交通事故成因還原中基于仿真軟件的模型構建

謝煥

摘要：本文將交通事故碰撞過程分析拆解為現場數據再處理、數字模型建立、碰撞過程仿真、碰撞結論得出等步驟。其中，現場數據再處理即是將事故現場采集的所有信息繪制成事故現場電子圖形；數字模型建立即是建立碰撞主體（人、物、車等）的電子模型；碰撞過程仿真即是將碰撞主體電子模型和事故現場電子圖形導入仿真軟件（PC-crash等）還原碰撞過程。

關鍵詞：PC-CRASH；車輛模型選擇；CAD導入

1.路面模型建立：

根據手繪的事故現場圖或調閱道路施工圖，畫出CAD圖，并繪出事故后車輛的停止位置，以及對仿真結果有參照依據的標志等等，然后導入PC-Crash中。

2.車輛模型選擇及其參數設定：

PC-Crash的車輛數據庫總類很多，基本都能找到需要的車型，如果實在沒有所需要的，也可以選相似的的車型，手動改變參數即可。車輛模型數據庫如圖1，車輛幾何參數如圖2所示。

3.車輛碰撞位置定義：

車輛初始位置一般是通過現場痕跡，事故現場圖以及車輛事故形態綜合考慮來推斷。準確的碰撞位置既能夠減小仿真的誤差，還能降低重復仿真次數。

4.輛順序參數與加/減速度設置：

在PC-Crash中，車輛可以設定的碰撞序列如圖3所示，可以根據具體的事故類型、路面情況、駕駛員有無制動或轉向等等來選擇。加/減速度設定如圖4所示，需要通過駕駛員在事故發生時的操作行為來確定。一般采取了緊急制動地面多少都會留下痕跡，如果沒有，可以設其減速度在3以下；干路面一般在5-8范圍內取。

撞模擬過程中一般情況都是選擇動力學模型，積分步選擇0.5ms，在低能狀態停止。如果仿真過程需要碰撞前的運動，這個時候就應該選運動學模型.

5.撞面的確定

車車碰撞需要在沖入動量中來設定它們，確定根據通過事故現場數據與車體變形痕跡來確定，特別是最大變形處，一般碰撞點都會在這附近。調x值時，要兼顧變形值與EES大小符合之前的計算，盡量沖力方向靠近質心。調整y影響碰撞點與質心之間的偏距，進而影響車輛旋轉運動的量。碰撞面也是根據車輛相互的變形形狀來計算推測，建議分離面與碰撞點的選取不用優化的方法，碰撞點和沖力方向盡量根據事故的變形特點來手動調整，分離面通過車體痕跡來判斷，之后經過微調來減小誤差。

6.回彈系數確定、駕駛員反應時間、質心高度選擇

回彈系數的確定在上文中已分析過，但是在PC-CRASH中進行鉆入式碰撞的仿真中為了達到真實效果，就需要設為負值，具體取值范圍在后面會進行驗證分析。在事故發生時，如果駕駛員的心理、生理都處于正常健康的狀態，駕駛員反應時間可以根據經驗得到：0.8s～1.0s。乘用車的質心高度一般設為0.5m，重型貨車的質心高度一般為0.8m。

結論

車輛碰撞力學理論和剛體運動理論，是事故現場數據處理的理論依據。其用途是估算初速區間。在車輛初速證據缺失的情況下，理論計算所得的初速區間越小，仿真還原過程的工作量越少。在仿真還原過程中使用到的軟件有CAD和PC-Crash。CAD作為工程常用二維繪圖軟件，此處未再贅述。PC-Crash是國外常用的車輛碰撞過程仿真還原的軟件之一，其仿真數據庫大，界面簡明，操作不復雜，還原過程較精確，具有探索其推廣的價值。

參考文獻：

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基金項目：基于仿真技術的車輛碰撞成因還原標準化流程研究，編號：KJ1733444