










摘 要:為明確老齡與青壯年行人事故損傷特征及損傷風(fēng)險(xiǎn)之間的差異并為行人碰撞安全法規(guī)提升提供理論基礎(chǔ),對(duì)中國(guó)交通事故深度調(diào)查(CIDAS)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取的496例老齡行人和431例青壯年行人事故樣本進(jìn)行了研究。對(duì)比分析了老齡與青壯年行人損傷部位分布及具體部位損傷類型的異同;建立了基于車輛碰撞速度的老齡與青壯年行人頭部AIS3+、胸部AIS3+及下肢AIS2+的損傷風(fēng)險(xiǎn)曲線。結(jié)果表明:老齡與青壯年行人胸部損傷比例差異高達(dá)20.9%;在40 km/h碰撞車速時(shí),2類行人頭部、胸部和下肢損傷風(fēng)險(xiǎn)差異分別為38.9%,39%、21.2%。因此,中國(guó)行人碰撞安全法規(guī)的提升可差異性考慮老齡人與青壯年行人的測(cè)試方法或損傷準(zhǔn)則,尤為必要考慮納入汽車-老齡人胸部碰撞測(cè)試評(píng)價(jià)方法。
關(guān)鍵詞: 汽車安全;碰撞事故;老齡人;行人;損傷類型;損傷風(fēng)險(xiǎn)
中圖分類號(hào): U 461.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.002
第7 次人口普查數(shù)據(jù)表明:2022 年末中國(guó)60 歲及以上人口有28 004 萬(wàn)人,占全國(guó)人口的19.8%,其中65 歲以上的人口20 978 萬(wàn)人,占全國(guó)人口的14.9% [1]。由此可見(jiàn),中國(guó)60 歲和65 歲以上的老齡人口數(shù)量已經(jīng)非常接近中度老齡化社會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),隨著汽車產(chǎn)業(yè)在中國(guó)的飛速發(fā)展,交通安全的嚴(yán)重性也更為突出,世界衛(wèi)生組織公布的《道路安全全球現(xiàn)狀報(bào)告2018》 表明,全球每年交通事故導(dǎo)致約5 000 萬(wàn)人傷殘,近130萬(wàn)人死亡。在中國(guó),汽車碰撞事故大約占交通事故總數(shù)的75%,行人更是易受傷害的道路使用者[2]。行人的死亡或者重傷在交通事故的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失中占據(jù)了較大比例,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,其造成直接和間接的損失都更高。
國(guó)外研究表明隨著年齡的增長(zhǎng),行人發(fā)生交通事故傷害的比例增加,道路交通事故中老年人的致死率也更高[3],而且在相同的傷害嚴(yán)重程度下,老年人的生命風(fēng)險(xiǎn)更大[4]。Azami-Aghdash 等[5] 研究也表明道路交通事故中最常見(jiàn)的傷害是人車碰撞產(chǎn)生的車禍,老年人和非老年人之間存在顯著差異。因此,通過(guò)對(duì)中國(guó)汽車-行人碰撞事故數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以為采取有效干預(yù)措施及減輕傷害負(fù)擔(dān)提供理論基礎(chǔ),考慮特有的老齡弱勢(shì)群體的傷亡特征,探究老齡行人與青壯年行人損傷特征差異,提升道路安全勢(shì)在必行。
