交通事故成因还原中基于仿真软件的模型构建

谢焕

摘要：本文将交通事故碰撞过程分析拆解为现场数据再处理、数字模型建立、碰撞过程仿真、碰撞结论得出等步骤。其中，现场数据再处理即是将事故现场采集的所有信息绘制成事故现场电子图形；数字模型建立即是建立碰撞主体（人、物、车等）的电子模型；碰撞过程仿真即是将碰撞主体电子模型和事故现场电子图形导入仿真软件（PC-crash等）还原碰撞过程。

关键词：PC-CRASH；车辆模型选择；CAD导入

1.路面模型建立：

根据手绘的事故现场图或调阅道路施工图，画出CAD图，并绘出事故后车辆的停止位置，以及对仿真结果有参照依据的标志等等，然后导入PC-Crash中。

2.车辆模型选择及其参数设定：

PC-Crash的车辆数据库总类很多，基本都能找到需要的车型，如果实在没有所需要的，也可以选相似的的车型，手动改变参数即可。车辆模型数据库如图1，车辆几何参数如图2所示。

3.车辆碰撞位置定义：

车辆初始位置一般是通过现场痕迹，事故现场图以及车辆事故形态综合考虑来推断。准确的碰撞位置既能够减小仿真的误差，还能降低重复仿真次数。

4.辆顺序参数与加/减速度设置：

在PC-Crash中，车辆可以设定的碰撞序列如图3所示，可以根据具体的事故类型、路面情况、驾驶员有无制动或转向等等来选择。加/减速度设定如图4所示，需要通过驾驶员在事故发生时的操作行为来确定。一般采取了紧急制动地面多少都会留下痕迹，如果没有，可以设其减速度在3以下；干路面一般在5-8范围内取。

撞模拟过程中一般情况都是选择动力学模型，积分步选择0.5ms，在低能状态停止。如果仿真过程需要碰撞前的运动，这个时候就应该选运动学模型.

5.撞面的确定

车车碰撞需要在冲入动量中来设定它们，确定根据通过事故现场数据与车体变形痕迹来确定，特别是最大变形处，一般碰撞点都会在这附近。调x值时，要兼顾变形值与EES大小符合之前的计算，尽量冲力方向靠近质心。调整y影响碰撞点与质心之间的偏距，进而影响车辆旋转运动的量。碰撞面也是根据车辆相互的变形形状来计算推测，建议分离面与碰撞点的选取不用优化的方法，碰撞点和冲力方向尽量根据事故的变形特点来手动调整，分离面通过车体痕迹来判断，之后经过微调来减小误差。

6.回弹系数确定、驾驶员反应时间、质心高度选择

回彈系数的确定在上文中已分析过，但是在PC-CRASH中进行钻入式碰撞的仿真中为了达到真实效果，就需要设为负值，具体取值范围在后面会进行验证分析。在事故发生时，如果驾驶员的心理、生理都处于正常健康的状态，驾驶员反应时间可以根据经验得到：0.8s～1.0s。乘用车的质心高度一般设为0.5m，重型货车的质心高度一般为0.8m。

结论

车辆碰撞力学理论和刚体运动理论，是事故现场数据处理的理论依据。其用途是估算初速区间。在车辆初速证据缺失的情况下，理论计算所得的初速区间越小，仿真还原过程的工作量越少。在仿真还原过程中使用到的软件有CAD和PC-Crash。CAD作为工程常用二维绘图软件，此处未再赘述。PC-Crash是国外常用的车辆碰撞过程仿真还原的软件之一，其仿真数据库大，界面简明，操作不复杂，还原过程较精确，具有探索其推广的价值。

参考文献：

[1] 黄勇.基于PC-Crash的车辆碰撞事故再现仿真分析[D].重庆交通大学，2009.

[2] 何烈云.基于PC-Crash的车辆侧翻事故再现仿真实验[J].实验技术与管理，2015.

[3] 杨建军等.基于PC-Crash的交通事故仿真实验设计[J].实验技术与管理，2015.

[4] 王宏雁，邵文煌.基于Pc-crash的交通事故再现误差分析[J].同济大学学报，2009.

基金项目：基于仿真技术的车辆碰撞成因还原标准化流程研究，编号：KJ1733444