PC-CRASH在交通事故鑒定中的應(yīng)用

郝兆，陳庚

（長(zhǎng)安大學(xué)汽車(chē)學(xué)院，陜西 西安 710064）

引言

近年來(lái)，我國(guó)的道路交通安全形勢(shì)面臨著巨大挑戰(zhàn)。我國(guó)是道路交通死亡人數(shù)與萬(wàn)車(chē)死亡率最高的國(guó)家之一。目前，中國(guó)的汽車(chē)保有量尚不及美國(guó)，但其交通事故死亡率卻遠(yuǎn)高于美國(guó)，也比其它發(fā)達(dá)國(guó)家高出很多。所以，對(duì)汽車(chē)交通事故進(jìn)行研究是非常必要的，有著重要的研究?jī)r(jià)值和社會(huì)作用。

在交通事故處理過(guò)程中，其核心與最終目標(biāo)就是要能正確判定出事故發(fā)生瞬間的速度和準(zhǔn)確再現(xiàn)事故車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。處理交通事故，就要對(duì)其進(jìn)行公平公正的事故責(zé)任認(rèn)定。車(chē)速鑒定結(jié)果對(duì)于交通事故責(zé)任認(rèn)定十分重要。由于傳統(tǒng)的車(chē)速鑒定方法中存在著很多難點(diǎn)和不足，利用仿真軟件就成了一種新的鑒定思路。隨著科技的發(fā)展，仿真技術(shù)在事故鑒定中的作用也越來(lái)越明顯，其中PC-Crash這款事故再現(xiàn)的仿真軟件也越來(lái)越多地被大家所熟知。PC-Crash在事故再現(xiàn)的過(guò)程中，涉及的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)軌跡均按照運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律形成，有助于分析交通事故性質(zhì)、確定交通事故發(fā)生原因和對(duì)交通事故責(zé)任認(rèn)定進(jìn)行劃分。

1 車(chē)輛碰撞事故中常用的車(chē)速計(jì)算方法

1.1 根據(jù)制動(dòng)痕跡的長(zhǎng)度估算車(chē)速

汽車(chē)發(fā)生事故前，駕駛員多會(huì)本能地采取制動(dòng)措施，所以在事故現(xiàn)場(chǎng)多會(huì)留下一條制動(dòng)痕跡。制動(dòng)痕跡能反映出事故發(fā)生前后汽車(chē)有無(wú)制動(dòng)減速以及行駛的路線(xiàn)，此外還能依據(jù)制動(dòng)痕跡的形態(tài)和長(zhǎng)度推測(cè)出碰撞點(diǎn)位置以及碰撞時(shí)的車(chē)速。不過(guò)通常情況下事故現(xiàn)場(chǎng)的制動(dòng)痕跡要略小于實(shí)際滑行的距離，所以計(jì)算出來(lái)的速度要偏小。計(jì)算公式如下：

式中 V—— 車(chē)輛出現(xiàn)制動(dòng)痕跡時(shí)的速度（m/s）；

φ——汽車(chē)在道路上制動(dòng)時(shí)縱滑摩擦系數(shù)；

g——重力加速度值（m/s2）；

L——汽車(chē)制動(dòng)痕跡的長(zhǎng)度（m）；

i——事故現(xiàn)場(chǎng)道路坡道坡度（%）。[1]

1.2 根據(jù)散落物拋距計(jì)算車(chē)速

交通事故現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)遺留有車(chē)輛的擋風(fēng)玻璃、裝載物等物證。遺留散落物是由于車(chē)輛在事故過(guò)程中發(fā)生碰撞后留下的，由于慣性的原因，車(chē)輛在發(fā)生碰撞時(shí)，散落物會(huì)以碰撞瞬間的車(chē)輛速度做平拋運(yùn)動(dòng)后落地，如果能夠確定散落物的第一著地點(diǎn)，就可以依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理來(lái)計(jì)算車(chē)輛碰撞瞬間的行駛車(chē)速。計(jì)算公式如下：

式中 V——碰撞車(chē)速（m/s）；

g——重力加速度值（m/s2）；

L——物體被拋出的水平距離（m）；

H——物體拋落高度（m）。[2]

1.3 根據(jù)視頻監(jiān)控計(jì)算車(chē)速

現(xiàn)在很多道路上都裝有攝像監(jiān)控，也經(jīng)常會(huì)有監(jiān)控記錄下來(lái)事故發(fā)生的瞬間，所以這些視頻監(jiān)控就可以用來(lái)計(jì)算事故發(fā)生前的碰撞車(chē)速。在有視頻監(jiān)控的情況下，一般采用區(qū)間測(cè)速法進(jìn)行計(jì)算，這種方法需要在被測(cè)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)軌跡上選取至少兩處參照點(diǎn)，且兩點(diǎn)之間要有足夠的距離，然后在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量出點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離，并統(tǒng)計(jì)在視頻監(jiān)控中被測(cè)車(chē)輛通過(guò)參照點(diǎn)時(shí)所間隔的幀數(shù)，計(jì)算出時(shí)間，然后算出車(chē)速。[3]計(jì)算公式如下：

式中V——被測(cè)車(chē)輛車(chē)速（m/s）；

L——兩參照點(diǎn)之間的距離（m）；

n——車(chē)輛通過(guò)兩參照點(diǎn)所間隔的幀數(shù)

t——監(jiān)控視頻一幀圖像所需要的時(shí)間（s）

fps——監(jiān)控視頻幀率（Hz）。

2 PC-CRASH軟件

2.1 PC-CRASH軟件簡(jiǎn)介

PC-CRASH軟件是應(yīng)用動(dòng)量/沖量法進(jìn)行事故模擬再現(xiàn)的軟件，由奧地利的Hermann Steffan博士等人開(kāi)發(fā)完成，是在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用的事故模擬再現(xiàn)分析軟件。PC-CRASH軟件能實(shí)現(xiàn)多種事故形態(tài)的碰撞模擬和優(yōu)化，并且自帶繪圖軟件，可以還原事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。軟件自帶車(chē)輛數(shù)據(jù)庫(kù)，但也可以手動(dòng)輸入車(chē)輛參數(shù)。

用PC-CRASH軟件對(duì)事故進(jìn)行模擬再現(xiàn)，需要手動(dòng)輸入事故發(fā)生前的各種數(shù)據(jù)，包括車(chē)速、轉(zhuǎn)向角、碰撞位置、車(chē)輛和道路的參數(shù)等，然后進(jìn)行模擬，再根據(jù)模擬結(jié)果與實(shí)際情況的差異，對(duì)輸入的參數(shù)不斷進(jìn)行調(diào)整，直至模擬結(jié)果與實(shí)際事故場(chǎng)景基本吻合，此時(shí)可認(rèn)為該狀態(tài)下車(chē)輛的參數(shù)與事故發(fā)生時(shí)的情況是接近的。[4]

2.2 PC-CRASH軟件在交通事故鑒定中的應(yīng)用

由于PC-CRASH軟件對(duì)事故進(jìn)行模擬需要事故前的車(chē)輛狀態(tài)參數(shù)，是正向模擬，而事故車(chē)速鑒定的結(jié)果就是事故前的車(chē)速。所以用PC-CRASH軟件進(jìn)行模擬，需要對(duì)車(chē)速進(jìn)行估計(jì)，通過(guò)模擬對(duì)車(chē)速進(jìn)行調(diào)整，然后得到一個(gè)精確的數(shù)值。

用PC-CRASH軟件進(jìn)行事故車(chē)速鑒定，首先采集事故現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，用傳統(tǒng)的車(chē)速鑒定方法得到一個(gè)估算的車(chē)速，然后按照采集到的數(shù)據(jù)，在PC-CRASH軟件里建立道路、汽車(chē)和其他碰撞物的模型，并輸入估算的車(chē)速進(jìn)行模擬。根據(jù)模擬結(jié)果與事故現(xiàn)場(chǎng)情況的差異，不斷調(diào)整車(chē)速，直至模擬的結(jié)果和事故現(xiàn)場(chǎng)的情況相差無(wú)幾。

建立汽車(chē)和道路模型、輸入車(chē)輛和道路參數(shù)的界面如圖1、圖2所示。

圖1 車(chē)輛模型建立界面

圖2 道路模型建立界面

3 實(shí)際案例分析

2018年5月某日下午，陰天，干瀝青路面。由北向南行駛的甲車(chē)左轉(zhuǎn)彎調(diào)頭時(shí)，與同樣由北向南行駛的乙車(chē)發(fā)生碰撞，致車(chē)輛受損、人員受傷。兩車(chē)相撞后沖向路旁的綠化帶，反彈回路上后停止，道路上有明顯的制動(dòng)痕跡，經(jīng)測(cè)量，甲車(chē)左前輪的制動(dòng)痕跡與路肩的交點(diǎn)距離甲乙兩車(chē)的碰撞點(diǎn)沿道路方向的距離為20.9m。事故現(xiàn)場(chǎng)示意圖如圖3所示。道路視野良好，雙向六車(chē)道。甲車(chē)為東風(fēng)雪鐵龍DC7162LYCM小型轎車(chē)，乙車(chē)為啟辰牌DFL6450MAL1小型普通客車(chē)。

