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汽车碰撞理论阐述及碰撞事故再现

摘要：受出行车辆与日俱增、交通环境日益复杂以及驾
驶人员道德素质和驾车水平等诸多因素的影响，交通事故越
来越多，因而需要对汽车碰撞事故进行再现，以为安全评价
对其作一个公平而科学的鉴定。对此，本文从汽车碰撞理论
出发，就碰撞事故进行再现。
关键词：汽车碰撞；理论阐述；事故再现
我国每年因汽车碰撞引发的交通事故不仅数量惊人，
损失严重，而且屡禁不止，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，
对事故加以科学鉴定，同时基于对车辆和人员的安全评价，
既利于车辆设计的优化，也可为交通安全管理提供重要依
据，足以见得，再现汽车碰撞事故的意义重大。
1. 汽车碰撞的理论阐述
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，
从而汽车碰撞过程符合 和 ，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，
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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]。
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，故有 ，而在碰撞后有 ，由于人体伤害度主要取决于减
速度，所以根据上式可以发现，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[2]。为便
于汽车碰撞性质的区分，在此提出了 这一恢复系数，且当
=0时代表塑性碰撞，当 =1时代表刚体碰撞，当0< <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.汽车碰撞事故再现及安全评价分析
2.1.获取汽车碰撞参数的一般步骤和方法
汽车碰撞参数的获取是事故再现的基础条件和重要
参考，所以掌握参数获取的步骤和方法尤为关键。具体包括
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下述几点：
首先收集汽车碰撞事故现场的物证，基于整体后局部
的原则进行现场勘查和车辆勘查，对于车辆则要在前后左右
和对角45°加以拍照，查看龙门架、前横梁、方向盘等细节，
并做好与事故相关的信息笔录，在此基础上对车辆碰撞参数
等进行绘图；然后计算碰撞前的汽车车速，此时以汽车碰撞
理论为基础支持，结合轮胎痕迹、抛落体、汽车变形量、路
面积水等信息对汽车速度进行合理的计算，并借助轮胎印迹
法或车痕啮合法定位碰撞点，为划分事故责任提供科学依据
[3]；最后分析计算汽车碰撞的其他价值信息，如根据被撞
车体的凹陷形状、位置、附着物确定碰撞事故的中心坐标，
综合运用实验法和计算法其确定碰撞事故的质心位置，同时
还要准确读取汽车碰撞数据记录仪参数，结合碰撞过程中接
触面的摩擦系数和回弹系数获取更为全面、科学的汽车碰撞
参数，以供事故再现应用。
2.2.汽车碰撞事故再现案例仿真
案例主要信息：交通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。
交警部门获悉案情后即刻赶往现场并对汽车碰撞事
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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（见图2），经PCCRASH软件处理得到了车辆碰撞
结果（见图3，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
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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：
总之，在交通事故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，毕竟其对客观、公正、
科学的鉴定事故责任和改善交通安全管理现状的作用不容
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] 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）.
[2] 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）.
[3] 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）.
[4] 王贤军.车辆碰撞事故模拟与再现的研究[D].长
安大学，2012（06）.