基于C#道路交通事故車速應(yīng)用研究及鑒定程序開發(fā)

呂婷婷，林 麗

（南京林業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，南京 210037）

車速鑒定工作在汽車碰撞事故認(rèn)定中十分重要，它既是分析交通事故性質(zhì)和原因的關(guān)鍵依據(jù)，又是對(duì)事故發(fā)生做出責(zé)任認(rèn)定的關(guān)鍵依據(jù)。針對(duì)國內(nèi)汽車碰撞事故的狀況，亟需合理有效地技術(shù)手段進(jìn)行交通肇事車速鑒定，為交通事故處理提供客觀、科學(xué)、合理的參考依據(jù)。目前，國內(nèi)對(duì)交通事故車速分析計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)并沒有大范圍推廣使用，主要原因是一方面相關(guān)軟件大多應(yīng)用于事故發(fā)生過程情景模擬再現(xiàn)，而對(duì)碰撞車速的研究實(shí)用性不夠;另一方面，事故碰撞車速分析的實(shí)際工作中要求使用人員具備相關(guān)的理論研究基礎(chǔ)，軟件的普及性難以得到發(fā)揮，從而降低了車速鑒定過程的效率。本文以GA/T643—2006《典型交通事故形態(tài)車輛行駛速度技術(shù)鑒定》［1］為理論基礎(chǔ)，基于.Net 2.0框架、使用C#語言編寫開發(fā)了典型交通事故形態(tài)車輛行駛速度鑒定程序。

1 汽車碰撞事故的過程和類型

1.1 車輛碰撞事故的力學(xué)分析

車輛碰撞事故的過程［2］一般可分為3個(gè)階段:①碰撞前過程（Pre－crash phase）。碰撞前過程為肇事車輛的駕駛?cè)碎_始察覺危險(xiǎn)到兩車剛接觸的過程。②碰撞過程 （Crash phase）。碰撞過程為兩車剛接觸到兩車剛分離的過程。③碰撞后過程 （Post phase）。碰撞后過程為從兩車剛分離到完全停止的過程。

1.2 車輛碰撞事故的力學(xué)特點(diǎn)

車輛發(fā)生碰撞的過程是相當(dāng)短暫的，真正撞擊受力的時(shí)間更短，一般為70～120 ms之間;車輛間的碰撞可近似看作為彈塑性碰撞，并可將碰撞過程中的車輛當(dāng)做剛體處理［3］，車輛在碰撞過程中，因受到?jīng)_擊而發(fā)生損壞;兩輛同型號(hào)的汽車以相同的速度正面相撞與一輛汽車以相同速度對(duì)固定屏蔽的碰撞是等價(jià)的;碰撞減速度是造成人體損害的主要原因［4］。

1.3 正面碰撞

（1）恢復(fù)系數(shù)（e）。碰撞有3種形式:彈性碰撞、非彈性碰撞和塑性碰撞。力學(xué)上用恢復(fù)系數(shù)e來區(qū)別這3種碰撞形式。e為兩物體碰撞后瞬間的相對(duì)速度與碰撞前瞬間的相對(duì)速度之比［5］，即:

式中:V10、V20－碰撞物體A、B在碰撞前瞬間的速度;V1、V2－碰撞物體A、B在碰撞后瞬間的速度。

設(shè)該碰撞類型中的兩車是同型車，即質(zhì)量m1=m2。若以50 km/h正面碰撞，與以相同速度向墻壁碰撞的情況比較，表面同型車的碰撞更激烈，相對(duì)速度達(dá)100 km/h，后者只有50 km/h［6］。但兩車在對(duì)稱面的運(yùn)動(dòng)和變形卻是相同的，即同型號(hào)的汽車發(fā)生正面碰撞，與用相同車速對(duì)固定墻壁的相撞是等價(jià)［7］。

若兩車是不同型的。A與B碰撞時(shí)的速度分別為V10和V20，碰撞后，兩車在某一時(shí)刻成為一體，速度為Vc，Vc即為有效碰撞速度。

1.4 追尾碰撞

這種碰撞類型的力學(xué)關(guān)系，除兩車速度方向相同之外，其它的和正面碰撞相同，當(dāng)追尾碰撞車速超過20 km/h時(shí)，e接近于零，此情況下，碰后兩車變成一體運(yùn)動(dòng)。另外，發(fā)生尾碰前，碰撞車采取緊急制動(dòng)，而被碰車沒有采取制動(dòng)，故碰撞后兩車的運(yùn)動(dòng)能量均由碰撞車的輪胎和地面的摩擦來消耗［8］，計(jì)算公式如下:

式中:m1、m2為碰撞車和被碰車的質(zhì)量（kg）;φ1為路面與碰撞車輪胎的縱滑附著系數(shù);L1為碰撞車碰撞后產(chǎn)生的滑移距離（m）;K1為附著系數(shù)修正值;Vc為碰撞后兩車的速度 m/s，因?yàn)閑=0，兩車速度相等。

若碰撞車停止后，被碰車與碰撞車分開，繼續(xù)向前滑動(dòng)也會(huì)消耗一部分能量，則得公式 （3）［9］:

式中:f2為被碰撞車的滾動(dòng)阻力系數(shù);L2為與碰撞車分開后，被碰撞車的滑移距離m。因此［9］:

1.5 側(cè)面垂直碰撞

在該碰撞類型中，被碰車在碰撞方向上的速度分量為零，故碰撞時(shí)碰撞車的速度就是有效碰撞速度。計(jì)算時(shí)，用損壞的長度、損壞面積和損壞體積來表示變形量。

實(shí)際車輛（1.0～1.5 t轎車）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:相對(duì)被碰車的質(zhì)心，碰撞點(diǎn)偏心距離短的前部碰撞，變形量最大，被碰車行駛狀態(tài)比靜止?fàn)顟B(tài)的變形量大。由前、中、后部碰撞的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用一個(gè)近似的實(shí)驗(yàn)方程式推算碰撞速度，見表1［9］。

表1 前、中、后實(shí)驗(yàn)結(jié)果的擬合方程式Tab.1 The fitting equations before，during and after the experiment

1.6 斜碰撞

正面碰撞和追尾碰撞可按直線碰撞來處理，理論上尚能解決。垂直碰撞也有一定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以做某種類推分析。然而，斜碰撞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很少，理論與實(shí)際的驗(yàn)證也極不充分［10］。為不出現(xiàn)更大誤差，應(yīng)特別注意兩個(gè)問題［11］:①碰撞點(diǎn)問題;②載貨汽車和轎車碰撞的鉆碰問題。斜碰撞尚有很多問題沒有搞清楚，有待今后進(jìn)一步研究。

以上幾種是普遍使用的經(jīng)典碰撞類型，但是針對(duì)實(shí)際發(fā)生的碰撞事故，碰撞形式多種多樣，為此本文以中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T643—2006《典型交通事故形態(tài)車輛行駛速度技術(shù)鑒定》中9種碰撞類型為依據(jù)，基于net 2.0框架、使用C#語言編寫開發(fā)了典型交通事故形態(tài)車輛行駛速度鑒定程序。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 C#及.Net框架簡介

C#是一種安全簡潔的面向?qū)ο蟮恼Z言，在.Net Framework上研發(fā)人員可用它來構(gòu)建運(yùn)行各種安全可靠的應(yīng)用程序。使用C#語言還可以創(chuàng)建典型的Windows客戶端應(yīng)用程序、XML Web services、分布式組件、客戶端－服務(wù)器應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序以及很多其他類型程序。Microsoft Visual C#2010提供了高級(jí)代碼編輯器、用戶界面設(shè)計(jì)器、集成調(diào)試器和許多其他工具，以在C#語言版本2.0和.Net Framework的基礎(chǔ)上加快應(yīng)用程序的開發(fā)［12］。

.NET框架是Windows的一個(gè)必要組件，包括公共語言運(yùn)行（CLR）的虛擬執(zhí)行系統(tǒng)和一組統(tǒng)一的類庫。CLR是Microsoft公共語言基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（CLI）的一個(gè)商業(yè)實(shí)現(xiàn)。CLI是一種國際標(biāo)準(zhǔn)，用于創(chuàng)建語言、提供無縫協(xié)同工作和開發(fā)環(huán)境的基礎(chǔ)。目前.Net框架2.0版在大多數(shù)windows系統(tǒng)中可以任意運(yùn)行。

2.2 程序框架的建立

通過獲取用戶輸入的各個(gè)參數(shù)，將每一個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)換成float數(shù)據(jù)類型，定義double類型的v（或v1、v2）代表所要得出的速度值，使用C#語法構(gòu)建速度計(jì)算公式，以轎車與轎車追尾碰撞類型為例，《典型交通事故形態(tài)車輛行駛速度技術(shù)鑒定》中給出的計(jì)算公式如下:

運(yùn)用相應(yīng)C#函數(shù)構(gòu)建該計(jì)算公式的C#語句為:

其次顯示計(jì)算結(jié)果，若有參數(shù)未輸入數(shù)值，則不顯示結(jié)果，反之如果所有參數(shù)都已輸入數(shù)值，則把得到的double類型速度值v（或v1、v2）轉(zhuǎn)換成float類型并只保留兩位小數(shù)，然后直接把得到的值傳給顯示區(qū)域的標(biāo)簽label，對(duì)應(yīng)的C#語句為:

最后把整個(gè)計(jì)算結(jié)果panel（面板）設(shè)置為可見（初始狀態(tài)為不可見）。

2.3 軟件界面繪制

編寫本軟件最主要的目的之一就是縮短交通事故中車輛行駛速度鑒定工作的時(shí)間，提高交通事故案件的處理效率，因此軟件界面應(yīng)力求簡潔、一目了然，操作方便。在本軟件的界面制作中盡量減少窗體跳轉(zhuǎn)。在主窗體左側(cè)一列用于選擇交通事故碰撞類型（如圖1所示）。

圖1 交通事故碰撞類型Fig.1 Types of collision in accidents

當(dāng)點(diǎn)擊左側(cè)某一碰撞類型后，右側(cè)即切換為該碰撞類型的詳細(xì)界面，每一詳細(xì)界面都是一個(gè)panel（面板），每一碰撞類型按鈕對(duì)應(yīng)一個(gè)panel（面板），需要切換 panel（面板）設(shè)置需要的panel（面板）為可見，設(shè)置其他panel（面板）為不可見。詳細(xì)界面包括:上部顯示相應(yīng)碰撞類型的計(jì)算公式（公式來自《典型交通事故形態(tài)車輛行駛速度技術(shù)鑒定》）方便用戶查看對(duì)照，提高軟件的嚴(yán)謹(jǐn)性;中部為相應(yīng)碰撞類型所需要的參數(shù)輸入界面，用于輸入計(jì)算公式中的參數(shù)，對(duì)于其中的汽車縱滑附著系數(shù)、附著系數(shù)修正值、汽車塑性變形量、翻車時(shí)車身滑動(dòng)系數(shù)、汽車滾動(dòng)阻力系數(shù)、著裝人體與地面摩擦系數(shù)這些不太方便得到的參數(shù)，可以通過點(diǎn)擊輸入框右側(cè)的向右箭頭按鈕彈出相應(yīng)選擇窗口，通過簡單選擇即可得出參數(shù)值并自動(dòng)輸入到輸入框（如圖2所示）。

圖2 詳細(xì)界面Fig.2 Interface

3 案例分析

兩輛轎車產(chǎn)生正面碰撞，A車的質(zhì)量m1為1 500 kg，B車的質(zhì)量m2為1 200 kg，A車碰撞后拖印長度為8.60 m，B車在A車后9 m處停車，車輛的塑性變形為0.80 m，道路附著系數(shù)都是0.77，求兩輛車碰撞前的速度［14－16］。輸入界面如圖3所示，輸入各已知參數(shù)，點(diǎn)擊計(jì)算按鈕后，便可得出碰撞前，A車的速度是136.2 km/h，B車的速度是77.03 km/h。

圖3 汽車與汽車正面碰撞前車速推算Fig.3 Velocity estimation before collision

4 結(jié)束語

將C#編程語言應(yīng)用于典型交通事故形態(tài)車輛行駛速度技術(shù)鑒定中，利用C#及.Net框架良好的操作界面，將力學(xué)計(jì)算變成簡單化和人性化的“按鈕操作”形式，具有十分重要的實(shí)際應(yīng)用意義［13－14］。在進(jìn)行車速認(rèn)定過程中，用C#編程語言開發(fā)的車速鑒定軟件進(jìn)行碰撞類型選擇、參數(shù)輸入、運(yùn)算與分析、顯示并保存結(jié)果，這樣不僅有效地減少了鑒定人員的工作量、提高人員的工作效率和車速計(jì)算的準(zhǔn)確性，同時(shí)還大大降低了對(duì)鑒定人員的技術(shù)要求，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義［15－16］。

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