传统的汽车主动安全和被动安全系统独立运行，缺乏关键的协同工作标准和系统激活策略，导致二者在功能上难以协同控制，限制了防护性能的提升。为了解决这一局限，清华大学聂冰冰副教授、周青教授团队提出了以降低行人等弱势交通群体损伤严重性为目标的汽车智能安全系统（Intelligent Safety Systems, ISS ）策略，该系统包括感知模块、车辆主动安全系统控制模块以及可控被动安全装置。本研究通过精确重建真实行人-车辆交通事故，基于车辆动力学边界分析AEB与AES作用下的车辆避撞边界，分析了以损伤防护为目标的智能安全系统触发时间域，并评估了智能安全系统对行人损伤风险降级的能力。这项工作近期发表于交通安全领域重要期刊《Accident Analysis & Prevention》，第一作者为清华大学李泉博士，研究合作单位包括中国汽车工程研究院、厦门理工学院和中国政法大学法大法庭科学技术鉴定研究所。
真实交通事故中的行人与车辆交互
为确定真实事故中行人与车辆的交互过程，本研究基于事故视频、现场勘测信息、损伤报告，对碰撞发生前后的完整过程进行重建，辨识了碰撞前后行人与车辆运动学；通过计算 TTC 预测碰撞的可能性。此外，建立了行人损伤风险模型，该模型结合了碰撞速度和行人年龄估计受伤的严重程度。基于事故重建数据还原案例过程，可以得到交互过程中不同时刻的行人损伤概率。
图1 基于真实事故重建推演危险冲突演变过程
主动安全系统启动时间的影响
现有的主动安全系统以避免碰撞为目标设计控制阈值。现有研究中在确定主动安全系统（如 AEB 和 AES ）避免碰撞所需最少时间时，尚缺少基于真实事故案例的深度分析。本研究根据真实事故案例，结合车辆动力学模型分析得到，若以避免碰撞为目标，AEB的平均触发TTC时间为 -1.06 ± 0.23 s，若AEB与AES同时启动，则避免碰撞所需最小TTC降低至 -0.44 ± 0.14s，同时考虑了在无法避免碰撞情况下，不同的主动安全系统启动时间可能造成的行人损伤后果，在碰撞不可避免时，对于年龄在 20 岁 - 70 岁的群体，若以 MAIS3+ 损伤风险低于 20% 为防护目标，主被动安全系统的平均触发TTC时间为 -0.62 ± 0.20s，若以头部 AIS3+ 损伤风险低于 10% 为防护目标，主被动安全系统的平均触发TTC时间为 -0.66 ± 0.20s。
图2：以避撞和降损为防护目标的
主被动一体化安全系统触发时间
智能安全系统（ISS）
基于事故重建信息、损伤预测信息、主动安全系统启动时间影响，本研究搭建了车辆智能安全 ISS 系统及其实施策略，包括感知模块、车辆主动安全系统控制模块以及可控被动安全装置。对于 ISS 系统，不同装置的启动准则与时机十分重要，判断当前 TTC 与 AEB 和 AES 作用下的车辆避撞边界关系，确定碰撞是否为可避免碰撞，对于不可避免碰撞，通过损伤预测模块判断行人损伤，并与损伤阈值进行对比，根据结果可在碰撞发生前预启动被动安全系统，进而降低行人损伤。
图3：智能安全系统启动策略框架
结论
本研究评估了 ISS 系统在各种触发条件下降低行人伤害风险的有效性。在TTC为 −0.5s 时激活 ISS 可将行人伤害风险降低 59%，这为主被动安全系统一体化设计提供了关键数据支撑与技术路径，有望有效提升车辆安全系统性能，降低行人损伤风险。
来源：汽车安全与轻量化
作者：罗一冉 李泉
