自动驾驶汽车是汽车工业的终极方案,其安全性是继其可行性之后又一大重要且制约性的因素,而碰撞安全性是自动驾驶汽车必要且最关乎乘员生命安全的重要保障。近几年对自动驾驶汽车碰撞安全性的研究从无到有,目前虽为起步阶段,但有繁荣发展之势,挑战中蕴藏机遇,在自动驾驶汽车更加复杂的碰撞工况下诞生了新型保护方式来提高乘员的碰撞安全性,因此进一步研究在新型保护方式下乘员碰撞中的损伤程度与损伤机理具有重要的意义。座椅主动旋转保护方式的整个保护过程为在碰撞前0.1～0.35s识别不可避免的碰撞状态,并在200ms内对座椅施加一个旋转运动,将座椅旋转到使得乘员碰撞损伤最小的角度后,再使其承受碰撞冲击。在碰撞中乘员头部、颈部和胸部是致死的最主要部位,为进一步研究乘员在座椅主动旋转保护方式下的损伤程度与损伤机理,本文建立了乘员-传统座椅-安全带模型、乘员-新型座椅-安全带模型、传统汽车驾驶员碰撞模型、自动驾驶汽车驾驶员碰撞模型、乘员颈椎有限元模型、乘员胸部骨架有限元模型和乘员主动脉有限元模型这七个模型。在旋转座椅与安全气囊的头部保护研究中,参考美国国家公路交通安全管理局的标准正碰测试工况（无制动参与）,采用驾驶员运动学响应、头部平移损伤指标HIC、头部旋转损伤指标BrIC、脑组织损伤风险和脑组织应力作为评价指标,对比旋转座椅和安全气囊两种保护方式在正面碰撞中对驾驶员头部的保护效果,然后讨论了在制动参与下的不同保护方式在正面碰撞中对驾驶员头部的保护效果。研究发现无论是否有制动参与,当在达到安全气囊引爆的工况时,安全气囊都要比座椅旋转对驾驶员头部的保护效果好。对于未来的自动驾驶汽车可以采用根据碰撞加速度值分段采取保护措施的方法来提升自动驾驶汽车的碰撞安全性。在预碰撞乘员的损伤研究中,考虑不同座椅类型和不同旋转方向对乘员颈部和胸部的损伤影响,基于座椅在200ms内旋转90°的条件,进行了四组不同座椅类型和不同旋转方向组合的仿真模拟。在颈部损伤研究中,从运动学和生物力学方面并结合颈椎有限元模型评估了乘员在座椅主动旋转保护方式下的运动学响应和颈椎的损伤风险,讨论了造成颈部损伤的机理;在胸部损伤研究中,采用了胸部压缩变形量和胸部加速度作为评价指标,评估分析了乘员在座椅主动旋转保护方式下胸部的损伤风险及机理。在碰撞全过程乘员胸部及主动脉的损伤研究中,选取了8种典型的座椅旋转-碰撞工况,采用了乘员运动学响应、综合胸部指数（CTI）、胸部损伤风险评估和胸部应力情况这些指标对自动驾驶汽车座椅主动旋转保护方式下乘员胸部的损伤情况进行分析与评估。另一方面,本文基于猪主动脉拉伸和损伤真实试验,得到了主动脉可承受最大牵拉应力阈值和牵拉作用下安全应力阈值,并对主动脉在各种程度牵拉作用下的损伤情况做了详细地分析,从而提出了一种全面且定量的主动脉牵拉损伤评价标准,并利用此标准对8种典型工况中乘员主动脉的损伤情况进行了分析与评估。座椅主动旋转保护方式作为未来自动驾驶汽车特有的预碰撞被动安全保护方式,将为碰撞中乘员安全性提供良好的保护,本文的研究可以为自动驾驶汽车乘员碰撞安全性的提升提供参考。