浅析汽车碰撞事故研究发展

浅析汽车碰撞事故研究发展

张庆军

山东建苑工程咨询有限公司临沂分公司山东临沂276005

摘要：我国每年因为汽车碰撞引发的交通事故不仅数量惊人，损失严重，并且屡禁不止，居高不下，这无疑对交通安全构成了威胁。而通过汽车碰撞事故再现，可明确事故责任归属及现场损失情况，对事故加以科学鉴定，同时基于对车辆和人员及环境的安全评价，既利于车辆制造厂家设计的优化改进，也可为交通安全管理部门、汽车保险公司等有关单位提供重要数据支持，足以见得，再现汽车碰撞事故的意义重大。下面就结合作者的实际工作经验，对汽车碰撞事故进行研究，以供参考借鉴。

关键词：汽车；碰撞事故；发展

前言：汽车安全性作为汽车现代设计考虑的重要因素之一，其结构抗撞性能日益受到关注。汽车工业高度发展的今天，交通事故所带来的人员伤亡和经济损失日趋增加，交通事故己经成为人类的第二大杀手。基于此，利用计算机等高科技手段来改造这一领域，使其更加具有科学性、客观性和公正性，快速疏通道路，减少经济损失和社会矛盾，意义重大，刻不容缓，有着重大的社会价值和经济价值。

1汽车碰撞理论的分析

1.1塑性碰撞理论分析

若发生汽车碰撞后，车辆之间并不存在相对运动可被视为塑性碰撞，且经试验证明，当汽车碰撞速度相对较高时属于塑性碰撞，此时会涉及能量损失，遵循能量守恒定律，又因汽车发生塑性碰撞后速度相同，发现汽车碰撞的严重程度与车辆的相对速度为正比关系，与车辆质量为反比关系，与碰撞前汽车速度没有关系，但塑性碰撞下的能量损失与两车碰撞前相对速度的平方为正比关系，与碰撞汽车自身质量为反比关系。

1.2刚体碰撞理论分析

若汽车发生碰撞后，大部分车体基本完好，且能量损失较小并局限于变形位置，故可将其视为刚体碰撞，如汽车交通事故中的正面碰撞便属于刚体碰撞，因能量和动量守恒，由于人体伤害度主要取决于减速度，由此分析可知，汽车碰撞作用下的伤害度与两车碰撞的相对速度为正比关系，与其质量为反比关系，而与撞前速度没有关系，进而得知质量较小的汽车在碰撞事故中受伤较重。

1.3弹塑性碰撞理论分析

若汽车在碰撞过程中既发生了弹性变形，也发生了塑性变形，需要同时将两者纳入考虑范围较为合理。为便于汽车碰撞性质的区分，在此提出了这一恢复系数e，且当e=0时代表塑性碰撞，当e=1时代表刚体碰撞，当0<e<1时代表弹塑性碰撞，同时其能量损失满足条件，可见其与汽车质量、碰撞性质、撞前汽车的相对速度有关。

2汽车碰撞分析的方法

对汽车碰撞安全的研究方法主要有分析法、经验法、试验法和模拟仿真法。分析法是专家调查常用的方法，他要求分析人员具有较高的汽车碰撞理论知识及丰富的实践经验，能通过现场的详细勘察数据，分析推理出事故成因、责任及损失，重现事故现场情况；在汽车诞生初期，人们对汽车碰撞时乘员保护的意识非常淡薄，因为当时汽车的数量非常少，车速也相对现在要低很多，所以事故的危险性很小。到了20世纪30年代，事故和受伤人数逐渐多了起来，一些汽车相关企业开始关注撞车现象，但是由于缺少相应的理论，并且研究受到整个工业化水平及条件的限制，因此，研究手段和方法大多数只能凭借人们日常生活中的经验和直觉，即所谓的经验法试验法是一种直接而又客观的设计与验证方法。试验的目的是为了能够再现实际道路上的汽车碰撞事故并对其进行研究，因此，一般都需要建立特定的碰撞试验设施，另外还要考虑不同形式的碰撞，比如正碰、侧碰以及追尾等。但是必须指出，汽车碰撞安全性试验是一种破坏性的试验，无论是部件、结构还是整车，试验一次就失去了再利用的价值，因此要付出昂贵的代价，就目前国内汽车企业的整体实力而言，这不会是研究汽车碰撞安全性的主导方法计算机仿真模拟法就是把按照实车的尺寸、形状、特征，读取CAD数据建立几何实体模型，运用有限元的方法对其进行离散化，产生节点、单元，形成网格；再对模型施加载荷、约束或边界条件，最后进行计算，模拟实车的碰撞。仿真方法具有以下几个优势：

