撞中驾驶员手部主动响应对人体损伤的特性

杨欣 秦豪毅 马帅 宋家锋 朱勇 王瑞祥 许述财

摘 要： 研究了车辆碰撞环境下驾驶员手部在方向盘上的主动响应及对人体损伤的影响，以便对于人体损伤标准完善及车辆安全防护设计，提供参考数据。将假人手部结构重建，使手部具备抓握能力。利用关节约束力矩模拟抓握力，设置手部具有抓握力及抓握方向盘不同位置的仿真模型，计算获得假人各部位损伤数值，与标准假人损伤对比。结果显示：抓握状态下，头部伤害指标（HIC）峰值增加37.5%，颈部伸张力矩最大值减少22.3%，胸部压缩量最大值减少3%，大腿压缩力峰值减少36.5%。将方向盘划分为表盘的位置方位，手部位置在11 点和4 点方位时，头部HIC 峰值最大；手部位置在8点和4点方位时，胸部压缩量和大腿压缩力峰值最大。碰撞中驾驶员手部主动响应对人体损伤影响较大。

关键词： 汽车碰撞；中国体征假人；手部主动响应；人体损伤；头部伤害指标（HIC）；胸部压缩量；大腿压缩力

中图分类号： U 467.14 文献标识码： A DOI： 10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.003

汽车行业是我国的主导产业之一[1]，交通事故随汽车销量增长日益增多。在汽车碰撞事故中，发生正面碰撞的概率为59 %，侧面碰撞的发生概率为27 %[2]。正面碰撞工况下的车辆行驶安全是汽车制造与安全测试研究中尤为重要的课题。在汽车被动安全领域，假人常被用来作为评估汽车安全性能以及各种保护成员设备性能的工具。利用数字假人以及物理假人代替真人做测试试验，通过分析汽车碰撞时假人所承载的力、加速度、位移等物理量來量化人体的伤害程度，因此，碰撞试验假人成为汽车安全性能测试中的核心技术[3-6]。

在事故发生前即预碰撞阶段，人的大脑发出生物信号，使身体各部位迅速做出响应动作，不同驾驶员在碰撞前的驾驶行为对交通事故的影响较大[7]，手部抓握方向盘是十分常见的应急响应。然而，目前大多数汽车安全试验中假人被安装在固定位置，在当前碰撞测试中忽略了人的主观意识行为，假人的手放在方向盘上处于自由姿态没有考虑驾驶员在面对事故发生前的应急反应。

基于此问题国内外学者开展了相关的研究，例如李锵强[8] 等人利用Madymo 软件建立大客车与假人模型，建立大客车驾驶员手部有无抓握力的正面碰撞模拟仿真环境，研究得出手部存在抓握力状态下假人的损伤程度小于手部没有抓握力状态下的假人。魏玉钊[9] 等人利用LS-PREPOST 和Oasys PRIMER 软件建立手部具有抓握力的数字假人并对在自由状态下以及手部抓握顶棚扶手状态下的假人损伤程度进行对比分析，仿真结果表明存在手部抓握力状态下假人主要部位的损伤不同程度的小于自由坐姿姿态下的假人。H. Morvan[10] 等人基于模拟驾驶器分析碰撞前驾驶员手部的行为，利用Madymo 软件搭建驾驶员手部处于不同位置姿态下的仿真模型分析仿真结果得出结论，手部处于不同位置姿态下假人头部以及颈部的损害程度存在差异。因此，驾驶员手部对方向盘的抓握和保持能力对于人体损伤评价是不可忽视的一个重要因素，但以上研究未能全面准确的反映碰撞测试中人的主观意识行为以及在碰撞环境下手部的反射反应对人体损伤程度的影响。

为了探究手部抓握方向盘以及不同抓握位置姿态与人体碰撞损伤之间的关系，本文基于现有的假人模型重构手部结构模型，使其各关节具有一定的自由度，实现对方向盘的抓握，并通过相关软件对各关节设计铰链实现手部抓握保持力和不同抓握位置姿态的调节，进一步研究碰撞时驾驶员手部主动响应对人体损伤特性的影响，从而与手部在自由状态下的人体损伤进行对比分析。研究结果将对完善人体损伤评价标准和车辆安全防护设计具有重要的参考意义。

