揭國順　范凡

摘 要：本文選取最新的一個真實事故案例進行了建模和仿真，分別從車輛和行人的身高、體重還有碰撞速度三個方面角度來分析其對行人拋距的影響，將仿真結果中導出的數(shù)據(jù)參量與實際發(fā)生事故的數(shù)據(jù)進行了對比，通過分析驗證了仿真模型的精度和仿真再現(xiàn)的可行性。根據(jù)所驗證的事故建模和再現(xiàn)方法，對NAIS數(shù)據(jù)庫里的10起案例進行再現(xiàn)從而得出行人拋距、頭部碰撞參數(shù)和行人損傷評價指標的擬合曲線和回歸方程，指出在我國交通事故中，頭部損害造成行人死亡的主要原因。以此為交通管理部門能夠準確、客觀地處理道路交通事故提供了良好的方法，供交通事故管理部門對事故發(fā)生的全過程進行了解和分析。

關鍵詞：交通安全 事故深度調(diào)查 PC-Crash 事故再現(xiàn)技術

1 引言

隨著全球各種類型的機動車保有量的迅速增長，汽車給人類社會帶來了巨大物質(zhì)文明利益的同時，也給人類社會帶來了難以磨滅的傷害和痛苦，道路交通安全事故隨著交通運輸業(yè)的快速發(fā)展也成為世界首位公共衛(wèi)生熱點話題。日本的汽車研究所（JARI）開發(fā)出了一種可供人車碰撞事故使用的JARI假人模型，這種模型在行人保護設計和事故鑒定分析[1]方面起到重大作用。加拿大的ARAS科技公司在2010年推出了一款名為ARAS 360 HD[2]的事故模擬仿真分析軟件。重慶交通大學的蔣工亮，通過研究在發(fā)生交通事故碰撞時所產(chǎn)生的留在路面的車輛制動痕跡、散落物等，利用PC通過痕跡與行人傷情來判斷事故發(fā)生前人車分別處于什么樣的運動方向和運動狀態(tài)[3]。西南交通大學的張詩波，定義了頂推型和拱推型兩種人車碰撞形態(tài)，并建立了新的卷繞型、頂推型、拱推型等三種行人拋距公式[4]。綜上所述，多剛體仿真不僅具有操作方便、效率高的特點，而且其計算結果較為精確。

2 轎車與行人碰撞事故再現(xiàn)

在轎車與行人碰撞事故中，特別是車速較高的時候，往往會發(fā)生不同程度的碰撞事件，所以人體損傷程度中蘊含著豐富的事故信息。通過對交通事故進行深度調(diào)查所得到的結果、醫(yī)院診斷報告，可以獲取到車輛損壞程度及行人的損傷詳細信息[5]，但目前就資料記載來看，使用頻率最高的方法就是利用軟件進行模擬仿真再現(xiàn)。而現(xiàn)階段主要有MADYMO和PC-Crash這兩款具有代表性的應用于模擬轎車與行人碰撞事故的仿真軟件。

3 事故再現(xiàn)案例概述

在文中所用到的事故再現(xiàn)仿真的案例全部來自于NAIS數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫中共有發(fā)生在2017年7月至2019年8月間人車碰撞事故案例30起，其中60%的事故是由于行人不遵守交通規(guī)則私自橫穿馬路，與正在行駛的轎車發(fā)生碰撞。相關研究表明此類碰撞事故也是導致行人傷亡的主要類型。因此，本文將從這18起案例中選取了10起包含詳細事故調(diào)查信息，包括事故現(xiàn)場道路信息、車輛損壞勘測信息、交通事故參與者調(diào)查以及醫(yī)院行人傷亡記錄等的案例，利用PC-Crash軟件對這10起案例進行事故再現(xiàn)仿真研究。

4 再現(xiàn)案例模型仿真

事故再現(xiàn)仿真時，首先要根據(jù)事故案例深度調(diào)查報告信息，繪制并導入事故現(xiàn)場圖，根據(jù)實際案例信息建立碰撞模型并設置好相應參數(shù)開始進行仿真重現(xiàn)。評判仿真結果的準確性與否主要是根據(jù)碰撞點的位置、運動軌跡、事故參與方最終停止位置等仿真結果同真實事故的吻合程度來判斷。

4.1 車輛碰撞速度與行人拋距的關系

經(jīng)過比較測試，發(fā)現(xiàn)與冪函數(shù)相比，二次項式函數(shù)的擬合程度更好，相關系數(shù)R2更大，如圖1行人拋距的擬合曲線和表1回歸方程所示。

4.2 車輛碰撞速度與行人頭部碰撞參數(shù)的關系

由圖2、圖3擬合曲線和表2回歸方程可知，頭部碰撞速度隨著碰撞車速的增大而呈增大的趨勢，而頭部碰撞時間隨著碰撞車速的增大而呈減小趨勢。

4.3 車輛碰撞速度與行人損傷評價指標的關系

由圖4擬合曲線和表3回歸方程可知，頭部HIC值、胸部加速度和小腿剪切力與碰撞車速的相關性均很高，相關系數(shù)R2都高于0.72，且隨著碰撞車速的不斷增大，頭部HIC值和胸部加速度亦有增大的趨勢。進一步分析小腿剪切力二次多項式回歸方程可知，在碰撞車速為45km/h時，小腿所受的剪切力最小約為1000N。

經(jīng)上述對比分析，行人拋距、損傷部位和程度均與事故客觀事實相吻合，同時也驗證了仿真再現(xiàn)方法和碰撞模型的可靠性?？傮w來看，行人頭部損傷仍是造成行人傷亡的主要原因。這是因為相較于歐美人群，我國人體整體身材較為瘦小，很多情況下在下肢或肩部與發(fā)動機引擎蓋發(fā)生碰撞后，頭部會與車輛前端發(fā)動機蓋發(fā)生碰撞，從而造成嚴重的頭部傷害，繼而引發(fā)行人死亡。

5 結語

本文以車人碰撞事故為研究對象，靈活運用交通事故深度調(diào)查結果，構建面向道路交通事故分析的轎車與行人碰撞事故再現(xiàn)方法體系，使用仿真軟件PC-Crash進行轎車與行人的建模仿真事故再現(xiàn)。根據(jù)所驗證的事故建模和再現(xiàn)方法，對NAIS數(shù)據(jù)庫里的10起案例進行再現(xiàn)從而得出行人拋距、頭部碰撞參數(shù)和行人損傷評價指標的擬合曲線和回歸方程，表明頭部損傷已經(jīng)成為我國交通事故中人員傷亡的主要原因。以此為交通管理部門能夠準確、客觀地處理道路交通事故提供了良好的方法。

課題：南通理工學院2023屆“優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）培育計劃”（BS202209）。

參考文獻：

[1] 曹弋.二維碰撞事故車輛軌跡再現(xiàn)模型研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2007.

[2] KENNEDY M，HETHERINGTON P. Accuracy evaluation of the ARAS HD angular momentum solution in relation to the RICSAC staged crash events [N]. white-papers，2019-01-04.

[3]庹永恒，蔣工亮，黃勇，郝海生.汽車與行人碰撞事故再現(xiàn)仿真研究[J].背景汽車，2010，76（5）：26-28.

[4] 張詩波.道路交通人車碰撞事故再現(xiàn)關鍵技術研究[D].成都：西南交通大學，2019.

[5] 李丹.基于事故再現(xiàn)的人車碰撞時行人狀態(tài)分析[D].成都：西華大學.2016.