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交通事故中的车速鉴定方法利用动量守恒计算车速
,则:
考虑到甲车轮胎为横滑,摩擦系数取值较高,取 ,则:
动量守恒表达式为:
根据车辆信息, 代入上式得:
,将相关数据
(5) 一个方程不能求解两个未知数。我们可利用甲车乘员受
因此,肇事小客车事故前的行驶车速约为64km/h,而多 功能拖拉机的行驶车速约为44km/h。
结论
虽然碰撞是交通事故鉴定中最困难的类型之一,但是利 用动量守恒并结合有效碰撞速度的概念,可以有效地解决这 一问题,其中有效碰撞速度的大小可以根据碰撞导致的人体 受伤程度来确定。这为我们再现交通事故的过程提供了强有 力的理论工具和方法。
方法2:利用事故车上乘员的受伤程度计算车速。
国外利用志愿者和猴、猪等动物进行了模拟实验,建立
了一些乘员受伤程度与有效碰撞速度之间的实验关系式。在
下面的案件中,将运用这些关系式,建立第二个关于v10和v20
的方程。这样两个方程两个未知数,问题可完全求解。
案例分析
案例1:两辆小轿车相撞特大交通事故
甲车沿××线向市区行驶,乙车由向车道通过隔离绿化
甲车在作逆时针旋转的同时向后倒退,其重心与右前轮 后退距离相近,取 ,则:
v乙0前面取正号,是因为我们在表述动量守恒时对v乙0已 取了负号;代入相关数据,得:
联立式(5)和(6),解出:
(6)
但v甲0还不是甲车事故前的行驶车速,根据现场图,甲
车是在制动
距离后才与乙车相撞,故甲车事故
前的行驶车速为:
取
带缺口横向行驶,结果导致甲车车头对乙车右侧车厢横向撞
击。因为撞击力方向不过质心,结果碰撞后乙车在沿甲车前
进方向滑动的同时发生旋转,轮胎印迹呈麻花状实施了紧急制动,最后
停止在路旁绿化地草丛中。机动车之间的碰撞,遵从动量守
恒定律,由于动量是个矢量,因此,可以分别写出沿着道路
它们在x方向的分量分别为:
v甲x和v乙x大致相等,说明碰撞接近完全非弹性碰撞。最 后,将相关数据代入一个方向动量守恒式:
式中ap为人体腰部受到的最大冲击加速度,au为汽车 在碰撞中的最大减速度,ve为甲车的有效碰撞速度。根据国 外实验,一般机动车碰撞持续时间约为0.1s,在这样的条件 下,最大的冲击加速度ap=100g以上为重伤,轻伤与重伤的 分界线在ap=45g~50g。本案中,乘员伤势属于轻伤中较重 的伤害,取ap=50g,则:
T交通安全 RAFFIC SAFETY
交通事故中的车速鉴定方法 ——利用动量守恒计算车速
文 / 黎光旭 阳兆祥 周文政
碰撞是交通事故鉴定中最困难的类型。原因是对于机动 车之间的碰撞,只有一个基本的理论工具,就是动量 守恒定律:
(1) 式中,m1、m2为参与碰撞的两车的质量。v10、v20为两 车碰撞前的车速,v1、v2为两车碰撞后的车速。我们取其中 一辆车,例如1车碰撞前的前进方向为正方向,则对于追尾 碰撞,v10、v20皆取正号,对于迎面碰撞,v20取负号。对v1和 v2的正负号也按同样的原则处理。 动量守恒是最可靠的理论工具。因为动量守恒成立的 条件是作用于系统的合外力为零。机动车碰撞中,我们把两 事故车组成一个系统,则相互撞击力为系统的内力,只有轮 胎与路面的摩擦力为作用于系统的外力。但实验指出:机 动车碰撞事故中,撞击力是摩擦力的十几倍到几十倍[1], 所以,可以说在95%以上的精度内,动量守恒定律严格成 立。因此,动量守恒定律是进行车速计算的一个强有力的理 论工具。
根据有效碰撞速度的定义,我们可建立第二个关于v甲0 和v乙0的方程:
以上计算中对轮胎与路面的摩擦系数取了保守值,且实 际车速方向与公路纵向略有偏离。
所以最后结论是:肇事小轿车在事故前的行驶速度不低 于132km/h。
案例2:小型客车与多功能拖拉机碰撞事故
本案中两车为迎面碰撞,碰撞后还发生了转体,如图2 所示。为简化问题,只考虑沿公路纵向一个方向即x方向动量 守恒。乙车碰撞后仅车头作顺时针方向旋转,其重心沿公路 纵向几乎未发生位移。所以:
式中,α甲和α乙分别为v甲和v乙与X轴的夹角。将相关数 据代入式(3)和式(4)得:
90 TRANSPOWORLD 2012 No.24 (Dec)
伤程度来估算甲车的有效碰撞速度,从而建立关于v甲0和v乙0 的第二个方程。根据医院出具的证明,甲车除驾驶员因车头 变形直接挤压死亡外,其余均属于轻伤。较严重的为髋骨、 股骨骨折,其原因为腰部受到碰撞的冲击加速度所引起。国 外通过模拟实验建立的相关公式为:
利用动量守恒计算车速的步骤
运用动量守恒定律计算车速的步骤是:(1) 先利用
刹车印公式(或其它方法)求出两车碰撞后的速度[1,2]:
;
。式中,μ为轮胎与路面的
摩擦系数,L1和L2分别为1车和2车碰撞后制动滑行的距离。
(2)将v1、v2值以及m1、m2值代入动量守恒方程式,求解
出v10和v20。但是,一个动量守恒方程不能求解两个未知数,
纵向(X方向)和沿着道路横向(Y方向)的动量守恒方程。
本案中甲车右侧车头碰撞乙车车厢,两车事故前的方向
不完全清楚,不能简单假定两车沿纵向和横向行驶。乙车在
缺口处急转弯,转弯半径很小,车速较低,不超速,无需鉴
定。
我们选择沿公路纵向(x方向)的动量守恒来求v甲0(甲 车碰撞前的行驶车速),若实际行驶方向与道路纵向有小的
我们还需要根据具体案情设法估算其中一辆车的车速,例如
v20,这样才能求解另一辆车的车速v10。 方法1:若相互碰撞的其中一辆车(例如2车)停驻或横
过马路,则它们在纵方向速度为零。对于停驻,v20=0。 对 于横过马路,取纵向为x方向,则v20x=0,可运用一个方向( x方向)动量守恒定律求解v10x,由于1车是沿纵向行驶的,所 以v10x=v10。
偏离,则v甲0为保守值。取公路纵向为参考方向,则沿公路纵 向一个方向动量守恒的表达式为:
(2) 式中,m甲和m乙分别为甲、乙两车(连乘员)的质量, 其中m甲=1.64t,m乙=0.91t。v甲和v乙分别为甲、乙两车碰撞 后的速度,v甲x和v乙x为相应车速在x方向的投影。
由刹车印公式得:
(3)
(4) 式中,μ1和μ2分别为甲、乙两车轮胎与路面的摩擦 系数,根据公安部发部的公共安全行业标准《典型交通事 故形态车辆行驶速度技术鉴定—GA/T643-2006》,分别取 值为μ1=0.65和μ2=0.70。甲、乙两车滑行的距离分别为 L1=46.30m和L2=41.05m。v甲和v乙与v甲x和v乙x的关系式为: