交通事故再现的理论与方法

摘要肇事车辆的车速鉴定是确定交通事故的性质、分析发生事故原因的重要证据,又是对交通事故责任认定的重要依据。根据牛顿运动学原理、运动特性所进行的事故分析方法,在实际运用中具有计算过程简单、计算量小等优点,但无法对整个事故的过程进行模拟再现。为了适应道路交通安全法对道路交通事故处理提出的新要求,需要在事故分析车速鉴定计算中引入新的计算模型和理论,对事故分析计算进行研究、分析,使得事故分析结果更加客观、真实地还原事故过程。关键词：交通事故；计算方法；事故再现；碰撞ThetrafficaccidentreconstructionstheoryandmethodsName:ChenweiTeacher:LiXinAbstract:twovehiclestodeterminethespeedappraisalisthenatureofthetrafficaccidents,analysetheaccidentreasonimportantevidencefortrafficaccidents,andtheimportantbasisofresponsibilityidentification.AccordingtoNewtonskinematicprincipleandmovementcharacteristicsofaccidentanalysismethod,inactualuseofcomputingprocessissimple,theadvantagesofsmallamountofcalculation,butnottotheaccidenttosimulatetheprocessofreproduction.Inordertoadapttotheroadtrafficsafetylawoftheroadtrafficaccidenttreatmentproposedthenewrequirements,needinaccidentanalysisincalculatingspeedidentificationtointroducenewcalculationmodelandtheoryofaccidentanalysisandcalculation,research,analysis,makeaccidentanalysisresultstobemoreobjectiveandtrulyreductiveaccidentprocess.Keywordstrafficaccident;Calculation;Accidentreconstructions;collision目录引言1一 事故再现模型.2二 事故再现的计算机软件3三 车速鉴定的基本步骤.4四 计算方法.5（一）理论计算.51 根据计算痕迹计算车速.52 根据侧滑印迹计算.53 根据散落物抛距计算.54 根据车辆抛距计算.65 根据车辆刮擦痕迹推算车速.65 经验公式法76 结语.8参考资料9引言在交通事故的各类鉴定中,车速鉴定是最困难的。因为它不像其他鉴定只是对现场证据的鉴别和确认,做到这一点只需要具备一定的专业知识;而车速鉴定则要求依据现有的证据和发现线索,通过理论分析和逻辑推理再现事故的发生过程,特别是要定量地计算出肇事车辆事故发生前的行驶车速1。进行这样的鉴定必需具备一定的理论素养,同时又要有丰富的实践经验。车速鉴定的基本理论工具是力学。因为机动车在发生事故过程中的各种运动,如制动、侧滑、倾翻、坠入山谷以及机动车之间或机动车与自行车、行人的碰撞等,都属于机械运动的范畴,因而都从力学的规律2。无论事故多么复杂,案情如何扑朔迷离,一切现象的背后,都是力学规律在起作用。即使是在发达国家,车速鉴定的历史也还很短,至今尚未建立起一整套公认的理论体系、数据和方法。我国起步较晚,目前还处在探索阶段。一 事故再现的模型车辆碰撞的事故再现是在事故发生后,由车辆的最终位置开始,运用按相关理论方法、实验数据以及专家经验建立的运动学和动力学模型往回推算,即:碰撞后阶段、碰撞阶段、碰撞前阶段,使整个事故过程的实际情况在时间和空间上得以重现3。