王艳梅

(安徽三联学院 交通工程学院，安徽 合肥 230601)

汽车作为交通运输工具与我们的日常生活密切相关。汽车在给人们带来方便的同时，也给我们带来了众多棘手的问题，其中包括我们无法避免的交通事故。国外对交通事故处理方法的研究较早，美国上世纪70年代就对交通事故再现进行了研究，并开发了相关软件SMAC(Simulation Model of Automobile Collision Program)和CRASH(Calspan Reconstruction of Accident Sneed on the Highway Program)。SMAC和CRASH可利用计算机进行交通事故过程的模拟。奥地利开发出了交通事故再现仿真软件PC-CRASH(Personal Computer-Calspan Reconstruction of Accident Sneed on the Highway Program)，可以使多辆事故车的过程再现，并能在计算机上形成三维图画。国内对交通事故的起步较晚，1993年吉林工业大学李江等人开发出有关事故再现分析软件，并发表了有关汽车碰撞仿真模拟的相关报告[1]；金先龙等人率领的科研团队，采用轨迹优化和处理等方法并结合PC-CRASH仿真软件再现交通事故过程三维的重现[2]；同济大学王宏雁等人通过对交通事故再现中各个特征参数进行分析，确定出各大参数影响因子[3]；裴玉龙等人在有限元理论的基础上，利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA并结合一起交通事故，对两车间的正面碰撞进行研究分析，从而验证了通过有限元方法进行事故再现研究的可行性[4]。本文研究事故车行驶速度计算的参量分析。

1 事故中两车碰撞速度的分析计算

1.1 基于路面制动印痕的算式建立及参量分析

在实际生活中，车辆在制动时，制动力达到一定强度，会使车轮抱死，此时车轮会在路面留下一段制动拖印，在事故分析过程中，可以使用车辆在路面上留下的制动拖印分析车辆在实施制动措施前的行驶速度。

依据牛顿第二定律及功能定理，得出制印公式：

(1)

υ0—汽车在实施紧急制动前行驶的速度(m/s)；

υ—结束这一段制动时的末速度(m/s)；

S—汽车的制动距离(m)；

μ—轮胎与路面的摩擦系数；

g—重力加速度(m/s2)。

该式计算出的速度单位为(m/s)，若要转换成交通事故鉴定中常使用的单位千米/小时(km/h)，需要乘上换算系数3.6。

1.2 基于路面挫划印痕的算式建立及参量分析

汽车的侧滑：道路交通事故中的侧滑是指汽车在过弯道或直行的道路上因回避某种险情，驾驶员操纵方向盘使汽车急转向，然而汽车不能按驾驶员预想的半径转弯，而是不由自主地滑向弯道外侧或预定转弯路径的外侧，于是随着汽车转弯半径的增大，导致离心力下降，这使惯性离心力与轮胎的横向滑动摩擦力重心达到一种临界状态下的平衡，此时汽车沿一个半径比弯道半径大的弧形路径滑行。汽车在转弯中发生轻微侧滑时，汽车轮胎与路面产生横向摩擦力，它与惯性离心力相抗衡阻止滑动的发生[5-6]。此时汽车会处于一个临界状态，此时的侧滑速度为：

(2)

式(2)中相关摩擦系数μ的取值，根据国外试验以及GA/T643-2006标准。

(2)汽车的甩尾：是指汽车在实施紧急制动的过程中，若同时遭受到来自侧向的外力作用，将使轮胎在路面上发生横滑。我们计算汽车在发生甩尾时的行驶速度，就是计算汽车在甩尾滑行过程中轮胎横向摩擦力对汽车的减速[7-8]。由于在甩尾过程中横向摩擦力是一个变力，汽车不是做匀减速运动，计算很复杂。国外研究者提出了一种近似计算方法：

(3)

θ0-汽车最后停止位置相对原来行驶方向车身转体角度(弧度)；

S0-甩尾滑行总距离(m)；

μ-横向摩擦系数的最大值；

υ0-汽车在发生甩尾时的行驶速度(m/s)。

2 典型事故形态车辆的速度分析计算

2.1 小型客车的侧面直角相撞的案例分析

2.1.1 案情摘要

201X年X月X日X时X分左右，在XX市希夷大道与学府东路，李XX驾驶号牌为XXXXXXX小型轿车自北向南行驶与梁X驾驶的自东向西行驶的号牌为皖XXXXXXX小型面包车发生交通事故，致双方车辆受损，皖XXXXXXX小型面包车乘车人经抢救无效死亡。委托鉴定两车事故发生时的行驶速度。

