Analysis of a Dual Occupant Ejection Scenario Utilising Design of Experiments and Multi-objective Optimisation Techniques

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Main author

Brown, M.

Co-Authors

Jones, M.; Smalley, M.

Type of media

PDF

Publication type

Lecture

Publication year

2008

Publisher

17. EVU Conference, Nice

Citation

Brown, M.; Jones, M.; Smalley, M.: Analysis of a Dual Occupant Ejection Scenario Utilising Design of Experiments and Multi-objective Optimisation Techniques. 17th EVU Conference, Nice 2008

English, 17 pages, 22 figures, 44 references

Collision reconstruction aims to represent the physics of vehicle dynamics and structures, along with driver input and occupant biomechanics, using a range of tools from simple physics calculations through to complex mathematical models. While vehicle design is increasingly Computer Aided Engineering (CAE) driven, the advanced modelling methods developed for CAE are not necessarily straightforward to employ in general collision reconstruction. CAE models are often dedicated to specific (laboratory) test conditions for pre-impact driving or purely for impact, while collision reconstruction often addresses complex real world cases requiring integrated simulation of pre-crash and crash events. Furthermore vehicle and restraint models developed for design may not be accessible to collision investigators.
The paper describes the recent development in our CAE simulation methodology: the use of DOE (Design of Experiments) and Multi-Objective Optimisation techniques together with MADYMO modelling in order to generate an understanding of a complex real world collision scenario. This case study involves a dual ejection single vehicle incident which was investigated by Advanced Simtech in the UK for Avon and Somerset Police during 2007. There was insufficient data to allow the case to be solved using other well-established police methods but our methodology and toolsets allowed the incident to be successfully reconstructed, securing a conviction as a direct result of our analysis. The reconstruction was conducted in two separate phases. The purpose of the first phase was to obtain an accurate motion for the vehicle during the event, using a vehicle dynamics reconstruction simulation that was correlated to the physical evidence and tyre markings left at the scene. This was followed by an occupant analysis phase which focussed on the opportunity of ejection for the people involved.
Both phases incorporate DOE techniques allowing us to fully understand the effect and influence of each of the input parameters involved.



Analyse par des techniques de « Design of experiments » et d’optimisation multi-objectifs d’un scénario d’éjection de deux occupants.


Français, 17 pages, 22 figures, 44 références

La reconstruction d’une collision vise à reconstituer les caractéristiques physiques de la dynamique et des structures d’un véhicule, en même temps que l’action du conducteur et les paramètres biomécaniques des occupants, grâce à l’utilisation d’une panoplie d’outils allant de simples calculs physiques à des modèles mathématiques complexes. Alors que la conception d’un véhicule s’appuie de plus en plus sur la méthode de simulation numériques CAE (« Computer Aided Engineering »), les méthodes modernes développées pour ces simulations ne sont pas toujours évidentes à utiliser dans la reconstruction des collisions en général. Les modèles de simulation sont souvent conçus pour être utilisés dans des conditions spécifiques (en laboratoire), et concernent la conduite pré-impact ou l’impact luimême, tandis que la reconstruction d’une collision concerne plus souvent des cas réels qui nécessitent une simulation intégrée des évènements survenant avant ou pendant le choc. Par ailleurs, ceux qui sont chargés de l’enquête sur une collision, n’ont pas nécessairement accès aux modèles de véhicule et de systèmes de retenue développés lors de la conception de celui-ci.
Cet article rapporte les récents progrès de notre méthodologie de simulation: l’emploi du DOE (« Design of Experiments ») et des techniques d’optimisation multi-objectifs ainsi que du système de modélisation MADYMO en vue de reconstituer un scénario complexe de collision en conditions réelles.
Cette étude de cas concerne la double éjection des occupants d’un véhicule, qui a été confiée à Advanced Simtech en 2007 par la Police d’Avon et Somerset au Royaume Uni. Les données étaient insuffisantes pour élucider ce cas par des méthodes de police traditionnelles mais notre méthodologie et nos outils ont permis de reconstruire l’accident de façon satisfaisante et d’apporter des preuves analytiques convaincantes.
La reconstruction a été effectuée en deux phases distinctes. Le but de la première phase était de reconstituer précisément la trajectoire du véhicule durant l’accident, en utilisant une simulation de la dynamique de ce véhicule se fondant sur son aspect extérieur et sur les traces de roues relevées sur les lieux. La phase d’analyse qui a suivi concernait les occupants du véhicule, et s’est intéressée à leur éjection possible dudit véhicule. Les techniques DOE utilisées durant ces deux phases nous ont permis de bien comprendre les effets et le rôle de chacun des paramètres en cause.