彭飛，鳳鵬飛，王艷梅，王慧

（安徽三聯(lián)學(xué)院，安徽 合肥 230601）

0 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)交通出行的要求越來越高，我國交通系統(tǒng)也隨之變得愈加發(fā)達(dá)，但是這也直接導(dǎo)致了許多交通安全事故的發(fā)生。交通事故逐年累加使得社會(huì)經(jīng)濟(jì)遭到嚴(yán)重的打擊，同時(shí)也常常會(huì)造成較為嚴(yán)重的人員傷亡[1]。因此，如何才能夠提高交通事故問責(zé)的準(zhǔn)確性成為了當(dāng)前亟待解決的重要問題。

1 道路交通事故分析

在道路交通安全事故發(fā)生之后，對(duì)其展開的處理工作主要包含如下幾個(gè)方面：事故現(xiàn)場調(diào)查、事故情況分析以及事故問責(zé)。其中，事故現(xiàn)場調(diào)查是指對(duì)事故發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場勘測，主要收集材料包括現(xiàn)場照片、事故對(duì)象相對(duì)位置繪圖與距離測量等；事故情況分析即是根據(jù)事故現(xiàn)場調(diào)查所獲得信息以及對(duì)當(dāng)事人、視頻監(jiān)控錄像等進(jìn)行分析從而還原事故發(fā)生的過程；事故問責(zé)則是根據(jù)上述兩方面工作對(duì)事故的責(zé)任承擔(dān)者進(jìn)行判定，進(jìn)而開展事故的事后處理[2]。

在上文提及的三個(gè)類別工作中，最為重要同時(shí)也是最為基礎(chǔ)的部分便是基于事故現(xiàn)場收集到的各種信息以及相關(guān)記錄對(duì)事故原因進(jìn)行確認(rèn)與辨識(shí)。但是交通道路上車輛運(yùn)行情況復(fù)雜多變，不同時(shí)刻的運(yùn)行環(huán)境都有著較大的差別，使用傳統(tǒng)的計(jì)量方法對(duì)事故進(jìn)行分析并不一定能夠達(dá)到較好的效果[3]。而且許多事故發(fā)生位置并不利于事故相關(guān)信息的手機(jī)，進(jìn)而影響事故問責(zé)的公正性，這是當(dāng)前相關(guān)工作者面臨的最大問題。

在對(duì)事故現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查時(shí)，汽車輪胎的制動(dòng)痕跡與車輛最終的位置往往能夠提供最為直接的事故還原依據(jù)以及問責(zé)判定條件。通過這些信息不僅能夠有效判斷出車輛的運(yùn)行速度、方向等狀態(tài)，同時(shí)也能夠判斷駕駛員在遭遇緊急情況時(shí)所采取的行動(dòng)[4]。因此，以汽車輪胎的制動(dòng)痕跡與車輛最終的位置信息作為道路交通事故調(diào)查的重心有著較高的可行性與有效性。

對(duì)于制動(dòng)占地面積清晰或車輛停止位置準(zhǔn)確的事故，通常采用基于脈沖/動(dòng)量守恒的事故重建方法進(jìn)行研究。根據(jù)剛體平面碰撞理論，本文特將車輛碰撞簡化為合理的碰撞模型進(jìn)行分析，通過對(duì)模型的合理構(gòu)建盡量還原汽車碰撞時(shí)所發(fā)生的位移。在此過程中通常加設(shè)汽車行駛路面平整、汽車碰撞為平面碰撞且碰撞平面自由度較高[5]。通過去除汽車材料彈性形變導(dǎo)致能量損失可以有效減少模型的誤差，再利用調(diào)查所得如：汽車碰撞角度、車速、材料彈性系數(shù)、路面摩擦系數(shù)等數(shù)據(jù)帶入模型方程便可以精準(zhǔn)還原事故現(xiàn)場。

