郝兆，陳庚

（長安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

引言

近年來，我國的道路交通安全形勢面臨著巨大挑戰(zhàn)。我國是道路交通死亡人數(shù)與萬車死亡率最高的國家之一。目前，中國的汽車保有量尚不及美國，但其交通事故死亡率卻遠(yuǎn)高于美國，也比其它發(fā)達(dá)國家高出很多。所以，對汽車交通事故進(jìn)行研究是非常必要的，有著重要的研究價(jià)值和社會作用。

在交通事故處理過程中，其核心與最終目標(biāo)就是要能正確判定出事故發(fā)生瞬間的速度和準(zhǔn)確再現(xiàn)事故車輛的運(yùn)動過程。處理交通事故，就要對其進(jìn)行公平公正的事故責(zé)任認(rèn)定。車速鑒定結(jié)果對于交通事故責(zé)任認(rèn)定十分重要。由于傳統(tǒng)的車速鑒定方法中存在著很多難點(diǎn)和不足，利用仿真軟件就成了一種新的鑒定思路。隨著科技的發(fā)展，仿真技術(shù)在事故鑒定中的作用也越來越明顯，其中PC-Crash這款事故再現(xiàn)的仿真軟件也越來越多地被大家所熟知。PC-Crash在事故再現(xiàn)的過程中，涉及的車輛運(yùn)動軌跡均按照運(yùn)動學(xué)規(guī)律形成，有助于分析交通事故性質(zhì)、確定交通事故發(fā)生原因和對交通事故責(zé)任認(rèn)定進(jìn)行劃分。

1 車輛碰撞事故中常用的車速計(jì)算方法

1.1 根據(jù)制動痕跡的長度估算車速

汽車發(fā)生事故前，駕駛員多會本能地采取制動措施，所以在事故現(xiàn)場多會留下一條制動痕跡。制動痕跡能反映出事故發(fā)生前后汽車有無制動減速以及行駛的路線，此外還能依據(jù)制動痕跡的形態(tài)和長度推測出碰撞點(diǎn)位置以及碰撞時(shí)的車速。不過通常情況下事故現(xiàn)場的制動痕跡要略小于實(shí)際滑行的距離，所以計(jì)算出來的速度要偏小。計(jì)算公式如下：

式中 V—— 車輛出現(xiàn)制動痕跡時(shí)的速度（m/s）；

φ——汽車在道路上制動時(shí)縱滑摩擦系數(shù)；

g——重力加速度值（m/s2）；

L——汽車制動痕跡的長度（m）；

i——事故現(xiàn)場道路坡道坡度（%）。[1]

1.2 根據(jù)散落物拋距計(jì)算車速

交通事故現(xiàn)場經(jīng)常會遺留有車輛的擋風(fēng)玻璃、裝載物等物證。遺留散落物是由于車輛在事故過程中發(fā)生碰撞后留下的，由于慣性的原因，車輛在發(fā)生碰撞時(shí)，散落物會以碰撞瞬間的車輛速度做平拋運(yùn)動后落地，如果能夠確定散落物的第一著地點(diǎn)，就可以依據(jù)運(yùn)動學(xué)原理來計(jì)算車輛碰撞瞬間的行駛車速。計(jì)算公式如下：

式中 V——碰撞車速（m/s）；

g——重力加速度值（m/s2）；

L——物體被拋出的水平距離（m）；

H——物體拋落高度（m）。[2]

1.3 根據(jù)視頻監(jiān)控計(jì)算車速

現(xiàn)在很多道路上都裝有攝像監(jiān)控，也經(jīng)常會有監(jiān)控記錄下來事故發(fā)生的瞬間，所以這些視頻監(jiān)控就可以用來計(jì)算事故發(fā)生前的碰撞車速。在有視頻監(jiān)控的情況下，一般采用區(qū)間測速法進(jìn)行計(jì)算，這種方法需要在被測車輛的運(yùn)動軌跡上選取至少兩處參照點(diǎn)，且兩點(diǎn)之間要有足夠的距離，然后在現(xiàn)場測量出點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離，并統(tǒng)計(jì)在視頻監(jiān)控中被測車輛通過參照點(diǎn)時(shí)所間隔的幀數(shù)，計(jì)算出時(shí)間，然后算出車速。[3]計(jì)算公式如下：

