基于痕跡檢驗的交通事故再現(xiàn)鑒定案例分析

廖文俊，李師可，張志勇

（1.西華大學(xué) 交通與汽車工程學(xué)院，四川 成都 610039；2.四川西華機動車司法鑒定所，四川 成都 610039；3.司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所，上海 200063）

1 引言

公路交通是由人、車、道路環(huán)境三個基本要素構(gòu)成的具有特定功能的閉環(huán)系統(tǒng)[1]。道路交通事故的發(fā)生是這些因素綜合作用的結(jié)果，在事故過程中，各要素間的相互作用會在事故現(xiàn)場遺留下交通事故鑒定的重要證據(jù)——事故現(xiàn)場痕跡。交通事故現(xiàn)場痕跡是交通事故各個參與方行為的客觀記錄和反映，它主要包括路面痕跡、車體痕跡、人體痕跡、其它痕跡等[2]。交通事故痕跡勘驗是確定交通事故責任和成因的主要依據(jù)，現(xiàn)場勘驗提取的痕跡物證越多，勘驗越詳細，事故原因的分析就越清楚[3]。從某種意義上講，事故形成過程的分析就是根據(jù)現(xiàn)場勘驗所獲得的各種痕跡物證的檢驗鑒定，對已經(jīng)發(fā)生的交通事故進行再現(xiàn)。就其本身來說，這是一個復(fù)雜的開放系統(tǒng)，影響其準確程度的因素很多，這要求鑒定人員必須運用現(xiàn)代科學(xué)方法，以交通事故現(xiàn)場痕跡的客觀事實為依據(jù)，找出各種痕跡的因果關(guān)系。但是，以往僅通過痕跡物證鑒定所分析推斷的事故形成過程，缺乏必要的科學(xué)理論支撐，在事故處理中只能起參考作用。

隨著道路交通事故的頻繁發(fā)生，重大、復(fù)雜、疑難事故增多，要求公安機關(guān)公正、準確地判別交通事故責任，和諧地處理交通事故。因此，迫切需要機動車司法鑒定機構(gòu)掌握車輛碰撞仿真的前沿技術(shù)，提高交通事故再現(xiàn)的技術(shù)水平，利用計算機輔助事故再現(xiàn)，查明事故原因。目前常用的以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)的交通事故再現(xiàn)方法是基于動量／沖量方法或變形／能量方法，且用于事故再現(xiàn)分析的計算機軟件發(fā)展迅速并逐漸趨于完善，在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的是奧地利H.Steffan博士開發(fā)的PC-crash事故再現(xiàn)軟件[4]。PC-crash采用統(tǒng)一模型方法，鑒定人需要分析確定實際事故碰撞形態(tài)，通過事故現(xiàn)場痕跡勘驗等確定各種參數(shù)，采用正向模擬、反復(fù)迭代的算法進行仿真模擬，通過驗證模擬痕跡與事故現(xiàn)場痕跡是否吻合來推斷碰撞過程前后的速度，進行事故計算機模擬再現(xiàn)。

本文通過一起典型交通事故（汽車與兩輪車碰撞）案例的分析，探討了痕跡檢驗在利用PC-crash軟件進行交通事故再現(xiàn)分析中的應(yīng)用。

2 案情摘要

某年某月某日（天氣：晴），一輛無號牌電動兩輪車（以下簡稱兩輪車）在某公交站臺附近路段（干水泥路面），與一輛比亞迪牌客車（以下簡稱客車）發(fā)生碰撞交通事故，導(dǎo)致兩輪車騎車人和搭載人死亡。事故發(fā)生后，客車駕駛員自述其駕車以時速約50～60km/h駛過事故路段人行橫道線后，兩輪車突然橫過道路，由于事發(fā)突然，未及避讓發(fā)生碰撞。因?qū)蛙囓囁佟⑹鹿逝鲎驳攸c是否在人行橫道線內(nèi)等存在爭議，故進行事故再現(xiàn)鑒定。