1 中国体征假人有限元模型

本实验所使用的碰撞假人模型如图1 所示，该模型是根据中国人体特征尺寸数据[11]（GB10000-88）所建立的。

1.1 假人上肢模型

建立假人上肢有限元模型，需参考人体真实的上肢结构。各骨骼间的运动是由各上肢关节决定的，由于实际的人体上肢组织结构复杂，在建立上肢的有限元模型时往往将其进行简化。关节处通过铰链定义运动，由于上肢各部分的基本属性不同，所以在导入HyperMesh 2019 后，需要对各部分进行不同的有限元划分处理[12-13]。原有假人的手部结构经过简化后，忽略了手指关节运动影响，仅仅保留了手部某个形态，如图2 所示，在仿真试验中手部无法发生动作，往往处于被动运动状态，很容易与方向盘脱离。

1.2 手部模型重建

设计手部总体的结构，从而实现在碰撞过程中能够抓握方向盘的功能需要参考人手的骨骼结构、运动机理以及主要功能。由于人手非常灵活，约21 个自由度[14]，且骨骼复杂，所以根据仿真实验环境，对手部结构设计进行简化。因为人手的灵活性是通过手腕和手之间的相互配合来实现的，所以手部的抓握功能需要分析抓握过程中手部与腕部作用，手对应的功能是抓握，而手腕对应的作用是手部在执行抓握运动时对手部姿态进行调整。基于对人手的运动研究，仅保留各指节间的转动以及大拇指翻转共15 个自由度。根据中国体征假人手部模型，对各指节数据进行测量，详细的数据如表1 所示。指节的运动状态都可近似看作一个自由度，可以由一个旋转铰链进行模拟。

根据中国男性飞行员人体尺寸（GJB4856-2003） [15]提取的手指数据，并利用SolidWorks 软件，建立三维模型；利用有限元前处理软件HyperMesh，对手指各部分进行网格划分，并利用HyperMesh 1D 面板中的fejoints，建立铰链模型。手的材料为*MAT7 橡胶材料，设置密度ρ= 0.9 g/cm3，剪切模量设置为0.19 GPa。结构模型和处理完成的有限元模型如图3 所示。

2 碰撞仿真模型构建

2.1 碰撞驾驶环境

为了便于观察假人的运动姿态和缩短仿真计算时间，对车辆模型进行简化，仅保留汽车驾驶室的模型，并将整车其他部分简化成一个质点，将模型的质量以及转动惯量等数值赋予质点。根据假人在正面碰撞情况时损伤部位所接触的模型，简化驾驶室的模型如图4所示。

驾驶室的模型主要有顶棚、车门、前窗、地板、安全带和仪表盘等。根据（China-New Car AssessmentProgram， C-NCAP）实验规定，提取整车碰撞试验的加速度曲线将模型赋予加速度曲线，来模拟实车碰撞的过程。其加速度曲线如图5 所示。

2.2 假人手部模型替换

在已有中国体征坐姿假人的模型基础上，只对假人的手部进行替换。保持原有的手部和腕部的接触关系， 利用关键字*CONTACT_TIED_NODES_TO_SURFACE 定义手部和腕部的接触，用旋转铰链定义两者转动关系。为防止碰撞过程中由于速度过高网格出现大变形，赋予整个手部一层NULL 面，材料为*MAT9，Poisson 比为0.3。通常在有限元仿真过程中不能出现各COMPONENT 之间相互穿透以及自穿透，因此根据标准和规范调整手部与方向盘、手部与假人其他部位之间为*CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE。替换前后的假人姿态如图6 所示。

2.3 手部抓握保持力设置

将划分网格后的人手，导入软件Primer 11 中进行铰链的旋转角度参数设置，根据假人各部位间的连接关系，设置手指和手掌，手掌和手臂之间的子母关系，实现手部抓握方向盘的动作姿态。

