汽车自动驾驶过程中不同姿态乘员在追尾碰撞中的损伤研究

武和全 边楚虹 胡林 龚创业

摘要：为探究自动驾驶情形下不同姿态乘员在追尾碰撞中的损伤风险，利用THUMS人体模型研究了不同姿态下乘员的生物力学响应。通过对比尸体试验的运动学响应对THUMS乘员约束系统模型的有效性进行了验证，在此基础上调整THUMS姿态，使其分别为E-NCAP规范下的标准乘员姿态和120°、150°、180°姿态。然后搭建对应的4种不同座椅角度追尾碰撞模型，对其施加E-NCAP下的追尾碰撞加速度波形（中速4.88g和高速6.44g）。通过8组仿真试验对比发现，在追尾碰撞中，标准姿态与120°姿态下的乘员损伤风险较小；颈部棘突间韧带应变值随乘员倾斜角度增大而减小；150°与180°姿态下乘员存在颈部前纵向韧带拉伤的风险；安全带在4种乘员姿态下均可起到约束作用，乘员下肢会以骨盆为中心发生偏转，肋骨未发生骨折，内脏器官均未见损伤。

关键词：自动驾驶；不同姿态；追尾碰撞；乘员损伤

中图分类号：U491.6

DOI：10.3969/j.issn.1004-132X.2023.13.012

Research on Injury of Occupants with Different Postures in Rear End Impacts during Automatic Driving

WU Hequan1，2 BIAN Chuhong1 HU Lin1 GONG Chuangye1

1.Key Laboratory of Lightweight and Reliability Technology for Engineering Vehicle，Education Department of Hunan Province，Changsha University of Science and Technology，Changsha，410004

2.Bioengineering Center，Wayne State University，Detroit，MI48201

Abstract： In order to explore the injury risk of occupants under different postures in automatic driving， the THUMS model was used to explore the biomechanical response of occupants in different postures. Firstly， the effectiveness of the THUMS occupant restraint system model was verified by comparing kinematics response of the cadaveric test. Based on this， the THUMS manikin posture was adjusted to be the standard occupant attitude under the E-NCAP specification and attitudes of 120°， 150° and 180° respectively. Then， four models of rear end impact with different seat angles were built， and two rear-impact acceleration waveforms （medium speed of 4.88g and high speed of 6.44g） under E-NCAP protocols were applied to them. Through the comparison of eight groups of simulation tests， it is found that in the rear end impact， the risk of injury to the passengers in the standard posture and 120°sitting posture are relatively low. The strain value of cervical interspinous ligament decreases with the increase of occupant tilt angle. In 150° and 180° postures， there are risks of pulling the anterior longitudinal ligament of the neck. The safety belt may restrain the passengers in all four postures. The lower limbs of the passengers deflect with the pelvis as the center. The ribs and the internal organs are not damaged.

Key words： automatic driving； different posture； rear end impact； injury of occupant

收稿日期：2022-09-28

基金項目：

国家自然科学基金（52172399，52211530054）；湖南省自然科学基金（2021JJ30723）；长沙理工大学学位与研究生教学改革研究项目

0 引言

随着人工智能技术的不断发展，自动驾驶汽车在近年来得到了广泛的关注与应用［1-2］。多个国家开始允许自动驾驶汽车的研发与销售，并进行道路测试［3］。通过部分企业测试数据来看，自动驾驶技术发展迅速［4］。

在自动驾驶汽车时代，驾驶活动对驾驶员的要求与约束越来越少，驾驶员关注非驾驶活动的意愿在不断增加，他们可以解放双手拥有更多的时间与空间进行休闲娱乐，这也对车内的布置提出了新的要求，汽车内饰的设计越来越受到消费者的关注［5］。自动驾驶汽车可以为乘客提供适当的座位配置、空间和便利，便于乘客在各种情况下舒适、安全地移动。例如前排乘客可转动180°，以便驾驶员和乘客可以相互交谈，同时座椅可以倾斜甚至躺卧以满足乘客对舒适度的要求［6-7］。在一项调查中发现，用户在汽车短距离行驶过程中更倾向于将座椅倾斜到更放松的位置［8］。汽车行驶风格多种多样，相应的车载系统配置不断升级努力避免碰撞事故发生［9-10］，自动驾驶产业虽然蓬勃发展，但仍受到现有技术发展与成本等因素的限制，存在一定的碰撞安全隐患［11］，因此新型驾驶环境下对于乘员的保护尤为重要。