3 痕跡檢驗

依據(jù)標準GA41-2005《交通事故痕跡物證勘驗》相關(guān)要求，對事故車輛的碰撞痕跡、路面痕跡等進行檢驗。

3.1 事故車痕跡

經(jīng)檢驗，客車車身前部左側(cè)可見三處明顯撞擊痕跡部位。其中痕跡A系客車前保險杠左側(cè)局部破損痕跡；痕跡B、C為發(fā)動機艙蓋左側(cè)區(qū)域的兩處鄰近的凹陷痕跡（見圖1）。在客車車身左側(cè)前部見三處明顯痕跡，其中D、E分別為客車前保險杠左側(cè)面板、左前翼子板上的黑色加層痕跡；F系發(fā)動機艙蓋左上端局部的輕微凹陷痕跡（見圖2）。

圖1 客車前部左側(cè)痕跡照片

圖2 客車左側(cè)前部痕跡照片

兩輪車車架呈“V”字形變形，車架中部已斷裂；其車體中部蓄電池盒撞損，座椅及座桿向左側(cè)彎曲變形；其后部行李架脫落，后輪左側(cè)支架、腳架向右側(cè)彎曲變形等（見圖3）。

圖3 兩輪車左后部

比對客車、兩輪車相關(guān)痕跡?？蛙嚽氨ｋU杠左側(cè)與兩輪車后輪左側(cè)的損壞部位，二者的高度范圍內(nèi)對應(yīng)一致；客車前保險杠面板左側(cè)的加層痕跡與兩輪車電瓶盒在同一離地高度范圍內(nèi)；客車左前翼子板的黑色加層痕跡與兩輪車把手離地高度基本一致，且加層顏色與無號牌兩輪車把手顏色一致（見圖4）。

圖4 客車與兩輪車（同型車）痕跡比對

3.2 事故現(xiàn)場痕跡

依據(jù)道路交通事故現(xiàn)場圖、事故照片及相關(guān)信息，檢驗確定事故相關(guān)信息。

事故發(fā)生時，天氣為晴天，客車由西向東行駛（見圖5），事故路段為雙向4車道，水泥路面，道路中央有中央綠化帶分隔，同向車道間有黃色虛線。事故路段有一寬約5 m的人行橫道，在道路南側(cè)，距離該人行橫道線東側(cè)邊界22.3 m處為一公交站牌（基準點）。碰撞散落物、拋落物距離公交站牌分別為4.7 m、和19.2m。兩輪車及其騎車人與客車的后軸縱向距離分別為4.4 m和2.3 m；兩輪車搭載人與客車的前軸縱向距離為15.9 m。兩輪車輪胎與中央隔離帶擦痕、車身倒地劃痕長度分別為2.1 m和1.6 m。

圖5 事故現(xiàn)場圖

3.3 兩輪車騎車人、搭載人傷害情況

據(jù)兩輪車騎車人、搭載人尸檢報告確定人體傷害情況，兩輪車騎車人尸長167cm，搭載人尸長152cm。經(jīng)尸表檢驗兩尸均見頭面部、軀干部、四肢多處損傷，分布廣；經(jīng)DR（Digital Radiography）檢查，顱腦損傷嚴重，可構(gòu)成致命傷。其中騎車人左大腿、左膝內(nèi)側(cè)見條狀擦挫傷；搭載人左小腿、左膝、右小腿內(nèi)側(cè)見塊狀擦挫傷。兩輪車騎車人、搭載人的相關(guān)痕跡均符合騎跨兩輪車的交通事故傷特點，其死亡原因均為顱腦損傷。