2 PC-CRASH軟件在交通事故中的應(yīng)用

當(dāng)前的交通事故現(xiàn)場還原技術(shù)已經(jīng)較為完善，其中添加了計(jì)算機(jī)與數(shù)值模擬分析等領(lǐng)域的內(nèi)容使得事故還原更加精準(zhǔn)與可靠。同時(shí)，在對(duì)事故進(jìn)行模擬時(shí)還可以使用控制變量法，以確定不同參數(shù)對(duì)事故還原影響的程度大小，對(duì)不同參數(shù)設(shè)置相應(yīng)的精度，避免由于統(tǒng)一劃分導(dǎo)致事故還原不夠準(zhǔn)確[6]。同時(shí)也可以指導(dǎo)在事故現(xiàn)場調(diào)查分析工作的開展方法，盡可能縮減從事故發(fā)生到模擬事故現(xiàn)場之間的時(shí)間跨度，加速分析進(jìn)程與問責(zé)進(jìn)度。綜上，對(duì)于上述技術(shù)與指標(biāo)的應(yīng)用可以通過PC-CRASH軟件作為主要處理工具，對(duì)道路交通安全事故的典型車輛進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫，并通過仿真系統(tǒng)對(duì)后續(xù)發(fā)生事故的事故現(xiàn)場進(jìn)行還原。

通過對(duì)標(biāo)志性車輛進(jìn)行仿真分析我們可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)由錄入數(shù)據(jù)庫的事故信息對(duì)后續(xù)事故進(jìn)行的事故現(xiàn)場還原結(jié)果與實(shí)際情況存在誤差較小，因而可以直接作為后續(xù)問責(zé)工作的重要參考指標(biāo)[7]。同時(shí)這也證明了PC-CRASH在交通事故中具有良好的實(shí)用性和可操作性，可以為交通事故問責(zé)提供更加準(zhǔn)確和有效的手段。

CRASH軟件最早由美國交通部開發(fā)，主要應(yīng)用領(lǐng)域便是分析車輛碰撞過程中車輛的后續(xù)行為，并得到了廣泛使用。當(dāng)前以上文所述的動(dòng)量守恒定律為主要依據(jù)開發(fā)的軟件除PC-CRASH之外，還包括IMPAC、J2DACSH以及CARS等[8]。但是PC-CRASH軟件，尤以PC-CRASH8.0為主可以加載多種文件以及應(yīng)用工具對(duì)事故場景以及相關(guān)信息進(jìn)行處理。由于其操作界面相對(duì)較為簡潔，可自主操作性較高，同時(shí)也能夠滿足對(duì)三自由度平面碰撞模型的構(gòu)建需求。輸入信息只需要包括車輛的速度、位置、制動(dòng)延遲時(shí)間以及駕駛員的操作行為等，便可以輸出得到事故模擬發(fā)生之后的相關(guān)數(shù)據(jù)，如車輛制動(dòng)痕跡、車輛最終停留位置等。

對(duì)于我國的道路交通安全事故分析與研究工作而言，重心主要傾向于如下幾個(gè)方面：首先是道路交通安全事故現(xiàn)場模擬分析軟件的自主開發(fā)與利用，其次則是對(duì)國外先進(jìn)的事故模擬軟件進(jìn)行本土化實(shí)踐分析研究，確保其能夠在我國的道路交通情況下發(fā)揮作用[9]。時(shí)至今日，我國的研究成果仍然較少，但是國外的同領(lǐng)域研究已經(jīng)相對(duì)較為成熟，上述以PC-CRASH為例的事故模擬軟件已經(jīng)得到了較為成熟的使用。對(duì)此，本文首先根據(jù)事故發(fā)生后現(xiàn)場信息的采集及使用進(jìn)行分類，確定了如下兩種事故重建仿真分析數(shù)據(jù)分類方法：其一是根據(jù)數(shù)據(jù)采集的方法進(jìn)行分類；其二則是根據(jù)人-機(jī)-環(huán)三要素進(jìn)行數(shù)據(jù)分類。只有明確事故現(xiàn)場模擬參數(shù)的獲取方式以及分類方法，才能夠更加精準(zhǔn)的再現(xiàn)事故場景，減少誤差。

3 參數(shù)分類和采集

如果根據(jù)數(shù)據(jù)采集方法對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，可以得到如下三種結(jié)果。

首先是所使用模擬還原軟件中既有的數(shù)據(jù)參數(shù)、以及能夠通過管理者權(quán)限經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)獲得的參數(shù)。這一類參數(shù)由于具有相當(dāng)高的確定性，因而在各類事故中都可以得到應(yīng)用，如某一型號(hào)車輛的相關(guān)數(shù)據(jù)。

其次是在事故發(fā)生現(xiàn)場經(jīng)過調(diào)查所獲得的數(shù)據(jù)。這一類數(shù)據(jù)具有較高的可變性，如使用測量工具不同、測量方式不同等都可以導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)發(fā)生變化。由于事故現(xiàn)場經(jīng)常需要快速處理，所以使用的測量方法必須確保在最短的時(shí)間內(nèi)收集最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)并且沒有遺漏。對(duì)此，此類參數(shù)被稱為測量參數(shù)，如事故發(fā)生現(xiàn)場的路面情況。

最后便是需要根據(jù)既有公式、經(jīng)驗(yàn)理論等進(jìn)行推導(dǎo)才能夠得到的參數(shù)。其中一些參數(shù)在PCCRASH中具有默認(rèn)值，但不同實(shí)際事故的準(zhǔn)確性不同，并且由于環(huán)境特征的差異和再現(xiàn)器之間的關(guān)系，許多推斷的數(shù)字可能具有一定的差異，并且相對(duì)難以準(zhǔn)確獲得他們。對(duì)此，此類參數(shù)我們將之稱為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，如車輛碰撞后自我恢復(fù)的形變量。

在對(duì)參數(shù)進(jìn)行合理分類之后，便可以根據(jù)分類參數(shù)對(duì)事故現(xiàn)場進(jìn)行初步還原。PC-CRASH軟件將動(dòng)量守恒定律作為模型建立的參考之一使得其更加具有現(xiàn)實(shí)實(shí)用性。加上JARI和RICSAC的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證軟件系統(tǒng)，使得該軟件的準(zhǔn)確性得到進(jìn)一步提升。除了機(jī)動(dòng)車輛，機(jī)動(dòng)車輛和固定物體等碰撞事故的數(shù)字重建之外，PC-CRASH還可用于事故類型，例如機(jī)動(dòng)車行人，機(jī)動(dòng)車氣缸和翻車。

在對(duì)獲取參數(shù)投入到事故模擬恢復(fù)工作之后，便可以通過軟件計(jì)算得到若干碰撞后的車輛移動(dòng)畫面，即所模擬的事故發(fā)生過程。具體步驟如下：首先用戶需要輸入路面信息與車輛信息參數(shù)，再將車輛最終位置作為優(yōu)化變量，加之車輛碰撞后不同時(shí)間的位置作為約束條件，便可以模擬得到事故動(dòng)畫。約束條件越多，則所獲得的事故模擬結(jié)果越接近實(shí)際情況。在經(jīng)過簡單計(jì)算之后，便可以向模擬動(dòng)畫中添加其他的測量參數(shù)，如車輛初始速度、車輛材質(zhì)彈性系數(shù)、接觸角等，從而進(jìn)一步優(yōu)化模擬結(jié)果，使之與實(shí)際事故發(fā)生情況逐漸趨于一致。