据密歇根大学的统计，汽车高速状态下人手抓握方向盘的力平均值为189.6 N [16]。基于已有研究对此方向的探讨，以坐姿状态下驾驶员手部握紧方向盘的190 N握力为例。在HyperMesh 中，通过设置铰链属性利用关键字*JOLINT_STIFFNESS_GENERLIZED 对刚度和约束力矩进行调整以此来模拟驾驶员握紧方向盘的保持力[8-9]。参照相关文献并对照相关方面的数据[12]，可以确定拇指关节的约束力矩为53.2 mNm，四指关节约束力矩值为1.143 Nm。

2.4 手部抓握位置设置

在碰撞过程中，驾驶员手部主要与方向盘进行交互。为便于探究驾驶员抓握方向盘不同位置对人体损伤状况的影响，将方向盘按表盘分布划分成不同方位。参考相关文献对驾驶员驾驶习惯的研究，左手在方向盘上的位置概率如图7 所示[10]。

由于雙手抓握方向盘可以更好的控制车辆，右手的位置分布与左手对称，因此根据图中手部对应的抓握几率，选择3 种不同的双手抓握位置（如图8a—8c所示）。同时考虑到碰撞过程中，驾驶员的手部会出现应激反应而发生急打方向盘的动作，设置如图8d 所示手部抓握动作。

3 碰撞结果分析

对替换手部模型后的中国体征假人有限元模型导入LS-DYNA SMP 13.0 进行碰撞仿真实验，通过与无手部抓握力碰撞情况下得出的数据进行对比，分析重建模型后驾驶员各部位的损伤数值，同时设置不同驾驶姿态，研究手部在方向盘不同位置时对自身损伤数值的影响。

3.1 假人姿态响应对比分析

碰撞过程中车内驾驶员在惯性的作用下身体会向前倾，而不同的姿态变化可能会导致安全气囊、安全带等保护装置不能提供驾驶员最有效地保护，从而造成身体各部位损伤程度不同[17]。仿真试验2 种状态下的假人运动姿态如图9 所示，图中α、β 分别表示碰撞中无手部抓握与存在手部抓握情况下假人上下臂之间的夹角。

从图9 可得：碰撞发生后，车体减速，假人身体保持向前运动，受安全带限制，假人的头颈部先于上半身前倾。0～60 ms 内，2 种状态下的假人运动姿态相同。在60 ms 时，2 种状态下的假人头部开始接触安全气囊，无手部抓握力的假人手部已经脱离方向盘。在80 ms 时，无抓握力的手部已经完全脱离方向盘，在80～120 ms 之间，手部由于惯性向上运动，存在手部抓握力的假人上肢运动姿态基本保持一致。

在整个碰撞过程中，存在手部抓握力的假人，由于手部与方向盘存在接触和力的关系，导致假人在向前运动的同时受到向后的作用力，所以相较于无手部抓握力的假人，头部与安全气囊接触的时间短，在100 ms时图中可以看出存在手部抓握力假人的头部已经脱离安全气囊。在无手部抓握力情况下假人手部被气囊弹飞，在碰撞过程中α 角的角度变化范围很小，因此整个上臂的姿态变化受限，而有手部抓握力作用的模型由于存在肘部、腕部等相关关节的变化，使β 角的角度变化范围相对较大则更显真实。

如图10 所示：2 种姿态下假人头部与肩部在X 和Z 方向的位移存在差异，存在手部抓握力假人的头部在X 与Z 方向的位移峰值小于无抓握力姿态下的假人，峰值相对减小了40.3% 和39.7%。无抓握力姿态下的假人肩部在X 方向上的位移峰值相对存在手部抓握力的假人上升了42.6%，但在Z 方向上存在手部抓握力的假人位移峰值要高于无手部抓握力姿态下的假人。由于手部与方向盘之间存在力的关系导致存在手部抓握力假人的肘部力峰值和无手部抓握力假人相比增大了49.4%，而肩部力峰值相对减小了29.7%。假人头部与安全气囊接触时间存在10 ms 的差值，下肢与仪表盘的接触时间也同样存在差异，如表2 所示。

