交通事故車行駛速度計算參量分析

王艷梅

(安徽三聯學院 交通工程學院，安徽 合肥 230601)

汽車作為交通運輸工具與我們的日常生活密切相關。汽車在給人們帶來方便的同時，也給我們帶來了眾多棘手的問題，其中包括我們無法避免的交通事故。國外對交通事故處理方法的研究較早，美國上世紀70年代就對交通事故再現進行了研究，并開發了相關軟件SMAC(Simulation Model of Automobile Collision Program)和CRASH(Calspan Reconstruction of Accident Sneed on the Highway Program)。SMAC和CRASH可利用計算機進行交通事故過程的模擬。奧地利開發出了交通事故再現仿真軟件PC-CRASH(Personal Computer-Calspan Reconstruction of Accident Sneed on the Highway Program)，可以使多輛事故車的過程再現，并能在計算機上形成三維圖畫。國內對交通事故的起步較晚，1993年吉林工業大學李江等人開發出有關事故再現分析軟件，并發表了有關汽車碰撞仿真模擬的相關報告[1]；金先龍等人率領的科研團隊，采用軌跡優化和處理等方法并結合PC-CRASH仿真軟件再現交通事故過程三維的重現[2]；同濟大學王宏雁等人通過對交通事故再現中各個特征參數進行分析，確定出各大參數影響因子[3]；裴玉龍等人在有限元理論的基礎上，利用有限元軟件ANSYS/LS-DYNA并結合一起交通事故，對兩車間的正面碰撞進行研究分析，從而驗證了通過有限元方法進行事故再現研究的可行性[4]。本文研究事故車行駛速度計算的參量分析。

1 事故中兩車碰撞速度的分析計算

1.1 基于路面制動印痕的算式建立及參量分析

在實際生活中，車輛在制動時，制動力達到一定強度，會使車輪抱死，此時車輪會在路面留下一段制動拖印，在事故分析過程中，可以使用車輛在路面上留下的制動拖印分析車輛在實施制動措施前的行駛速度。

依據牛頓第二定律及功能定理，得出制印公式：

(1)

υ0—汽車在實施緊急制動前行駛的速度(m/s)；

υ—結束這一段制動時的末速度(m/s)；

S—汽車的制動距離(m)；

μ—輪胎與路面的摩擦系數；

g—重力加速度(m/s2)。

該式計算出的速度單位為(m/s)，若要轉換成交通事故鑒定中常使用的單位千米/小時(km/h)，需要乘上換算系數3.6。

1.2 基于路面挫劃印痕的算式建立及參量分析

汽車的側滑：道路交通事故中的側滑是指汽車在過彎道或直行的道路上因回避某種險情，駕駛員操縱方向盤使汽車急轉向，然而汽車不能按駕駛員預想的半徑轉彎，而是不由自主地滑向彎道外側或預定轉彎路徑的外側，于是隨著汽車轉彎半徑的增大，導致離心力下降，這使慣性離心力與輪胎的橫向滑動摩擦力重心達到一種臨界狀態下的平衡，此時汽車沿一個半徑比彎道半徑大的弧形路徑滑行。汽車在轉彎中發生輕微側滑時，汽車輪胎與路面產生橫向摩擦力，它與慣性離心力相抗衡阻止滑動的發生[5-6]。此時汽車會處于一個臨界狀態，此時的側滑速度為：

(2)

式(2)中相關摩擦系數μ的取值，根據國外試驗以及GA/T643-2006標準。

(2)汽車的甩尾：是指汽車在實施緊急制動的過程中，若同時遭受到來自側向的外力作用，將使輪胎在路面上發生橫滑。我們計算汽車在發生甩尾時的行駛速度，就是計算汽車在甩尾滑行過程中輪胎橫向摩擦力對汽車的減速[7-8]。由于在甩尾過程中橫向摩擦力是一個變力，汽車不是做勻減速運動，計算很復雜。國外研究者提出了一種近似計算方法：

(3)

θ0-汽車最后停止位置相對原來行駛方向車身轉體角度(弧度)；

S0-甩尾滑行總距離(m)；

μ-橫向摩擦系數的最大值；

υ0-汽車在發生甩尾時的行駛速度(m/s)。

2 典型事故形態車輛的速度分析計算

2.1 小型客車的側面直角相撞的案例分析

2.1.1 案情摘要

201X年X月X日X時X分左右，在XX市希夷大道與學府東路，李XX駕駛號牌為XXXXXXX小型轎車自北向南行駛與梁X駕駛的自東向西行駛的號牌為皖XXXXXXX小型面包車發生交通事故，致雙方車輛受損，皖XXXXXXX小型面包車乘車人經搶救無效死亡。委托鑒定兩車事故發生時的行駛速度。

