交通事故車速再現(xiàn)的理論及方法

1、交通事故車速再現(xiàn)的理論與方法   班級(jí)：汽車1102 姓名：呂品昌 學(xué)號(hào)：10摘要：肇事車輛的車速鑒定是確定交通事故的性質(zhì)、分析發(fā)生事故原因的重要證據(jù),又是對(duì)交通事故責(zé)任認(rèn)定的重要依據(jù)。根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)學(xué)原理、運(yùn)動(dòng)特性所進(jìn)行的事故分析方法,在實(shí)際運(yùn)用中具有計(jì)算過程簡(jiǎn)單、計(jì)算量小等優(yōu)點(diǎn),但無法對(duì)整個(gè)事故的過程進(jìn)行模擬再現(xiàn)。為了適應(yīng)道路交通安全法對(duì)道路交通事故處理提出的新要求,需要在事故分析車速鑒定計(jì)算中引入新的計(jì)算模型和理論,對(duì)事故分析計(jì)算進(jìn)行研究、分析,使得事故分析結(jié)果更加客觀、真實(shí)地還原事故過程。 關(guān)鍵詞： 交通事故；計(jì)算方法；事故再現(xiàn)；碰撞 引言：在交通

2、事故的各類鑒定中, 車速鑒定是最困難的。因?yàn)樗幌衿渌b定只是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)的鑒別和確認(rèn), 做到這一點(diǎn)只需要具備一定的專業(yè)知識(shí); 而車速鑒定則要求依據(jù)現(xiàn)有的證據(jù)和發(fā)現(xiàn)線索, 通過理論分析和邏輯推理再現(xiàn)事故的發(fā)生過程, 特別是要定量地計(jì)算出肇事車輛事故發(fā)生前的行駛車速1。進(jìn)行這樣的鑒定必需具備一定的理論素養(yǎng), 同時(shí)又要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。車速鑒定的基本理論工具是力學(xué)。因?yàn)闄C(jī)動(dòng)車在發(fā)生事故過程中的各種運(yùn)動(dòng), 如制動(dòng)、側(cè)滑、傾翻、墜入山谷以及機(jī)動(dòng)車之間或機(jī)動(dòng)車與自行車、行人的碰撞等, 都屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的范疇, 因而都從

3、力學(xué)的規(guī)律2無論事故多么復(fù)雜, 案情如何撲朔迷離, 一切現(xiàn)象的背后, 都是力學(xué)規(guī)律在起作用。即使是在發(fā)達(dá)國家, 車速鑒定的歷史也還很短, 至今尚未建立起一整套公認(rèn)的理論體系、數(shù)據(jù)和方法。我國起步較晚, 目前還處在探索階段。1事故再現(xiàn)的模型 車輛碰撞的事故再現(xiàn)是在事故發(fā)生后, 由車輛的最終位置開始, 運(yùn)用按相關(guān)理論方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及專家經(jīng)驗(yàn)建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型往回推算, 即:碰撞后階段、碰撞階段、碰撞前階段, 使整個(gè)事故過程的實(shí)際情況在時(shí)間和空間上得以重現(xiàn)3。將事故再現(xiàn)的模型與方法、

4、理論與技術(shù)研究的各方面進(jìn)行歸納綜合, 如圖1 所示。  圖1  事故再現(xiàn)的理論與技術(shù) 針對(duì)車輛碰撞過程進(jìn)行分析, 人們利用動(dòng)量沖量、能量、動(dòng)力學(xué)和實(shí)體的彈塑性質(zhì)等理論建立了許多具有代表性的模型, 以其為基礎(chǔ)的著名事故再現(xiàn)軟件系統(tǒng)有CRASH、SMAC、PCOCRASH 等。由于這些模型要適用于多種典型的碰撞類型, 具有普遍的意義, 因此稱這種建模方法為統(tǒng)一模型方法。統(tǒng)一模型方法大都由直接描述碰撞階段特性的特征參數(shù)出發(fā),建立聯(lián)立方程, 這些參數(shù)包括碰撞中心、接觸面的摩

5、擦系數(shù)、恢復(fù)系數(shù)和車輛變形特性等。如動(dòng)力學(xué)方法使用車輛之間的擠壓特性, 能量方法使用碰撞階段車輛的變形與剛度值, 動(dòng)量沖量方法使用接觸面的回彈系數(shù)或摩擦系數(shù)以及碰撞中心的位置。這些特征參數(shù)描述了特定碰撞階段的實(shí)質(zhì)及作用效果, 反映速度變化, 是碰撞階段最直接的屬性。碰撞中心表示碰撞階段等效力的作用位置, 回彈系數(shù)與摩擦系數(shù)表示接觸面法向與切向的相互作用, 汽車變形特性則表示接觸面的力與變形關(guān)系。碰撞階段不同, 這些參數(shù)的取值就不同, 而且差別較大4。 2事故再現(xiàn)的計(jì)算機(jī)軟件 用于事故再現(xiàn)分析的計(jì)