由2 种不同状态下的假人姿态分析可得，通过设置手部抓握力，会对碰撞环境下假人的运动姿态，有较为明显的影响。

3.2 假人损伤对比分析

根据美国国家事故中心提供的数据以及结合2021年C-NCAP 管理规则。为更加全面、准确分析不同抓握力以及姿态之间假人损伤的差异性，本文对假人的头部、颈部、胸部及下肢等各部位进行损伤的对比分析。

3.2.1 头部损伤结果对比

仿真实验中模拟驾驶员头部的损伤，主要考虑在碰撞过程中驾驶员与汽车之间发生相对运动，头部产生加速度而导致头部受伤。根据C-NCAP，头部的主要损伤判断指标为头部伤害指标（head injury criterion，HIC）定义为

从图11 可知：存在手部抓握力的假人头部合成加速度峰值要高于无抓握力状态下的假人，且到达峰值的时间晚于无抓握力的假人。分析产生差別的原因：碰撞过程中手部存在抓握力的情况下，假人的手部力会传递给腕部从而带动肘关节运动，上肢弯曲，上臂与下臂之间的夹角减小会导致加速度增大，从而导致驾驶员头部合成加速度值变大。

从假人的运动姿态上也能明显看出。在60 ms 无手部抓握力的假人头部开始接触安全气囊的瞬间，上肢受力而发生姿态变化。随之手部被气囊力弹飞而脱离方向盘，之后运动中上臂与下臂的夹角基本上没有变化。而存在手部抓握力的假人，在整个碰撞过程中上肢姿态都在变化。由于无手部抓握力的假人手部与方向盘脱离，手部与方向盘之间无作用力，所以假人头部与安全气囊接触时间较长，在X 方向上的运动速度增大，因此导致到达峰值的点也相对提前。

不同抓握位置姿态下所对应的头部合成加速度峰值也不相同。与其他3 种姿态相比，姿态4 的峰值最大，比最小的姿态2 头部合成加速度峰值增大了18.1%，HIC 值增大了19.3%。分析原因：在峰值前后，由于上肢姿态变化的不同，导致姿态4 状态下的假人头部旋转角度增大如图12 所示，造成头部合成加速度值增大。4 种姿态、有无手部抓握力的头部损伤HIC 及3 ms 合成加速度见表3。

3.2.2 颈部损伤结果对比

颈部损伤通过测量在碰撞过程中驾驶员颈部所受到的力与力矩[18-20]，C-NCAP 假人颈部损伤准则如式（2）所示，以此判断颈部损伤程度。

式中： Fx 为颈部的剪切力； My 为颈部的弯曲力矩； d 为传感器中心头颈交界面的距离。

颈部伸张力矩仿真结果如图13 所示。

由图13 可知：无手部抓握力假人颈部伸张力矩峰值最高，为99.99 Nm，平均值为28 Nm。相较于手部存在抓握力假人的颈部伸张力矩峰值升高了22.3%，平均值升高了29.5%。分析原因：在碰撞瞬间，汽车速度降低，假人受惯性影响继续向前运动。此时，安全带起到了约束作用使头颈部以较快的速度向前运动，颈部伸张力矩开始增大。在40～50 ms 头部接触安全气囊的瞬间开始反向增大。手部有抓握力假人的上下臂夹角变小，假人的头颈部位与未完全充气的安全气囊接触因此提前进入减速阶段，颈部损伤曲线到达峰值的时间点提前，因此相对受到的冲击力小，颈部伸张力矩的峰值与平均值相对没有手部抓握力的假人数值有所降低。

手部处于方向盘不同位置姿态下的假人，颈部伸张力矩曲线基本保持一致。最大值为姿态1 对应的84.02 Nm，与姿态4 对应的最小值相比增大了12.6%。在30 ms 左右，处于姿态3 状态下的假人由于手臂受安全气囊挤压导致身体上半身向前运动速度变小，因此颈部向前运动的速度对应变大，所以颈部伸张力矩数值较大。结果显示4 种姿态下的假人对颈部损伤数值影响较小。

3.2.3 胸部损伤结果对比

在正面碰撞中，胸部损伤主要来源于安全带束缚力、汽车内饰部件以及与方向盘之间的撞击[21]。通过胸部压缩量来判断损伤概率，粘性指数VC 来衡量碰撞中的非穿透伤。仿真结果如图14 所示。