目前,針對(duì)汽車碰撞事故中老齡人損傷的研究主要集中在2 個(gè)方面:一是基于仿真計(jì)算的老齡體征鈍性沖擊損傷機(jī)理與耐受限度,二是基于事故數(shù)據(jù)的損傷流行病學(xué)研究。前者如HUANG Jing 等[6] 建立年齡特異性下肢有限元模型,分析表明老年人長(zhǎng)骨耐受限度隨骨組織幾何形態(tài)及材料特性發(fā)生顯著變化。ZHOUZhou 等[7] 通過(guò)改進(jìn)有限元頭部模型研究發(fā)現(xiàn)萎縮的大腦皮質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和BV ( 橋接靜脈) 應(yīng)變顯著增加,從而加劇了老年人ASDH ( 急性硬膜下血腫) 的風(fēng)險(xiǎn)。D.Poulard 等[8] 通過(guò)分析肋骨、胸骨和鎖骨的極限塑性應(yīng)變來(lái)預(yù)測(cè)各部位損傷,并表明皮質(zhì)骨骨折的擬議閾值隨年齡在3% (20 歲) 至0.8% (75 歲) 之間變化。LIUXinran 等[9] 以老年行人下肢為研究對(duì)象,模擬了4 種沖擊速度和3 種沖擊角度的碰撞過(guò)程,分析沖擊載荷對(duì)老年人損傷特性的影響,發(fā)現(xiàn)老年行人下肢最脆弱的部位是膝關(guān)節(jié),碰撞速度與下肢損傷程度呈正相關(guān)。
有關(guān)老年人事故損傷的流行病學(xué)研究主要基于中國(guó)以外的事故數(shù)據(jù),如S. H. Park等[10]基于韓國(guó)大邱市的事故數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,表明不同年齡的行人受傷嚴(yán)重程度存在著很大的差異;J. E. Rod等[11]通過(guò)德國(guó)GIDAS數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)比分析了60歲以上老年行人及年輕行人傷亡情況,表明60歲以上行人更易遭受嚴(yán)重或致命損傷;B. Zohrevandi等[12]對(duì)創(chuàng)傷系統(tǒng)和醫(yī)院信息系統(tǒng)2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的917名受傷行人數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,表明最常見(jiàn)的腦部損傷分別為腦挫傷、蛛網(wǎng)膜下腔出血和顱骨骨折;J. Saadé等[13]基于法國(guó)事故數(shù)據(jù)庫(kù),描述了行人與客車碰撞中的傷害影響因素,表明大多數(shù)損傷發(fā)生在下肢,其次是頭部、胸部以及上肢,車輛碰撞速度和行人年齡對(duì)碰撞損傷的影響都比較大。然而,鮮有研究對(duì)中國(guó)道路上汽車-行人碰撞事故中老齡人損傷流行病學(xué)特征進(jìn)行分析,中國(guó)老齡人群道路使用者損傷現(xiàn)狀與年輕人的異同尚不明確。
因此,本文主要以中國(guó)交通事故深度調(diào)查(ChinaIn-depth Accident Survey,CIDAS)數(shù)據(jù)庫(kù)中汽車-行人碰撞事故數(shù)據(jù)為現(xiàn)實(shí)依據(jù),提取數(shù)據(jù)庫(kù)中2011— 2022年496例老齡行人(> 65歲)和431例青壯年行人(18~45歲)事故樣本,分析老齡人與青壯年損傷特征及風(fēng)險(xiǎn)的異同。研究首先對(duì)比老齡行人與青壯年行人損傷分布特征與嚴(yán)重度的異同,隨后基于邏輯回歸的方法分別建立了老齡行人與青壯年行人隨碰撞車速變化的損傷風(fēng)險(xiǎn)曲線,以期為未來(lái)汽車安全法規(guī)制定及損傷精準(zhǔn)預(yù)測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。
1 事故數(shù)據(jù)樣本
中國(guó)交通事故深度調(diào)查(CIDAS)數(shù)據(jù)庫(kù)[14] 目前收集了數(shù)千起中國(guó)交通事故的數(shù)據(jù),其中包括詳盡的碰撞事故信息,記錄了人員、車輛、道路和環(huán)境等多方面的詳細(xì)數(shù)據(jù)。本文采用該數(shù)據(jù)庫(kù)中采集的2011—2022年行人事故數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。