6、算機(jī)軟件能輔助專家快速、高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行事故收集、分析和處理, 進(jìn)而研究事故形成機(jī)理, 并尋求避免事故的途徑。軟件的使用通常需要結(jié)合事故專家的經(jīng)驗(yàn)。典型事故再現(xiàn)分析軟件的基本功能一般包括3 部分: 事故收集繪制事故現(xiàn)場(chǎng)圖并將各種參數(shù)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī); 事故再現(xiàn)結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn), 利用模型的分析計(jì)算進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)再現(xiàn); 事故過程分析以動(dòng)畫仿真等形式給出分析結(jié)果。它以人、車輛及其環(huán)境組成的閉環(huán)系統(tǒng)為基本模型, 其中以對(duì)人和車輛的仿真為主, 輔以虛擬環(huán)境, 可以建立三維物理、直觀的人、車和環(huán)境模型,&#

7、160;并能仿真三者之間可能發(fā)生的相互作用其仿真模型見圖2圖2  人O車O環(huán)境系統(tǒng)(HOVOE) 事故再現(xiàn)仿真模型3車速鑒定的基本步驟1 采集現(xiàn)場(chǎng)盡可能詳盡的事實(shí)和證據(jù), 包括: (1)  肇事車輛的損傷部位、形變程度、碰撞痕跡、停止的位置和態(tài)勢(shì); (2) 肇事車輛留在路面上的制動(dòng)拖印, 輪胎擦地印、側(cè)滑印、車身刮擦地面印跡。 (3) 散落物的分布、血跡及人體擦地滑行印跡等等。 2收集進(jìn)行車速鑒定必備的基本資料: (1)事故現(xiàn)場(chǎng)圖; (2)事故現(xiàn)

8、場(chǎng)勘查筆錄; (3)事故現(xiàn)場(chǎng)照片; (4)肇事車輛車檢報(bào)告(如有可能, 加上路試結(jié)果); (5)行駛證復(fù)印件或車輛信息; (6)詢問筆錄。在有的案件中需增加事故死亡人員的尸檢報(bào)告或受傷乘員的醫(yī)院診斷報(bào)告。 3 判斷事故的性質(zhì), 選擇適用的理論公式例如, 事故車輛停止前在路面上留下了制動(dòng)拖印, 應(yīng) 選擇剎車印公式; 事故車輛在路面上留下了側(cè)滑印跡, 應(yīng)選擇利用側(cè)滑計(jì)算車速的理論公式; 路外墜車和路面上行人及車上散落物的拋出, 應(yīng)選擇拋體公式; 事故

9、為兩車碰撞, 應(yīng)選擇動(dòng)量守恒公式, 并輔以剎車印公式等。 4計(jì)算方法 將相關(guān)參數(shù)值代入相應(yīng)公式, 計(jì)算車速, 作出鑒定結(jié)論。 確定汽車的碰撞速度是交通事故鑒定的關(guān)鍵所在。推算汽車碰撞速度的常用方法包括理論計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)推算等。理論計(jì)算方法采用動(dòng)量守恒和能量守恒定律等基本理論來推算碰撞速度, 是最常用的計(jì)算方法。經(jīng)驗(yàn)方法利用已有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式推算碰撞速度  4.1理論計(jì)算 4.1.1根據(jù)制動(dòng)痕跡計(jì)算車速 車輛行駛時(shí),輪胎會(huì)因和路面間的相互作用在路面上留下不同形態(tài)的印跡。依據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守

10、恒定律,根據(jù)路面上制動(dòng)拖印的長度可以計(jì)算發(fā)生事故時(shí)的車速 ½×m×½×m×v12=  FiTi0（t）×d（s t ） （1）式中, v2制動(dòng)終了速度；  v1制動(dòng)初始速度。4.1.2根據(jù)側(cè)滑印跡計(jì)算 車輛在彎道行駛時(shí),其向心力是由輪胎與路面的摩擦力提供的,當(dāng)輪胎與地面的最大摩擦力不足以提供車輛圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力時(shí), 就會(huì)發(fā)生車輪向彎道外側(cè)的滑移。駕駛?cè)擞鼍o急情況駕車急轉(zhuǎn)彎回避時(shí),如果措施不當(dāng),導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎半徑過小并使車輛發(fā)生側(cè)滑,在路

11、面上留下側(cè)滑印。根據(jù)路面上的側(cè)滑印跡,依據(jù)能量守恒定律,可以計(jì)算車輛發(fā)生側(cè)滑時(shí)的速度。 v = gR(3) 式中, R 車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的彎道半徑； v車輛側(cè)滑時(shí)的臨界車速； 車輛沿側(cè)滑方向與路面間的橫滑附著系數(shù)。 如果車輛彎道行駛時(shí)輪胎發(fā)生了側(cè)滑而沒有翻車,則車輛行駛速度應(yīng)至少達(dá)到式(3)計(jì)算的車速,如果車輛留下一段側(cè)滑印后向外側(cè)翻車, 則不適用式(3)計(jì)算車輛的行駛速度。v = gR(3)式中, R 車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的彎道半徑； v車輛側(cè)滑時(shí)的臨界車速；

