第7章 道路交通事故分析与再现

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第2节 道路交通事故分析的理论基础
事故车辆行驶速度分析方法 事故车辆车速分析就是利用车辆的制动印迹、碰撞散落物 体以及碰撞力学原理，对制动车速、碰撞车速等进行推 算，是交通事故技术分析的基础。 U制动车速——开始制动那一刻的车速 U碰撞车速——碰撞瞬间的车速 U有碰撞的制动车速
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第1节 概述
五、道路交通事故仿真 ¾ 视频1
¾
视频2
前处理：绘制事故现场图并将各种参数数据输入计算机 ¾ 事故再现：利用模型的分析计算进行运动学和动力学再 现 ¾ 后处理：通过图示和动画仿真等给出最终的分析结果
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第2节 道路交通事故分析的理论基础
路面上碰撞位置分析方法
¾ 根据肇事车制动拖印的转折点确定。 ¾ 根据散落物的位置确定。 ¾ 根据肇事车停止位置、摩托车停止位置、自行车停
止位置及人体位置等反推碰撞位置。 ¾ 根据碰撞前两车的行驶方向推定
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交通安全工程
Traffic Safety Engineering
汽车与交通学院 交通工程主干课程精品课程群 主讲：陈秀锋
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第7章 道路交通事故分析与再现
本章内容：
第１节 第２节 概述 道路交通事故分析的理论基础 第３节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析 第 4 节 道路交通事故案例分析 复习思考题
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1. 根据制动印迹长度推算制动车速
制动车速：制动（轮胎滑行）那一刻的车速 制动过程：车速由制动车速变为零 制动距离：从制动生效到完全停止的距离，制动印迹，黑色的条 状痕迹 计算原理：在制动力和道路纵坡的共同作用下，车辆停止的过程 即车辆动能变为零的过程，由功能原理计算得
v= V , g = 9.81 3.6
1 2 竖直方向： H = gt 2 水平方向： L = vct
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2. 借助抛落物体推算碰撞车速
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3. 根据侧滑轨迹估算制动初车速
道路外侧不设超高时车辆侧滑的临界速度
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3. 碰撞过程中可将汽车当作刚体处理
D在碰撞过程中，汽车的损坏仅限于相撞部位，而其它大 部分仍然完好，故可将汽车视为刚体。 D将汽车作为刚体处理，可简化分析和计算。
4.两辆同型号汽车以相同速度正面相撞与其中一辆汽
车对坚固墙壁的相撞等价
D停在原位置 D根据第三条假设得出：两个完全相同的钢球，以相同的 运动速度正面相撞，在相撞位置停下来
重点：
道路交通事故分析的理论基础、事故再现模型构建
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第7章 道路交通事故分析与再现

道路交通事故分析与再现是以事故现场的 车辆损害情况、停止状态、人员伤害情况 和各种形式的痕迹等为依据，应用数学、 力学和工程学原理，对事故发生的全部经 过作出推断的过程，属定量分析方法。
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5.汽车碰撞时的减速度(或加速度)是造成车内 人员伤亡的主要原因
D汽车在发生碰撞时，车速会发生急剧改变，这称为第一次 碰撞； D由于车速急剧改变，车内乘员在惯性力作用下，将与车内 结构物发生剧烈碰撞，并因此而受伤，这称为第二次碰撞。 D汽车在第一次碰撞的加(减)速度越大，车内乘员第二次碰 撞的加(减)速度也越大，成员的伤害也越严重。

②
¾
单车事故
单车斜向碰撞路边护栏 采用切向摩擦系数
切向摩擦系数与普通摩擦系数不同：普通摩擦系数在摩擦力达到最大 时才有，否则无；切向摩擦系数则一直有，在切向冲力达到达到摩擦 力最大值时，就是普通的摩擦系数，在没有达到摩擦力最大时，也有 摩擦系数，小于普通摩擦系数 例如，普通摩擦系数为0.5时，对应临界入射角
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第2节 道路交通事故分析的理论基础
道路交通事故力学分析方法
z
道路交通事故分析中常用的力学方法：Fra bibliotek¾ ¾ ¾
运动学及几何方法 动力学的动量方法（动量守恒定律及动量矩定理） 动力学的能量方法（能量守恒定律）
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单车事故
单车正向碰撞固定障壁 ② 根据塑性变形的经验公式估计碰撞前速度（塑性变形量x 与碰撞速度存在线性比例关系）： 当轿车正面碰撞固定壁时：
当轿车头部碰撞树、杆、柱等固定物时：
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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析
单车事故 单车斜向碰撞路边护栏 ① 采用法向弹性恢复系数k：碰撞后速度的法向分量与碰撞 前速度的法向分量之比就是法向弹性恢复系数k。
也叫直线碰撞，碰撞前后两车质心始终保持在同一直
线上。 只要一个坐标轴就能描述两车的碰撞过程 一定是对心碰撞，而不是偏心碰撞 一定与碰撞面正交，而不是斜交 包含两车正面碰撞和追尾碰撞
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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析
ϕGk
mgi
mg
由汽车制动距离的计算公式同样可以推导得到
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2. 借助抛落物体推算碰撞车速
碰撞车速：车辆碰撞瞬间的车速 碰撞过程：车俩停止，惯性车上的物体被抛出 破落物的运动过程：水平以碰撞速度做运动，竖直做 自由落体运动 计算原理：测出抛落物运动的水平和竖直距离
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第1节 概述
一、道路交通事故分析的目的和意义 ¾ 分析事故发生原因 ¾ 找出事故的重点或典型类型和形态 ¾ 提出改进道路交通安全管理、汽车安全设计、
道路交通安全设施等措施
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第1节 概述
一维碰撞事故 一维正面碰撞 ¾ 用弹性恢复系数正推碰撞后速度（反推碰撞前速度）