2.1.2 與計算相關數據和信息的獲取

事發地段位于希夷大道與學府東路平交路口，瀝青潮濕路面，希夷大道為南北走向，雙向六車道，路中央劃有分道線，東西兩側設置有機動車與非機動車綠化隔離帶，機動車道寬30.00 m，非機動車道寬4.00 m，與其交匯的學府東路東西走向，雙向六車道，路中央劃有分道線，路寬30.00 m。在距希夷路西側道路綠化隔離帶內邊緣連線(以下簡稱“連線”)10.50 m，至北段西側路邊電線桿向路東所作垂線的距離為14.90 m的交匯點為碰撞點。位于碰撞點西南方見有小轎車首北尾南，以右側前后輪至邊緣連線19.60 m和20.00 m的狀態停置，且右前輪向北做以碰撞點為原點的橫坐標垂線間的距離為7.80 m；位于碰撞點朝南偏西見有面包車首北尾南，以左側前后輪至連線6.50 m和5.90 m的狀態停置，其左前輪向連線的垂足至小轎車右后輪向連線的垂足間距為23.30 m，該車右前輪脫離車體，路面上見有血跡，見圖1。車廂后門開啟，其后路面見有袋裝散落物，見圖2。自碰撞點西南方的路面上遺留有長度為7.10 m的單一車輪印痕。

圖1 血跡

圖2 散落物

甲車前保險杠飾板、發動機機艙進氣格柵、左右前照燈均破損脫落，發動機艙蓋整體向后移位變形翹起，左前輪異常偏轉，左前翼子板褶皺變形，見圖3、4。

圖3 左前輪變形

圖4 左前翼子板變形

綜上所述，本起事故是由小轎車前部碰撞面包車右側面。

2.1.3 計算公式的選擇

鑒于上述分析，本起事故形態為由北向南行駛的甲車前部直角碰撞由東向西行駛的乙車右側面。據此，符合選用GB/T33195-2016附錄A中序號3的算式。根據本起事故形態特征分析可確定行駛中甲車前部與行駛中乙車右側前部為直角側面碰撞，且甲車為碰撞車，乙車為被碰撞車。甲乙兩車事故發生時速度計算的以下算式成立：

(4)

(5)

式中：

v1、v2：碰撞車、被碰撞車碰撞前的瞬時速度，km/h；

φ1、φ2：碰撞車、被碰撞車縱滑附著系數，潮濕瀝青新路面，查表取0.45～0.50；

k1、 k2：碰撞車、被碰撞車附著系數修正值，取1；

s1、s2：碰撞車、被碰撞車碰撞后的滑移距離由下列算式計算：

自碰撞點向甲車左前輪做連線為碰撞后的滑移距離，那么根據直角三角形勾股定理由下列算式求得：

自碰撞點向乙車右前輪做連線為碰撞后的滑移距離，那么根據直角三角形勾股定理由下列算式求得：

m1、m2：碰撞車、被碰撞車質量，根據各自核載情況其實際質量如下：

甲車實載1人，m1=1130+65≈1195(kg)

乙車實載2人；裝泡物袋約5個，每個按25kg計，有

m2=1015+(2×65)+(5×25)≈1270 (kg)

α、 β：碰撞車、被碰撞車滑移偏向角，根據被鑒定兩車相對于碰撞點的位置，有下列三角函數關系式成立：

3.6：單位換算系數；

g：重力加速度，取9.8 m/s2。

將上列參數分別代入公式(8)和公式(9)整理得：

經計算甲車碰撞前的瞬時速度在80～85 km/h范圍內；乙車碰撞前的瞬時速度在64～65 km/h范圍內。

3 總結

本論文根據道路交通事故碰撞的特點，并依據事故車輛的速度計算算式和車輛運動學理論，其中算式的參量來自于事故車車體痕跡形態的受力狀況和制動印痕、挫劃印痕、拋距等路面痕跡形態，因而對事故車車體痕跡和路面痕跡的識別是準確建立算式的首要條件和步驟，獲取以上痕跡參量的準確性直接關系計算結果數值的客觀性和真實性[9-10]。