关于乘员不同姿态的研究目前相对较少。当前用于评估车辆安全性的监管流程主要针对处于标准姿态且座椅靠背与垂直方向的夹角约为25°的乘员［12］。ZHANG等［13］调查收集了前排乘客常用的姿态列表，包括29种成人姿态和13种儿童姿态。发现其中成年人最常见的两种姿态是直立坐在坐垫尾部，另一种是坐在坐垫的一部分，膝盖朝前，与左侧成30°，这两类姿态的可能性占95%。BOSE等［14］研究了在正面碰撞中乘員的质量、身高、姿态和支撑水平对乘员损伤的影响，发现与驾驶员群体中代表性的乘员人体测量范围相比，驾驶员姿态的代表性变化对碰撞期间的伤害结果具有更显著的影响。当乘员处于非标准姿态时，座椅安全带或安全气囊往往无法为其提供有效保护，甚至会对乘员造成一定的伤害。同时座椅靠背和坐垫的倾角大小也会对乘员损伤造成影响，如肖志等［15］研究了追尾碰撞中乘员姿态对乘员动力学响应和颈部损伤的影响，发现乘员处于离位坐姿时的颈部损伤参数值远大于正常坐姿时的参数值，同时头枕位置与刚度、座椅靠背刚度也会影响乘员颈部损伤。MJSA等［16］研究了不同靠背和坐垫角度组合下乘员躺卧的损伤风险，预测了在自动驾驶车辆中基于车辆限制的最有利的睡眠姿势为座椅坐垫角度为40°和靠背角度为155°的组合。JIANG等［17］研究了乘员半倾斜和倾斜休息模式时的头部HIC值、颈部Nij值以及胸部压缩量值。

在汽车碰撞中车辆的碰撞速度与乘员受伤程度息息相关［18］，本文基于自动驾驶汽车，在典型的三点约束系统下，通过THUMS（total human model for safety）人体模型研究对比标准姿态、120°、150°和180°这4种不同姿态角度乘员在不同追尾碰撞速度下的运动学响应和损伤分析。

1 研究方法

1.1 THUMS乘员约束系统模型搭建

通过对比KANG等［19-20］系列尸体试验（PMHS）样本的追尾碰撞运动学响应，对搭建的乘员约束系统进行有效性验证。参考的PMHS试验样本编号为PMHS2。试验设置的边界条件是将PMHS使用三点式安全带约束在座椅上，座椅靠背初始角度与垂直方向的夹角约为25°，尸体头部重心（CG）到头枕顶面的垂直距离为50±5 mm，安全带腰带与肩带的初始安全带张力分别为17.8 N与26.7 N。

本文利用THUMS（V4.0，AM50）模型（图1）参考PMHS试验定位人体模型并建立约束系统模型。在未来自动驾驶中，驾驶员无需保持驾驶姿势，因此手臂可以垂下平放于腿部。固定THUMS人体模型的肩胛骨与锁骨部位，对手臂施加1g加速度，调整手臂姿态，使其更加符合实际情况。模型包括汽车座椅、乘员、三点式安全带等，座椅模型基于公开的汽车座椅。PMHS试验设置与搭建的THUMS仿真模型分别如图2、图3所示，对座椅施加的加速度波形如图4所示。

1.2 乘员追尾碰撞模型的建立

乘员追尾碰撞模型由人体模型、座椅、安全带等组成。座椅包括座椅框架、坐垫、靠背以及头枕。座椅模型基于公开的丰田YARiS（NHTSA，2010），ZELLMER等［21］的研究表明批量生产的座椅无法承受高强度的后部载荷，因此对座椅框架进行刚化处理，以消除未经验证的材料失效所产生的影响，其中座椅初始角度为100°，以座椅靠背铰接处为旋转中心，调整靠背与坐垫夹角分别呈120°、150°和180°。

现有的THUMS人体有限元模型为坐姿和直立姿态两种，其坐姿模型骨盆区域无法适应大角度座椅靠背。因此利用现有模型，在建立人体模型与座椅系统后，对模型系统施加重力场并设置相应的接触，提取运算结束时刻的状态，即人体模型与座椅相互作用并达到平衡的状态，其中人体模型头部与座椅头枕正常贴合，手臂自然平放，双脚正常放置。按照E-NCAP挥鞭试验规范设置一组标准乘员姿态作为对照，要求模型骨盆角为26.5°±2.5°，两膝之间距离为200 mm［22］。4种不同姿态追尾碰撞模型如图5所示。安全带系统采用某商务车中间排座椅的三点一体式安全带，卷收器、滑环和锁扣等与座椅刚体支撑结构固定连接，安全带卷收器限力设置为4 kN，预紧限力设置为2 kN［23］。