2.1.2 与计算相关数据和信息的获取

事发地段位于希夷大道与学府东路平交路口，沥青潮湿路面，希夷大道为南北走向，双向六车道，路中央划有分道线，东西两侧设置有机动车与非机动车绿化隔离带，机动车道宽30.00 m，非机动车道宽4.00 m，与其交汇的学府东路东西走向，双向六车道，路中央划有分道线，路宽30.00 m。在距希夷路西侧道路绿化隔离带内边缘连线(以下简称“连线”)10.50 m，至北段西侧路边电线杆向路东所作垂线的距离为14.90 m的交汇点为碰撞点。位于碰撞点西南方见有小轿车首北尾南，以右侧前后轮至边缘连线19.60 m和20.00 m的状态停置，且右前轮向北做以碰撞点为原点的横坐标垂线间的距离为7.80 m；位于碰撞点朝南偏西见有面包车首北尾南，以左侧前后轮至连线6.50 m和5.90 m的状态停置，其左前轮向连线的垂足至小轿车右后轮向连线的垂足间距为23.30 m，该车右前轮脱离车体，路面上见有血迹，见图1。车厢后门开启，其后路面见有袋装散落物，见图2。自碰撞点西南方的路面上遗留有长度为7.10 m的单一车轮印痕。

图1 血迹

图2 散落物

甲车前保险杠饰板、发动机机舱进气格栅、左右前照灯均破损脱落，发动机舱盖整体向后移位变形翘起，左前轮异常偏转，左前翼子板褶皱变形，见图3、4。

图3 左前轮变形

图4 左前翼子板变形

综上所述，本起事故是由小轿车前部碰撞面包车右侧面。

2.1.3 计算公式的选择

鉴于上述分析，本起事故形态为由北向南行驶的甲车前部直角碰撞由东向西行驶的乙车右侧面。据此，符合选用GB/T33195-2016附录A中序号3的算式。根据本起事故形态特征分析可确定行驶中甲车前部与行驶中乙车右侧前部为直角侧面碰撞，且甲车为碰撞车，乙车为被碰撞车。甲乙两车事故发生时速度计算的以下算式成立：

(4)

(5)

式中：

v1、v2：碰撞车、被碰撞车碰撞前的瞬时速度，km/h；

φ1、φ2：碰撞车、被碰撞车纵滑附着系数，潮湿沥青新路面，查表取0.45～0.50；

k1、 k2：碰撞车、被碰撞车附着系数修正值，取1；

s1、s2：碰撞车、被碰撞车碰撞后的滑移距离由下列算式计算：

自碰撞点向甲车左前轮做连线为碰撞后的滑移距离，那么根据直角三角形勾股定理由下列算式求得：

自碰撞点向乙车右前轮做连线为碰撞后的滑移距离，那么根据直角三角形勾股定理由下列算式求得：

m1、m2：碰撞车、被碰撞车质量，根据各自核载情况其实际质量如下：

甲车实载1人，m1=1130+65≈1195(kg)

乙车实载2人；装泡物袋约5个，每个按25kg计，有

m2=1015+(2×65)+(5×25)≈1270 (kg)

α、 β：碰撞车、被碰撞车滑移偏向角，根据被鉴定两车相对于碰撞点的位置，有下列三角函数关系式成立：

3.6：单位换算系数；

g：重力加速度，取9.8 m/s2。

将上列参数分别代入公式(8)和公式(9)整理得：

经计算甲车碰撞前的瞬时速度在80～85 km/h范围内；乙车碰撞前的瞬时速度在64～65 km/h范围内。

3 总结

本论文根据道路交通事故碰撞的特点，并依据事故车辆的速度计算算式和车辆运动学理论，其中算式的参量来自于事故车车体痕迹形态的受力状况和制动印痕、挫划印痕、抛距等路面痕迹形态，因而对事故车车体痕迹和路面痕迹的识别是准确建立算式的首要条件和步骤，获取以上痕迹参量的准确性直接关系计算结果数值的客观性和真实性[9-10]。