毕业设计（论文）-碰撞交通事故的汽车车速计算与事故再现研究.doc

四川师范大学成都学院本科毕业设计碰撞交通事故的汽车车速计算与事故再现研究1前言 随着社会不断的进步，在这个物质横流的汽车行业和交通运输业的超速发展下,道路交通已经成为全球危害性较高的一个点，在我国境内发生的大大小小交通事故中，车与物体碰撞占百分之六十九点九，人员受伤和死亡占百分之七十，佳通事故造成的经济损失占所有事故损失的三分之二，汽车碰撞本质上就是人们对车速控制的瞬间变化，致使交通事故成为现代路道事故交通的主要形态2。各种重大交通事故的出现，使得汽车交通事故再现的研究成为现今必须解决的首要问题。在事故中,汽车和车碰撞是危害最大、最为严重的一项事故。是在一眨眼的功夫完成的,很多细节地方都是无法用肉眼去扑捉的。因此，对汽车事故交通碰撞进行全面、系统的分析是我们莘莘学子首要研究的问题3。 1 课题设计的背景、目的和意义1.1 设计的背景在车与路产生的年代，加上科技也进步了很多。而交通运输也是一个国家必不可少的。随着交通运输业的迅速崛起，车辆的增多导致交通堵塞、事故等等负面效应也渐渐地变多，并成为了全球的一个共同话题，也是必须解决的首要问题。人们对交通运输的日益依赖，有限的资源和日益恶化的环境，需要一股新的技术去替换或者去改变。智能交通系统正是在这种情况下产生。智能交通系统（ITS），随着信息技术、模式识别技术、计算机技术、数据通信传输技术、图像处理技术等学科的迅猛发展，而且得到广大群众的认可，交通管理的智能化、科学化、规范化水平也得到了提高。特别是汽车事故还原技术的发展为提高交通系统智能化程度，也为减轻交通事故提供了一个手段。交通事故还原也成为是目前交通领域的重要研究课题之一。本文是“碰撞交通事故的汽车车速计算与事故再现研究”，主要研究汽车发生交通事故后汽车的车速研究和情景的再现，其目的是提高交通管理的自动化、现代化水平。其中很多地方都是通过MATLAB独特的数字图像处理技术4仿真实现的，本次研究设计也为今后的发展铺就一条道路，是这条道路上的危险大大降低。1.2 设计的目的和意义事故再现技术5是当今国际一个人们话题，这门技术运用计算强大的仿真理论、虚拟现实技术、三维动画技术与碰撞理论结合起来，在一个谁也摸不着的环境下的计算机仿真碰撞模型基础上实现对事故再现的计算机模拟分析，三维仿真系统完成对车辆碰撞事故再现。这也在事故再现中起到一个辅助作用，判定现在是那个人的责任，减少民事纠纷和为人们解决问题节约很多时间。国内外各种技术都有，但是最终目的是从人身安全出发，减少人们的纠纷事件，确认当事人为目的来开发各种软件、各种技术。但万事都有一个启发，事故再现、车速计算依赖什么？这对于我们是一个非常重要的课题研究，也是我们人生的一项骄傲的研究。不管成功与否，我们都是付出了，也收获了。2 碰撞交通事故理论论证62.1 利用计算机仿真汽车碰撞7现今社会人身财产安全保护是一大主流，而车辆速度的鉴定与情景的再现是迫在眉睫。在汽车领域主要是对安全的研究 ,而现今最为有效而且比较划算的一种分析方法就是计算机仿真,这种方法有精确度特别高、可以重复利用、相当经济、循环周期也相对较短等优点，本门技术也广泛应用于一些道路设施、车辆及其车上的安全设施和交通事故再现及车速计算中。而车辆行驶过程中速度的变化，特别是发生碰撞后就特别依赖这门技术对其进行计算机仿真，来有效地防治交通事故、提高人们自我保护有着前所未有的意义。由于现在电子发展快速，软件的竞争也越发激烈，而硬件也不甘落后，也纷纷挤入这个竞争市场。在这之前二十年以来，计算机仿真在汽车碰撞中也告诉的崛起。进入八十年代，欧美等国家首先推出了一种仿真软件包，比较有影响的 LSO DYNA3D 、SMAC、PAMCRASH 和 MADYMO 等。这些强大的软件对车身保护有着智能化的功能，而且还可以进行事故鉴定分析以及事故再现中发挥着很大的作用。