本文碰撞仿真试验根据E-NCAP选用两种加速度波形，根据平均加速度大小分为中速4.88g和高速6.44g［24］，如图6所示。

1.3 仿真试验中乘员损伤评价

头部损伤一般主要包括颅骨骨折和脑组织损伤，THUMS人体模型具有详细的颅脑组织结构特征，可以直接分析颅内压力和等效应力，可作为评价大脑损伤的指标。根据WARD等［25］的研究，当颅内压力小于173 kPa时，会发生轻微损伤或者无损伤；当颅内压力在173～235 kPa时，会产生中度损伤；当颅内压力大于235 kPa时，会导致严重损伤。根据WILLINGER［26］的研究，当颅内等效应力在15～20 kPa时，会造成脑震荡；当颅内等效应力达到38kPa时，会导致严重的脑部损伤。

颈部损伤评估参考值（IARVs）已规定头部和颈部连接处（OC/C1）以及颈部和躯干连接处（C7/T1）的轴向力、剪切力和弯矩的限值［27］。

根据YOGANANDAN等［28］的研究，测量前纵向韧带、后纵向韧带、关节囊韧带、黄韧带和棘突间韧带的最大主应变，并根据其相应的损伤阈值判断颈部韧带损伤。

THUMS人体模型具有詳细的位于胸、腹部的内脏生物学组织结构特征（图7），能够直接分析其压力、等效应力和应变等。STITZEL等［29］研究发现，当肺部应变达到35%时，肺部会发生损伤。根据YAMADA［30］ 的研究，心脏引起损伤的应变阈值为30%。MELVIN等［31］研究发现，肝脏、肾脏和脾脏的应变耐受值为30%。

2 试验结果

2.1 THUMS乘员约束系统验证结果

本文进行THUMS乘员约束系统模型验证时，与KANG等［19-20］追尾碰撞尸体试验的运动学响应进行了对比。图8所示为THUMS模型与尸体样本在不同时刻的运动学响应对比。

追尾碰撞仿真验证试验中，在0～40 ms内，由于冲击速度不大，仿真人体模型姿态几乎没有发生变化，头部因惯性保持静止，胸部在椅背推动下向前移动；在40～80 ms内，头部逐渐相对于颈椎向后移动，接触头枕，接触时长超过40 ms；之后头部逐渐脱离头枕，在肌肉和韧带的作用下发生回弹运动，仿真人体模型与尸体姿态响应一致。仿真得到的头部质心在水平方向的加速度曲线如图9所示，尸体试验与仿真试验结果中加速度峰值分别为26.5g与28.8g，峰值出现时刻分别为86 ms与82 ms，可以看出，在160 ms之内，仿真所得的曲线与尸体试验所得曲线趋势基本一致，加速度峰值到达时刻略微提前。这可能是由于人体死亡后颈部肌肉力消失，且座椅头枕形状有差异，会影响头部运动。但整体仿真试验模型的运动学响应与尸体试验有较高相似度，因此，乘员约束系统有效性得以验证。

2.2 追尾碰撞仿真试验及损伤分析

2.2.1 标准姿态追尾碰撞仿真试验及损伤分析

标准姿态下中高速追尾碰撞仿真试验乘员运动学响应如图10、图11所示。在0～45 ms中，座椅加速向前运动，座椅靠背对乘员背部的支撑力逐渐增大，分别在52 ms与48 ms时人体头部与头枕接触，乘员身体躯干沿靠背向上爬升，颈部发生弯曲，小腿部回缩与座椅靠垫产生接触。随后乘员头部分别于90 ms与126 ms脱离头枕，在惯性作用下，头部相对颈部向前运动。高速追尾碰撞中由于冲击力更大导致乘员头部与头枕接触时间长于中速情况，因此在140 ms结束时刻高速下乘员头部与头枕的距离更近。

中高速追尾碰撞乘员头部CG、C4、T1、T6、T12、L3和骨盆140 ms时刻运动学响应对比如图12所示，140 ms时高速追尾碰撞下乘员距离头枕与座椅更近。

THUMS人体模型具有详细的颅脑组织结构特征，可以直接分析颅内压力和等效应力，在标准姿态下的中高速追尾碰撞工况中，乘员最大颅内压力分别为55.8 kPa和56.0 kPa（图13），颅内最大等效应力分别为1.8 kPa和1.7 kPa（图14），均远小于损伤阈值，因此，颅脑损伤的风险极小。

由表1可知，标准姿态下在中速和高速追尾碰撞时，乘员肋骨、肺部、心脏、肝脏、脾脏和肾脏应变值均小于阈值，未见明显损伤。

图15中，Fx表示剪切力，Fz表示拉伸力。如图15所示，标准姿态下的乘员在中高速追尾碰撞工况中的颈部载荷值较小，远小于MERTZ等［27］公布的50%男性颈部剪切力极限3100 N，拉伸极限4000 N。

2.2.2 120°姿态追尾碰撞仿真试验及损伤分析

120°姿态下中高速追尾碰撞仿真试验乘员运动学响应如图16、图17所示。在0～30 ms时刻，座椅加速前进，由于惯性的作用，座椅和乘员产生相对位移，乘员胸部压缩座椅靠背泡沫，乘员头部和胸部受到座椅骨架的支撑作用；分别在30～88 ms和30～94 ms时间内，乘员身体躯干在安全带的束缚下沿着座椅靠背方向向上爬升，头部受到来自颈椎的轴向力的作用，并在与头枕的相互作用下，沿Y轴（左肩到右肩为Y轴正方向）方向产生一定的偏转，下肢在惯性的作用下向靠近坐垫方向回旋并与其接触；在追尾碰撞结束后，座椅泡沫由于物理性能出现反弹，推动乘员躯干和头部向前运动，乘员头部开始脱离头枕。

中高速追尾碰撞乘员头部CG、C4、T1、T6、T12、L3和骨盆140 ms时刻运动学响应对比如图18所示，相比中速追尾碰撞，高速追尾碰撞由于惯性更大，会产生更大的位移。

在120°姿态下的中速和高速追尾碰撞工况中，乘员最大颅内压力分别为67.2 kPa和59.2 kPa（图19），颅内最大等效应力分别为3.6 kPa和3.4 kPa（图20），均远小于损伤阈值，因此，颅脑损伤的风险极小。

由表2可知，在中速和高速追尾碰撞时，乘员肋骨、肺部、心脏、肝脏、脾脏和肾脏应变值均小于阈值，未见明显损伤。

如图21所示，120°姿态下的乘员在中高速追尾碰撞工况中的颈部载荷值较小，远小于

MERTZ等［27］公布的50%男性颈部剪切力极限3100 N，拉伸极限4000 N。

2.2.3 150°姿态追尾碰撞仿真试验及损伤分析

中高速追尾碰撞仿真试验乘员运动学响应如图22、图23所示。在0～80 ms时刻，座椅加速前进，由于惯性的作用，乘员身体躯干在安全带的束缚下沿着座椅靠背方向向上爬升，头部受到来自颈椎的轴向力的作用，并在与头枕的相互作用下，沿Y轴方向产生一定的偏转，乘员下颌与胸部接触，下肢在惯性的作用下脱离踏板，并弯曲与座椅坐垫接触；随着仿真的继续，在头枕的作用下，乘员头部开始反向旋转，分别在140 ms和146 ms时，乘员头部与头枕顶部接触，直到170 ms时安全带始终未脱离肩部，乘员下肢已脱离座椅坐垫，乘员腹部在安全带的作用下产生较严重的压缩变形。

中高速追尾碰撞乘员头部CG、C4、T1、T6、T12、L3和骨盆170 ms时刻运动学响应对比如图24所示，相比中速追尾碰撞，高速追尾碰撞由于惯性更大，会产生更大的位移。

在150°姿态下的中速和高速追尾碰撞工况中，乘员最大颅内压力分别为-96.3 kPa和-92.5 kPa（图25），颅内最大等效应力分别为6.8 kPa和7.8 kPa（圖26），均远小于损伤阈值，因此，颅脑损伤的风险小。

由表3可知，在中速和高速追尾碰撞时，乘员肋骨、肺部、心脏、肝脏、脾脏和肾脏的应变值均小于阈值，未见明显损伤。

如图27所示，150°姿态下的乘员在中高速追尾碰撞工况中的颈部载荷值较小，远小于MERTZ等［27］公布的50%男性颈部载荷阈值。

2.2.4 180°姿态追尾碰撞仿真试验及损伤分析

中高速追尾碰撞仿真试验乘员运动学响应如图28、图29所示。随着和座椅加速前进，由于惯性的作用，乘员身体躯干在安全带的束缚下沿着座椅靠背方向滑移，在安全带肩带的作用下，分别在90 ms和88 ms乘员身体达到最大位移；随后，乘员下肢在惯性的作用下，以骨盆为中心开始偏转，逐渐脱离座椅，同时，乘员颈部开始拉伸，在高速追尾碰撞中，乘员头部在170 ms时已完全脱离头枕。

中高速追尾碰撞乘员头部CG、C4、T1、T6、T12、L3和骨盆170 ms时刻运动学响应对比如图30所示，相比中速追尾碰撞，高速追尾碰撞由于惯性更大，会产生更大的位移。

在180°姿态下的中高速追尾碰撞工况中，乘员最大颅内压力分别为 -88.6 kPa和62.3  kPa（图31），颅内最大等效应力分别为4.2 kPa和3.5 kPa（图32），均远小于损伤阈值，因此，颅脑损伤的风险小。

由表4可知，180°乘员姿态下，在中高速追尾碰撞时，碰撞速度越高，乘员肋骨与内脏器官应变值越大，但均未超出损伤阈值，未发现明显损伤风险。

如图33所示，180°姿态下的乘员在中高速追尾碰撞工况中的颈部载荷值较小，远小于MERTZ等［27］公布的50%男性颈部载荷阈值。

2.3 对比分析

由表5可以看出，在标准姿态以及120°姿态中，乘员在中速追尾碰撞和高度追尾碰撞工况下，颈部韧带最大应变值均小于损伤阈值。150°与180°姿态乘员在中速追尾碰撞工况下，颈部韧带最大应变值均小于损伤阈值；在高速追尾碰撞工况下，前纵向韧带最大应变值超过损伤阈值。并且可以看出，前纵向韧带应变值在大角度倾斜姿态下，追尾碰撞速度越大，应变值越大。因为在追尾碰撞中乘员姿态倾角增大，头枕对于头部的支撑作用减弱，颈部拉伸程度与冲击速度大小成正比，前纵向韧带更易受到损伤。棘突间韧带应变值随乘员姿态角度增大而减小，这是因为棘突间韧带连接相邻椎骨，可限制脊柱过度前屈，当乘员倾斜角度较小时，在追尾碰撞中头部与头枕接触后会发生回弹现象，导致颈部向前屈曲，棘突间韧带应变增大；当乘员姿态倾角增大时，头部与头枕自然接触，在追尾碰撞中回弹减弱，或直接向后滑移不发生回弹，因此颈部屈曲度减弱，棘突间韧带应变值减小。

由表6可知，当乘员处于大倾角姿态时，安全带作用力峰值大小对冲击速度变化更为敏感。

当追尾速度增大时，150°与180°姿态下，乘员安全带接触力峰值增量较标准姿态与120°姿态变化量大。乘员姿态角度越大，座椅靠背与头枕对乘员在碰撞过程中的运动变化干涉越小，乘员容易越过头枕向后滑移，且速度越大滑移量越多，因此安全带对于人体的作用力更大。

3 结论

（1）在中高速追尾碰撞中，座椅一体式安全带可有效地将4种不同姿态角度的乘员胸腹部约束在座椅上，但下肢在惯性的作用下会以骨盆为中心偏转并脱离座椅。当乘员处于150°与180°姿态时，安全带对人体的约束作用更加明显。

（2）在4种姿态角度下的中高速追尾碰撞中，乘员的肋骨均没有发生骨折，肺部、心脏、肝脏、肾脏、脾脏等内脏器官都未见损伤。因此，乘员姿态倾角变化对肋骨及内脏器官影响较小。

（3）在高速追尾碰撞中，150°和180°姿态乘员在惯性作用下头部位移增大并脱离头枕，颈部被拉伸，颈部前纵向韧带出现损伤。这可能是由于随着座椅靠背角度的增大，头枕对头部姿态的支撑作用减弱，无法有效限制头部位移。

（4）在追尾碰撞中，乘员颈部棘突间韧带应变值随姿态倾斜角度的增大而减小。这是因为棘突间韧带与脊柱向前屈曲有关，当人体倾斜角度增大时，头颈部在追尾过程中的回弹减弱甚至不发生，从而减小前屈程度，使得棘突间韧带应变值减小。