12、 車輛沿側(cè)滑方向與路面間的橫滑附著系數(shù)。 如果車輛彎道行駛時(shí)輪胎發(fā)生了側(cè)滑而沒有翻車,則車輛行駛速度應(yīng)至少達(dá)到式(3)計(jì)算的車速,如果車輛留下一段側(cè)滑印后向外側(cè)翻車, 則不適用式(3)計(jì)算車輛的行駛速度。 4.1.3根據(jù)散落物拋距計(jì)算 交通事故現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)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(huì)以碰撞瞬間的車輛速度做平拋運(yùn)動(dòng),最終落地;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(dòng)學(xué)原理來計(jì)算車輛碰撞瞬間的行駛車速。根據(jù)拋物運(yùn)動(dòng)原理可得v=l×(&#

13、160;g÷2h)        式中, l物體被拋出的水平距離； h物體拋落高度。 4.1.4根據(jù)車輛拋距計(jì)算 很多交通事故發(fā)生在懸崖或陡坡處,車輛由于駕駛?cè)舜胧┎划?dāng),或發(fā)生事故后車輛沖出路面,此時(shí)可以根據(jù)懸崖、陡坡的高度和車輛的拋距,依據(jù)能量守恒原理計(jì)算出車輛沖出路面瞬間的車速, 進(jìn)而測(cè)算車輛發(fā)生事故前的各階段速度8v=s×( g÷2h)  式中, v車輛沖出路面時(shí)的速度；  s車輛

14、的水平飛越距離  h車輛垂直落4.1.5根據(jù)車輛刮擦痕跡推算車速交通事故中當(dāng)兩車發(fā)生刮擦?xí)r,往往會(huì)伴隨發(fā)生一輛車的輪胎與另一輛車車身之間的刮擦,并在輪胎或車身上留下刮擦痕跡9。當(dāng)車輪在車身表面留下刮擦痕跡時(shí),若刮擦點(diǎn)位于車輪圓周上,且擦痕為一完整周期的擺線,則按文獻(xiàn)10提出的方法測(cè)算車速;若刮擦點(diǎn)不位于車輪圓周上,或擦痕為片斷擺線時(shí),則按文獻(xiàn)11提出的方法測(cè)算車速。當(dāng)車身表面凸起或車身上的突出物在輪胎的胎側(cè)表面留下刮擦痕跡時(shí),文獻(xiàn)11對(duì)這樣的痕跡進(jìn)行了研究,并給出了測(cè)算車速的方法。文獻(xiàn)13通過分析車輪與車身相互刮擦?xí)r所產(chǎn)生的刮擦痕跡,提出了在刮擦點(diǎn)的位置參數(shù)不能獲得時(shí),單純依據(jù)刮擦痕

15、跡包含的信息估計(jì)交通事故中肇事車輛速度的方法。5經(jīng)驗(yàn)公式法 經(jīng)驗(yàn)公式在工程計(jì)算中被廣泛使用,它給工程技術(shù)人員帶來更高的效率,它是根據(jù)大量的實(shí)例和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),運(yùn)用數(shù)值計(jì)算的方法歸納總結(jié)出的某一指標(biāo)的計(jì)算公式;在處理道路交通事故中交通民警或鑒定人員可以利用車速計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式,計(jì)算或輔助計(jì)算交通事故發(fā)生時(shí)車輛的行駛速度14。經(jīng)驗(yàn)公式法在國外的交通事故分析中經(jīng)常被采用,國內(nèi)目前還處于起步和探索階段。根據(jù)文獻(xiàn)15所介紹的方法可以計(jì)算轎車與轎車正面碰撞、轎車被追尾碰撞、摩托車迎面碰撞、車輛碰撞柱狀固定物和汽車發(fā)生翻滾或跳躍式的速度。6結(jié)語：隨著車輛人均保有量的不斷增加和道路里程的延伸,交通安全形勢(shì)日趨嚴(yán)峻,科學(xué)、公正、依法處理道路交通事故是構(gòu)建和諧社會(huì)的基本要求。結(jié)合我國目前道路交通事故處理工作的情況,研究分析事故車輛的行駛速度，可以依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查所獲得的原始數(shù)據(jù)從不同的角度,采用不同的方法來測(cè)算,不同的方法算得的車速值應(yīng)能相互印證。在實(shí)際的交通事故調(diào)查工作中,分析車輛行駛速度往往還需要引入一些假設(shè)條件才能使計(jì)算成為可能。應(yīng)注意不同方法的使用條件,特別是經(jīng)驗(yàn)公式法、人體特征損傷分析法對(duì)適用的