彭飞，凤鹏飞，王艳梅，王慧

（安徽三联学院，安徽 合肥 230601）

0 引言

随着社会的进步与经济的发展，人们对交通出行的要求越来越高，我国交通系统也随之变得愈加发达，但是这也直接导致了许多交通安全事故的发生。交通事故逐年累加使得社会经济遭到严重的打击，同时也常常会造成较为严重的人员伤亡[1]。因此，如何才能够提高交通事故问责的准确性成为了当前亟待解决的重要问题。

1 道路交通事故分析

在道路交通安全事故发生之后，对其展开的处理工作主要包含如下几个方面：事故现场调查、事故情况分析以及事故问责。其中，事故现场调查是指对事故发生地点进行现场勘测，主要收集材料包括现场照片、事故对象相对位置绘图与距离测量等；事故情况分析即是根据事故现场调查所获得信息以及对当事人、视频监控录像等进行分析从而还原事故发生的过程；事故问责则是根据上述两方面工作对事故的责任承担者进行判定，进而开展事故的事后处理[2]。

在上文提及的三个类别工作中，最为重要同时也是最为基础的部分便是基于事故现场收集到的各种信息以及相关记录对事故原因进行确认与辨识。但是交通道路上车辆运行情况复杂多变，不同时刻的运行环境都有着较大的差别，使用传统的计量方法对事故进行分析并不一定能够达到较好的效果[3]。而且许多事故发生位置并不利于事故相关信息的手机，进而影响事故问责的公正性，这是当前相关工作者面临的最大问题。

在对事故现场进行调查时，汽车轮胎的制动痕迹与车辆最终的位置往往能够提供最为直接的事故还原依据以及问责判定条件。通过这些信息不仅能够有效判断出车辆的运行速度、方向等状态，同时也能够判断驾驶员在遭遇紧急情况时所采取的行动[4]。因此，以汽车轮胎的制动痕迹与车辆最终的位置信息作为道路交通事故调查的重心有着较高的可行性与有效性。

对于制动占地面积清晰或车辆停止位置准确的事故，通常采用基于脉冲/动量守恒的事故重建方法进行研究。根据刚体平面碰撞理论，本文特将车辆碰撞简化为合理的碰撞模型进行分析，通过对模型的合理构建尽量还原汽车碰撞时所发生的位移。在此过程中通常加设汽车行驶路面平整、汽车碰撞为平面碰撞且碰撞平面自由度较高[5]。通过去除汽车材料弹性形变导致能量损失可以有效减少模型的误差，再利用调查所得如：汽车碰撞角度、车速、材料弹性系数、路面摩擦系数等数据带入模型方程便可以精准还原事故现场。

2 PC-CRASH软件在交通事故中的应用

当前的交通事故现场还原技术已经较为完善，其中添加了计算机与数值模拟分析等领域的内容使得事故还原更加精准与可靠。同时，在对事故进行模拟时还可以使用控制变量法，以确定不同参数对事故还原影响的程度大小，对不同参数设置相应的精度，避免由于统一划分导致事故还原不够准确[6]。同时也可以指导在事故现场调查分析工作的开展方法，尽可能缩减从事故发生到模拟事故现场之间的时间跨度，加速分析进程与问责进度。综上，对于上述技术与指标的应用可以通过PC-CRASH软件作为主要处理工具，对道路交通安全事故的典型车辆进行数据录入，建立相应数据库，并通过仿真系统对后续发生事故的事故现场进行还原。

通过对标志性车辆进行仿真分析我们可以发现，经由录入数据库的事故信息对后续事故进行的事故现场还原结果与实际情况存在误差较小，因而可以直接作为后续问责工作的重要参考指标[7]。同时这也证明了PC-CRASH在交通事故中具有良好的实用性和可操作性，可以为交通事故问责提供更加准确和有效的手段。

CRASH软件最早由美国交通部开发，主要应用领域便是分析车辆碰撞过程中车辆的后续行为，并得到了广泛使用。当前以上文所述的动量守恒定律为主要依据开发的软件除PC-CRASH之外，还包括IMPAC、J2DACSH以及CARS等[8]。但是PC-CRASH软件，尤以PC-CRASH8.0为主可以加载多种文件以及应用工具对事故场景以及相关信息进行处理。由于其操作界面相对较为简洁，可自主操作性较高，同时也能够满足对三自由度平面碰撞模型的构建需求。输入信息只需要包括车辆的速度、位置、制动延迟时间以及驾驶员的操作行为等，便可以输出得到事故模拟发生之后的相关数据，如车辆制动痕迹、车辆最终停留位置等。

对于我国的道路交通安全事故分析与研究工作而言，重心主要倾向于如下几个方面：首先是道路交通安全事故现场模拟分析软件的自主开发与利用，其次则是对国外先进的事故模拟软件进行本土化实践分析研究，确保其能够在我国的道路交通情况下发挥作用[9]。时至今日，我国的研究成果仍然较少，但是国外的同领域研究已经相对较为成熟，上述以PC-CRASH为例的事故模拟软件已经得到了较为成熟的使用。对此，本文首先根据事故发生后现场信息的采集及使用进行分类，确定了如下两种事故重建仿真分析数据分类方法：其一是根据数据采集的方法进行分类；其二则是根据人-机-环三要素进行数据分类。只有明确事故现场模拟参数的获取方式以及分类方法，才能够更加精准的再现事故场景，减少误差。

3 参数分类和采集

如果根据数据采集方法对所获得的数据进行分类，可以得到如下三种结果。

首先是所使用模拟还原软件中既有的数据参数、以及能够通过管理者权限经由网络获得的参数。这一类参数由于具有相当高的确定性，因而在各类事故中都可以得到应用，如某一型号车辆的相关数据。

其次是在事故发生现场经过调查所获得的数据。这一类数据具有较高的可变性，如使用测量工具不同、测量方式不同等都可以导致测量数据发生变化。由于事故现场经常需要快速处理，所以使用的测量方法必须确保在最短的时间内收集最准确的数据并且没有遗漏。对此，此类参数被称为测量参数，如事故发生现场的路面情况。

最后便是需要根据既有公式、经验理论等进行推导才能够得到的参数。其中一些参数在PCCRASH中具有默认值，但不同实际事故的准确性不同，并且由于环境特征的差异和再现器之间的关系，许多推断的数字可能具有一定的差异，并且相对难以准确获得他们。对此，此类参数我们将之称为经验参数，如车辆碰撞后自我恢复的形变量。

在对参数进行合理分类之后，便可以根据分类参数对事故现场进行初步还原。PC-CRASH软件将动量守恒定律作为模型建立的参考之一使得其更加具有现实实用性。加上JARI和RICSAC的实验数据来验证软件系统，使得该软件的准确性得到进一步提升。除了机动车辆，机动车辆和固定物体等碰撞事故的数字重建之外，PC-CRASH还可用于事故类型，例如机动车行人，机动车气缸和翻车。

在对获取参数投入到事故模拟恢复工作之后，便可以通过软件计算得到若干碰撞后的车辆移动画面，即所模拟的事故发生过程。具体步骤如下：首先用户需要输入路面信息与车辆信息参数，再将车辆最终位置作为优化变量，加之车辆碰撞后不同时间的位置作为约束条件，便可以模拟得到事故动画。约束条件越多，则所获得的事故模拟结果越接近实际情况。在经过简单计算之后，便可以向模拟动画中添加其他的测量参数，如车辆初始速度、车辆材质弹性系数、接触角等，从而进一步优化模拟结果，使之与实际事故发生情况逐渐趋于一致。

在上述提到的参数中，最为重要的一项便是车辆发生事故之前的速度，即事故速度。该参数直接影响了事故的责任认定工作，因而得到了广泛的重视。作pc-crash软件的输入参数之一，它不需要非常准确，因为轨迹优化方法的优化可以获得更准确的速度值，但初始速度估计也很重要，并且初始化错误速度将导致模拟[10]。结果与实际情况不符。

除事故速度之外，轮胎轨道经常在车辆碰撞中为事故重建提供重要信息。车辆制动痕迹便是由制动后轮胎与地面发生摩擦而形成的。制动痕迹的分类较多，最常用的便是制动器占地面积。除了制动印刷之外，公共轮胎轨道具有由车辆的加速度，由车辆的横向滑动引起的阻力和轮胎爆裂形成的标记。拖动标记后来形成。这些轮胎痕迹可能在碰撞过程中发生。通过对车辆制动或未制动痕迹进行分析时，可以通过车辆的速度、车辆初始位置以及其他数据对痕迹方程进行拟定，并通过添加约束条件得到优化。

由于动量/脉冲理论的应用，车辆在碰撞之后所发生的位置变化可以得到合理且准确的预估，并判断车辆运动的形式以及碰撞发生的原因。车胎痕迹的模型建立为事故判定提供了车辆发生事故之前、遭受碰撞以及之后的车胎与路面受力方式，确定车辆是否正常行驶以及车辆的制动情况；悬架模型则提供了车辆的基本受力条件，为车辆发生事故原因的辨识提供依据；车辆碰撞模型则可以提供车辆在发生碰撞之后的一系列行为，确定驾驶员是否采取合理行为避免经济财产损失以及人员伤亡的增加。车辆之间直接发生碰撞或由于滑行而造成碰撞所得到了数据有着较大差异，因而也可以判定事故的最初发生位置、第一责任车辆等重要信息。确定路面碰撞位置对于道路车辆碰撞事故的分析具有重要意义。这是因为它与道路权利直接相关，是否侵犯他人权利是道路车辆责任分工的重要依据。其次，速度计算还需要知道道路上碰撞的位置，以确定碰撞后车辆的出租车的距离和方向。

因此可以说，PC-CRASH的应用使得该软件的功能被更好的开发，提高了我国道路交通安全管理人员对该软件的理解，从而提升了我国对道路交通安全事故的判定分析能力。

4 结语

由于私家车辆数量的逐年增加，交通事故发生频次不断累加使得社会安全受到了较大的影响，而如何判断车辆碰撞事故的发生情况则成为了当前相关领域研究的重点。本文以PC-CRASH为例叙述了道路交通安全事故——车辆碰撞事故的软件模拟方法，为日后道路交通安全事故的处理提供了新的思路与处理模式。车辆碰撞事故的模型分析应当以严谨的数学分析与高精度的计算机模拟为基础，未来软件模拟事故发生情况将会成为事故处理的一个重要的手段。而笔者也希望能够通过本文为此领域工作的开展提供一些经验与建议，从而减少道路交通事故发生的频次，提高道路交通安全质量。