由图14 可知：在60 ms 左右4 种不同抓握位置情况下假人的胸部压缩量出现峰值，曲线变化趋势基本一致。无抓握力状态下假人最大压缩量为39.93 mm，相对于存在手部抓握力曲线峰值升高了3%，在50 ms之前两条曲线变化幅度差别不大，存在手部抓握力状态下的假人数值曲线略高于无手部抓握力假人的数值曲线，在之后的时间无抓握力的曲线明显较高。

分析原因，在正面碰撞中，假人胸部压力来源于胸前的物品，两者之间发生挤压动作形成胸部压缩量。在碰撞初期假人受惯性而向前运动，受安全带束缚作用的影响，胸部压缩量逐渐增大，存在抓握力的假人手部与方向盘之间有接触力，导致假人上肢姿态变化，从而向前的加速度也相对增大，因此胸部压缩量略大。但在50 ms 之后存在手部抓握力的假人与充气阶段的安全气囊接触胸部压缩量数值开始小于手部处于自由状态下的假人，受安全气囊的影响，胸部压缩量开始逐渐减小，存在手部抓握力的假人提前向后运动，因此胸部压缩量较无手部抓握力的假人小。

手部处于方向盘上不同位置姿态下的假人，姿态3 对应的胸部压缩量值最大，这是因为碰撞时手臂向内弯曲导致假人运动加速度过大。而姿态4 状态下的假人由于手臂在腹部与安全气囊产生相对运动，导致假人上半身运动速度变小从而使损伤值较小。结合粘性指数曲线得出，碰撞过程中手部抓握位置在8 点和4点方位时胸部损伤相对较大。

3.2.4 下肢损伤结果对比

在汽车发生碰撞时，对腿部的损伤主要来源于人体腿部与仪表盘的接触[22-24]。大腿压缩力和胫骨指数TI分别用来评估大腿和小腿的损伤，TI 的计算公式为：

式中： MR 表示合成弯矩； FZ 表示小腿骨轴向力； MR max表示合成弯矩阀值； FZ max 表示小腿骨轴向力阀值。仿真结果如图15 所示。

由图15 可知：无手部抓握力假人的大腿压缩力最大值为2.58 kN，存在手部抓握力的假人大腿压缩力曲线基本一致，上下波动较小，其最大值为1.64 kN，相比于无手部抓握力的假人大腿压缩力最大值降低了36.5%。存在手部抓握力假人大腿的损伤风险比无手部抓握力假人小。在碰撞初期，受安全带的限制，假人的躯干被束缚在座椅上。碰撞中，存在手部抓握力假人的上肢姿态变化导致假人腿部接触仪表盘的时间点提前，假人提前向后运动；因此存在手部抓握力假人的大腿压缩力相对无手部抓握力的峰值小。但从图15a胫骨指数TI 值可以看出，2 条曲线的峰值和变化趋势差别较小；因此，有无抓握力对假人小腿的损伤影响较小。

手部处于方向盘上不同位置姿态下的假人，姿态3 对应的大腿压缩力最大。这是由于碰撞时手臂向内弯曲假人运动速度过大导致的。结合胫骨指数曲线得出：碰撞过程中手部抓握位置在8 点和4 点方位，下肢损伤相对较大。

4 结 论

通过研究重建中国体征测试假人手部模型的方法，设置手指关节的约束力矩以此实现驾驶员手部抓握保持力。利用LS-DYNA 软件构建仿真環境，依据仿真结果分析驾驶员手部对于方向盘有无抓握姿态以及抓握位置对自身的损伤。结论如下：

1） 正面碰撞仿真环境下，假人手部有无抓握力对其运动姿态有显著影响，主要表现在假人上肢，存在手部抓握力的假人其手部在运动过程中没有出现脱离方向盘的现象，且对比无手部抓握力的假人，下肢姿态变化也存在差异。

2） 存在手部抓握力的假人相比自由状态下的假人，其头部损伤HIC 峰值增大了37.5%，颈部伸张力矩最大值减小了22.3%，胸部压缩量峰值减小了3%，大腿压缩力最大值减小了36.5%。结果表明在碰撞过程中，存在手部抓握力对人体各部位的损伤数值有显著差异。

3） 经过对手部处于方向盘不同位置时的假人损伤数值对比，碰撞时抓握位置在9 点和3 点方位时，头部损伤相对较轻，在11 点和4 点方位时，颈部损伤相对较轻而在8 点和4 点方位时，胸部和下肢损伤相对较为严重。因此抓握位置的不同，也对汽车碰撞实验中人体损伤评价有很大的影响，是不可忽视的因素。

参考文献（References）

[1] 王婷. 我国汽车行业发展现状与趋势[J]. 企业改革与管理， 2020（16）： 214-215.

