基于PC-Crash的汽车碰撞事故案例分析

李晓艺， 王宪彬

(东北林业大学交通学院，黑龙江 哈尔滨 150040)



基于PC-Crash的汽车碰撞事故案例分析

李晓艺， 王宪彬*

(东北林业大学交通学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

为了准确再现车辆碰撞事故现场，降低多车碰撞事故仿真再现的难度及确保再现结果的可靠性，进行了基于PC-Crash的汽车碰撞仿真研究。该方法可仿真事故车辆的运动状态，获得事故车辆碰撞瞬间的运动状态参数。汽车碰撞仿真研究能够比较容易地再现事故发生时的现场，能够保证仿真过程中痕迹、停车位置、车辆损坏等均与实际情况最大程度地吻合。

事故再现；PC-Crash软件；仿真；分步

目前全世界每年有数十万人死于汽车交通事故，而在交通执法部门进行安全责任划分时，往往由于现场信息不完整导致无法确切地判定事故原因并进行责任划分。随着计算机技术的发展，利用计算机仿真的方法对汽车碰撞事故进行分析与还原已逐渐被接受。其中，PC—Crash是汽车碰撞软件中的典型平台，目前国内对该软件的使用尚处于起步阶段。

本文基于PC-Crash软件，提出车辆碰撞事故分步再现的方法，即仿真车辆碰撞运动，再现碰撞前后的车辆运行状态，通过与现场痕迹比对来判断仿真的准确性，并通过一个汽车碰撞实例来演示所提出的分步再现方法的工作流程。

1 基于PC-Crash的汽车碰撞事故分步再现流程

1.1 PC-Crash简介

PC-Crash软件可根据事故现场采集到的人车信息建立人车碰撞事故模型，通过车辆运动模型及车辆碰撞模型对碰撞过程机理进行分析，采用控制变量法对仿真技术中参数的敏感性进行研究，通过比较参数变化对模拟结果的影响来分析相关参数的敏感度，从而确定参数的重要程度，获得事故中的有效信息。利用PC-Crash软件对典型汽车碰撞事故案例进行仿真分析，通过仿真系统对事故进行数字化重构，有助于交通执法部门确切地判定事故原因并进行责任划分，其可为国家车辆事故深度调查体系(National Automobile Accident In-depth Investigation System，NAIS)的相关研究提供一定的基础数据。

1.2 汽车碰撞事故分类

汽车碰撞事故分单车碰撞事故、车-人碰撞事故、多车碰撞事故等，这里仅分析其中的车-车碰撞事故。从初始位置开始进行仿真，尽量减少不确定因素，利用PC-Crash软件中丰富的车辆数据库简单高效地仿真车辆的运动。将事故车辆置于事故开始点，通过“Sequences”菜单设置车辆不同时刻的制动及转向角等参数，然后反复进行仿真模拟，使事故车辆进行碰撞。

1.3 基于PC-Crash的车-车碰撞事故再现

利用PC-Crash软件控制车辆碰撞前的运动、碰撞位置、角度等，还要控制碰撞后车辆的运动，以使仿真中的痕迹与事故中的痕迹相吻合。由于控制难度较大，故需要花费大量的时间进行反复调整，对碰撞后有价值的车体变形要尽可能地充分利用。汽车碰撞事故再现流程图如图1所示。

图1 汽车碰撞事故再现流程

2 案例分析

2.1 案例介绍

2016年，黑龙江省哈尔滨市发生一起交通事故，司机王某驾驶的××轿车行驶到万宝大道红豆杉庄小路丁字路口时，由于某种原因导致不能及时刹车而与李某驾驶的××大型货运车发生碰撞，李某感到出现情况后立即采取制动措施，使货车与汽车均停驶在路侧，由于李某发现及时并采取制动措施，无人员伤亡事故发生，但王某的轿车严重受损，因碰撞过程短暂，通过现场目击者表述及视频只能了解大致情况，许多碰撞细节及受力情况等都不能真实全面地反应出来。基于以上原因，采用仿真模拟碰撞软件PC-crash对这起交通事故进行了仿真模拟。事故现场采集的图片如图2所示。

