汽車碰撞理論闡述及碰撞事故再現(xiàn)

史吏

摘要：受出行車輛與日俱增、交通環(huán)境日益復(fù)雜以及駕駛?cè)藛T道德素質(zhì)和駕車水平等諸多因素的影響，交通事故越來越多，因而需要對(duì)汽車碰撞事故進(jìn)行再現(xiàn)，以為安全評(píng)價(jià)對(duì)其作一個(gè)公平而科學(xué)的鑒定。對(duì)此，本文從汽車碰撞理論出發(fā)，就碰撞事故進(jìn)行再現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：汽車碰撞；理論闡述；事故再現(xiàn)

我國(guó)每年因汽車碰撞引發(fā)的交通事故不僅數(shù)量驚人，損失嚴(yán)重，而且屢禁不止，居高不下，這無疑對(duì)交通安全構(gòu)成了威脅。而通過汽車碰撞事故再現(xiàn)，可明確事故責(zé)任歸屬，對(duì)事故加以科學(xué)鑒定，同時(shí)基于對(duì)車輛和人員的安全評(píng)價(jià)，既利于車輛設(shè)計(jì)的優(yōu)化，也可為交通安全管理提供重要依據(jù)，足以見得，再現(xiàn)汽車碰撞事故的意義重大。

1. 汽車碰撞的理論闡述

1.1.塑性碰撞理論分析

若發(fā)生汽車碰撞后，車輛之間并不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)可被視為塑性碰撞，且經(jīng)試驗(yàn)證明，當(dāng)汽車碰撞速度相對(duì)較高時(shí)屬于塑性碰撞，此時(shí)會(huì)涉及能量損失，遵循能量守恒定律，從而汽車碰撞過程符合 和 ，又因汽車發(fā)生塑性碰撞后速度相同，發(fā)現(xiàn)汽車碰撞的嚴(yán)重程度與車輛的相對(duì)速度為正比關(guān)系，與車輛質(zhì)量為反比關(guān)系，與碰撞前汽車速度沒有關(guān)系，但塑性碰撞下的能量損失與兩車碰撞前相對(duì)速度的平方為正比關(guān)系，與碰撞汽車自身質(zhì)量為反比關(guān)系[1]。

1.2.剛體碰撞理論分析

若汽車發(fā)生碰撞后，大部分車體基本完好，且能量損失較小并局限于變形位置，故可將其視為剛體碰撞，如汽車交通事故中的正面碰撞便屬于剛體碰撞，因能量和動(dòng)量守恒，故有 ，而在碰撞后有 ，由于人體傷害度主要取決于減速度，所以根據(jù)上式可以發(fā)現(xiàn)，汽車碰撞作用下的傷害度與兩車碰撞的相對(duì)速度為正比關(guān)系，與其質(zhì)量為反比關(guān)系，而與撞前速度沒有關(guān)系，進(jìn)而得知質(zhì)量較小的汽車在碰撞事故中受傷較重。

1.3.彈塑性碰撞理論分析

若汽車在碰撞過程中既發(fā)生了彈性變形，也發(fā)生了塑性變形，需要同時(shí)將兩者納入考慮范圍較為合理[2]。為便于汽車碰撞性質(zhì)的區(qū)分，在此提出了 這一恢復(fù)系數(shù)，且當(dāng) =0時(shí)代表塑性碰撞，當(dāng) =1時(shí)代表剛體碰撞，當(dāng)0< <1時(shí)代表彈塑性碰撞，同時(shí)其能量損失滿足條件 ，可見其與汽車質(zhì)量、碰撞性質(zhì)、撞前汽車的相對(duì)速度有關(guān)。

2.汽車碰撞事故再現(xiàn)及安全評(píng)價(jià)分析

2.1.獲取汽車碰撞參數(shù)的一般步驟和方法

汽車碰撞參數(shù)的獲取是事故再現(xiàn)的基礎(chǔ)條件和重要參考，所以掌握參數(shù)獲取的步驟和方法尤為關(guān)鍵。具體包括下述幾點(diǎn)：

首先收集汽車碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)的物證，基于整體后局部的原則進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查和車輛勘查，對(duì)于車輛則要在前后左右和對(duì)角45°加以拍照，查看龍門架、前橫梁、方向盤等細(xì)節(jié)，并做好與事故相關(guān)的信息筆錄，在此基礎(chǔ)上對(duì)車輛碰撞參數(shù)等進(jìn)行繪圖；然后計(jì)算碰撞前的汽車車速，此時(shí)以汽車碰撞理論為基礎(chǔ)支持，結(jié)合輪胎痕跡、拋落體、汽車變形量、路面積水等信息對(duì)汽車速度進(jìn)行合理的計(jì)算，并借助輪胎印跡法或車痕嚙合法定位碰撞點(diǎn)，為劃分事故責(zé)任提供科學(xué)依據(jù)[3]；最后分析計(jì)算汽車碰撞的其他價(jià)值信息，如根據(jù)被撞車體的凹陷形狀、位置、附著物確定碰撞事故的中心坐標(biāo)，綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法和計(jì)算法其確定碰撞事故的質(zhì)心位置，同時(shí)還要準(zhǔn)確讀取汽車碰撞數(shù)據(jù)記錄儀參數(shù)，結(jié)合碰撞過程中接觸面的摩擦系數(shù)和回彈系數(shù)獲取更為全面、科學(xué)的汽車碰撞參數(shù)，以供事故再現(xiàn)應(yīng)用。