将事故再现的模型与方法、理论与技术研究的各方面进行归纳综合,如图1所示。图1事故再现的理论与技术针对车辆碰撞过程进行分析,人们利用动量冲量、能量、动力学和实体的弹塑性质等理论建立了许多具有代表性的模型,以其为基础的著名事故再现软件系统有CRASH、SMAC、PCOCRASH等。由于这些模型要适用于多种典型的碰撞类型,具有普遍的意义,因此称这种建模方法为统一模型方法。统一模型方法大都由直接描述碰撞阶段特性的特征参数出发,建立联立方程,这些参数包括碰撞中心、接触面的摩擦系数、恢复系数和车辆变形特性等。如动力学方法使用车辆之间的挤压特性,能量方法使用碰撞阶段车辆的变形与刚度值,动量冲量方法使用接触面的回弹系数或摩擦系数以及碰撞中心的位置。这些特征参数描述了特定碰撞阶段的实质及作用效果,反映速度变化,是碰撞阶段最直接的属性。碰撞中心表示碰撞阶段等效力的作用位置,回弹系数与摩擦系数表示接触面法向与切向的相互作用,汽车变形特性则表示接触面的力与变形关系。碰撞阶段不同,这些参数的取值就不同,而且差别较大4。二 事故再现的计算机软件用于事故再现分析的计算机软件能辅助专家快速、高效、准确地进行事故收集、分析和处理,进而研究事故形成机理,并寻求避免事故的途径。软件的使用通常需要结合事故专家的经验。典型事故再现分析软件的基本功能一般包括3部分:事故收集绘制事故现场图并将各种参数数据输入计算机;事故再现结合专家经验,利用模型的分析计算进行运动学和动力学再现;事故过程分析以动画仿真等形式给出分析结果。它以人、车辆及其环境组成的闭环系统为基本模型,其中以对人和车辆的仿真为主,辅以虚拟环境,可以建立三维物理、直观的人、车和环境模型,并能仿真三者之间可能发生的相互作用,其仿真模型见图2。图2人O车O环境系统(HOVOE)事故再现仿真模型三 车速鉴定的基本步骤51、采集现场尽可能详尽的事实和证据,包括:(1)肇事车辆的损伤部位、形变程度、碰撞痕迹、停止的位置和态势;(2)肇事车辆留在路面上的制动拖印,轮胎擦地印、侧滑印、车身刮擦地面印迹。(3)散落物的分布、血迹及人体擦地滑行印迹等等。2、收集进行车速鉴定必备的基本资料:(1)事故现场图;(2)事故现场勘查笔录;(3)事故现场照片;(4)肇事车辆车检报告(如有可能,加上路试结果);(5)行驶证复印件或车辆信息;(6)询问笔录。在有的案件中需增加事故死亡人员的尸检报告或受伤乘员的医院诊断报告。3、判断事故的性质,选择适用的理论公式例如,事故车辆停止前在路面上留下了制动拖印,应选择刹车印公式;事故车辆在路面上留下了侧滑印迹,应选择利用侧滑计算车速的理论公式;路外坠车和路面上行人及车上散落物的抛出,应选择抛体公式;事故为两车碰撞,应选择动量守恒公式,并辅以刹车印公式等。4、将相关参数值代入相应公式,计算车速,作出鉴定结论。5四 计算方法确定汽车的碰撞速度是交通事故鉴定的关键所在。推算汽车碰撞速度的常用方法包括理论计算、经验推算等6。理论计算方法采用动量守恒和能量守恒定律等基本理论来推算碰撞速度,是最常用的计算方法。经验方法利用已有的统计数据和经验公式推算碰撞速度。（一）理论计算1、 根据制动痕迹计算车速车辆行驶时,轮胎会因和路面间的相互作用在路面上留下不同形态的印迹7。依据能量转换和守恒定律,根据路面上制动拖印的长度可以计算发生事故时的车速。式中,v2制动终了速度；v1制动初始速度2、 根据侧滑印迹计算车辆在弯道行驶时,其向心力是由轮胎与路面的摩擦力提供的,当轮胎与地面的最大摩擦力不足以提供车辆圆周运动所需要的向心力时,就会发生车轮向弯道外侧的滑移。驾驶人遇紧急情况驾车急转弯回避时,如果措施不当,导致转弯半径过小并使车辆发生侧滑,在路面上留下侧滑印。根据路面上的侧滑印迹,依据能量守恒定律,可以计算车辆发生侧滑时的速度。v=gR (3)式中,R车辆转弯时的弯道半径；v车辆侧滑时的临界车速；车辆沿侧滑方向与路面间的横滑附着系数。