數(shù)據(jù)篩選標(biāo)準(zhǔn)如下:1) 事故中行人至少觀察到1種AIS1+ 及以上損傷;2) 排除二次及多次碰撞的人車碰撞事故;3) 同時(shí)包含行人年齡和具體損傷數(shù)據(jù)的事故。基于CIDAS 數(shù)據(jù)庫(kù),總共篩選出受傷行人1 778人作為分析樣本。 其中,老齡行人( ≥ 65 歲) 數(shù)量為496 人,占比27.9% ;青壯年行人(18~45 歲) 數(shù)量為431 人,占比24.2%。數(shù)據(jù)樣本年齡分布如圖1 所示。
損傷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在定性描述中分簡(jiǎn)明損傷等級(jí)(Abbreviated Injury Scale,AIS) 和最大簡(jiǎn)明損傷等級(jí)(Maximum Abbreviated Injury Scale,MAIS)。目前多重?fù)p傷常用MAIS 進(jìn)行評(píng)價(jià),MAIS 是多重?fù)p傷中最嚴(yán)重的等級(jí),常用于比較特定傷害頻率以及其相對(duì)嚴(yán)重程度[15]。其中,MAIS1-2 及以下表示輕度損傷,MAIS3+表示重度損傷。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中所有行人的MAIS 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如圖2 所示,輕度損傷僅占比43.1%。
2 結(jié)果與分析
2.1 損傷特征分析
2.1.1 行人損傷嚴(yán)重度分析
在汽車-行人碰撞事故發(fā)生后,無(wú)論是判斷行人受傷等級(jí),還是對(duì)行人采取相應(yīng)的救援措施都需要針對(duì)具體損傷部位。研究首先基于1 778條案例,系統(tǒng)分析了行人不同身體部位的損傷分布情況,為后續(xù)損傷特征的分析提供基礎(chǔ)依據(jù)。圖3所示為全體樣本中行人頭部、頸部、胸部、腹部、脊椎等7個(gè)部位的損傷分布情況。由圖可知,AIS2+ (簡(jiǎn)明損傷等級(jí)2級(jí)以上)損傷主要集中在頭部、胸部和下肢3個(gè)部位,與國(guó)內(nèi)外行人損傷流行病學(xué)研究結(jié)論一致[15-16]。此外,AIS5+主要發(fā)生于頭部和胸部。因此,后續(xù)主要針對(duì)行人頭部、胸部以及下肢開(kāi)展老齡行人(>65歲)與青壯年行人(18~45歲)損傷特征異同的對(duì)比分析。
研究選取事故樣本中496名老齡行人和431名青壯年行人對(duì)其損傷特征進(jìn)行分析。基于MAIS對(duì)比分析老齡行人與青壯年行人損傷嚴(yán)重度的占比如圖4所示。其中,青壯年行人MAIS3+損傷占比為45%,MAIS1損傷占比為35%;而老齡行人MAIS3+損傷占比達(dá)72%。由此可見(jiàn),老齡行人在汽車-行人碰撞事故中重傷及致死率顯著高于青壯年行人,青壯年行人主要受到MAIS1-2的輕微傷。
同一行人可能存在多處損傷,行人身體損傷部位占比統(tǒng)計(jì)如圖5 所示。由圖可知,老齡行人在頭部(69%)及胸部(47.8%) 受到損傷的比例顯著高于青壯年行人。其中,胸部尤為突出,近一半老齡人在碰撞事故中胸部出現(xiàn)損傷,而僅有26.9%青壯年存在胸部損傷,差距達(dá)到20.9%。此外,老齡人和青壯年行人發(fā)生下肢損傷的比例相近。
基于AIS等級(jí)對(duì)比分析老齡人與青壯年行人頭部、胸部和下肢受傷嚴(yán)重度的情況,如圖6所示。老齡行人頭部AIS3+,胸部AIS3+及下肢AIS2+占比依次為71%、58%、58%,分別高出青壯年行人15、5、14百分點(diǎn)。由此說(shuō)明老齡行人各身體部位中-重度損傷概率均高于青壯年行人。
2.1.2 損傷類型分析