4 事故形態(tài)分析

據(jù)事故車輛的碰撞痕跡、路面痕跡、人體痕跡等的檢驗，分析事故形態(tài)。

如圖6所示，分析認為，客車在由西向東行駛至事故路段公交站牌處時，其左前部與橫過道路的兩輪車的左后部發(fā)生碰撞。碰撞致使客車前保險杠正面左部與兩輪車后輪左側(cè)變形損壞。碰撞過程中，兩輪車騎車人、搭載人的左腿分別與客車左前燈具部位、前保險杠接觸碰撞；兩輪車搭載人翻倒在發(fā)動機艙蓋上，隨客車制動減速，其拋落于客車左前方。因碰撞沖力作用于兩輪車后部，兩輪車與騎車人在偏心碰撞力作用下隨客車向前運動的同時，發(fā)生逆時針轉(zhuǎn)動，與客車左側(cè)前部又發(fā)生了刮擦；隨客車制動減速，兩輪車向客車左側(cè)翻倒滑出，與中央綠化帶發(fā)生擦碰后，停止于客車左后方；兩輪車騎車人被拋出后停止于客車左后方。

5 事故再現(xiàn)與驗證

本案例利用交通事故仿真軟件PC-CRASH模擬再現(xiàn)碰撞事故過程。

5.1 事故再現(xiàn)的主要參數(shù)

在事故再現(xiàn)中碰撞點和碰撞速度是最敏感的關(guān)鍵參數(shù)[5]。通過相關(guān)痕跡檢驗，事故現(xiàn)場人行橫道線東側(cè)邊界與公交站牌之間未見事故有關(guān)痕跡。據(jù)碰撞散落物和拋落物等的位置，分析認為客車與兩輪車的碰撞地點應(yīng)位于公交站牌與散落物之間。在初步確定碰撞位置區(qū)域后，并根據(jù)功能原理、汽車動力學(xué)理論及車輛碰撞原理估算碰撞速度范圍。

據(jù)事故涉案車輛的車輛信息和檢測數(shù)據(jù)，利用交通事故仿真軟件PC-CRASH建立事故車輛動力學(xué)模型、輪胎-地面力學(xué)模型、兩輪車、騎車人及搭載人多剛體模型。據(jù)車身痕跡特征等信息，確定兩車的碰撞部位、變形特征以及在碰撞前瞬間兩車的方位和其它相關(guān)數(shù)據(jù)。事故發(fā)生時路面為干燥水泥路面，汽車制動摩擦系數(shù)取0.6～0.7。在PC-CRASH軟件中設(shè)置上述碰撞點、碰撞時車速、車輛方向角等參數(shù)，進行碰撞仿真（見圖 7）。

圖6 碰撞事故形態(tài)分析示意圖

圖7 仿真建模

5.2 事故再現(xiàn)驗證

5.2.1 現(xiàn)場痕跡驗證

設(shè)置相關(guān)仿真數(shù)據(jù)，進行正向模擬，并對仿真結(jié)果進行驗證。本案例中選取車身變形特征和人、車停止位置及方位作為綜合驗證參數(shù)。在PC-CRASH軟件中，車輛、行人采用多剛體模型，人-車碰撞計算與實際碰撞略有差異，故設(shè)置參數(shù)的不同權(quán)重系數(shù)，其中汽車與兩輪車停止位置權(quán)重為0.6，兩輪車騎車人和搭載人停止位置權(quán)重均為0.2。調(diào)整參數(shù)，進行多次仿真模擬，事故再現(xiàn)結(jié)果如圖8所示。在客車車速65 km/h，兩輪車車速為15km/h時，兩輪車騎車人、搭載人與客車間距與事故現(xiàn)場檢測距離的誤差如圖9所示，計入加權(quán)系數(shù)計算得到仿真結(jié)果總誤差約為5.12%。

圖8 事故再現(xiàn)圖

圖9 仿真結(jié)果誤差

5.2.2 事故形態(tài)驗證

事故再現(xiàn)部分過程如圖10所示，仿真結(jié)果顯示，客車前保險杠左側(cè)與無號牌兩輪車后輪左側(cè)接觸碰撞。碰撞過程中，兩輪車搭載人翻倒在發(fā)動機艙蓋上，隨后拋落于客車左前方；在碰撞中兩輪車逆時針轉(zhuǎn)動與客車前部左側(cè)發(fā)生了擦掛，之后兩輪車翻倒劃出并與中央綠化帶發(fā)生擦碰。兩輪車騎車人被拋落滑動后停止于客車左后方。仿真結(jié)果與事故現(xiàn)場車輛、兩輪車、兩輪車人員的相對位置和方位、兩輪車人員的受傷部位、以及事故車輛的接觸部位能夠較好吻合。

