基于C#道路交通事故车速应用研究及鉴定程序开发

吕婷婷，林 丽

（南京林业大学汽车与交通工程学院，南京 210037）

车速鉴定工作在汽车碰撞事故认定中十分重要，它既是分析交通事故性质和原因的关键依据，又是对事故发生做出责任认定的关键依据。针对国内汽车碰撞事故的状况，亟需合理有效地技术手段进行交通肇事车速鉴定，为交通事故处理提供客观、科学、合理的参考依据。目前，国内对交通事故车速分析计算机软件系统并没有大范围推广使用，主要原因是一方面相关软件大多应用于事故发生过程情景模拟再现，而对碰撞车速的研究实用性不够;另一方面，事故碰撞车速分析的实际工作中要求使用人员具备相关的理论研究基础，软件的普及性难以得到发挥，从而降低了车速鉴定过程的效率。本文以GA/T643—2006《典型交通事故形态车辆行驶速度技术鉴定》［1］为理论基础，基于.Net 2.0框架、使用C#语言编写开发了典型交通事故形态车辆行驶速度鉴定程序。

1 汽车碰撞事故的过程和类型

1.1 车辆碰撞事故的力学分析

车辆碰撞事故的过程［2］一般可分为3个阶段:①碰撞前过程（Pre－crash phase）。碰撞前过程为肇事车辆的驾驶人开始察觉危险到两车刚接触的过程。②碰撞过程 （Crash phase）。碰撞过程为两车刚接触到两车刚分离的过程。③碰撞后过程 （Post phase）。碰撞后过程为从两车刚分离到完全停止的过程。

1.2 车辆碰撞事故的力学特点

车辆发生碰撞的过程是相当短暂的，真正撞击受力的时间更短，一般为70～120 ms之间;车辆间的碰撞可近似看作为弹塑性碰撞，并可将碰撞过程中的车辆当做刚体处理［3］，车辆在碰撞过程中，因受到冲击而发生损坏;两辆同型号的汽车以相同的速度正面相撞与一辆汽车以相同速度对固定屏蔽的碰撞是等价的;碰撞减速度是造成人体损害的主要原因［4］。

1.3 正面碰撞

（1）恢复系数（e）。碰撞有3种形式:弹性碰撞、非弹性碰撞和塑性碰撞。力学上用恢复系数e来区别这3种碰撞形式。e为两物体碰撞后瞬间的相对速度与碰撞前瞬间的相对速度之比［5］，即:

式中:V10、V20－碰撞物体A、B在碰撞前瞬间的速度;V1、V2－碰撞物体A、B在碰撞后瞬间的速度。

设该碰撞类型中的两车是同型车，即质量m1=m2。若以50 km/h正面碰撞，与以相同速度向墙壁碰撞的情况比较，表面同型车的碰撞更激烈，相对速度达100 km/h，后者只有50 km/h［6］。但两车在对称面的运动和变形却是相同的，即同型号的汽车发生正面碰撞，与用相同车速对固定墙壁的相撞是等价［7］。

若两车是不同型的。A与B碰撞时的速度分别为V10和V20，碰撞后，两车在某一时刻成为一体，速度为Vc，Vc即为有效碰撞速度。

1.4 追尾碰撞

这种碰撞类型的力学关系，除两车速度方向相同之外，其它的和正面碰撞相同，当追尾碰撞车速超过20 km/h时，e接近于零，此情况下，碰后两车变成一体运动。另外，发生尾碰前，碰撞车采取紧急制动，而被碰车没有采取制动，故碰撞后两车的运动能量均由碰撞车的轮胎和地面的摩擦来消耗［8］，计算公式如下:

式中:m1、m2为碰撞车和被碰车的质量（kg）;φ1为路面与碰撞车轮胎的纵滑附着系数;L1为碰撞车碰撞后产生的滑移距离（m）;K1为附着系数修正值;Vc为碰撞后两车的速度 m/s，因为e=0，两车速度相等。