式中V——被測車輛車速（m/s）；

L——兩參照點(diǎn)之間的距離（m）；

n——車輛通過兩參照點(diǎn)所間隔的幀數(shù)

t——監(jiān)控視頻一幀圖像所需要的時(shí)間（s）

fps——監(jiān)控視頻幀率（Hz）。

2 PC-CRASH軟件

2.1 PC-CRASH軟件簡介

PC-CRASH軟件是應(yīng)用動量/沖量法進(jìn)行事故模擬再現(xiàn)的軟件，由奧地利的Hermann Steffan博士等人開發(fā)完成，是在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用的事故模擬再現(xiàn)分析軟件。PC-CRASH軟件能實(shí)現(xiàn)多種事故形態(tài)的碰撞模擬和優(yōu)化，并且自帶繪圖軟件，可以還原事故現(xiàn)場環(huán)境。軟件自帶車輛數(shù)據(jù)庫，但也可以手動輸入車輛參數(shù)。

用PC-CRASH軟件對事故進(jìn)行模擬再現(xiàn)，需要手動輸入事故發(fā)生前的各種數(shù)據(jù)，包括車速、轉(zhuǎn)向角、碰撞位置、車輛和道路的參數(shù)等，然后進(jìn)行模擬，再根據(jù)模擬結(jié)果與實(shí)際情況的差異，對輸入的參數(shù)不斷進(jìn)行調(diào)整，直至模擬結(jié)果與實(shí)際事故場景基本吻合，此時(shí)可認(rèn)為該狀態(tài)下車輛的參數(shù)與事故發(fā)生時(shí)的情況是接近的。[4]

2.2 PC-CRASH軟件在交通事故鑒定中的應(yīng)用

由于PC-CRASH軟件對事故進(jìn)行模擬需要事故前的車輛狀態(tài)參數(shù)，是正向模擬，而事故車速鑒定的結(jié)果就是事故前的車速。所以用PC-CRASH軟件進(jìn)行模擬，需要對車速進(jìn)行估計(jì)，通過模擬對車速進(jìn)行調(diào)整，然后得到一個(gè)精確的數(shù)值。

用PC-CRASH軟件進(jìn)行事故車速鑒定，首先采集事故現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，用傳統(tǒng)的車速鑒定方法得到一個(gè)估算的車速，然后按照采集到的數(shù)據(jù)，在PC-CRASH軟件里建立道路、汽車和其他碰撞物的模型，并輸入估算的車速進(jìn)行模擬。根據(jù)模擬結(jié)果與事故現(xiàn)場情況的差異，不斷調(diào)整車速，直至模擬的結(jié)果和事故現(xiàn)場的情況相差無幾。

建立汽車和道路模型、輸入車輛和道路參數(shù)的界面如圖1、圖2所示。

圖1 車輛模型建立界面

圖2 道路模型建立界面

3 實(shí)際案例分析

2018年5月某日下午，陰天，干瀝青路面。由北向南行駛的甲車左轉(zhuǎn)彎調(diào)頭時(shí)，與同樣由北向南行駛的乙車發(fā)生碰撞，致車輛受損、人員受傷。兩車相撞后沖向路旁的綠化帶，反彈回路上后停止，道路上有明顯的制動痕跡，經(jīng)測量，甲車左前輪的制動痕跡與路肩的交點(diǎn)距離甲乙兩車的碰撞點(diǎn)沿道路方向的距離為20.9m。事故現(xiàn)場示意圖如圖3所示。道路視野良好，雙向六車道。甲車為東風(fēng)雪鐵龍DC7162LYCM小型轎車，乙車為啟辰牌DFL6450MAL1小型普通客車。