在上述提到的參數(shù)中，最為重要的一項(xiàng)便是車輛發(fā)生事故之前的速度，即事故速度。該參數(shù)直接影響了事故的責(zé)任認(rèn)定工作，因而得到了廣泛的重視。作pc-crash軟件的輸入?yún)?shù)之一，它不需要非常準(zhǔn)確，因?yàn)檐壽E優(yōu)化方法的優(yōu)化可以獲得更準(zhǔn)確的速度值，但初始速度估計(jì)也很重要，并且初始化錯(cuò)誤速度將導(dǎo)致模擬[10]。結(jié)果與實(shí)際情況不符。

除事故速度之外，輪胎軌道經(jīng)常在車輛碰撞中為事故重建提供重要信息。車輛制動(dòng)痕跡便是由制動(dòng)后輪胎與地面發(fā)生摩擦而形成的。制動(dòng)痕跡的分類較多，最常用的便是制動(dòng)器占地面積。除了制動(dòng)印刷之外，公共輪胎軌道具有由車輛的加速度，由車輛的橫向滑動(dòng)引起的阻力和輪胎爆裂形成的標(biāo)記。拖動(dòng)標(biāo)記后來形成。這些輪胎痕跡可能在碰撞過程中發(fā)生。通過對(duì)車輛制動(dòng)或未制動(dòng)痕跡進(jìn)行分析時(shí)，可以通過車輛的速度、車輛初始位置以及其他數(shù)據(jù)對(duì)痕跡方程進(jìn)行擬定，并通過添加約束條件得到優(yōu)化。

由于動(dòng)量/脈沖理論的應(yīng)用，車輛在碰撞之后所發(fā)生的位置變化可以得到合理且準(zhǔn)確的預(yù)估，并判斷車輛運(yùn)動(dòng)的形式以及碰撞發(fā)生的原因。車胎痕跡的模型建立為事故判定提供了車輛發(fā)生事故之前、遭受碰撞以及之后的車胎與路面受力方式，確定車輛是否正常行駛以及車輛的制動(dòng)情況；懸架模型則提供了車輛的基本受力條件，為車輛發(fā)生事故原因的辨識(shí)提供依據(jù)；車輛碰撞模型則可以提供車輛在發(fā)生碰撞之后的一系列行為，確定駕駛員是否采取合理行為避免經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失以及人員傷亡的增加。車輛之間直接發(fā)生碰撞或由于滑行而造成碰撞所得到了數(shù)據(jù)有著較大差異，因而也可以判定事故的最初發(fā)生位置、第一責(zé)任車輛等重要信息。確定路面碰撞位置對(duì)于道路車輛碰撞事故的分析具有重要意義。這是因?yàn)樗c道路權(quán)利直接相關(guān)，是否侵犯他人權(quán)利是道路車輛責(zé)任分工的重要依據(jù)。其次，速度計(jì)算還需要知道道路上碰撞的位置，以確定碰撞后車輛的出租車的距離和方向。

因此可以說，PC-CRASH的應(yīng)用使得該軟件的功能被更好的開發(fā)，提高了我國道路交通安全管理人員對(duì)該軟件的理解，從而提升了我國對(duì)道路交通安全事故的判定分析能力。

4 結(jié)語

由于私家車輛數(shù)量的逐年增加，交通事故發(fā)生頻次不斷累加使得社會(huì)安全受到了較大的影響，而如何判斷車輛碰撞事故的發(fā)生情況則成為了當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。本文以PC-CRASH為例敘述了道路交通安全事故——車輛碰撞事故的軟件模擬方法，為日后道路交通安全事故的處理提供了新的思路與處理模式。車輛碰撞事故的模型分析應(yīng)當(dāng)以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)分析與高精度的計(jì)算機(jī)模擬為基礎(chǔ)，未來軟件模擬事故發(fā)生情況將會(huì)成為事故處理的一個(gè)重要的手段。而筆者也希望能夠通過本文為此領(lǐng)域工作的開展提供一些經(jīng)驗(yàn)與建議，從而減少道路交通事故發(fā)生的頻次，提高道路交通安全質(zhì)量。