若碰撞车停止后，被碰车与碰撞车分开，继续向前滑动也会消耗一部分能量，则得公式 （3）［9］:

式中:f2为被碰撞车的滚动阻力系数;L2为与碰撞车分开后，被碰撞车的滑移距离m。因此［9］:

1.5 侧面垂直碰撞

在该碰撞类型中，被碰车在碰撞方向上的速度分量为零，故碰撞时碰撞车的速度就是有效碰撞速度。计算时，用损坏的长度、损坏面积和损坏体积来表示变形量。

实际车辆（1.0～1.5 t轿车）实验结果表明:相对被碰车的质心，碰撞点偏心距离短的前部碰撞，变形量最大，被碰车行驶状态比静止状态的变形量大。由前、中、后部碰撞的实验结果，用一个近似的实验方程式推算碰撞速度，见表1［9］。

表1 前、中、后实验结果的拟合方程式Tab.1 The fitting equations before，during and after the experiment

1.6 斜碰撞

正面碰撞和追尾碰撞可按直线碰撞来处理，理论上尚能解决。垂直碰撞也有一定的实验数据，可以做某种类推分析。然而，斜碰撞的实验数据很少，理论与实际的验证也极不充分［10］。为不出现更大误差，应特别注意两个问题［11］:①碰撞点问题;②载货汽车和轿车碰撞的钻碰问题。斜碰撞尚有很多问题没有搞清楚，有待今后进一步研究。

以上几种是普遍使用的经典碰撞类型，但是针对实际发生的碰撞事故，碰撞形式多种多样，为此本文以中华人民共和国公共安全行业标准GA/T643—2006《典型交通事故形态车辆行驶速度技术鉴定》中9种碰撞类型为依据，基于net 2.0框架、使用C#语言编写开发了典型交通事故形态车辆行驶速度鉴定程序。

2 软件设计

2.1 C#及.Net框架简介

C#是一种安全简洁的面向对象的语言，在.Net Framework上研发人员可用它来构建运行各种安全可靠的应用程序。使用C#语言还可以创建典型的Windows客户端应用程序、XML Web services、分布式组件、客户端－服务器应用程序、数据库应用程序以及很多其他类型程序。Microsoft Visual C#2010提供了高级代码编辑器、用户界面设计器、集成调试器和许多其他工具，以在C#语言版本2.0和.Net Framework的基础上加快应用程序的开发［12］。

.NET框架是Windows的一个必要组件，包括公共语言运行（CLR）的虚拟执行系统和一组统一的类库。CLR是Microsoft公共语言基础结构（CLI）的一个商业实现。CLI是一种国际标准，用于创建语言、提供无缝协同工作和开发环境的基础。目前.Net框架2.0版在大多数windows系统中可以任意运行。

2.2 程序框架的建立

通过获取用户输入的各个参数，将每一个参数转换成float数据类型，定义double类型的v（或v1、v2）代表所要得出的速度值，使用C#语法构建速度计算公式，以轿车与轿车追尾碰撞类型为例，《典型交通事故形态车辆行驶速度技术鉴定》中给出的计算公式如下:

运用相应C#函数构建该计算公式的C#语句为:

其次显示计算结果，若有参数未输入数值，则不显示结果，反之如果所有参数都已输入数值，则把得到的double类型速度值v（或v1、v2）转换成float类型并只保留两位小数，然后直接把得到的值传给显示区域的标签label，对应的C#语句为:

最后把整个计算结果panel（面板）设置为可见（初始状态为不可见）。

2.3 软件界面绘制

编写本软件最主要的目的之一就是缩短交通事故中车辆行驶速度鉴定工作的时间，提高交通事故案件的处理效率，因此软件界面应力求简洁、一目了然，操作方便。在本软件的界面制作中尽量减少窗体跳转。在主窗体左侧一列用于选择交通事故碰撞类型（如图1所示）。