如果车辆弯道行驶时轮胎发生了侧滑而没有翻车,则车辆行驶速度应至少达到式(3)计算的车速,如果车辆留下一段侧滑印后向外侧翻车,则不适用式(3)计算车辆的行驶速度。3、 根据散落物抛距计算交通事故现场经常会遗留有车辆的挡风玻璃、装载物等物证,遗留散落物是由于车辆在事故过程中发生碰撞后留下的,由于惯性的原因,车辆在发生碰撞时,散落物会以碰撞瞬间的车辆速度做平抛运动,最终落地;如果能够确定散落物的第一着地点,就可以依据运动学原理来计算车辆碰撞瞬间的行驶车速。根据抛物运动原理可得； 式中, l物体被抛出的水平距离；h物体抛落高度。4、 根据车辆抛距计算很多交通事故发生在悬崖或陡坡处,车辆由于驾驶人措施不当,或发生事故后车辆冲出路面,此时可以根据悬崖、陡坡的高度和车辆的抛距,依据能量守恒原理计算出车辆冲出路面瞬间的车速,进而测算车辆发生事故前的各阶段速度 式中, v车辆冲出路面时的速度；s车辆的水平飞越距离； h车辆垂直落下的高度。5、 根据车辆刮擦痕迹推算车速交通事故中当两车发生刮擦时,往往会伴随发生一辆车的轮胎与另一辆车车身之间的刮擦,并在轮胎或车身上留下刮擦痕迹9。当车轮在车身表面留下刮擦痕迹时,若刮擦点位于车轮圆周上,且擦痕为一完整周期的摆线,则按文献10提出的方法测算车速;若刮擦点不位于车轮圆周上,或擦痕为片断摆线时,则按文献11提出的方法测算车速。当车身表面凸起或车身上的突出物在轮胎的胎侧表面留下刮擦痕迹时,文献11对这样的痕迹进行了研究,并给出了测算车速的方法。文献13通过分析车轮与车身相互刮擦时所产生的刮擦痕迹,提出了在刮擦点的位置参数不能获得时,单纯依据刮擦痕迹包含的信息估计交通事故中肇事车辆速度的方法。五 经验公式法经验公式在工程计算中被广泛使用,它给工程技术人员带来更高的效率,它是根据大量的实例和实验数据,运用数值计算的方法归纳总结出的某一指标的计算公式;在处理道路交通事故中交通民警或鉴定人员可以利用车速计算经验公式,计算或辅助计算交通事故发生时车辆的行驶速度14。经验公式法在国外的交通事故分析中经常被采用,国内目前还处于起步和探索阶段。根据文献15所介绍的方法可以计算轿车与轿车正面碰撞、轿车被追尾碰撞、摩托车迎面碰撞、车辆碰撞柱状固定物和汽车发生翻滚或跳跃式的速度。六 结语随着车辆人均保有量的不断增加和道路里程的延伸,交通安全形势日趋严峻,科学、公正、依法处理道路交通事故是构建和谐社会的基本要求。结合我国目前道路交通事故处理工作的情况,研究分析事故车辆的行驶速度，可以依据现场勘查所获得的原始数据从不同的角度,采用不同的方法来测算,不同的方法算得的车速值应能相互印证。在实际的交通事故调查工作中,分析车辆行驶速度往往还需要引入一些假设条件才能使计算成为可能。应注意不同方法的使用条件,特别是经验公式法、人体特征损伤分析法对适用的条件较为敏感。参考文献1全国人大常委会。中华人民共和国道路交通安全法实施条例M。北京：中国民主法制出版社，20032丁同强。道路交通事故再现理论模型及方法研究D。吉林大学，2005年3鲁光泉，许洪国，马社强，李一兵。交通事故摄影图像的自标定三维重建模型J。交通运输工程学报，2006年03期4丁同强。道路交通事故再现理论模型及方法研究D。吉林大学，2005年5裴玉龙。道路交通事故成因及预防对策M。北京：科学出版社，2004：2102126刘志强，汪澎。交通事故再现技术研究现状与发展趋势J。中国安全科学学报，20077许洪国。交通事故分析与处理。北京：人民交通出版社，20048郭忠印，方守恩。道路安全工程。北京：人民交通出版社，20039许洪国，何彪。道路交通事故分析与再现M。北京:警官教育出版社，200910LevyRobertA.Speeddeterminationincar2trucksideswipecollisionsA.SAE.AccidentReconstruction:Simulation&Animation(A&B)C.Detroit,MI,USA:SAE2000WorldCongres