（5）本文的研究简化了乘员的乘坐环境，关于乘员下肢的偏转是否会与内饰撞击而产生损伤，将在后续展开研究。项目的研究目前以仿真试验为主，对追尾碰撞中乘员的运动学响应和损伤预测存在一定的偏差。但随着人工智能技术的不断发展，自动驾驶汽车将在不久的将来走进人们的生活，不同的驾乘环境和多样的乘坐姿态必将对乘员安全提出挑战，因此本研究具有一定的理论意义和参考价值。

参考文献：

［1］ 田忠. 自动驾驶安全策略［J］. 智能网联汽车， 2019（1）：61.

TIAN Zhong. Strategy for Autonomous Driving Safety［J］. Intelligent Connected Car， 2019（1）：61.

［2］ 江溯．自动驾驶汽车对法律的挑战［J］. 中国法律评论， 2018（2）：180-189．

JIANG Su. The Challenge of Self-driving Cars to the Law［J］. China Law Review， 2018（2）：180-189．

［3］ 张继红， 肖剑兰. 自动驾驶汽车侵权责任问题研究［J］. 上海大学学报（社会科学版）， 2019， 36（1）：16-31.

ZHANG Jihong， XIAO Jianlan. Research on the Liability for Tort of Autonomous Vehicles［J］. Journal of Shanghai University （Social Science Edition）， 2019， 36（1）：16-31.

［4］ 刘力源， 荣亚鹏， 李硕， 等. 美国加州自动驾驶汽车路测数据分析［J］. 公路与汽运， 2021（5）：40-44.

LIU Liyuan， RONG Yapeng， LI Shuo， et al. Analysis of Road Test Data of Autonomous Vehicle in State of California［J］. Highways and Automotive Applications， 2021（5）：40-44.

［5］ 郝瑞敏. 自动驾驶技术驱动的汽车内饰设计研究［J］. 装饰， 2018（7）：102-105.

HAO Ruimin. Research on Automotive Interior Design Driven by Autonomous Driving Technology［J］. Decoration， 2018（7）：102-105.

［6］ Adient： Adients AI18 Concept Vehicle Showcases the Future of Automotive Seating ［EB/OL］. USA：Adient， 2018［2022-09-26］. https：∥www. adient. com/advancements/.

［7］ WALDROP M M. Nodrivers Required［J］. Nature， 2015， 518（7537）：20-21.

［8］ JORLV S， BOHMAN K， LARSSON A. Seating Positions and Activities in Highly Automated Cars：a Qualitative Study of Future Automated Driving Scenarios ［C］∥ IRCOBI Conference. Antwerp， 2017：13-22.

［9］ HU L， LI H B， YI P， et al. Investigation on AEB Key Parameters for Improving Car to Two-wheeler Collision Safety Using In-depth Traffic Accident Data［J］. IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2023， 72（1）：113-124.

［10］ 王孔龍， 冯程， 姜志豪， 等. 自适应巡航目标跟踪不释放问题分析及策略优化［J］. 公路与汽运， 2022（3）：1-3.

WANG Konglong， FENG Cheng， JIANG Zhihao et al. Analysis and Strategy Optimization of Adaptive Cruise Target Tracking without Release［J］. Highways and Automotive Applications， 2022（3）：1-3.

［11］ 王乐兵. 自动驾驶汽车的缺陷及其产品责任［J］. 清华法学， 2020， 14（2）：93-112.

WANG Lebing. The Defects of Self-driving Cars and Their Product Liability［J］. Tsinghua Law， 2020， 14（2）：93-112.

［12］ BOYLE K J， REED M P， ZASECK L W， et al. A Human Modelling Study on Occupant Kinematics in Highly Reclined Seats during Frontal Crashes［C］∥ IRCOBI Conference. Florence， 2019： 282-292.

［13］ ZHANG L， CHEN L， VERTIZ A， et al. Survey of Front Passenger Postures Usage in Passenger Vehicles［C］∥ Proceedings of the 2004 SAE World Congress. Detroit， 2004：1-8.

［Symbolq@@4］ BOSE D， CRANDALL J R， UNTAROIU C D， et al. Influence of Pre-collision Occupant Parameters on Injury Outcome in a Frontal Collision［J］. Accident Analysis and Prevention， 2010， 42（4）：1398-1407.