2.2 事故再现的模型当发生事故后，第一步肯定是需要当时的碰撞场景，也就是说要尽快进行事故再现,运用各种技术和采取各种手段进行往前还原,即:碰撞后阶段、碰撞阶段/碰撞前阶段,在空间上把整个过程和事件进行还原。再将事故通过软件进行模型还原,让事故变得清晰的一种手段。如图 2.1-1 所示。图2.1-1 事故再现的理论与技术2.3 事故再现的计算机软件8专家在计算机软件的辅助下6，可以准确的对事故收集、分析以及处理，并快速而节约成本的前提下，对事故进行还原。这样专家才能找到事故造成的原因,来找到避免事故重复发生的途径。而软件是死的，需要专家对其点化，这也不能缺少有经验的专家。而这些分析软件通常具有以下功能:事故收集、事故再现、事故过程分析。图 2.3-1 人车环境系统 ( HOVOE) 事故再现仿真模型随着科技的不断进步，计算机功能的不断强大，各种版本的处理软件也不断的更新,而且功能也不断地趋于强大,让事故再现技术迫于推广与应用成为一种趋势。2.4 事故再现的关键问题想快速而精准的判定交通之故的车速和让事故再现技术是一项很大的工程，也是一个长期的工程，可谓是工程浩大。不仅是软件分析很复杂，系统建模也是相当的麻烦，它不但需要采集各种交通事故信息，还要对各种事故进行分析个建模，这些都是准备工作,而且还要需要大量的人力财力，不仅需要一批又经验的专家还得依靠国家的扶持。3 碰撞交通事故再现计算103.1 汽车碰撞形式的确定 刚体碰撞汽车碰撞一般车辆的损伤不是很大，除了非常严重的事故，只是局部可能会有那么一点损坏。而这部分损坏的地方就是原本车辆能量的损失，不过，既然不是很严重的碰撞，能量肯定损失也较小，小的我们可以直接忽略这个能量，汽车这种有较小能量损失的碰撞过程就叫做刚体碰撞。通过大量的研究表明，刚体碰撞仅仅局限于低速的碰撞而造成的可以忽略不计的能量损失过程。 塑性碰撞当两辆车在高速而进行的非常厉害的碰撞以后，两架车都没有发生位移，这种汽车碰撞就可以看成为塑性碰撞。试验表明，当汽车的速度达到一定的高度时发生的碰撞就属于塑性碰撞。 弹塑性碰撞在汽车碰撞的过程中，汽车发生变形，即使是恢复变形或者不能及时恢复的变形，这种碰撞就属于弹塑性碰撞。 一维碰撞 迎面正碰两辆车在X轴发生碰撞，也就是一架车朝左，一个车朝右，在不注意间就发生了碰撞和一个人跑去撞墙的效果是一样的。两架车发生迎面正碰时，这中间相互作用是很短很短的时间，但是他们之间产生的力确实很大很大的，这样碰撞过后除了车自身的力外，其余的外力都可以不用计算。恢复系数为：e=0.574exP(一168X) 追尾正碰同在X轴，朝向相同方向行驶，后车由于速度过快与前车发生碰撞。e比正面碰撞的e要小得多。因为汽车的前部一般都有一个发动机，而发动机的硬度较大，而后面就没有那么硬了，所以碰撞过后，前车的能量损失是后车能量损失的2倍。 二维碰撞在X、Y空间发生碰撞，不在同一条直线，可能是后车撞到前车的侧面而产生的碰撞叫汽车二维碰撞，不管是纵向还是横向还是直接的碰撞都是二维碰撞。二维碰撞能量损失为:E=1/1-M1M2M3M31/2M1V1V1(1-E1E1)+M2V2V2*(1-E2E2)+M1M2M3V1V2(1-E1E2)3.2 汽车碰撞过程中的分析。3.2.1 刚体碰撞 刚体碰撞也属于一维碰撞，遵循能量守恒定律:M1M10+M2M20=M1V1+M2V2 (3.2.1-1)1/2M1V10+1/2M2V20=1/2M1V1+1/2M2V2 （3.2.1-2）通过联立1,2两式，可以求解出V1=V10-M2/M1+M2(V10-V20) （3.2.1-3） V2=V20+M1/M1+M2(V10-V20) （3.2.1-4） 从而推出 V1=M2/M1+M2（V10-V20)式中M1,M2 V10 V20 V1 V2 V1 V2依次为汽车1和汽车2的质量，而其他是碰撞前、中、后的速度变化。