WANG Ting. Development status and trend of Chinasautomobile industry [J]. Enterprise Reform Manag，2020（16）： 214-215. （in Chinese）

[2] 呼慧敏， 李先学， 丁立， 等. 汽车碰撞假人研究综述[J].标准科学， 2015（7）： 6-9.

HU Huimin， LI Xianxue， DING Li， et al. Review ofresearch on automobile crash dummies [J]. Standard Sci，2015（7）： 6-9. （in Chinese）

[3] Denninger M， Huppe N， Gou M， et al. A tunable handbiofidelity-enhancing device for Hybrid III dummies [J].Intl J Crashworthiness， 2012， 17（4）： 377-383.

[4] 刘志新， 武永强， 马伟杰. 中国体征碰撞测试假人开发路径研究[J]. 中国工程科学， 2019， 21（3）： 103-107.

LIU Zhixin， WU Yongqiang， MA Weijie. Research on thedevelopment path of Chinese physical crash test dummy[J]. Eng Sci， 2019， 21（3）： 103-107. （in Chinese）

[5] XU Tao， SHENG Xiaoming， ZHANG Tianyi， et al.Development and validation of dummies and humanmodels used in crash test [J]. Appl Bionics Biomech， 2018，2018： 1-12.

[6] 陈嘉鑫. 基于中国体征的正碰假人仿真研究与应用[D].长春： 吉林大学， 2021.

CHEN Jiaxin. Research and application of simulation ofpositive congenerative dummy based on Chinese signs [D].Changchun： Jilin University， 2021. （in Chinese）

[7] 于海. 汽车驾驶人事故前应急操作行为探讨[J]. 汽车与驾驶维修（ 维修版）， 2018（5）： 104+106.

YU Hai. Discussion on emergency operation behavior ofautomobile driver before accident [J]. Auto Driv Maint（Maint Ed）， 2018（5）： 104+106. （in Chinese）

[8] 李锵强， 李丽君， 胡宝洋. 大客车驾驶员有无手部抓握力的伤害对比数值分析[J]. 农业装备与车辆工程， 2013，51（4）： 37-39.

LI Qiangqiang， LI Lijun， HU Baoyang. Comparativenumerical analysis of injuries with or without hand gripforce in bus drivers [J]. Agri Equi Vehi Eng， 2013， 51（4）：37-39. （in Chinese）

[9] 魏玉钊， 任传波， 吕浩， 等. 碰撞中乘员有无抓握顶棚扶手下的伤害对比分析[J]. 科学技术与工程， 2020， 20（11）：4566-4571.

WEI Yuzhao， REN Chuanbo， L? Hao， et al. Comparativeanalysis of injuries under the roof armrest in collision [J].Sci Tech Eng， 2020， 20（11）： 4566-4571. （in Chinese）

[10] Morvan H， Tan K H， Robache F， et al. Pre-crashinvestigation using a driving simulator and numericalanalyses to determine the influence of the arms positions[J]. Intl J Crashworthiness， 2007， 12（5）： 531-539.

[11] 中国国家质量监督检验检疫总局. 中国成年人人体尺寸：GB10000-88 [S]. 北京： 中国标准出版社， 1998.

General Administration of Quality Supervision， Inspectionand Quarantine of China. Chinese adult body size：GB10000-88 [S]. Beijing： China Standard Press， 1998. （inChinese）

[12] 郭磊. 汽车与两轮车碰撞事故的仿真研究及应用[D]. 上海： 上海交通大学， 2008.