CIDAS 數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)對(duì)受傷行人的醫(yī)學(xué)簡(jiǎn)易診斷書(shū)及交警調(diào)查報(bào)告進(jìn)行分析,統(tǒng)計(jì)得到行人不同身體部位的損傷情況,包含相應(yīng)的行人損傷特征,例如顱腦損傷、肋骨骨折等。研究通過(guò)對(duì)CIDAS 數(shù)據(jù)庫(kù)中行人損傷特征數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析,明確老齡行人各部位損傷類型與青壯年行人的異同。頭部損傷類型統(tǒng)計(jì)包括頭部骨折、腦損傷和腦出血;胸部損傷類型統(tǒng)計(jì)包括骨折和內(nèi)臟損傷;下肢損傷類型統(tǒng)計(jì)包括為大腿、膝關(guān)節(jié)和小腿損傷。由于一名老齡受傷行人的頭部,骨折情況可能存在顱中粉碎性骨折和后顱粉碎性骨折,對(duì)于存在一處以及以上的損傷類型的情況,僅記錄該行人該部位存在骨折情況,不再對(duì)不同的損傷類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
由圖7a可知,老齡行人頭部骨折和頭部腦損傷比例分別為21.57%和29.84%,均顯著高于青壯年頭部骨折(16.01%)和腦損傷(16.94%)比例。腦出血在老齡行人和青壯年行人中發(fā)生的比例相近。就胸部而言,如圖7b,汽車-行人碰撞事故中近40%的老齡行人都發(fā)生了胸部骨折,25%的老齡行人有內(nèi)臟損傷,這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)均遠(yuǎn)高于青壯年。就下肢損傷而言,老齡人與青壯年在大腿、膝關(guān)節(jié)和小腿損傷比例上相近。由此可見(jiàn),老齡人和青壯年胸部損傷特征差異巨大,其次是頭部,而下肢呈相似特征。
2.2 損傷風(fēng)險(xiǎn)分析
碰撞速度顯著影響行人傷亡情況,是車輛安全性設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的重要參數(shù)[17]。研究進(jìn)一步基于碰撞速度建立了針對(duì)行人頭部AIS3+、胸部AIS3+ 及下肢AIS2+損傷的損傷風(fēng)險(xiǎn)曲線,以對(duì)比分析老齡人與青壯年行人在不同碰撞速度下的損傷風(fēng)險(xiǎn)的異同。通過(guò)數(shù)據(jù)清洗,同時(shí)剔除相關(guān)奇異數(shù)據(jù)及不完整數(shù)據(jù)之后,基于Logistic 回歸模型分別建立損傷風(fēng)險(xiǎn)曲線。
Logistic 回歸可以確定連續(xù)或分類的預(yù)測(cè)因子是否對(duì)損傷結(jié)果有影響[18]。在二元logistic 回歸模型當(dāng)中,輸出量Y 的取值為0 或者1 來(lái)表示事件是否發(fā)生,其中Y = 1 表示事件發(fā)生,Y = 0 表示事件未發(fā)生[19]。在本研究中,將頭部AIS3+、胸部AIS3+ 及下肢AIS2+ 發(fā)生的情況記為1,未發(fā)生的情況記為0。同時(shí),利用p表示該事件發(fā)生的概率,將p 視為輸入量的線性函數(shù):
p = P(Y = 1| X = x1, x2, x3, …, xn). (1)
其中,x1、x2、x3、L、xn 為輸出量Y 的輸入量, 所以logistic 回歸模型建立為
其中, b1、b2、b3、L、bn 為輸入量xn 的參數(shù)。在本文中,p 代表同一分組群體中身體部位損傷達(dá)到AISn+ 的行人人數(shù)占總統(tǒng)計(jì)人數(shù)的比例,則(1- p)代表同一分組群體中身體部位損傷未達(dá)到AISn+ 的行人人數(shù)占總統(tǒng)計(jì)人數(shù)的比例。考慮本文中僅將碰撞車速作為自變量進(jìn)行輸入,可得到p 的logistic 回歸模型表達(dá)式為