3.2.2 塑性碰撞 当汽车发生一定碰撞以后，若两车没有发生相对的运动，这样的汽车碰撞可以看作是塑性碰撞。塑性碰撞中出现能量损失，式3.2.1-1和3.2.1-2可以改写为 （3.2.2-1） （3.2.2-2）两车碰撞后的速度相等就可以认为是塑性碰撞。式（3.2.2-1）可以改写为： （3.2.2-3）有： （3.2.2-4） （3.2.2-5） （3.2.2-6）同理有： （3.2.2-7） （3.2.2-8）3.2.3 弹塑性碰撞 车在碰撞中，汽车发生变形，即使是恢复变形或者不能及时恢复的变形，这种碰撞就属于弹塑性碰撞。引入恢复系数e,联立式3.2.2-1,3.2.2-2 （3.2.3-1） （3.2.3-2） （3.2.3-3） （3.2.3-4）同 （3.2.3-5）同理弹塑性碰撞的能量损失为（3.2.3-6）根据3.2.3-6弹塑性碰撞能量损失与汽车质量，汽车碰撞前相对速度和汽车碰撞性质有关，当e=1时，EL=0，碰撞为完全弹性碰撞，当E=0时，碰撞为塑性碰撞，因此弹塑性能量碰撞的损失范围为 3.2.4 一维碰撞汽车发生碰撞时，他们碰撞角度很小，也就是他们矢量角不大于10度的汽车碰撞。 正面碰撞当两辆车迎面正碰，不产生夹角的情况下，发生一定的形变且暂时不能恢复的碰撞。汽车正面碰撞时，用数学公式表达为：e=0.574.exp(-0.0369.vc). (3.2.4-1)联立X=0.0096Vc和3.2.4-1，可以得到e=0.574.exp(-4.168.X),式中X为碰撞变形量，vc为有效碰撞速度， 追尾碰撞同在X轴，朝向相同方向行驶，后车由于速度过快与前车发生碰撞。e比正面碰撞的e要小得多。因为汽车的前部一般都有一个发动机，而发动机的硬度较大，而后面就没有那么硬了，所以碰撞过后，前车的能量损失是后车能量损失的2倍。当两辆车发生有效碰幢时，速度达到二十公里每小时以上时，e近似为零，见图3.2.4-1。碰撞车停止后，有时车会由于惯性被碰摊车还会继续向前跑一小段距离。图3.2.4-1 追尾碰撞中，碰撞速度和恢复系数的关系 在牛顿力学中，除了两车碰撞时方向一样且速度相同外，剩下的碰撞基本都是和正面碰撞差不多。根据图3.2.4-1可知，当后车与前车发生的碰撞速度超过二十公里每小时时，e在无限接近于零的时候，这种碰撞也是所有碰撞中比较严重的一张碰撞，在这种情况下碰撞，后车会带着前车朝着同一个方向运动。 12（m1+m2）Vc2=m1gL1K2 （3.2.4-2） 式中，为附着系数； L1为移动距离。如知道追尾碰撞中的前车后面的刚度设为C2，追尾前车的尾部变形量设为X2，这这次碰撞的能量损失就为M2C2X2，即 3.2.5 二维碰撞在X、Y空间发生碰撞，不在同一条直线，可能是后车撞到前车的侧面而产生的碰撞叫汽车二维碰撞，不管是纵向还是横向还是直接的碰撞都是二维碰撞。图3.2.5-1 汽车碰撞的二维模型 图3.2.5-1以碰撞中心为原点建立X、Y坐标系， Y方向设定为两车垂直的接触面，在设定一个切向量与接触面相互平行。根据动量守恒定理可以建立下面关系： 式中 M1，M2，V1N、V2N、V10、V2N0、依次为汽车1和汽车2的碰撞后Y方向速度、碰撞前Y方向速度、碰撞后X方向速度、碰撞前X方向速度;PN和PR分别为碰撞过程中法向、切向的冲量。根据角动量守恒定律可以得到以下式子：上面I1为1号汽车的横摆转动惯量、I2为2号汽车的横摆转动惯量、w1为两辆汽车碰撞后的角速度、w2为两辆汽车碰撞前的角速度。 在根据我们所学过的动量守恒和角动量守恒定理联合求解可以得到下式为：法向恢复系数：切向恢复系数：令VRDS和VRDS0分别表示碰撞前、后相对变形速度： （3.2.5-1） （3.2.5-2）令VRSS和VRSS0分别表示碰撞前、后相对滑移速度： （3.2.5-3） （3.2.5-4）则有：这个式中没有角对角碰撞，也没有两车的高速擦边碰撞这两种特殊情况。