（1）花费低廉，仅用一个模型就可以进行多次碰撞模拟。

（2）如果结构发生变化，只在模型中改动相关参数就可以，简便易行。

（3）可以重复演示变形过程，便于观察。

（4）可以缩短试验周期，加快产品开发的步伐，更好的适应市场变化。

3汽车碰撞事故再现案例仿真

案例主要信息：交通（保险）事故为一车辆与摩托车相撞，其中车辆自东向西行使沿新安四路至公交站台路段，摩托车则在公交路段的十字路口由北向南行使，当车辆左前车头第一次碰撞摩托车后仍向前直冲，直至正面撞击隔离带树木后停止，经勘查，事故现场为状况良好的干燥沥青路面。

交警部门（保险理赔部门）获悉案情后即刻赶往现场并对汽车碰撞事故进行详细勘查，然后绘制了相应的事故图，并结合事故现场的车辆和摩托车照片信息以及车体痕迹数据，对车辆的一次和二次碰撞变形和位置作计算和描述。经读取车辆碰撞时空气囊的数据得知其二次碰撞速度为78Km/h；然后根据事故现场数据分析结果以十字路口为坐标原点构建三维模型，得到一次和二次的碰撞点坐标分别为（13.8，-5.7，0.55）和（51.00，-6.3，0.65），同时结合车辆最大变形位置得出其碰撞中心点为（51.6，-6.5，0.65），并根据车辆参数得其质心高度和质心距离车辆前端的距离分别为0.6m和1.38m[4]；最后经测量分析得到车辆碰撞的接触面摩擦系数和回弹系数分别为1和0.1，而且车辆在撞击摩托车后采取了加速操作，在碰撞大树前采取了制动动作，其中转向角度为8°右转。

在掌握车辆碰撞参数后，则在PCCRASH软件的作用下结合车辆信息构建了车辆模型，并根据道路参数构建了道路环境模型；在此基础上，分别将车辆、摩托车以及被撞树木的参数输入到了相应的窗口中，并分别设置了车辆转向、碰撞速度、减速度、摩擦系数等顺序参数，确定并输入了碰撞点坐标、能量变化量、回弹系数等参数，完成车辆碰撞前的参数设置后，经PCCRASH软件处理得到了车辆碰撞结果（从上至下依次为t=0、t=0.18s、t=0.705s时的碰撞情况），而且该软件的三维视图功能，可对车辆碰撞的全过程加以再现，进而准确捕捉碰撞地点、时间、头部加速度、碰撞力等信息，受条件限制在此不作赘述。

结束语：

总而言之，在交通事故量的只增不减的严峻形势下，汽车碰撞事故再现已然成为当下的研究热点，毕竟客观、公正、科学的鉴定事故责任损失对于改善交通安全管理或保险理赔现状的作用不容忽视。这就要求我们熟悉掌握汽车碰撞理论，及时获取准确数据，并予以仿真模拟，以此提高事故再现的科学性和准确性，进而为解决现实问题提供有力参考。

参考文献：

[1]孟庆和，喻毅，陈芳.基于VB的汽车与汽车碰撞交通事故计算软件设计[J].农业装备与车辆工程杂志社，2006，（12）：39-41.

[2]申杰，金先龙.人车碰撞事故再现研究[J].应用基础与工程科学学报，2010（12）.

[3]郑玉卿.汽车碰撞事故再现技术和计算机仿真分析[D].浙江大学，2010（05）.

[4]邱英亮.汽车碰撞事故模拟再现的研究及应用[D].吉林大学，2011（04）.

[5]王贤军.车辆碰撞事故模拟与再现的研究[D].长安大学，2012（06）.