交通事故成因還原中基于仿真軟件的模型構(gòu)建

謝煥

摘要：本文將交通事故碰撞過程分析拆解為現(xiàn)場數(shù)據(jù)再處理、數(shù)字模型建立、碰撞過程仿真、碰撞結(jié)論得出等步驟。其中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)再處理即是將事故現(xiàn)場采集的所有信息繪制成事故現(xiàn)場電子圖形；數(shù)字模型建立即是建立碰撞主體（人、物、車等）的電子模型；碰撞過程仿真即是將碰撞主體電子模型和事故現(xiàn)場電子圖形導(dǎo)入仿真軟件（PC-crash等）還原碰撞過程。

關(guān)鍵詞：PC-CRASH；車輛模型選擇；CAD導(dǎo)入

1.路面模型建立：

根據(jù)手繪的事故現(xiàn)場圖或調(diào)閱道路施工圖，畫出CAD圖，并繪出事故后車輛的停止位置，以及對仿真結(jié)果有參照依據(jù)的標(biāo)志等等，然后導(dǎo)入PC-Crash中。

2.車輛模型選擇及其參數(shù)設(shè)定：

PC-Crash的車輛數(shù)據(jù)庫總類很多，基本都能找到需要的車型，如果實在沒有所需要的，也可以選相似的的車型，手動改變參數(shù)即可。車輛模型數(shù)據(jù)庫如圖1，車輛幾何參數(shù)如圖2所示。

3.車輛碰撞位置定義：

車輛初始位置一般是通過現(xiàn)場痕跡，事故現(xiàn)場圖以及車輛事故形態(tài)綜合考慮來推斷。準(zhǔn)確的碰撞位置既能夠減小仿真的誤差，還能降低重復(fù)仿真次數(shù)。

4.輛順序參數(shù)與加/減速度設(shè)置：

在PC-Crash中，車輛可以設(shè)定的碰撞序列如圖3所示，可以根據(jù)具體的事故類型、路面情況、駕駛員有無制動或轉(zhuǎn)向等等來選擇。加/減速度設(shè)定如圖4所示，需要通過駕駛員在事故發(fā)生時的操作行為來確定。一般采取了緊急制動地面多少都會留下痕跡，如果沒有，可以設(shè)其減速度在3以下；干路面一般在5-8范圍內(nèi)取。

撞模擬過程中一般情況都是選擇動力學(xué)模型，積分步選擇0.5ms，在低能狀態(tài)停止。如果仿真過程需要碰撞前的運(yùn)動，這個時候就應(yīng)該選運(yùn)動學(xué)模型.

5.撞面的確定

車車碰撞需要在沖入動量中來設(shè)定它們，確定根據(jù)通過事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)與車體變形痕跡來確定，特別是最大變形處，一般碰撞點都會在這附近。調(diào)x值時，要兼顧變形值與EES大小符合之前的計算，盡量沖力方向靠近質(zhì)心。調(diào)整y影響碰撞點與質(zhì)心之間的偏距，進(jìn)而影響車輛旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的量。碰撞面也是根據(jù)車輛相互的變形形狀來計算推測，建議分離面與碰撞點的選取不用優(yōu)化的方法，碰撞點和沖力方向盡量根據(jù)事故的變形特點來手動調(diào)整，分離面通過車體痕跡來判斷，之后經(jīng)過微調(diào)來減小誤差。

6.回彈系數(shù)確定、駕駛員反應(yīng)時間、質(zhì)心高度選擇

回彈系數(shù)的確定在上文中已分析過，但是在PC-CRASH中進(jìn)行鉆入式碰撞的仿真中為了達(dá)到真實效果，就需要設(shè)為負(fù)值，具體取值范圍在后面會進(jìn)行驗證分析。在事故發(fā)生時，如果駕駛員的心理、生理都處于正常健康的狀態(tài)，駕駛員反應(yīng)時間可以根據(jù)經(jīng)驗得到：0.8s～1.0s。乘用車的質(zhì)心高度一般設(shè)為0.5m，重型貨車的質(zhì)心高度一般為0.8m。

結(jié)論

車輛碰撞力學(xué)理論和剛體運(yùn)動理論，是事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理的理論依據(jù)。其用途是估算初速區(qū)間。在車輛初速證據(jù)缺失的情況下，理論計算所得的初速區(qū)間越小，仿真還原過程的工作量越少。在仿真還原過程中使用到的軟件有CAD和PC-Crash。CAD作為工程常用二維繪圖軟件，此處未再贅述。PC-Crash是國外常用的車輛碰撞過程仿真還原的軟件之一，其仿真數(shù)據(jù)庫大，界面簡明，操作不復(fù)雜，還原過程較精確，具有探索其推廣的價值。

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基金項目：基于仿真技術(shù)的車輛碰撞成因還原標(biāo)準(zhǔn)化流程研究，編號：KJ1733444