圖10 事故再現(xiàn)三維圖

5.2.3 人體傷害情況驗證

據(jù)兩輪車騎車人、搭載人尸檢報告，兩者其死亡原因為顱腦損傷。本案例以人體頭部沖擊指數(shù)HIC（head injury criterion）作為兩輪車騎車人、搭載人頭部損傷情況的判別依據(jù)。其計算公式[6]為：

式中t1、t2是使HIC達到最大值的作用時段的起始和終止時間；TS、TE為碰撞起始時刻和碰撞結(jié)束時刻；a為頭部質(zhì)心的合成加速度，用重力加速度的倍數(shù)表示。一般取HIC=1 000作為安全界限值，據(jù)損傷定級（AIS）的評分原則和HIC的對應(yīng)關(guān)系，當HIC值大于1 000時，即為嚴重傷，有生命危險。

將仿真計算得到的頭部合成加速度數(shù)值 （見圖11），用式（1）計算出HIC值，計算時段的時間間隔為15 ms。計算得到兩輪車駕車員和搭載人的頭部加速度HIC值分別為4108和8942，大于安全界限1000。據(jù)AIS評分標準和HIC的對應(yīng)關(guān)系，人體損傷程度6級，人員當場死亡或無法搶救。再現(xiàn)結(jié)果與實際人體傷害情況符合[7]。

圖11 碰撞過程中頭部加速度曲線

最終再現(xiàn)結(jié)果顯示，客車與兩輪車碰撞地點不在人行橫道線內(nèi)。當客車在碰撞瞬間的行駛速度在61 km/h～65 km/h范圍內(nèi)時，事故再現(xiàn)結(jié)果與事故現(xiàn)場客車、兩輪車人員的相對位置和方位、兩輪車人員的受傷部位、以及事故車輛的接觸部位能夠較好吻合。再現(xiàn)的事故過程符合該事故的現(xiàn)場痕跡、車體痕跡及人體痕跡所顯現(xiàn)的事故形態(tài)特征。

5 結(jié)論

本案例系典型的汽車與兩輪車碰撞的交通事故，在事故過程中，存在汽車與兩輪車、汽車與人體以及兩輪車與道路中央綠化帶的碰撞，其事故形態(tài)較復(fù)雜，痕跡物證較多。通過詳細的痕跡檢驗及分析，利用事故再現(xiàn)仿真軟件平臺，在合理誤差范圍內(nèi)，能夠較真實的重建事故過程，能形象地分析各種痕跡物證的科學(xué)邏輯關(guān)系和各種事故現(xiàn)象的因果關(guān)系，這對于事故責任認定以及相關(guān)當事人等的和諧調(diào)解具有重要的作用。

通過本案例可見，交通事故現(xiàn)場痕跡物證的采集是事故分析的前提，相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的準確程度直接影響事故再現(xiàn)的結(jié)果。與此同時，它也是事故模擬仿真結(jié)果不確定度的驗證和評估依據(jù)。鑒定人員應(yīng)該重視痕跡檢驗的重要作用，在利用較先進的計算機仿真技術(shù)進行交通事故再現(xiàn)過程中，應(yīng)以交通事故現(xiàn)場痕跡的客觀事實為依據(jù)。

[1]鄭安文，郭健忠.重視道路條件對道路交通安全的影響作用[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2002，25（1）：31-34.

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[4]袁泉，李一兵.車輛碰撞事故再現(xiàn)技術(shù)研究的現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].公路交通科技，2002，（2）：122-125.

[5]王宏雁，邵文煌.基于Pc-crash的交通事故再現(xiàn)誤差分析[J].同濟大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，37（4）：531-536.

[6]Paul DB，Clifford CC，Bahig BF.Vehicle Crashworthiness and Occupant Protection[M].American Iron and Steel Institute，2004：330-334.

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