GUO Lei. Simulation research and application ofautomobile and two-wheeler collision accident [D].Shanghai： Shanghai Jiao Tong University， 2008. （inChinese）

[13] 陈吉清， 刘朝阳， 兰凤崇. 中国人体上肢碰撞损伤有限元模型的开发[J]. 华南理工大学学报（ 自然科学版）， 2017，45（8）： 21-27.

CHEN Jiqing， LIU Chaoyang， LAN Fengchong.Development of finite element model for collision damageof Chinese upper limb [J]. J South China Univ Tech （NatSci Ed）， 2017， 45（8）： 21-27. （in Chinese）

[14] 趙小欢. 仿生手的结构设计和抓握控制研究[D]. 秦皇岛：燕山大学， 2017.

ZHAO Xiaohuan. Research on structure design andgrip control of bionic hand [D]. Qinhuangdao： YanshanUniversity， 2017. （in Chinese）

[15] 中国人民解放军总装备部. 中国男性飞行员人体尺寸：GJB4856-2003 [S]. 北京：中国标准出版社， 2003.

General Armament Department of the Chinese PeoplesLiberation Army. Chinese male pilot body size： GJB4856-2003 [S]. Beijing： China Standard Press， 2003. （inChinese）

[16] Eksioglu M， Kizilaslan K. Steering-wheel grip forcecharacteristics of drivers as a function of gender， speed，and road condition [J]. Intl J Indu Ergonomics， 2008，38（3-4）： 354-361.

[17] 崔东， 祁志楠， 张慧. 紧急制动下的驾驶员运动姿态变化与碰撞损伤研究[J]. 汽车工程， 2020， 42（8）： 1060-1065.

CUI Dong， QI Zhinan， ZHANG Hui. Study on drivermotion attitude change and collision damage underemergency braking [J]. Autom Engineering， 2020， 42（8）：1060-1065. （in Chinese）

[18] 丁冉冉， 胡经国， 朱晓勇， 等. 碰撞假人颈部评价研究[J].汽车实用技术， 2020（1）： 54-58.

DING Ranran， HU Jingguo， ZHU Xiaoyong， et al.Evaluation of colliding dummy neck [J]. Auto Prac Tech，2020（1）： 54-58. （in Chinese）

[19] 李海岩， 李广明， 贺丽娟， 等. 汽车追尾碰撞中颈部姿态对生物力学响应的影响[J]. 汽车安全与节能学报， 2022，13（1）： 55-62.

LI Haiyan， LI Guangming， HE Lijuan， et al. Effect of neckattitude on biomechanical response in rear-end collision [J].J Auto Safe Energy， 2022， 13（1）： 55-62. （in Chinese）

[20] Jakobsson L， Norin H， Svensson M Y. Parametersinfluencing AIS 1 neck injury outcome in frontal impacts[J]. Traf Inju Prev， 2004， 5（2）： 156-163.

[21] 肖森， 杨济匡， 肖志， 等. 基于正面碰撞实验的胸部损伤有限元分析[J]. 力学学报， 2017， 49（1）： 191-201.

XIAO Sen， YANG Jikuang， XIAO Zhi， et al. Finiteelement analysis of chest injury based on frontal collisionexperiment [J]. Chin J Theor Appl Mechanics， 2017，49（1）： 191-201. （in Chinese）

[22] 黄伟， 兰凤崇， 陈吉清， 等. 乘员下肢生物力学模型与KTH 正面碰撞损伤分析[J]. 汽车工程学报， 2016， 6（2）：106-114.

HUANG Wei， LAN Fengchong， CHEN Jiqing， et al.Biomechanical model of occupant lower extremity andfrontal collision damage analysis of KTH [J]. J Auto Eng，2016， 6（2）： 106-114. （in Chinese）

[23] Ammori MB， Abu-Zidan FM. The biomechanics of lowerlimb injuries in frontal-impact road traffic collisions [J].Afri Health Sci， 2018， 18（2）： 321-332.

[24] XIAO Sen， SHI Xuewei， SUN Xiuxiu， et al. ImpactOverlaps on occupant lower limb injuries under car frontalcrash [J]. Intl J Auto Tech， 2022， 23（3）： 659-665.