楊鐵成，關志偉，王少華

（1.天津職業(yè)技術師范大學汽車與交通學院，天津 300222；2.天津市天通司法鑒定中心，天津 300241）

基于PC-Crash的機動車與行人交通事故鑒定

楊鐵成1，2，關志偉1，王少華1

（1.天津職業(yè)技術師范大學汽車與交通學院，天津 300222；2.天津市天通司法鑒定中心，天津 300241）

以天津市近年小客車與行人交通事故的案例為依據(jù)，分析了行人碰撞交通事故中人體受損程度及相關部位，對小客車與行人碰撞時車輛行駛速度進行計算；基于PC-Crash再現(xiàn)仿真平臺，對車輛與人體碰撞事故形態(tài)的仿真再現(xiàn)方法進行分析總結(jié)，細化了小客車事故碰撞形態(tài)、多剛體損傷模型及車速變化等信息。結(jié)果表明：軟件仿真結(jié)果與交通事故現(xiàn)場勘查結(jié)果一致，為PC-Crash軟件人車事故仿真分析提供了理論基礎。

交通事故；車速鑒定；行人；PC-Crash

近年來，機動車與行人的交通事故形式已成為道路交通事故的重要組成部分。在我國，由于不同地區(qū)發(fā)展水平不同，不同區(qū)域的道路機非混行嚴重，行人不按規(guī)定行走，使行人安全問題更加突出。因此，行人發(fā)生碰撞的事故再現(xiàn)已成為國內(nèi)外共同關注和深入研究的熱點問題[1]。隨著仿真再現(xiàn)技術的發(fā)展，計算機仿真在道路交通事故分析中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文對本市一起小客車與行人交通事故的實際案例進行研究，運用PC-Crash軟件分析了行人碰撞交通事故中人體受損程度及相關部位，對事故過程進行了仿真再現(xiàn)，總結(jié)出人車碰撞仿真技術的一些特點。

1 國內(nèi)外交通事故再現(xiàn)技術的研究進展

發(fā)達國家交通事故再現(xiàn)技術起步較早，許多部門和機構都對大量交通事故進行了研究和解析，如美國交通部、英國交通研究實驗室及日本汽車研究所等。此外，一些優(yōu)秀的汽車制造商也對機動車與行人碰撞的問題做了深入研究。

由于我國交通狀況比較復雜，國內(nèi)交通事故再現(xiàn)技術發(fā)展相對滯后。但近年來通過不斷發(fā)展，國內(nèi)一些高校在交通事故仿真領域也取得了一定的成績。如吉林大學人車事故中的人體損傷研究處于國內(nèi)領先地位，清華大學也取得了豐碩的成果。

目前，國內(nèi)交通事故再現(xiàn)軟件處于試用階段，現(xiàn)階段應用比較廣泛的是奧地利開發(fā)的PC-Crash仿真分析軟件。PC-Crash軟件以運動學和動力學原理、能量守恒原理等作為理論基礎，建立數(shù)學模型，根據(jù)事故現(xiàn)場的調(diào)查取證及后期的分析研判，通過模擬碰撞過程反推碰撞前各自的運動狀態(tài)。

2 典型人車碰撞事故案例分析

2.1 事故介紹

2015年X月X日X時許，一輛奧迪牌小型轎車行駛至天津市某十字路口時，遇一名行人橫過馬路，奧迪牌小型轎車前部撞擊行人，行人被拋出，造成車輛損壞及行人受傷。

事故時間為夜間，事故發(fā)生后行人受傷嚴重，不能詳細敘述案件的發(fā)生過程，事故現(xiàn)場有路過的證人，看見行人時其正橫穿人行橫道，但肇事司機否認行人在人行橫道上行走。因此，行人的行走位置成為案件責任認定的重要依據(jù)。

2.2 肇事車輛損毀狀況及人體損傷情況

（1）車輛痕跡檢驗

奧迪牌小型轎車，前保險杠左側(cè)及對應部位散熱器面罩左端斷裂，發(fā)動機罩左側(cè)前端凹陷變形，前風窗玻璃左側(cè)破碎。車輛損壞部位位于車體前部左側(cè)，如圖1所示。