［15］ 肖志， 杨济匡. 汽车低速追尾碰撞中乘员动力学响应和颈部损伤的仿真研究［J］. 中国机械工程， 2007， 18（10）：1239-1243.

XIAO Zhi， YANG Jikuang. Simulation Study of Occupant Dynamic Response and Neck Injury in Low-speed Rear-end Collision of Automobile［J］. China Mechanical Engineering， 2007， 18（10）：1239-1243.

［16］ MJSA B， FKP B， SP A， et al. Automated Driving： A Biomechanical Approach for Sleeping Positions［J］. Applied Ergonomics， 2020， 86：103-103.

［17］ JIANG B， REN H， ZHU F， et al. A Preliminary Study on the Restraint System of Self-driving Car［J］. SAE Technical Papers， 2020-01-1333.

［18］ HU L， TIAN Q T， ZOU C F， et al. A Study on Energy Distribution Strategy of Electric Vehicle Hybrid Energy Storage System Considering Driving Style Based on Real Urban Driving Data［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2022， 162（7）：112416.

［19］ KANG Y S， MOORHOUSE K， ICKE K， et al. Head and Cervical Spine Responses of Post Mortem Human Subjects in Moderate Speed Rear Impacts［C］∥ IRCOBI Conference. Berlin， 2014： 268-285.

［20］ KANG Y S， MOORHOUSE K， BOLTE J. Head Trajectories of Post Mortem Human Surrogates in Moderate-speed Rear Impacts［C］∥ IRCOBI Conference. Florence， 2019：102-118.

［21］ ZELLMER H， MANNECK F. Assessing Injury Risk of Car Occupants on Rearward Facing Seats in a Full Frontal Impact—Sled Tests in a Generic Test Environment［C］∥ 26th International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles （ESV）. Eindhoven， 2019：19-0201.

［22］ Euro NCAP. Assessment Protocol—Adult Occupant Protection： European New Car Assessment Programme （Euro NCAP）， V6.0［S］. Europe： Euro NCAP， 2013：26-27.

［23］ KITAGAWA Y， HAYASHI S， YAMADA K， et al. Occupant Kinematics in Simulated Autonomous Driving Vehicle Collisions： Influence of Seating Position， Direction and Angle［J］. SAE Technical Papers， 2017-22-0005.

［24］ 鄭祖丹， 吴斌， 于峰， 等. 追尾碰撞颈部挥鞭伤害的试验研究［J］. 汽车技术， 2013（10）：47-50.

ZHENG Zudan， WU Bin， YU Feng， et al. Experimental Study on Whiplash Injury in Rear Impact［J］. Automotive Technology， 2013（10）：47-50.

［25］ WARD C C， CHAN M， NAHUM A M. Intracranial Pressure—a Brain Injury Criterion［J］. SAE Technical Papers， 1980： 801304.

［26］ WILLINGER R. Head Tolerance Limits Drived from Numerical Replication of Real World Accidents［C］∥ IRCOBI Conference. Montpellier， 2000：209-221.

［27］ MERTZ H J， PATRICK L M. Strength and Response of the Human Neck［J］. SAE Technical Papers， 1971： 710855.

［28］ YOGANANDAN N， KUMARESAN S， PINTAR F A. Geometric and Mechanical Properties of Human Cervical Spine Ligaments［J］. Journal of Biomechanical Engineering， 2000， 122（6）：623.

［29］ STITZEL J D， GAYZIK F S， HOTH J J， et al. Development of a Finiteelement Based Injury Metric for Pulmonary Contusion Part Ⅰ： Model Development and Validation［J］. Stapp Car Crash Journal， 2005（49）： 271-289.

［30］ YAMADA H. Strength of Biological Materials ［J］. Williams & Wilkins Company Baltimore， 1970（3）：585-589.

［31］ MELVIN J W， STALNAKER R L， ROBERTS V L， et al. Impact Injury Mechanisms in Abdominal Organs［J］. SAE Technical Papers， 1973：730968.

（编辑 王旻玥）

作者简介：

武和全，男，1982年生，博士、副教授。研究方向为汽车碰撞安全，乘员碰撞损伤。E-mail：csust_vehicle@hotmail.com。

胡 林（通信作者），男，1978年生，博士、教授。研究方向为智能驾驶、交通事故深入调查及预防。E-mail：hulin888@sohu.com。