面向中等身材儿童安全的校车智能气囊优化设计

来源：中国安全科学学报杂志2025年第12期北京时间：

作者：洪亮, 陈志豪, 刘鹏

单位：江苏大学 汽车与交通工程学院, 江苏 镇江 212013

摘要：为减轻校车正面碰撞中,中等身材儿童的生物力学损伤程度,开展智能气囊的优化设计研究。首先,基于台车试验,构建、验证校车仿真模型;其次,确立10岁儿童全方位人体安全模型(THUMS)假人头部、胸部与腿部损伤指标的输出方法,搭建校车-THUMS假人-智能气囊耦合模型;然后,基于第三代非支配排序遗传算法(NSGA-III),提出自适应传播因子、引入高斯变异算子、融合粒子群进化机制、改变非支配排序方法,从而提出改进型NSGA-III;最后,利用改进型NSGA-III,开展优化设计,获得气囊的最优配置。结果表明:改进型NSGA-III的性能优于其他3种著名的优化算法;正常、前倾10和20°、右倾5和10°及躺卧坐姿下,当充气阀的气体质量流率比例系数、泄气阀的开启压力和开度系数、气袋的安装点高度分别为1.23、1.37×105 Pa、2.10与478 mm时,中等身材儿童的头部伤害指标(HIC15),颅内压力(IP),肝脏压力(LP),左、右大腿力(FL、FR),加权伤害指标(WICC)明显下降。

关键词：中等身材儿童,校车,智能气囊,优化设计,全方位人体安全模型(THUMS)假人,改进型第三代非支配排序遗传算法(NSGA-III)

基金资助：国家自然基金资助(51805224); 中国博士后科学基金资助(2020M671307); 江苏省资助博士后研究人员计划项目(2019Z061); 江苏省博士后科研资助计划(2019K043)