圖3 事故現(xiàn)場(chǎng)示意圖

由于該事故有視頻監(jiān)控，所以采用根據(jù)視頻監(jiān)控計(jì)算車(chē)速的方法計(jì)算碰撞車(chē)速。

根據(jù)監(jiān)控視頻，以道路西側(cè)井蓋為基準(zhǔn)點(diǎn)，見(jiàn)圖4的A點(diǎn)，以西側(cè)第三條分道線(xiàn)為基準(zhǔn)線(xiàn)，以西側(cè)第三條分道線(xiàn)為基準(zhǔn)線(xiàn)，見(jiàn)圖4的B所示的車(chē)道線(xiàn)，以圖5中的D為起始點(diǎn)由南向北進(jìn)行測(cè)量，實(shí)線(xiàn)段與間隔段的距離分別為：4.58m，6.00m，4.7m，5.35m，5.15m，5.40m，4.88m。

從D點(diǎn)到圖6中的C點(diǎn)的距離為：L=4.58m+6.0m0+4.70m+5.35m=20.63m

圖4 確定基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)線(xiàn)

圖5 監(jiān)控中乙車(chē)通過(guò)D點(diǎn)的畫(huà)面

圖 6 監(jiān)控中乙車(chē)通過(guò)C點(diǎn)的畫(huà)面

該監(jiān)控視頻的幀率為26幀，乙車(chē)前保險(xiǎn)杠通過(guò)D和C兩參考點(diǎn)的幀數(shù)間隔為27幀。

根據(jù)公式（3）和（4）可算出乙車(chē)車(chē)速：

同理，甲車(chē)前端通過(guò)D和C兩參考點(diǎn)的幀數(shù)間隔為106幀，根據(jù)公式（3）和（4）可算出甲車(chē)車(chē)速：

圖7 碰撞速度修改界面

首先按照事故記錄中提供的受檢車(chē)輛車(chē)型，建立兩車(chē)的模型并輸入兩車(chē)的參數(shù)，然后輸入根據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的道路數(shù)據(jù)和其他車(chē)輛狀態(tài)的數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量，每個(gè)車(chē)道寬度為3.5m，摩擦系數(shù)取0.8，輸入，然后進(jìn)行模擬。為了方便模擬結(jié)果與實(shí)際事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比，這次試驗(yàn)會(huì)用兩車(chē)的撞擊點(diǎn)和甲車(chē)左前輪的制動(dòng)痕跡與路肩的交點(diǎn)沿道路方向的距離的模擬值x和實(shí)際值來(lái)進(jìn)行比較。

其結(jié)果如圖8所示。

圖8 初步鑒定車(chē)速的模擬結(jié)果

圖8中紅色的1車(chē)為甲車(chē)，藍(lán)色的2車(chē)為乙車(chē)。

x=20.7m，比20.9m略小。

圖9 經(jīng)過(guò)調(diào)整后的車(chē)速模擬結(jié)果

4 結(jié)論

交通事故中車(chē)輛車(chē)速分析在交通事故分析中具有特別重要的意義，它有助于判定車(chē)輛行駛是否超速，劃分責(zé)任。從案例分析來(lái)看，用PC-CRASH進(jìn)行事故車(chē)速鑒定是可行的，也可以使鑒定結(jié)果更精確，對(duì)于一些處于限速值附近的速度，判定是否超速是有較大幫助的。

使用PC-CRASH進(jìn)行事故鑒定，需要用傳統(tǒng)鑒定方法進(jìn)行初步鑒定，得到一個(gè)速度的估算值，然后用估算值去進(jìn)行模擬，根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，取得最后的鑒定車(chē)速。但是這種方法需要對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的還原要求較高，也需要精確的參數(shù)測(cè)量。很多事故是沒(méi)有視頻監(jiān)控的，有視頻監(jiān)控也不一定能看到事故的全過(guò)程，這些事故在還原的時(shí)候就會(huì)有較大的難度。而且附著系數(shù)、碰撞前的車(chē)輪轉(zhuǎn)角和碰撞前制動(dòng)踏板的位置，都是比較難確定的參數(shù)，因此對(duì)于這些參數(shù)的獲取就有著更高的要求。