可以统设两架汽车在碰撞前的冲量为PN和PR：综合上式结合二维碰撞之后的能量损失为：（3.2.5-5）当en=1且er时，碰撞为完全弹性碰撞，ELmin=0；当en=0且er=0时，碰撞为塑性碰撞，碰撞能量损失最大，为： （3.2.5-6）在通常的汽车碰撞事故分析中，法向和切向恢复系数取值范围为：en1，er1.能量损失ELminELELmax。联立式，可以得EL与Pn和Pr的关系：图3.2.5-2 能量损失碰撞冲量的关系 其实在现实的交通事故碰撞过程中，碰撞能量损失就为：式中：El为实际碰撞能量损失，可以通过测量车体的变形得。式中： 4 车辆制动初速度分析研究94.1 车辆制动初速度理论研究4.1.1 制动初速度理论推导汽车在上坡路制动的受力分析图，如图 4.1.1-1 所示。图4.1.1-1 汽车坡路制动时受力分析设汽车总重量可以设定为 G ，汽车车身与水平面的夹角 ，令汽车开始制动的拖印始点为势能零点。根据能量守恒定律，汽车制动拖印始点的动能应等于地面制动力做功和势能变化的总和：（4.1.1-1）式中 G0 汽车总重 (N) ；S0 制动拖印长度 (m) ；v 0 制动拖印始点的车速 (m/s) ；Fb 地面制动力 (N) ；g 重力加速度 (m/s ) 。当轮胎拖滑时，地面制动力：（4.1.1-2）式中 路面附着系数。由式 (4.1.1-1) 和 (4.1.1-2) 得：（4.1.1-3）将V0的单位由 m/s 转化 km/h ，则：（4.1.1-4）汽车制动分为三个阶段，如图 4.1.1-2 所示。第一阶段：制动系统反应阶段。这一阶段汽车速度没有变化，仍为初速度Va，时间为t1 。第二阶段： 制动力增长阶段。 这一阶段汽车速度由Va 降到V0 ， 时间为t2 。液压制动系统t2 0.150.2s ，气压制动系统t2 0.30.8s 。第三阶段： 制动持续阶段。 这一阶段轮胎抱死拖滑， 车速由V0 减速至零，时间为t3 。图 4.1.1-2 制动力变化曲线由Fb=ma知，当制动力Fb最大时，a达到最大值。因为Fbmax=mg，所以amax=Fbmaxm=g在第二阶段，随着制动力的增长，制动减速度增大，计算时用其平均减速度：a平均=（Va-V0）t2=g2（4.1.1-5）（4.1.1-6）将Va 的单位由 m/s 换成 km/h ，则：（4.1.1-7）由式 (4.1.1-4) 和 (4.1.1-7) 得：（4.1.1-8）当路面坡度 值很小时，cos 1 1， sin=tg= i (i 为坡度 ) ，代入上式得：（4.1.1-9）其中，上坡用 “ ” 号，下坡用 “ ” 号。当路面没有坡度时，即 cos = 1， i 0 时：（4.1.1-10）4.1.2 实际应用注意事项 汽车紧急刹车时要有车痕迹，并且汽车的制动系统是正常的情况下才可以由公式推导。 忽略汽车的制动距离，比如说空气摩擦造成的制动距离减低，轮胎新旧造成等原因。 道路交通事故现场测量时，得到的是每个车轮的拖印长度，而代入公式用整车的拖印长度。这时分以下两种情况区别对待：当车辆造成侧滑，取所有车痕的平均值；当车痕差距不大时，取最长的车痕。 附着系数 与轮胎胎面、 轮胎内压力、 车轮上的荷载、 路面表面构造、路面干湿及污染状态和行车速度等因素关系密切，因此路面附着系数 值，最好能够进行实际测量。4.1.3 特殊情况讨论分析在道路上，发生事故时，车辆进行制动时，汽车的轮子和地表的接触可以分为以下几种不同情况：轮胎抱死后发生的碰撞，如图 4.1.3-1所示；车子经过不同的前后路面发生的碰撞，如图 4.1.3-2 所示；左右的两个轮子处于不同的路面发生的碰撞，如图 4.1.3-3 所示；汽车的一部分轮子抱死发生的碰撞，如图4.1.3-4 所示。 