2.2 事故仿真再现

2.2.1 模版背景建立及导入

根据事故发生的地点背景，基于CAD制作了一份事故场景图，图片导入时在画图程序中需进行格式转换，将PNG格式转换为BMP格式后即可成功导入到PC-crash中。利用 File-Import-Bitmap jinxing 进行现场图的导入，利用拖动和放大、缩小按钮调整现场图的位置，尽量置于屏幕的正中央。利用Graphics-Bit map-Scale 进行比例尺设定，本案例中道路的宽度是3 m，划线、标注实际事故中道路的真实长度。事故背景图如图3所示。

图2 事故现场图片

图3 事故背景图

2.2.2 车辆数据输入

事故车辆奇瑞牌SQ7150A151型轿车的输入数据包括：车长4 393 mm，高1 424 mm，宽1 682 mm，车重1 475 kg，事故发生时车载人数1人，轴数2，轴距268 mm。

沃尔沃VOLVO FL7货车的输入数据包括：车长11 970 mm，高3 780 mm，宽2 490 mm，车总重28 010 kg，事故发生时车载人数1人，轴数4，轴距1 900 mm、300 mm和4 350 mm。

数据输入过程如图4所示。

图4 数据输入

2.2.3 导入车辆二维投影模型

利用Vehicle-Vehicle DXF导入，因轿车碰撞变形严重，货车相对来说碰撞较轻，因此主要对小轿车的碰撞力、角度及碰撞曲线进行调试[1-2]，修改外形大小、方向并标出变形位置。数据导入如图5所示。

2.2.4 仿真模拟建成动画演示

经过反复调试两车的碰撞瞬间、位置、行驶方向、行驶速度，直至使仿真碰撞环境与实际环境相吻合。建立动画演示，由仿真碰撞过程可知，碰撞过程运动痕迹、停止位置、车辆损坏等均与实际情况相吻合，该仿真模拟能够真实地反映事故情况，且操作简便、仿真过程的调试与修改方便、再现难度降低[3-4]。仿真模拟动画演示如图6所示。

图5 数据导入

图6 仿真模拟动画演示

3 结论

为了更好地使用PC—Crash软件，利用分步再现的方法，通过一个实例进行了具体的分析，步骤如下：

(1)根据事故调查的资料(如现场图、事故图片和询问笔录等)，进行基础数据的采集与整理，查找汽车信息并绘制现场CAD图。

(2)根据采集及整理的基础数据，利用PC—Crash软件进行汽车碰撞仿真研究。

(3)以上述工作为基础，总结基于PC—Crash的汽车碰撞仿真技术流程，为其他相关研究提供基础资料。

[1] 裴玉龙，曹弋，付川云.基于动量定理的汽车单次三维碰撞运动状态参数计算模型[J].中国公路学报，2011，24 (3)：80-85.

[2] 刘岩.汽车安全检测控制系统的设计[J].林业机械与木工设备，2013，41(9)：39-41.

[3] 冯晓明，赵强.电动汽车侧面碰撞仿真与优化[J].森林工程，2016，32(5)：59-64.

[4] 赵志杰，金先龙，张晓云，等.面向人体损伤的人车碰撞事故再现 [J].振动与冲击，2008，27 (5)：95-98.

(责任编辑 张雅芳)

Analysis of PC-Crash-based Vehicle Collision Cases

LI Xiao-yi， WANG Xian-bin*

(College of Transportation，Northeast Forestry University，Harbin Heilongjiang 150040，China)

To accurately reconstruct the scene of vehicle collision accidents，reduce difficulty involved in the simulation and reconstruction of collision accidents involving a number of vehicles and ensure the reliability of reconstruction results，vehicle crash simulation based on PC-Crash is studied.This method can simulate the running state of vehicles involved in an accidents and obtain the parameters of running state at the moment of vehicle collision.This vehicle collision simulation research can easily reconstruct the scenes of accidents and guarantee the matching between traces and the actual situation in the simulation process to the largest degree.

accident reconstruction；PC-Crash software；simulation；stepwise

2017-04-27

2016年度东北林业大学大学生科研训练项目

李晓艺(1996-)，女，河北衡水人，在校本科学生，主要从事交通运输研究，E-mail：z2766277594@163.com。

*通讯作者：王宪彬(1980-)，男，黑龙江阿城人，副教授，博士，主要从事交通运输的研究，E-mail：xbwang10@163.com。

U491.25

A

2095-2953(2017)08-0042-03

研究与设计