廖文俊，李師可，張志勇

（1.西華大學(xué) 交通與汽車(chē)工程學(xué)院，四川 成都 610039；2.四川西華機(jī)動(dòng)車(chē)司法鑒定所，四川 成都 610039；3.司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所，上海 200063）

1 引言

公路交通是由人、車(chē)、道路環(huán)境三個(gè)基本要素構(gòu)成的具有特定功能的閉環(huán)系統(tǒng)[1]。道路交通事故的發(fā)生是這些因素綜合作用的結(jié)果，在事故過(guò)程中，各要素間的相互作用會(huì)在事故現(xiàn)場(chǎng)遺留下交通事故鑒定的重要證據(jù)——事故現(xiàn)場(chǎng)痕跡。交通事故現(xiàn)場(chǎng)痕跡是交通事故各個(gè)參與方行為的客觀(guān)記錄和反映，它主要包括路面痕跡、車(chē)體痕跡、人體痕跡、其它痕跡等[2]。交通事故痕跡勘驗(yàn)是確定交通事故責(zé)任和成因的主要依據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)提取的痕跡物證越多，勘驗(yàn)越詳細(xì)，事故原因的分析就越清楚[3]。從某種意義上講，事故形成過(guò)程的分析就是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)所獲得的各種痕跡物證的檢驗(yàn)鑒定，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的交通事故進(jìn)行再現(xiàn)。就其本身來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)復(fù)雜的開(kāi)放系統(tǒng)，影響其準(zhǔn)確程度的因素很多，這要求鑒定人員必須運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)方法，以交通事故現(xiàn)場(chǎng)痕跡的客觀(guān)事實(shí)為依據(jù)，找出各種痕跡的因果關(guān)系。但是，以往僅通過(guò)痕跡物證鑒定所分析推斷的事故形成過(guò)程，缺乏必要的科學(xué)理論支撐，在事故處理中只能起參考作用。

隨著道路交通事故的頻繁發(fā)生，重大、復(fù)雜、疑難事故增多，要求公安機(jī)關(guān)公正、準(zhǔn)確地判別交通事故責(zé)任，和諧地處理交通事故。因此，迫切需要機(jī)動(dòng)車(chē)司法鑒定機(jī)構(gòu)掌握車(chē)輛碰撞仿真的前沿技術(shù)，提高交通事故再現(xiàn)的技術(shù)水平，利用計(jì)算機(jī)輔助事故再現(xiàn)，查明事故原因。目前常用的以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)的交通事故再現(xiàn)方法是基于動(dòng)量／沖量方法或變形／能量方法，且用于事故再現(xiàn)分析的計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展迅速并逐漸趨于完善，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的是奧地利H.Steffan博士開(kāi)發(fā)的PC-crash事故再現(xiàn)軟件[4]。PC-crash采用統(tǒng)一模型方法，鑒定人需要分析確定實(shí)際事故碰撞形態(tài)，通過(guò)事故現(xiàn)場(chǎng)痕跡勘驗(yàn)等確定各種參數(shù)，采用正向模擬、反復(fù)迭代的算法進(jìn)行仿真模擬，通過(guò)驗(yàn)證模擬痕跡與事故現(xiàn)場(chǎng)痕跡是否吻合來(lái)推斷碰撞過(guò)程前后的速度，進(jìn)行事故計(jì)算機(jī)模擬再現(xiàn)。

本文通過(guò)一起典型交通事故（汽車(chē)與兩輪車(chē)碰撞）案例的分析，探討了痕跡檢驗(yàn)在利用PC-crash軟件進(jìn)行交通事故再現(xiàn)分析中的應(yīng)用。

2 案情摘要

某年某月某日（天氣：晴），一輛無(wú)號(hào)牌電動(dòng)兩輪車(chē)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)兩輪車(chē)）在某公交站臺(tái)附近路段（干水泥路面），與一輛比亞迪牌客車(chē)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)客車(chē)）發(fā)生碰撞交通事故，導(dǎo)致兩輪車(chē)騎車(chē)人和搭載人死亡。事故發(fā)生后，客車(chē)駕駛員自述其駕車(chē)以時(shí)速約50～60km/h駛過(guò)事故路段人行橫道線(xiàn)后，兩輪車(chē)突然橫過(guò)道路，由于事發(fā)突然，未及避讓發(fā)生碰撞。因?qū)蛙?chē)車(chē)速、事故碰撞地點(diǎn)是否在人行橫道線(xiàn)內(nèi)等存在爭(zhēng)議，故進(jìn)行事故再現(xiàn)鑒定。

3 痕跡檢驗(yàn)

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GA41-2005《交通事故痕跡物證勘驗(yàn)》相關(guān)要求，對(duì)事故車(chē)輛的碰撞痕跡、路面痕跡等進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.1 事故車(chē)痕跡

經(jīng)檢驗(yàn)，客車(chē)車(chē)身前部左側(cè)可見(jiàn)三處明顯撞擊痕跡部位。其中痕跡A系客車(chē)前保險(xiǎn)杠左側(cè)局部破損痕跡；痕跡B、C為發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋左側(cè)區(qū)域的兩處鄰近的凹陷痕跡（見(jiàn)圖1）。在客車(chē)車(chē)身左側(cè)前部見(jiàn)三處明顯痕跡，其中D、E分別為客車(chē)前保險(xiǎn)杠左側(cè)面板、左前翼子板上的黑色加層痕跡；F系發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋左上端局部的輕微凹陷痕跡（見(jiàn)圖2）。

圖1 客車(chē)前部左側(cè)痕跡照片

圖2 客車(chē)左側(cè)前部痕跡照片

兩輪車(chē)車(chē)架呈“V”字形變形，車(chē)架中部已斷裂；其車(chē)體中部蓄電池盒撞損，座椅及座桿向左側(cè)彎曲變形；其后部行李架脫落，后輪左側(cè)支架、腳架向右側(cè)彎曲變形等（見(jiàn)圖3）。

圖3 兩輪車(chē)左后部

比對(duì)客車(chē)、兩輪車(chē)相關(guān)痕跡?？蛙?chē)前保險(xiǎn)杠左側(cè)與兩輪車(chē)后輪左側(cè)的損壞部位，二者的高度范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)一致；客車(chē)前保險(xiǎn)杠面板左側(cè)的加層痕跡與兩輪車(chē)電瓶盒在同一離地高度范圍內(nèi)；客車(chē)左前翼子板的黑色加層痕跡與兩輪車(chē)把手離地高度基本一致，且加層顏色與無(wú)號(hào)牌兩輪車(chē)把手顏色一致（見(jiàn)圖4）。

圖4 客車(chē)與兩輪車(chē)（同型車(chē)）痕跡比對(duì)

3.2 事故現(xiàn)場(chǎng)痕跡

依據(jù)道路交通事故現(xiàn)場(chǎng)圖、事故照片及相關(guān)信息，檢驗(yàn)確定事故相關(guān)信息。

事故發(fā)生時(shí)，天氣為晴天，客車(chē)由西向東行駛（見(jiàn)圖5），事故路段為雙向4車(chē)道，水泥路面，道路中央有中央綠化帶分隔，同向車(chē)道間有黃色虛線(xiàn)。事故路段有一寬約5 m的人行橫道，在道路南側(cè)，距離該人行橫道線(xiàn)東側(cè)邊界22.3 m處為一公交站牌（基準(zhǔn)點(diǎn)）。碰撞散落物、拋落物距離公交站牌分別為4.7 m、和19.2m。兩輪車(chē)及其騎車(chē)人與客車(chē)的后軸縱向距離分別為4.4 m和2.3 m；兩輪車(chē)搭載人與客車(chē)的前軸縱向距離為15.9 m。兩輪車(chē)輪胎與中央隔離帶擦痕、車(chē)身倒地劃痕長(zhǎng)度分別為2.1 m和1.6 m。

圖5 事故現(xiàn)場(chǎng)圖

3.3 兩輪車(chē)騎車(chē)人、搭載人傷害情況

據(jù)兩輪車(chē)騎車(chē)人、搭載人尸檢報(bào)告確定人體傷害情況，兩輪車(chē)騎車(chē)人尸長(zhǎng)167cm，搭載人尸長(zhǎng)152cm。經(jīng)尸表檢驗(yàn)兩尸均見(jiàn)頭面部、軀干部、四肢多處損傷，分布廣；經(jīng)DR（Digital Radiography）檢查，顱腦損傷嚴(yán)重，可構(gòu)成致命傷。其中騎車(chē)人左大腿、左膝內(nèi)側(cè)見(jiàn)條狀擦挫傷；搭載人左小腿、左膝、右小腿內(nèi)側(cè)見(jiàn)塊狀擦挫傷。兩輪車(chē)騎車(chē)人、搭載人的相關(guān)痕跡均符合騎跨兩輪車(chē)的交通事故傷特點(diǎn)，其死亡原因均為顱腦損傷。

4 事故形態(tài)分析

據(jù)事故車(chē)輛的碰撞痕跡、路面痕跡、人體痕跡等的檢驗(yàn)，分析事故形態(tài)。

如圖6所示，分析認(rèn)為，客車(chē)在由西向東行駛至事故路段公交站牌處時(shí)，其左前部與橫過(guò)道路的兩輪車(chē)的左后部發(fā)生碰撞。碰撞致使客車(chē)前保險(xiǎn)杠正面左部與兩輪車(chē)后輪左側(cè)變形損壞。碰撞過(guò)程中，兩輪車(chē)騎車(chē)人、搭載人的左腿分別與客車(chē)左前燈具部位、前保險(xiǎn)杠接觸碰撞；兩輪車(chē)搭載人翻倒在發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋上，隨客車(chē)制動(dòng)減速，其拋落于客車(chē)左前方。因碰撞沖力作用于兩輪車(chē)后部，兩輪車(chē)與騎車(chē)人在偏心碰撞力作用下隨客車(chē)向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，發(fā)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與客車(chē)左側(cè)前部又發(fā)生了刮擦；隨客車(chē)制動(dòng)減速，兩輪車(chē)向客車(chē)左側(cè)翻倒滑出，與中央綠化帶發(fā)生擦碰后，停止于客車(chē)左后方；兩輪車(chē)騎車(chē)人被拋出后停止于客車(chē)左后方。

5 事故再現(xiàn)與驗(yàn)證

本案例利用交通事故仿真軟件PC-CRASH模擬再現(xiàn)碰撞事故過(guò)程。

5.1 事故再現(xiàn)的主要參數(shù)

在事故再現(xiàn)中碰撞點(diǎn)和碰撞速度是最敏感的關(guān)鍵參數(shù)[5]。通過(guò)相關(guān)痕跡檢驗(yàn)，事故現(xiàn)場(chǎng)人行橫道線(xiàn)東側(cè)邊界與公交站牌之間未見(jiàn)事故有關(guān)痕跡。據(jù)碰撞散落物和拋落物等的位置，分析認(rèn)為客車(chē)與兩輪車(chē)的碰撞地點(diǎn)應(yīng)位于公交站牌與散落物之間。在初步確定碰撞位置區(qū)域后，并根據(jù)功能原理、汽車(chē)動(dòng)力學(xué)理論及車(chē)輛碰撞原理估算碰撞速度范圍。

據(jù)事故涉案車(chē)輛的車(chē)輛信息和檢測(cè)數(shù)據(jù)，利用交通事故仿真軟件PC-CRASH建立事故車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型、輪胎-地面力學(xué)模型、兩輪車(chē)、騎車(chē)人及搭載人多剛體模型。據(jù)車(chē)身痕跡特征等信息，確定兩車(chē)的碰撞部位、變形特征以及在碰撞前瞬間兩車(chē)的方位和其它相關(guān)數(shù)據(jù)。事故發(fā)生時(shí)路面為干燥水泥路面，汽車(chē)制動(dòng)摩擦系數(shù)取0.6～0.7。在PC-CRASH軟件中設(shè)置上述碰撞點(diǎn)、碰撞時(shí)車(chē)速、車(chē)輛方向角等參數(shù)，進(jìn)行碰撞仿真（見(jiàn)圖 7）。

圖6 碰撞事故形態(tài)分析示意圖

圖7 仿真建模

5.2 事故再現(xiàn)驗(yàn)證

5.2.1 現(xiàn)場(chǎng)痕跡驗(yàn)證

設(shè)置相關(guān)仿真數(shù)據(jù)，進(jìn)行正向模擬，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本案例中選取車(chē)身變形特征和人、車(chē)停止位置及方位作為綜合驗(yàn)證參數(shù)。在PC-CRASH軟件中，車(chē)輛、行人采用多剛體模型，人-車(chē)碰撞計(jì)算與實(shí)際碰撞略有差異，故設(shè)置參數(shù)的不同權(quán)重系數(shù)，其中汽車(chē)與兩輪車(chē)停止位置權(quán)重為0.6，兩輪車(chē)騎車(chē)人和搭載人停止位置權(quán)重均為0.2。調(diào)整參數(shù)，進(jìn)行多次仿真模擬，事故再現(xiàn)結(jié)果如圖8所示。在客車(chē)車(chē)速65 km/h，兩輪車(chē)車(chē)速為15km/h時(shí)，兩輪車(chē)騎車(chē)人、搭載人與客車(chē)間距與事故現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)距離的誤差如圖9所示，計(jì)入加權(quán)系數(shù)計(jì)算得到仿真結(jié)果總誤差約為5.12%。

