基于PC-Crash事故多發(fā)路段誘因分析

江 偉,唐志華

(安徽三聯(lián)學院 交通工程學院，安徽 合肥 230601)

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基于PC-Crash事故多發(fā)路段誘因分析

江 偉,唐志華

(安徽三聯(lián)學院 交通工程學院，安徽 合肥 230601)

運用車輛運動模型、車輛碰撞模型碰撞過程機理進行分析，把事故發(fā)生的周邊環(huán)境資料如路面狀況、路面寬度、行人車輛等外界情況資料數(shù)據(jù)輸入PC-Crash軟件中，通過動畫模擬還原事故發(fā)生過程，綜合判定事故的責任劃分。

交通事故；車輛碰撞；軌跡優(yōu)化；PC-Crash；事故誘因

0 引 言

在世界一流的交通碰撞事故再現(xiàn)仿真軟件中最具有代表性的是奧地利的PC-Crash軟件。在國外的實際應用過程中已經(jīng)能夠較為成熟地應用該軟件進行實際交通事故的仿真，并作為指導事故責任認定和再現(xiàn)分析的事實依據(jù)，文中在PC-Crash軟件的基礎上對合肥事故多發(fā)路段情況進行一系列誘因分析[1]。

改革開放以后，北大、清華、吉大等高校的科研工作者在吸收消化PC-Crash軟件的技術上相繼開發(fā)研制出道路交通事故計算機輔助分析系統(tǒng)，無論是數(shù)據(jù)的積累還是技術的突破都是一個漫長的過程。國內軟件開發(fā)比較成熟，但實際應用還需要時間[2]。

1 交通事故再現(xiàn)軟件PC-Crash

PC-Crash軟件是應用廣泛的一個軟件，具有很強的實用性。該軟件的優(yōu)越性是對機動車與機動車事故、車輛與行人、翻車等事故可以同時模擬顯示32輛汽車的碰撞過程[3]。

基于控制變量法的事故再現(xiàn)關鍵參數(shù)權重分析如下：

1)車輛的基本參數(shù)。通過仿真人來仿真碰撞模擬過程，小轎車中安裝PC-Crash軟件，軟件中的數(shù)據(jù)是DSD98。具體的其他相關參數(shù)根據(jù)實際情況需求再設定。仿真車輛基本參數(shù)見表1。

表1 仿真車輛基本參數(shù)

將表1中的數(shù)據(jù)依次導入軟件系統(tǒng)設置中進行仿真模擬。

2)車輛開始位置定義。通過碰撞進行分析，依據(jù)現(xiàn)場的參數(shù)大致可以判斷出車輛碰撞時的初始行駛位置。這樣把初始行駛位置進行坐標化，輸入到PC-Crash軟件中，這一位置的確定對車輛初始速度的準確性有重要影響，精確的估算可以減少仿真優(yōu)化時間，提高效率，本案例設置的參數(shù)可以得出初始速度為70 km/h[4]。

3)車輛導入順序的參數(shù)設定。車輛參數(shù)較多，包含了車速、摩擦系數(shù)等因素。

4)仿真模型的開始。車輛的所有參數(shù)進行了明確的確定。接下來就是要設定仿真參數(shù)，所選用的是三維動力學模型，軟件設定的時間步長為0.5 ms，在通常情況下這是最佳的仿真模型選擇。但是這一模型有個缺點，就是無法測到車輛碰撞前的運動路徑軌跡，如果需要這一結果就必須選擇動力學模型。不同的模型優(yōu)勢也不同，可以綜合運用[5]。

2 碰撞事故再現(xiàn)分析

2.1 案例分析

在合肥金寨路與環(huán)城路交叉口發(fā)生一起交通事故，桑塔納沿著金寨路由北向南行駛，雅閣由南向西左轉，由于種種原因，兩車發(fā)生碰撞。經(jīng)現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，桑塔納左前部保險杠與雅閣右側右前輪處碰撞。雅閣向左旋轉過程中，右后端翼子板與桑塔納左后翼子板發(fā)生二次碰撞。二次碰撞后，雅閣旋轉約180°后停止，事故現(xiàn)場為干燥瀝青路面，路面狀況良好[6]。

2.2 事故調查與分析

2.2.1 事故現(xiàn)場圖

事故現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 事故現(xiàn)場

2.2.2 車體痕跡勘查結果

本案例根據(jù)《道路交通事故痕跡物證勘驗》(CA41-2005)標準中對車體痕跡的勘查要求進行。車體痕跡勘查結果見表2。

表2 車體痕跡勘查結果 cm

2.3 仿真參數(shù)的確定

1)速度初始值的確定。現(xiàn)場勘測兩車的碰撞軌跡很明顯，根據(jù)軌跡來計算碰撞速度為31 km/h。同理，可以根據(jù)現(xiàn)場實際測得的碰撞軌跡算出桑塔納的行駛速度為59 km/h，在實際情況中，車輛發(fā)生碰撞會產生能量上的轉移，雅閣旋轉幅度大，說明雅閣的速度小，桑塔納的速度大。軟件分析中認為事件中發(fā)生的能力轉移是7 km/h，則雅閣的車速是24 km/h,桑塔納的速度為66 km/h。