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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析
一维碰撞事故 一维正面碰撞 ¾ 用弹性恢复系数正推碰撞后速度（反推碰撞前速度）

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3. 根据侧滑轨迹估算制动初车速
测量侧翻时的临界速度
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3. 根据侧滑轨迹估算制动初车速
道路外侧设超高时侧滑与侧翻的临界速度
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4. 有碰撞的制动车速推算
车辆制动过程中发生了碰撞，车速变为零经历了两个过 程：制动过程和碰撞过程 制动过程：车速由制动车速降到碰撞车速 碰撞过程：车速由碰撞车速变为零，即碰撞后不再运 动、 与无碰撞时车速的区别：制动后的车速不为零，由制动 过程消耗的动能的计算公式不同
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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析

①
单车事故
单车正向碰撞固定障壁 运用弹性恢复系数k，由碰撞后速度反推碰撞前速度：
D弹性恢复系数k一般为0.1～0.3，塑性变形越大，k越小 ，甚至k－>0。当k很小时，计算结果很不稳定
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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析


二、交通事故分析的内容

事前因素：轨迹、速度、方向、接触点 事后因素：车辆、部件、人员的停止点 事故过程分析、碰撞点确定、 碰撞形态分析、事故现场分析。 几何学、运动学、动力学模型的计算 仿真实验、现场试验
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交通事故分析的方法

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2.汽车碰撞接近塑性碰撞
D用以区别物体是弹性碰撞还是塑性碰撞的参数叫恢复系数。 D恢复系数表示为两个相互碰撞的物体碰撞前后相对速度的比值 D弹性碰撞的恢复系数为1，塑性碰撞恢复系数为0
D当汽车以较低的速度互撞或撞刚性固定物时，恢复系数e较 大，接近于弹性碰撞； D当汽车以较高的速度碰撞时，恢复系数e趋向于零，接近于 塑性碰撞。 D在实际的交通事故中，车辆的速度均较高，故可认为汽车碰 撞近似于塑性碰撞。
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1.碰撞事故有三个不同且连续进行的过程构成
第一个过程是碰撞前驾驶员的操作过程，因驾驶员未采取措 施或措施无效，导致汽车发生碰撞事故； 第二个过程是碰撞本身，即汽车与汽车或与其它物体相互接 触、并在接触瞬间进行动量和动能交换的过程； 第三个过程是碰撞结束后，汽车以重新获得的运动初始条件 开始运动直至最后停止的过程。 根据事故具体情况的不同，有些事故也可能只具有其中某两 个过程，例如汽车碰撞坚固的刚体墙壁，就几乎没有碰撞后 的运动过程；汽车单独翻车事故没有第二个过程，即碰撞过 程。
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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析

②
单车事故
单车坠崖 若找不到车轮坠落点P的位置，但能测量得到停车位置总 的水平距离x和高差h，以及车辆落下后与地面的摩擦系 数：
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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析
一维碰撞事故
第1节 概述
三、道路交通事故分析的发展趋势
建立精确的模型 考虑人－车－路－环境之间的影响 实验数据的更新 事故的预防分析 开发实用化的专家系统
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四、道路交通事故再现
道路交通事故再现也叫道路交通事故重建，它是进行事故 鉴定和事故原因分析的主要方法之一，用来解释说明事故 发生的整个过程或其中的某一片段。 它主要根据道路交通事故现场所遗留的种种迹证，比如:碰 撞后车辆滑行距离、滑行方向、损毁程度、制动痕迹长 度、路面特性、车辆特性等，运用弹塑性力学、运动学、 动力学等相关理论对事故发生过程进行理论推演与印证。 动力学理论以动量守恒和能量原理为主，前者以碰撞前的 动量总和与碰撞后的动量总和相等为基础，借以推导碰撞 前后车速的变化;后者根据事故发生后车辆位移、损毁程 度、塑性变形量等，导出碰撞前、后车速的变化。
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第2节 道路交通事故分析的理论基础
道路交通事故力学分析方法
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道路交通事故的力学特点：
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汽车事故大部分是汽车与汽车或汽车与其它物体发 生碰撞而引起的。 从力学观点分析汽车碰撞现象，发现其碰撞中的特 征，这是分析汽车各类碰撞事故的基础。

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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析

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单车事故
单车斜向碰撞路边护栏 采用切向摩擦系数:车栏对车辆冲量的切向与法向分量之 比。
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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析
一维碰撞事故 一维正面碰撞 ¾ 用塑性变形与有效碰撞速度的经验公式反推碰撞前速度 车辆头部塑性变形平均深度与该车有效碰撞速度的关系：

两车的有效碰撞速度与碰撞前车速关系： 公共速度：
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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析
¾
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当入射角小于临界入射角时，摩擦系数采用0.5，大于临界入射角 时，逐渐减小到0
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第3节 典型汽车碰撞事故再现模型构建及分析
单车事故 单车坠崖 ① 若能找到车轮坠落点P：测量水平距离和高差，按抛物线 计算

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