圖1 奧迪小型轎車車輛損壞情況

式中：μp為行人與地面的摩擦系數(shù)，按照參考值μp取0.52；x為碰撞點與行人最后位置之間的距離，經(jīng)民警現(xiàn)場勘查，人行橫道上有行人鞋底與地面形成的摩擦痕跡，該痕跡為車輛與人體的接觸點，經(jīng)測量x為30.95 m；h為碰撞時行人質(zhì)心高度，h取1 m；3.6為單位換算產(chǎn)生的系數(shù)；g為重力加速度，取9.8

經(jīng)鑒定，事故發(fā)生時行人位于黑色奧迪牌小型轎車前方、人行橫道內(nèi)，身體前部朝向道路南側(cè)，事故中肇事車輛的車速約為40.5 km/h，其計算過程檢驗如下。

根據(jù)《典型交通事故形態(tài)車輛行駛速度技術鑒定》中車輛與行人碰撞的典型公式，車輛與行人碰撞時的行駛速度為：m/s2。經(jīng)計算v≈40.5 km/h。

因車輛與人體質(zhì)量相差較大，車輛碰撞行人后能量損失較小，可忽略不計，因此事故發(fā)生時的行駛速度約為40.5 km/h。

（2）人體損傷情況

依據(jù)醫(yī)院的診斷證明書及相關病例材料，人體損傷情況如下：XXX，男，55歲；左脛骨遠端骨折，左腓骨骨折，右眼眶皮擦傷，右臉部腫脹，左手擦傷，腰四橫突骨折。

3 基于PC-Crash軟件的事故再現(xiàn)分析

3.1 事故再現(xiàn)分析及車輛-人體碰撞模型的建立

通過PC-Crash內(nèi)的車輛數(shù)據(jù)庫可獲得事故車輛的信息[2]。建模時，應盡可能準確地獲取事故車輛的各項參數(shù)，某些相關參數(shù)一般可由Pc-Rect軟件處理獲得，其他參數(shù)可取軟件內(nèi)置車輛默認參數(shù)。

在PC-Crash中加載事故車輛類型——奧迪牌小型轎車，建立本案例車輛-人體碰撞模型，調(diào)整行人的高度、體重及附著系數(shù)等參數(shù)。車輛及人體載入?yún)?shù)情況如圖2所示。

圖2 車輛模型及相關參數(shù)

根據(jù)委托單位提供的勘察材料，仿真時對肇事車輛的車速和人員姿態(tài)等相關參數(shù)進行調(diào)整，使車輛與行人的最初接觸位置與勘查情況盡可能相同。

進入軟件界面后，通過PC-Crash軟件內(nèi)的多剛體模型Multibody可對人員的姿勢、高度、重量等人體參數(shù)值進行設置[3]。本案例中，行人身高170 cm、體重65 kg，其他參數(shù)默認。人體模型參數(shù)設置如圖3所示。

3.2 仿真過程及結(jié)果分析

路面接觸點是接觸位置在路面的正投影，為車輛與人體接觸的初始位置。車輛開始與人體接觸時主要是汽車前保險杠和人體下肢的接觸，這需要不斷調(diào)整行人的步行姿態(tài)、車輛的車速和位置信息來實現(xiàn)。

圖3 人體模型參數(shù)設置

利用PC-Crash實現(xiàn)車人碰撞事故仿真分析時，將車輛視為剛體，該參數(shù)根據(jù)肇事車輛的車型進行具體設置，而車輛的制動協(xié)調(diào)時間及路面摩擦系數(shù)均可通過儀器進行實際測試獲得。行人模型由多個剛體組成，多剛體由不同的部分如頭、軀干等組成，可通過調(diào)整人體上肢擺臂幅度、下肢步伐的大小及行人上身前傾的角度來調(diào)整人體姿態(tài)。

當最后的停車位和事故現(xiàn)場的現(xiàn)場擬合程度最佳時，相應參數(shù)被認為是最佳值。人體接觸位置的二維及三維視角分別如圖4和圖5所示。

圖4 人車接觸位置的二維圖

圖5 人車接觸位置的三維圖

事故過程分為3個階段：開始碰撞、拋出碰撞和滑移階段[4]。利用車輛模型和初始碰撞時間，對碰撞過程中的行人損傷進行仿真分析。碰撞過程如圖6至圖8所示。

仿真結(jié)果與實際交通事故和損傷結(jié)論一致，該研究為事故過程還原和事故鑒定提供了重要依據(jù)[5]。

圖6 人車接觸

圖7 行人被拋出

圖8 人車最后位置

車輛碰撞過程中車速變化曲線如圖9所示。由圖9可知，車輛事故中采取了制動措施，車速逐漸降低。事故中行人左下肢受力（即加速度）變化曲線如圖10所示。由圖10可知，T=0 s時機動車與人體開始接觸；T在0.05 s左右時，左下肢加速度達到第一個高峰，此時產(chǎn)生的加速度大于600 m/s2。

圖9 車速變化曲線

圖10 行人左下肢受力變化曲線

通過不斷調(diào)試模擬過程，肇事車輛和行人的最后停止位置與事故人員的勘察結(jié)果一致，如圖11和圖12所示。因此，該仿真能夠反映實際的事故發(fā)展情況。

圖11 仿真最后人車位置

圖12 道路交通事故現(xiàn)場圖

3.3 仿真結(jié)果驗證

本研究中，通過借助現(xiàn)場勘察的各種有效信息，如車輛與人體痕跡、人體損傷診斷及最后停止位置等，使仿真結(jié)果更為準確可信；結(jié)合車輛損壞、人體損傷情況及證人證言，進一步驗證了仿真結(jié)果的準確性。

通過對車輛檢驗及人體損傷情況分析可知，車輛的突出部位為車輛保險杠，該部位不僅突出且高度較低，會率先與行人下肢接觸，形成人體下肢比較嚴重的撞擊損傷；行人被拋向空中過程中與車輛的發(fā)動機罩等較高位置接觸。

在小客車碰撞行人事故中，肇事車輛的制動協(xié)調(diào)時間和制動減速度都受車輛駕駛?cè)说闹饔^因素影響，而行人的行走狀態(tài)和方向等因素也存在差異，這使行人受到碰撞的過程也不盡相同。

4 結(jié)束語

本文以PC-Crash碰撞仿真軟件為平臺，對仿真再現(xiàn)結(jié)果與現(xiàn)場勘測和調(diào)查情況進行了數(shù)據(jù)比對分析，再現(xiàn)了事故的全過程，還原了行人傷害的位置，分析了受傷原因[6]。研究表明：模擬再現(xiàn)的結(jié)果與實際情況基本一致，說明利用PC-Crash仿真軟件對人車碰撞事故的理論分析研究具有一定的實際意義。

［1］ 趙志杰，金先龍，張曉云，等．面向人體損傷的人車碰撞事故再現(xiàn)［J］.振動與沖擊，2008，27（5）：95-98.

［2］ 卜德軍.汽車與行人交通事故車速再現(xiàn)的研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2011.

［3］ 蘇海洋，王振波.基于PC-Crash的汽車與行人碰撞事故再現(xiàn)研究與仿真分析［D］.哈爾濱：哈爾濱理工大學，2014.

［4］ 許洪國.汽車事故工程［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［5］ 廖小亮.汽車與行人碰撞事故再現(xiàn)研究與仿真分析［D］.成都：西華大學，2012，

［6］ 王辰，呼嘯，卜德軍.基于交通事故鑒定實務的PC-Crash優(yōu)勢分析［J］.工程技術，2016（2）：300-301.

Traffic accident identification between vehicle and pedestrian based on PC-Crash

YANG Tie-cheng1，2，GUAN Zhi-wei1，WANG Shao-hua1
（1.School of Automotion and Transportation，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China；2.Judicial Identification Centerof Tiantong，Tianjin 300241，China）

Based on the case of accidents between pedestrians and vehicles in Tianjin city these years，the damage of pedestrians in traffic accident and the relevant parts of the body are analyzed in this paper.The speed of the the vehicle is calculated in the collision between pedestrians and vehicles the pedestrian car.Based on PC-Crash reconstruction simulation platform，the simulation of vehicle collision accident form and human reproduction methods are analyzed，and the passenger car accident collision shape，multi-rigid body damage model，the speed change information are refined.The software simulation result is consistent with the result of the traffic accident scene investigation，which provides the theoretical basis for the simulation analysis of the PC-Crash software.

traffic accident；speed identification；pedestrian；PC-Crash

U491.3

A

2095－0926（2016）04－0016－04

2016-07-12

天津市自然科學基金重點項目（16JCZDJC38200）；天津市科技支撐重點項目（16JTGCCX00150）；天津職業(yè)技術師范大學科研發(fā)展基金資助項目（KJ14-01）.

楊鐵成（1986—），男，碩士研究生；關志偉（1970—），男，教授，博士，碩士生導師，研究方向為載運工具運用工程.