其中: vc 為汽車碰撞速度,β0 和β1 為待估計(jì)的參數(shù)。根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù),采用極大似然估計(jì)的方法對(duì)公式中的未知變量β0 和β1 進(jìn)行參數(shù)估計(jì),并對(duì)老齡與青壯年行人頭部、胸部和下肢分別建立相應(yīng)損傷風(fēng)險(xiǎn)曲線,如圖8 所示。隨著碰撞速度的增加,行人各部位損傷風(fēng)險(xiǎn)均逐漸增加。老齡人和青壯年行人頭部、胸部及下肢損傷風(fēng)險(xiǎn)曲線均存在顯著差異,其中胸部損傷風(fēng)險(xiǎn)曲線差異尤為突出。
圖8a 對(duì)比分析了老齡人和青壯年行人頭部AIS3+的損傷風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)碰撞車速為20、50、70 km/h 時(shí),老齡行人頭部AIS3+ 損傷風(fēng)險(xiǎn)分別為6.7%、68.7%、94.9%,而青壯年行人頭部AIS3+ 損傷風(fēng)險(xiǎn)分別為2.9%、32.7%、77.1%。以頭部50% 損傷風(fēng)險(xiǎn)為例,對(duì)應(yīng)老齡行人和青壯年行人碰撞車速分別為44 km/h、57.7 km/h。同等風(fēng)險(xiǎn),兩者碰撞車速差異顯著。
胸部損傷風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比如圖8b 所示。當(dāng)碰撞車速為20、50、70 km/h 時(shí), 老齡行人胸部AIS3+ 損傷風(fēng)險(xiǎn)分別為6.2%、66.4%、接近100% ,而青壯年行人胸部AIS3+ 損傷風(fēng)險(xiǎn)分別為2%、24%、68.4%。顯然,同等車速下老齡人損傷風(fēng)險(xiǎn)顯著大于年輕人。對(duì)應(yīng)50% 損傷風(fēng)險(xiǎn),青壯年行人和老齡行人的碰撞車速分為62.4、44.1km/h,碰撞速度之間的差異達(dá)到40%。
對(duì)比分析老齡行人和青壯年行人下肢AIS2+ 的損傷風(fēng)險(xiǎn),結(jié)果如圖8c 所示。碰撞車速為20 km/h 時(shí),老齡行人和青壯年行人的下肢AIS2+ 損傷風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低,均為3% 左右。車速增加到50 km/h 時(shí),老齡行人下肢AIS2+ 損傷風(fēng)險(xiǎn)上升至45.3%,青壯年行人的下肢AIS2+ 損傷風(fēng)險(xiǎn)為24.4%。車速70 km/h 時(shí),老齡行人下肢AIS2+ 損傷的風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)達(dá)到的89%,青壯年行人風(fēng)險(xiǎn)為66.8%。以下肢50% 損傷風(fēng)險(xiǎn)為例,對(duì)應(yīng)老齡行人和青壯年行人碰撞車速分別為51.8 km/h 和62.7 km/h。相對(duì)頭部及胸部而言,老齡人與青壯年下肢損傷差異最小。
此外,針對(duì)當(dāng)前中國(guó)新車評(píng)價(jià)規(guī)程(China’s NewCar Assessment Program,C-NCAP)、中國(guó)保險(xiǎn)汽車安全指數(shù)(China Insurance Automotive Safety Index,C-IASI)行人保護(hù)測(cè)試規(guī)程中的汽車-行人碰撞速度40 km/h,老齡行人與青壯年行人頭部、胸部及下肢的嚴(yán)重?fù)p傷風(fēng)險(xiǎn)分別為39%和15.5%、38.5%和11.3%、21.2%和11.1%。各部位損傷兩者均存在顯著差異,胸部為最。
3 討 論
