汽車撞行人事故中的車速分析方法

鄧彥迪

吉林公正司法鑒定中心 吉林省長春市 130000

近十年來，隨著汽車保有量的持續(xù)增加，汽車撞擊行人的交通事故發(fā)生率急劇上升，其死亡人數(shù)占道路交通事故死亡人數(shù)的比重居高，因此汽車撞行人交通事故中的車速引起廣大交通參與者的高度關(guān)注。

1 物理學(xué)分析法

1.1 汽車有制動痕跡時的車速計算方法

在汽車撞行人事故中，由于汽車的質(zhì)量和速度遠大于行人的質(zhì)量和速度，即忽略碰撞時行人對汽車的影響，同時也忽略了空氣阻力的影響，根據(jù)能量守恒定律可得：

公式（1-1）計算出的速度為汽車位于制動痕跡起點的速度，然而在汽車實際制動時，從汽車開始減速到地面開始出現(xiàn)汽車制動痕跡這段時間內(nèi)，汽車的速度將有所降低，其數(shù)值與道路的附著系數(shù)以及制動系統(tǒng)的協(xié)調(diào)時間有關(guān)，制動協(xié)調(diào)時間是指制動器開始起作用到地面制動力達到附著力所經(jīng)歷的時間，因此汽車的實際車速大于按照公式（1-1）的計算值。

制動協(xié)調(diào)時間的數(shù)值可利用制動性能測試儀，對車輛進行現(xiàn)場路面實驗獲得，當(dāng)車輛不具備現(xiàn)場路面實驗條件，可依據(jù)國標(biāo)對不同車型的不同要求選取，對于液壓式制動系，其制動協(xié)調(diào)時間較短，對于氣壓式制動系，其制動協(xié)調(diào)時間較長，國標(biāo)規(guī)定汽車采用液壓制動的，制動協(xié)調(diào)時間要求小于等于0.35s，采用氣壓制動的汽車，其制動協(xié)調(diào)時間要求小于等于0.6s，汽車列車、鉸鏈客車、鉸鏈無軌電車的制動協(xié)調(diào)時間要求小于等于0.8s。

1.2 利用行人拋距計算車速

在推導(dǎo)汽車的速度與行人拋距的關(guān)系式之前，要區(qū)分一下“非彈性碰撞”和“彈性碰撞”：當(dāng)柔軟的塑性物體墜落地面，它只會變形而不會彈跳起來，具有一定彈性的剛性物體，它會彈跳幾下才停止，顯然當(dāng)人體墜落地面屬于“非彈性碰撞”，同理人體與汽車的碰撞亦屬于“非彈性碰撞”。汽車頭部與人體接觸碰撞瞬間，行人凌空拋出，此時行人被拋出時的速度即是事故發(fā)生時汽車的速度。

下面推導(dǎo)行人拋距與拋出速度的關(guān)系公式，設(shè)行人與汽車的碰撞點高度為，拋出速度為，從拋出點到落地點的距離為，根據(jù)平拋運動公式可推出：

行人在平拋過程中，其中水平方向拋出速度不受下落的自由落體運動的影響，忽略空氣阻力的影響，它保持不變直至落地。行人落地后以速度在地面上滑行，其運動遵從由能量守恒定律推導(dǎo)出的制動印公式：

式中，為行人與路面的滑動摩擦系數(shù)，為行人在路面的滑行距離，上式可改寫為：

因此行人拋出后在水平方向運動的總距離等于與之和，聯(lián)立公式（1-3）和公式（1-5）可得：

以為變量解二次代數(shù)方程并取正根，得：

式中，為人體拋出速度，單位為m/s，x為人體拋出距離，單位為，為人體重心高度，單位為，為人體與路面的滑動摩擦系數(shù)。公式（1-7）為車速鑒定中運用人體拋出距離計算汽車在事故發(fā)生時行駛車速的基本公式。前面提到，由于人體與汽車的碰撞屬于“非彈性碰撞”，因此人體的拋出速度就等于汽車碰撞時的速度。

公式（1-7）中人體與路面的滑動摩擦系數(shù)可依據(jù)GB/T33195-2016《道路交通事故車輛速度鑒定》選取，數(shù)值如下：

表1 著裝人體與地面摩擦系數(shù)參考值

2 統(tǒng)計學(xué)分析法

根據(jù)實際案例情況，結(jié)合公式（1-7），通常有、遠小于則有 ，由此分析汽車碰撞速度與行人拋距的平方根成正比。鑒于此，國內(nèi)學(xué)者對30余案例進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計表如下：

將表2中30余案例做統(tǒng)計分析曲線，從中找到主要特征規(guī)律，如圖1所示：

表2 汽車碰撞行人案例統(tǒng)計表

圖1 汽車碰撞行人案例統(tǒng)計分析

根據(jù)圖1可以看出，數(shù)據(jù)離散較小，對其作統(tǒng)計分析，能夠看出其擬合曲線方程式非常接近國外學(xué)者給出的統(tǒng)計分析公式，為便于實用，修正后的計算公式如下：

式中，為行人拋距，單位為，為汽車碰撞行人的速度，單位 。

3 利用視頻圖像、DER和GPS分析汽車的速度

3.2 在乘用車與行人的事故中，有一小部分案例具備讀取EDR條件，EDR是Event Data Recorders的簡稱，指記錄車輛使用中符合某一條件下相應(yīng)事件記錄儀器的總稱，它可以記錄碰撞過程的-5s～0s的事件，圖2為現(xiàn)實案例中乘用車EDR數(shù)據(jù)讀取情況，由圖2可以直觀的看出汽車在碰撞前5s的速度變化。

圖2 乘用車讀取EDR數(shù)據(jù)表

3.3 目前國家對所有重型貨車強制安裝GPS，當(dāng)重型貨車與行人發(fā)生交通事故時，我們應(yīng)當(dāng)首選提取重型貨車的GPS數(shù)據(jù)，確定重型貨車事故發(fā)生時的速度，圖3為實際案例中重型貨車GPS數(shù)據(jù)讀取情況，此輛重型貨車的GPS每隔0.2s記錄一次重型貨車的速度，從圖3可以看出重型貨車駕駛員在車速為36時感覺到危險，從而采取制動措施。

圖3 貨車讀取GPS數(shù)據(jù)表

4 總結(jié)與展望

交通事故車速鑒定是利用技術(shù)手段還原事故真相，為交管部門責(zé)任劃分提供重要依據(jù)，運用視頻圖像、EDR、GPS等電子設(shè)備獲取的車速較準確誤差較小，因此利用視頻圖像及運用EDR和GPS數(shù)據(jù)讀取獲得汽車速度的方法成為我們交通事故車速鑒定的首選，在此呼吁國家有關(guān)部門制定強制標(biāo)準，每輛車必須配備行車記錄儀或相應(yīng)的可方便讀取的電子設(shè)備，這樣可以解決很多領(lǐng)域的難題。然而即使汽車都安裝了行車記錄儀或電子設(shè)備，也會存在設(shè)備故障或無法讀取的情況，所以運用物理學(xué)分析法及統(tǒng)計學(xué)分析法確定汽車撞行人時的速度仍具有現(xiàn)實意義。