轮胎抱死后发生的碰撞图 4.1.3-1 车辆制动过程中发生碰撞设V0为汽车拖印的开始速度，为汽车与水平面的角度，G为汽车自重， S0为汽车碰撞之前的拖印， Vp为碰撞瞬间的速度，拖印始点势能为零。根据能量守恒定律得：将Fb=Gcos代入得：令cos1 sintg=i得： 车子经过不同的前后路面发生的碰撞图 4.1.3-2 车辆制动时前后两种路面如果制动拖印由一种路面延续到另一种路面时， 拖印始点的车速由下式计算：式中V0 拖印始点的车速 (km/h) ；1 第一种路面的附着系数；S1 第一种路面的拖印长度 (m) ；2 第二种路面的附着系数；S2 第二路面拖印长度 (m) 。 左右的两个轮子处于不同的路面发生的碰撞图 4.1.3-3 车辆制动时左右两种路面如果车辆左右两侧车轮在不同路面上制动时， 拖印始点的车速由下式计算：式中v 0 拖印始点的车速 (km/h) ；2 第一种路面的附着系数；0 第二种路面的附着系数；S0 拖印长度 (m) 。 汽车的一部分轮子抱死发生的碰撞图4.1.3-4 车辆制动时部分车轮制动当汽车只有前轮或后轮制动时，拖印始点的车速用下式计算：式中V0 拖印始点的车速 (km/h) ；S 0 拖印长度 (m) ； 路面附着系数；K 路面附着系数修正值。4.2 汽车制动初速度实验研究汽车制动的初始速度实验法是还原车辆制动初速度的一种较为直观的方法。4.2.1 实验原理根据推导结果，拖印长度与制动瞬时速度的关系为：设汽车发生事故时车速为v1 ，制动拖印长度为S1 。设实验时车速为v2 ，实验制动拖印长度为S2 。由式 (2-19) 和 (2-20) 得：如果车辆制动系统为液压系统时，t2 0.150.2s ，即17.64 t t2值较小可以忽略，则：如果车辆制动系统为气压系统时，t 2 0.30.8s ，即17.64 t 2值较大，不可以忽略，则：上述公式中 值和t 2值都需要查找相关资料或由实际测量确定，而实验法不适用于肇事车辆是气压制动系统。4.2.2 实验原理论证根据上节的实验原理，本小节采用真车对理论进行验证。真车进行试验时，首先得规定车速为五十公里每小时，这样不仅对第一位人员安全着想，也是特定的，进行紧急制动，车辆的制动系统为液压系统，记录制动拖印长度，实验现场如图 4.2.2-1所示。然后第二个人可以自己选择速度行驶，但是不能过快，进行 3 次紧急制动，记录制动拖印长度，实验现场如图 4.2.2-1 所示。实验数据见表 4.2.2-1 。表 4.2.2-1 实验数据图 4.2.2-1 规定实验现场 图4.2.2-1 随机实验现场将实车实验数据V1=50km/h , V2 =56km/h ，S1=21.7m, S2=27.2m代入式 2-22 中，等式左右基本成立，证明实验原理可以进行实际应用。5 软件设计14155.1 软件开发环境现在计算机更新较快的年代，Windows系统已经成为比较流行的系统，且Windows系统的稳定性好，安全性也较高，所以选取Windows作为这次开发的平台。Windows环境中 ，目前比较流行的编程有VF，G语言，C语言，C+语言，Visual Basic、Delphi等，综合各种语言的考虑，我们选择Visual Basic作为软件系统的开发平台。5.2 软件运行结构软件流程图如图5.2-1：Y根据判断调节各项参数保存输出判断数据合理性登录输入事故基本情况参数选择事故类型填写事故现场采集数据计算退出N图5.2-1 软件运行流程图计算模块流程如图5.2-2所示：根据两车碰撞后拖印计算碰撞后速度，两车碰撞前后纵轴方位角计算角速度根据两车碰撞瞬间和碰撞结束后左前轮绝对坐标，求解对应时刻的质心坐标，求得两车碰撞后滑移方向角。