2.2.汽車碰撞事故再現(xiàn)案例仿真

案例主要信息：交通事故為一車輛與摩托車相撞，其中車輛自東向西行使沿新安四路至公交站臺(tái)路段，摩托車則在公交路段的十字路口由北向南行使，當(dāng)車輛左前車頭第一次碰撞摩托車后仍向前直沖，直至正面撞擊隔離帶樹木后停止，經(jīng)勘查，事故現(xiàn)場(chǎng)為狀況良好的干燥瀝青路面。

交警部門獲悉案情后即刻趕往現(xiàn)場(chǎng)并對(duì)汽車碰撞事故進(jìn)行詳細(xì)勘查，然后繪制了相應(yīng)的事故圖，并結(jié)合事故現(xiàn)場(chǎng)的車輛和摩托車照片信息以及車體痕跡數(shù)據(jù)，對(duì)車輛的一次和二次碰撞變形和位置作計(jì)算和描述。經(jīng)讀取車輛碰撞時(shí)空氣囊的數(shù)據(jù)得知其二次碰撞速度為78Km/h；然后根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析結(jié)果以十字路口為坐標(biāo)原點(diǎn)構(gòu)建三維模型，得到一次和二次的碰撞點(diǎn)坐標(biāo)分別為（13.8，-5.7，0.55）和（51.00，-6.3，0.65），同時(shí)結(jié)合車輛最大變形位置得出其碰撞中心點(diǎn)為（51.6，-6.5，0.65），并根據(jù)車輛參數(shù)得其質(zhì)心高度和質(zhì)心距離車輛前端的距離分別為0.6m和1.38m[4]；最后經(jīng)測(cè)量分析得到車輛碰撞的接觸面摩擦系數(shù)和回彈系數(shù)分別為1和0.1，而且車輛在撞擊摩托車后采取了加速操作，在碰撞大樹前采取了制動(dòng)動(dòng)作，其中轉(zhuǎn)向角度為8°右轉(zhuǎn)。

在掌握車輛碰撞參數(shù)后，則在PCCRASH軟件的作用下結(jié)合車輛信息構(gòu)建了車輛模型，并根據(jù)道路參數(shù)構(gòu)建了道路環(huán)境模型；在此基礎(chǔ)上，分別將車輛、摩托車以及被撞樹木的參數(shù)輸入到了相應(yīng)的窗口中，并分別設(shè)置了車輛轉(zhuǎn)向、碰撞速度、減速度、摩擦系數(shù)等順序參數(shù)，確定并輸入了碰撞點(diǎn)坐標(biāo)、能量變化量、回彈系數(shù)等參數(shù)，完成車輛碰撞前的參數(shù)設(shè)置后（見圖2），經(jīng)PCCRASH軟件處理得到了車輛碰撞結(jié)果（見圖3，從上至下依次為t=0、t=0.18s、t=0.705s時(shí)的碰撞情況），而且該軟件的三維視圖功能，可對(duì)車輛碰撞的全過程加以再現(xiàn)，進(jìn)而準(zhǔn)確捕捉碰撞地點(diǎn)、時(shí)間、頭部加速度、碰撞力等信息，受條件限制在此不作贅述。

結(jié)束語：

總之，在交通事故只增不減的嚴(yán)峻形勢(shì)下，汽車碰撞事故再現(xiàn)已然成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)，畢竟其對(duì)客觀、公正、科學(xué)的鑒定事故責(zé)任和改善交通安全管理現(xiàn)狀的作用不容忽視。這就要求我們熟悉掌握汽車碰撞理論，及時(shí)獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，并予以仿真模擬，以此提高事故再現(xiàn)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，進(jìn)而為解決現(xiàn)實(shí)問題提供有力參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 申杰，金先龍.人車碰撞事故再現(xiàn)研究[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)， 2010（12）.

[2] 鄭玉卿.汽車碰撞事故再現(xiàn)技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真分析[D].浙江大學(xué)，2010（05）.

[3] 邱英亮.汽車碰撞事故模擬再現(xiàn)的研究及應(yīng)用[D].吉林大學(xué)，2011（04）.

[4] 王賢軍.車輛碰撞事故模擬與再現(xiàn)的研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2012（06）.