图1 交通事故碰撞类型Fig.1 Types of collision in accidents

当点击左侧某一碰撞类型后，右侧即切换为该碰撞类型的详细界面，每一详细界面都是一个panel（面板），每一碰撞类型按钮对应一个panel（面板），需要切换 panel（面板）设置需要的panel（面板）为可见，设置其他panel（面板）为不可见。详细界面包括:上部显示相应碰撞类型的计算公式（公式来自《典型交通事故形态车辆行驶速度技术鉴定》）方便用户查看对照，提高软件的严谨性;中部为相应碰撞类型所需要的参数输入界面，用于输入计算公式中的参数，对于其中的汽车纵滑附着系数、附着系数修正值、汽车塑性变形量、翻车时车身滑动系数、汽车滚动阻力系数、着装人体与地面摩擦系数这些不太方便得到的参数，可以通过点击输入框右侧的向右箭头按钮弹出相应选择窗口，通过简单选择即可得出参数值并自动输入到输入框（如图2所示）。

图2 详细界面Fig.2 Interface

3 案例分析

两辆轿车产生正面碰撞，A车的质量m1为1 500 kg，B车的质量m2为1 200 kg，A车碰撞后拖印长度为8.60 m，B车在A车后9 m处停车，车辆的塑性变形为0.80 m，道路附着系数都是0.77，求两辆车碰撞前的速度［14－16］。输入界面如图3所示，输入各已知参数，点击计算按钮后，便可得出碰撞前，A车的速度是136.2 km/h，B车的速度是77.03 km/h。

图3 汽车与汽车正面碰撞前车速推算Fig.3 Velocity estimation before collision

4 结束语

将C#编程语言应用于典型交通事故形态车辆行驶速度技术鉴定中，利用C#及.Net框架良好的操作界面，将力学计算变成简单化和人性化的“按钮操作”形式，具有十分重要的实际应用意义［13－14］。在进行车速认定过程中，用C#编程语言开发的车速鉴定软件进行碰撞类型选择、参数输入、运算与分析、显示并保存结果，这样不仅有效地减少了鉴定人员的工作量、提高人员的工作效率和车速计算的准确性，同时还大大降低了对鉴定人员的技术要求，具有很好的现实意义［15－16］。

】

［1］GAT643一2006，中华人民共和国公共安全行业标准［S］.北京:中国公安部，2006.

［2］戴耀辉.道路交通事故车速鉴定方法分析与应用研究［D］.西安:长安大学，2011.

［3］于海波.道路交通事故车速计算方法分析及应用研究［D］.成都:西华大学，2008.

［4］郑玉卿.汽车碰撞事故再现技术和计算机仿真分析［D］.杭州:浙江大学，2007.

［5］哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学［M］.北京:高等教育出版社，1991.

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［7］崔爱军.关于汽车正面碰撞的研究与分析［J］.黑龙江交通科技，2008（1）:93 －95.

［8］吴京斌.交通事故鉴定关键技术的研究［D］.长春:吉林大学，2008.

［9］任 有，许洪国，李显生，等.仿真追尾碰撞模型研究［J］.交通运输系统工程与信息，2007，7（3）:94－99.

［10］魏 郎，陈萌山.车辆碰撞过程的试验分析研究［J］.汽车工程，2000（4）:12－14.

［11］杨 兆.交通事故快速再现方法研究［D］.长沙:长沙理工大学，2006.

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［13］郝洪涛，余志远，滕飞.基于VB的典型交通事故形态车辆行驶速度鉴定［J］.农业装备技术，2010，36（3）:54 －56.

［14］马健霄，孙 伟，韩宝睿.城市道路交通安全模糊评价指标体系建立及应用［J］.森林工程，2008，24（1）:65 －67.

［15］赵小强，李瑞敏.城市快速路交通事故持续时间预测［J］.公路工程，2010，35（1）:42 －44.

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