圖8 事故再現(xiàn)圖

圖9 仿真結(jié)果誤差

5.2.2 事故形態(tài)驗(yàn)證

事故再現(xiàn)部分過(guò)程如圖10所示，仿真結(jié)果顯示，客車(chē)前保險(xiǎn)杠左側(cè)與無(wú)號(hào)牌兩輪車(chē)后輪左側(cè)接觸碰撞。碰撞過(guò)程中，兩輪車(chē)搭載人翻倒在發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋上，隨后拋落于客車(chē)左前方；在碰撞中兩輪車(chē)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)與客車(chē)前部左側(cè)發(fā)生了擦掛，之后兩輪車(chē)翻倒劃出并與中央綠化帶發(fā)生擦碰。兩輪車(chē)騎車(chē)人被拋落滑動(dòng)后停止于客車(chē)左后方。仿真結(jié)果與事故現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛、兩輪車(chē)、兩輪車(chē)人員的相對(duì)位置和方位、兩輪車(chē)人員的受傷部位、以及事故車(chē)輛的接觸部位能夠較好吻合。

圖10 事故再現(xiàn)三維圖

5.2.3 人體傷害情況驗(yàn)證

據(jù)兩輪車(chē)騎車(chē)人、搭載人尸檢報(bào)告，兩者其死亡原因?yàn)轱B腦損傷。本案例以人體頭部沖擊指數(shù)HIC（head injury criterion）作為兩輪車(chē)騎車(chē)人、搭載人頭部損傷情況的判別依據(jù)。其計(jì)算公式[6]為：

式中t1、t2是使HIC達(dá)到最大值的作用時(shí)段的起始和終止時(shí)間；TS、TE為碰撞起始時(shí)刻和碰撞結(jié)束時(shí)刻；a為頭部質(zhì)心的合成加速度，用重力加速度的倍數(shù)表示。一般取HIC=1 000作為安全界限值，據(jù)損傷定級(jí)（AIS）的評(píng)分原則和HIC的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)HIC值大于1 000時(shí)，即為嚴(yán)重傷，有生命危險(xiǎn)。

將仿真計(jì)算得到的頭部合成加速度數(shù)值 （見(jiàn)圖11），用式（1）計(jì)算出HIC值，計(jì)算時(shí)段的時(shí)間間隔為15 ms。計(jì)算得到兩輪車(chē)駕車(chē)員和搭載人的頭部加速度HIC值分別為4108和8942，大于安全界限1000。據(jù)AIS評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和HIC的對(duì)應(yīng)關(guān)系，人體損傷程度6級(jí)，人員當(dāng)場(chǎng)死亡或無(wú)法搶救。再現(xiàn)結(jié)果與實(shí)際人體傷害情況符合[7]。

圖11 碰撞過(guò)程中頭部加速度曲線(xiàn)

最終再現(xiàn)結(jié)果顯示，客車(chē)與兩輪車(chē)碰撞地點(diǎn)不在人行橫道線(xiàn)內(nèi)。當(dāng)客車(chē)在碰撞瞬間的行駛速度在61 km/h～65 km/h范圍內(nèi)時(shí)，事故再現(xiàn)結(jié)果與事故現(xiàn)場(chǎng)客車(chē)、兩輪車(chē)人員的相對(duì)位置和方位、兩輪車(chē)人員的受傷部位、以及事故車(chē)輛的接觸部位能夠較好吻合。再現(xiàn)的事故過(guò)程符合該事故的現(xiàn)場(chǎng)痕跡、車(chē)體痕跡及人體痕跡所顯現(xiàn)的事故形態(tài)特征。

5 結(jié)論

本案例系典型的汽車(chē)與兩輪車(chē)碰撞的交通事故，在事故過(guò)程中，存在汽車(chē)與兩輪車(chē)、汽車(chē)與人體以及兩輪車(chē)與道路中央綠化帶的碰撞，其事故形態(tài)較復(fù)雜，痕跡物證較多。通過(guò)詳細(xì)的痕跡檢驗(yàn)及分析，利用事故再現(xiàn)仿真軟件平臺(tái)，在合理誤差范圍內(nèi)，能夠較真實(shí)的重建事故過(guò)程，能形象地分析各種痕跡物證的科學(xué)邏輯關(guān)系和各種事故現(xiàn)象的因果關(guān)系，這對(duì)于事故責(zé)任認(rèn)定以及相關(guān)當(dāng)事人等的和諧調(diào)解具有重要的作用。

通過(guò)本案例可見(jiàn)，交通事故現(xiàn)場(chǎng)痕跡物證的采集是事故分析的前提，相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度直接影響事故再現(xiàn)的結(jié)果。與此同時(shí)，它也是事故模擬仿真結(jié)果不確定度的驗(yàn)證和評(píng)估依據(jù)。鑒定人員應(yīng)該重視痕跡檢驗(yàn)的重要作用，在利用較先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行交通事故再現(xiàn)過(guò)程中，應(yīng)以交通事故現(xiàn)場(chǎng)痕跡的客觀(guān)事實(shí)為依據(jù)。

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