2)車輛碰撞初始位置的確定。車輛碰撞的大致初始位置在CAD圖中兩車的質心坐標為:雅閣(-3.74,3.17)車頭方向為113.20°;桑塔納(-1.45,5.57)車頭方向為173.20°。

3)車輛碰撞中心點坐標。初始值假設為(-3.5,5.0)。

4)車輛質心位置。直接采取車輛本身參數(shù)：兩車質心高度均為0.6 m，雅閣質心到前端距離為1.38 m，桑塔納為1.275 m。

5)車輛的平均減速度。碰撞前雅閣未采用制動措施，制動減速度為0,碰撞后雅閣旋轉過程中，損壞的右輪與地面留下了痕跡，未制動的汽車在旋轉過程中的減速度為3 km/h以下，在這里假設值為2.3。

6)反應時間。兩位駕駛員經(jīng)檢查沒有酒駕，也沒有服藥后開車，均為健康狀態(tài)，所以反應時間假設值為0.8 s。

7)回彈系數(shù)。車輛的回彈系數(shù)范圍是0.1～0.3，車輛的受損越嚴重，則回彈系數(shù)越大，這里取值0.2。

8)車輛轉向角度。在這里假設為18.30°，桑塔納轉向角度較大，在這里假設為-31.60°。

2.4 參數(shù)輸入與優(yōu)化

優(yōu)化后車輛運動軌跡如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后車輛運動軌跡

從優(yōu)化后的車輛運動軌跡圖可以看出，優(yōu)化后車輛碰撞位置與實際測量的車輛位置有一定的差異，但是這種差異在誤差的允許范圍之內，與當時的情況相比還是比較吻合的[7-8]。

優(yōu)化后的結果如圖3和圖4所示。

圖3 優(yōu)化軌跡誤差

圖4 優(yōu)化結果報告

從圖3中可以看到，當輸入優(yōu)化后參數(shù)值進行仿真時，車輛軌跡誤差為3.2%。

2.5 輸出結果分析

將案例中優(yōu)化后的參數(shù)數(shù)值輸入至PC-Crash軟件，然后計算機進行仿真，得到碰撞過程中各種曲線圖。車速、位移隨時間變化曲線如圖5所示。

圖5 速度、位移隨時間變化曲線

2.6 仿真結果精確度評價

仿真結果準確度計算公式為:

本案例中仿真結果與實際事故中相應情形比較的結果見表3。

表3 仿真結果精確度分析表

3 結 語

針對兩起車禍案例進行仿真研究，通過PC-Crash軟件分析的數(shù)據(jù)結果與事故中采集的數(shù)據(jù)結果進行吻合度對比，得出了使用PC-Crash軟件對車輛碰撞事故的仿真結果與實際情形高度符合的結論。

[1] 丁同強.道路交通事故再現(xiàn)理論模型及方法研究[D].長春:吉林大學，2005.

[2] 鄭月楠.車輛碰撞事故仿真與再現(xiàn)的研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學，2006.

[3] 郭靜.基于Pc-Crash的車輛碰撞事故再現(xiàn)及其誤差分析[D].重慶:重慶交通大學，2012.

[4] 胡致涌，楊榮華.城市交通控制中的智能計算[J].長春工業(yè)大學學報:自然科學版，2013,34(6):681-685.

[5] 鄒鐵方，余志，蔡銘.基于Pc-Crash軟件的人-車碰撞事故仿真規(guī)律研究[J].中國安全科學學報，2010(4)15-18.

[6] 公安部交通管理局.公安交通管理工作調研論文選編(第六輯)[M].北京：中國人民公安大學出版社，2009：81-91.

[7] 田文藝.道路交通事故現(xiàn)場取證、痕跡鑒定與證據(jù)運用[M].北京：中國人民公安大學出版，2010.

[8] 許洪國.道路交通事故分析與處理[M].北京：人民交通出版社，2004：45-46.

Accidents analysis based on PC-Crash software

JIANG Wei,TANG Zhihua

(Anhui Sanlian College,Traffic Engineering Institute,Hefei 230601，China)

Vehicle movement model and vehicle collision model are used to analyze the collision mechanism. Then the surroundings such as road conditions,road width and traffic are input to PC-Crash software. Animated simulation show the accident process and determine the responsibility.

traffic accident; vehicle collision; trajectory optimization; PC-Crash；accident cause.

2016-04-20

安徽三聯(lián)學院科研項目(13zlgco42)；交通安全協(xié)同創(chuàng)新中心項目(xtcx2016003)

江 偉(1989-)，男，漢族，安徽安慶人，安徽三聯(lián)學院助教，主要從事交通與汽車方向研究,E-mail:15255129860@163.com.

10.15923/j.cnki.cn22-1382/t.2016.5.16

U 4

A

1674-1374(2016)05-0494-05