本研究主要對(duì)比分析了老齡行人與青壯年行人的損傷特征及風(fēng)險(xiǎn)異同。結(jié)果表明,老齡行人與青壯年行人損傷頻次最高的3個(gè)部位依次為頭部、下肢和胸部。老齡行人各身體部位中-重度損傷概率均高于青壯年行人,以胸部最為突出,胸部損傷比例(47.8%)顯著高于青壯年行人(26.9%)。此外,老齡行人頭部AIS3+與下肢AIS2+損傷比例則分別高出青壯年行人15%和14%。目前,國(guó)內(nèi)外汽車安全測(cè)試規(guī)程僅包含行人頭部和下肢的損傷評(píng)價(jià)方法[20]。由中國(guó)行人胸部受傷比例,尤其從老年人損傷比例來(lái)看,汽車安全測(cè)試規(guī)程極有必要納入胸部損傷測(cè)試方法,以更好地保護(hù)行人尤其是老齡行人的安全。
進(jìn)一步分析頭部、胸部及下肢3 個(gè)部位的具體損傷傷情,老齡行人損傷類型與青壯年行人同樣差異顯著,特別是胸部損傷傷情。在所統(tǒng)計(jì)的事故案例中,38.9%的老齡行人存在胸部骨折現(xiàn)象,顯著高于青壯年行人胸部骨折比例(14.6%)。頭部損傷方面,老齡行人中腦損傷存在比例為29.8%,顯著高于青壯年行人(16.94%);其次是頭部骨折,兩類行人相差5.5% ;腦出血現(xiàn)象存在比例則差異不大。在下肢大腿、膝關(guān)節(jié)和小腿損傷方面,老齡行人與青壯年行人差異不大,均小于5%。因此,隨著中國(guó)老齡化程度加深,未來(lái)行人保護(hù)法規(guī)制定時(shí)應(yīng)著重考慮老齡行人頭部腦損傷及胸部損傷與青壯年行人的差異,以更好的保護(hù)老年人。
此外,研究通過(guò)建立碰撞車速與各部位AISn+ 發(fā)生概率的損傷風(fēng)險(xiǎn)曲線,分析了同等車速對(duì)應(yīng)老齡人與青壯年行人損傷風(fēng)險(xiǎn)的異同。研究表明同等車速下老齡行人各部位損傷風(fēng)險(xiǎn)通常顯著大于青壯年,其中胸部差異最大;相比較青壯年行人,老齡行人達(dá)到50% 損傷風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的碰撞車速更低。當(dāng)前40 km/h 測(cè)試速度下,老年人頭部、胸部和下肢損傷風(fēng)險(xiǎn)依次為39%、38.5%和21.2%。青壯年和老齡行人各部位不同碰撞車速的損傷風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比如表1 所示。
由此可見(jiàn),未來(lái)有必要考慮老齡人與青壯年損傷風(fēng)險(xiǎn)差異,針對(duì)性地制定行人保護(hù)測(cè)試流程,考慮選定不同碰撞速度或損傷準(zhǔn)則。研究目前只考慮了青壯年與老齡人的差異,未來(lái)研究有必要考慮覆蓋所有年齡段。同時(shí),在數(shù)據(jù)允許情況下,未來(lái)可進(jìn)一步對(duì)比國(guó)外流行病學(xué)數(shù)據(jù),為自主測(cè)試規(guī)程的提升提供理論基礎(chǔ)。
4 結(jié) 論
本研究基于中國(guó)交通事故深度調(diào)查(CIDAS) 數(shù)據(jù)庫(kù)中2011—2022 年的行人事故數(shù)據(jù),研究了老齡行人與青壯年行人損傷特征及損傷風(fēng)險(xiǎn)的流行病學(xué)異同。
研究表明頭部、下肢及胸部依次占據(jù)行人損傷的高概率受傷部位,因而中國(guó)車輛行人安全測(cè)試法規(guī)的提升應(yīng)優(yōu)先考慮上述3 個(gè)部位。其中,老齡行人胸部損傷比例及類型與青壯年行人差異最大,頭部差異顯著,而下肢則相近。同時(shí),相同碰撞車速下,老齡行人各部位損傷風(fēng)險(xiǎn)均顯著高于青壯年行人,胸部損傷風(fēng)險(xiǎn)差異最大。行人安全法規(guī)40 km/h 碰撞速度下,老齡人下肢、頭部及胸部損傷風(fēng)險(xiǎn)分為青壯年行人的1.9、2.5 及3.4 倍。因此,未來(lái)行人碰撞安全法規(guī)的提升可差異性考慮老齡人與青壯年行人的測(cè)試方法或損傷準(zhǔn)則,其中尤為必要考慮納入老齡行人胸部測(cè)試評(píng)價(jià)規(guī)程。
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