圖3 事故現(xiàn)場示意圖

由于該事故有視頻監(jiān)控，所以采用根據(jù)視頻監(jiān)控計(jì)算車速的方法計(jì)算碰撞車速。

根據(jù)監(jiān)控視頻，以道路西側(cè)井蓋為基準(zhǔn)點(diǎn)，見圖4的A點(diǎn)，以西側(cè)第三條分道線為基準(zhǔn)線，以西側(cè)第三條分道線為基準(zhǔn)線，見圖4的B所示的車道線，以圖5中的D為起始點(diǎn)由南向北進(jìn)行測量，實(shí)線段與間隔段的距離分別為：4.58m，6.00m，4.7m，5.35m，5.15m，5.40m，4.88m。

從D點(diǎn)到圖6中的C點(diǎn)的距離為：L=4.58m+6.0m0+4.70m+5.35m=20.63m

圖4 確定基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)線

圖5 監(jiān)控中乙車通過D點(diǎn)的畫面

圖 6 監(jiān)控中乙車通過C點(diǎn)的畫面

該監(jiān)控視頻的幀率為26幀，乙車前保險(xiǎn)杠通過D和C兩參考點(diǎn)的幀數(shù)間隔為27幀。

根據(jù)公式（3）和（4）可算出乙車車速：

同理，甲車前端通過D和C兩參考點(diǎn)的幀數(shù)間隔為106幀，根據(jù)公式（3）和（4）可算出甲車車速：

圖7 碰撞速度修改界面

首先按照事故記錄中提供的受檢車輛車型，建立兩車的模型并輸入兩車的參數(shù)，然后輸入根據(jù)在現(xiàn)場測得的道路數(shù)據(jù)和其他車輛狀態(tài)的數(shù)據(jù)。根據(jù)測量，每個(gè)車道寬度為3.5m，摩擦系數(shù)取0.8，輸入，然后進(jìn)行模擬。為了方便模擬結(jié)果與實(shí)際事故現(xiàn)場進(jìn)行對比，這次試驗(yàn)會用兩車的撞擊點(diǎn)和甲車左前輪的制動痕跡與路肩的交點(diǎn)沿道路方向的距離的模擬值x和實(shí)際值來進(jìn)行比較。

其結(jié)果如圖8所示。

圖8 初步鑒定車速的模擬結(jié)果

圖8中紅色的1車為甲車，藍(lán)色的2車為乙車。

x=20.7m，比20.9m略小。

圖9 經(jīng)過調(diào)整后的車速模擬結(jié)果

4 結(jié)論

交通事故中車輛車速分析在交通事故分析中具有特別重要的意義，它有助于判定車輛行駛是否超速，劃分責(zé)任。從案例分析來看，用PC-CRASH進(jìn)行事故車速鑒定是可行的，也可以使鑒定結(jié)果更精確，對于一些處于限速值附近的速度，判定是否超速是有較大幫助的。

使用PC-CRASH進(jìn)行事故鑒定，需要用傳統(tǒng)鑒定方法進(jìn)行初步鑒定，得到一個(gè)速度的估算值，然后用估算值去進(jìn)行模擬，根據(jù)事故現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，取得最后的鑒定車速。但是這種方法需要對事故現(xiàn)場的還原要求較高，也需要精確的參數(shù)測量。很多事故是沒有視頻監(jiān)控的，有視頻監(jiān)控也不一定能看到事故的全過程，這些事故在還原的時(shí)候就會有較大的難度。而且附著系數(shù)、碰撞前的車輪轉(zhuǎn)角和碰撞前制動踏板的位置，都是比較難確定的參數(shù)，因此對于這些參數(shù)的獲取就有著更高的要求。