利用滑移方向角计算出用车体最大变形量坐标求出绕质心转动力臂输入矩阵对矩阵方程求解矩阵计算正确，输出结果图5.2-2 计算模块流程图判断本软件车辆碰撞速度计算结果是否合理，需要将本软件选取数据和计算结果带入PC-Crash中进行模拟仿真，模拟仿真的结果符合现场痕迹，即为本软件计算结果为合理。 为了安全起见，也为使用者提供一定的隐私保护，本软件设定有登陆模块，且设置有登陆账号和登录密码，只有知晓账号和密码方可登录，如图5.2-3： 图5.2-3 软件登陆界面 当验证成功后，进入软件是第一步要设定事故的基本情况，以便方便保存数据，同时，也可以不填写基本信息，但只能使用调查软件。事故基本情况包括时间、地点、天气及路面状况等，如图5.2-4：图5.2-4 事故基本情况调查窗口在此界面特别设计了事故形态查看命令，用户可以根据此命令查看本软件允许使用的事故形态特殊标记，省去了对于事故形态的描述，如图5.2-5所示：图5.2-5 事故形态帮助按钮及事故形态 单击下一步进入系统主界面，如图5.2-6所示：图5.2-6 软件主界面在主界面，包含典型交通事故碰撞计算和二维碰撞事故计算，在其子菜单中包含其详细分类，如图5.2-7所示：典典型交通事故计算双车事故单车事故汽车碰撞行人事故汽车撞二轮车辅助计算车辆追尾事故车辆侧面直角相撞汽车撞固定物汽车侧翻后在路面滑行路外坠车且汽车第一落点为坡底汽车撞固定物后翻滚或跳跃摩托车碰撞汽车侧面且汽车碰撞后侧向运动状态改变摩托车碰撞轿车侧面且轴距减少汽车与二轮摩托车或自行车质心侧面碰撞汽车与二轮摩托车或自行车质心的前侧侧面碰撞汽车与自行车追尾碰撞车辆转弯侧滑临界车速计算车辆转弯侧翻临界车速计算车辆正面碰撞二维碰撞事故汽车与二轮车碰撞汽车与汽车碰撞图5.2-7典型交通事故和二维碰撞事故分类 用户在此选择需要计算的事故类型后会跳转相应的事故计算窗口，其中需要注意的是当用户选择的事故类型是包含两辆机动车参与的事故，会先进行事故车辆类型的选择界面。典型交通事故计算的计算界面如图5.2-8所示：11图5.2-8 一维双车事故计算界面在双车事故计算界面，用户由于在进行了碰撞双方车型选择，在此只要读取案例数据或者先输入公用数据甲车和乙车碰撞后滑移距离，再根据事故类型填写其特需数据，单击事故类型分类下的计算按钮即可获得碰撞前两车车速。图5.2-9 单车事故计算界面在单车事故计算界面主要总结了汽车碰撞固定物、汽车翻车后在路面滑行、路外坠车及汽车撞障碍物后翻滚四种典型类型。用户可根据需要，填写相应事故类型下的相关参数，单击计算按钮即可获得事故前汽车车速12。图5.2-10 车辆碰撞行人事故计算界面此计算方法适用于行人在碰撞后被抛飞的情况，软件中已有说明。图5.2-11 车辆碰撞二轮车计算界面用户进行车与二轮车碰撞车速计算时，和进行双车事故操作一致，在输入公用参数后只需根据具体事故类型进行特需数据输入，单击计算按钮即可计算出碰撞前车辆速度。 图5.2-12 辅助计算计算界面本软件为车辆碰撞事故计算进行了辅助计算界面，包括车辆在转弯时发生侧滑和侧倾现象时的临界车速计算。为用户在进行相关计算时免去对此步骤的求解。 二维碰撞事故计算界面如下图所示：图5.2-13 汽车与二轮车碰撞事故计算用户在此只需填入事故所需参数即可进行运算。值得注意的是，在多个界面在需要选取附着系数的时候都有一个“查看”按钮。用户在点击查看按钮时会弹出对各个附着系数的选取范围，如图5.2-14所示：图5.2-14 各种情况下的附着系数参考值汇总在参考值查询窗口，用户可查询到如翻车时车身滑动摩擦系数、着装人体与路面间的摩擦系数等。避免了用户在计算时还要翻看相关标准的繁重工作。用户在进行二维车碰车事故时，首先需要对事故车的结构参数进行选取，以对事故车的质心坐标进行内部计算，如图5.2-15所示：图5.2-15 事故车参数选取界面在事故车参数进行选取的时候，用户只需点击“读取案例数据”按钮或者根据窗口上提示选取相应的车型代码，并填入相关车型质量，即可完成事故车结构参数的选取。在右下角可对车辆纵滑附着系数的修正值进行选取，这是为了避免车辆由于机械故障等原因而造成在制动时不能四轮同时制动，对于修正值的选取条件和选取标准，在窗口中用户可进行阅读。图5.2-16 车辆碰撞前位置填写界面当用户完成对事故车参数的选取后点击下一步，就会跳转碰撞前车辆位置窗口，在此界面上用户可看到上一界面选取事故车类型后经过计算获得的车辆质心的车体坐标。用户需要对碰撞发生前左前轮的绝对坐标进行输入，以用于软件内部计算车辆质心绝对坐标。车辆纵轴方向角是指车辆纵轴线与绝对坐标X轴的夹角，以逆时针为正。当用户填写完相关参数后单击下一步可进入二维车辆碰撞计算界面（如图5.2-17），如果用户需要返回上一界面可单击上一步，进行跳转13。图5.2-17 车与车二维碰撞计算在此用户需要按照界面上的要求进行数据填写，然后单击计算按钮即可获得车辆碰撞前速度，也可单击读取案例数据按钮，进行读取相关事故数据库文件直接填写相关参数。如果用户在选取相关参数时不符合计算条件或计算出错时，系统会弹出错误报告。计算完毕后，用户可选择保存事故数据或者不保存。6 案例分析说明：2014年10月23日9点05分，在成都市成华区二环路东二段与建设路交叉口处，帕萨特（车内1名驾驶员，一名乘员）前部右侧与一辆横穿道路行驶的电动二轮车（车上1名驾驶员）左侧发生碰撞，电动二轮车向右侧倒地侧滑再与道路右侧机、非车道隔离带发生二次碰撞。电动二轮车行驶方向建设路二环路推测碰撞点帕萨特行驶方向北图6-1 事故地点卫星图6.1 事故概况电动二轮车行驶方向电动二轮车最终位置二环路北帕萨特最终位置帕萨特行驶方向推测碰撞点图6.1-1 事故概况二轮车行驶方向帕萨特行驶方向建设路二环路北图6.1-2 道路环境卫星图图6.1-3 事故过程图2014年10月23日9时05分（天气：晴），帕萨特（川A#）（车上有驾驶员一名，乘客一名）沿成都市成华区二环路由外向内第二条车道由北往南行驶至与建设路交叉口，右侧非机动车道由东向西驶来一辆电动二轮车（仅驾驶员一人），碰撞前帕萨特驾驶员未发现电动二轮车，当帕萨特与电动二轮车发生碰撞后，帕萨特驾驶员立即采取制动并向左转向（根据驾驶员笔录），最终导致帕萨特前部右侧与电动二轮车左侧发生碰撞，碰撞致使电动二轮车向帕萨特行驶方向右侧倒地侧滑再与道路右侧机、非车道隔离带发生二次碰撞。事故发生后，帕萨特停在最内侧车道（第一车道），电动二轮车驾驶员倒地受伤，停于由外向内第二条车道，电动二轮车停于最外侧车道（第三车道）。帕萨特发动机盖、保险杠、右前翼子板局部变形受损，前挡风玻璃左下部成蜘蛛网状破损。6.2 帕萨特与电动车的碰撞关系帕萨特整体损坏情况如下图6.2-1.1432图6.2-1 帕萨特损坏情况帕萨特前部右侧及前挡风玻璃轻微受损，其他地方无损坏，主要情况如下：前挡风玻璃右侧下部损坏；右前翼子板轻微变形；发动机罩前部局部变形；前保险杠右侧受损、右前侧雾灯损坏。电动二轮车整体损坏情况如下图6.2-2.321图6.2-2 电动二轮车损坏情况电动二轮车前罩破损、脚踏板左侧以及左侧后部车身破损，主要情况如下：前罩脱落及其左侧上部破损；脚踏板左侧凹陷变形；左侧车身车座下部车身覆盖件破损。帕萨特与电动二轮车的碰撞对应关系如下表6.2-1表6.2-1 帕萨特与电动二轮车碰撞对应关系帕萨特电动二轮车损伤部位尺寸测量35cm65cm72cm66cm75cm36cm图注图6.2-3 帕萨特损坏高度图6.2-4 电动二轮车车损坏高度对应关系分析帕萨特前保险杠右侧离地高度35cm处有破损；右前雾灯损坏，损坏高度为35cm；右前翼子板凹陷变形，损坏高度在65cm处；发动机罩前部中间轻微变形高度为72cm。电动二轮车脚踏板左侧变形，整体高度约为35cm，与帕萨特最低损坏位置基本一致，可以判断帕萨特前保险杠右侧及右侧雾灯和电动二轮车脚踏板左侧了碰撞；与电动二轮车头罩左侧上部破损，损坏高度75cm与帕萨特发动机罩前部变形高度基本一致，可以判断电动二轮车头罩与帕萨特发动机罩发生了碰撞；电动二轮车左侧后部车身破裂，损坏高度在66cm处，与帕萨特右侧翼子板变形高度基本一致，可以判断电动二轮左侧后部车身与帕萨特右侧翼子板发生了碰撞。损伤部位尺寸测量55cm45cm75cm图注图6.2-5帕萨特损坏宽度图6.2-6电动二轮车损坏宽度对应关系分析帕萨特前部中间轻微变形，变形处距车身右端约为55cm；右前翼子板凹陷变形，损坏处距前端45cm处；两处变形横向距离为，电动二轮车最前部头罩损坏处距后部车身破损处75cm，推测为帕萨特发动机罩前部和右前翼子板分别与电动二轮车前部头罩和后部车身发生碰撞。 综上所述，可以判断帕萨特右前侧与电动二轮车左侧发生了碰撞。损伤部位电动二轮车驾驶员重度颅脑损伤对应关系分析帕萨特右侧下部挡风玻璃破损，损坏位置中心有毛发。电动二轮车驾驶员重度颅脑损伤，推测帕萨特与电动二轮车发生碰撞后，电动二轮车驾驶员头部与帕萨特前挡风玻璃发生碰撞。6.3 事故再现最终位置图：图6.3-1 事故车辆最终位置图6.3.1 事故过程 公式法车速分析：由于与电动二轮车发生碰撞过程中，能量损失较小，故不考虑碰撞过程中能量损失，利用功能原理，依据帕萨特的制动痕迹计算其事故发生时（采取制动措施时）的最低行驶速度，计算公式如下：该车在事故发生时（采取制动措施时）的行驶速度：V1=55km/h由此可以得知采取制动前帕萨特的行驶速度应超过55km/h。 软件对车速分析：打开软件，输入账号和密码如图6.3.1-1所示：图6.3.1-1 软件登录单击登录进入事故基本情况填写窗口，填写并保存，进入事故形态选择窗口，选择二维碰撞事故计算下的汽车与汽车碰撞，进入事故车辆参数结构界面，如图6.3.1-2所示：图6.3.1-2 案例1事故车辆参数结构 填写事故车辆基本结构参数，根据事故现场痕迹及车辆情况选择车辆纵滑附着系数修正值，填写完毕单击下一步，进入事故车碰撞前位置窗口，如图6.3.1-3所示：图6.3.1-3 案例1事故车碰撞前位置参数窗口事故车碰撞前位置参数填写完毕单击下一步，进入车碰车二维计算界面，如图6.3.1-4所示：图6.3.1-4 案例1车碰车二维计算窗口单击计算按钮，得到两车速度计算结果。结果显示为：帕萨特车速为50-55km/h，二轮车为10-15 km/h。 车速分析：据车主笔录，发现电动二轮车时帕萨特的时速约为50km/h，因此以50km/h作为事故仿真的初始速度。事故地点为干燥沥青路面，设置初始摩擦系数为0.7。图6.31.-5 摩擦系数选取图6.3.1-6 车辆基本信息图6.3.1-7 帕萨特外形调整图6.3.1-8 制动序列设置图6.3.1-9 电动二轮车参数设置北二环路帕萨特行驶方向电动二轮车行驶方向图6.3.1-10 碰撞仿真轨迹图6.3.1-11 3D视角下碰撞后运动过程仿真中帕萨特最终位置仿真中行人最终位置仿真中电动二轮车最终位置北二环路 图6.3.1-12 最终位置图通过图6.3.1-12得知，仿真结果事故参与方停止位置与实际位置接近，仿真结果电动二轮车最终位置距离碰撞点15m,与实际16.3m相近，误差在可接受范围内。图6.3.1-13 仿真碰撞对应关系图一图6.3.1-14 仿真碰撞对应关系图二图6.3.1-15 头部加速度图图6.3.1-15可知，当t=0.095s时，电动二轮车驾驶员头部与前挡风玻璃底部发生碰撞，头部加速度达到最大值2311m/s2。推测此次碰撞导致电动二轮车驾驶员头部损伤。由于使用多刚体电动二轮车、驾驶员，无法直接得出EES，所以利用能量法计算EES。图6.3.1-16 参数设置图选择帕萨特模型，所有参数都是真实实验模拟所得。图6.3.1-17 变形量设置图车前端变形量设定。图6.3.1-18 EES图通过计算得到EES=0.5km/h， 故推测气囊未