２０１５年５月 内蒙古科技与经济 Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｙ Ｍａｙ ２０１５ 第９期总第３３１期 Ｎｏ．９ Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．３３１ 车辆正面碰撞模型研究与案例分析 陈振奎，刘占峰，张永青 （内蒙古工业大学能源与动力工程学院，内蒙古呼和浩特０１００５１） 摘 要：以经典力学法为基础，研究了汽车正面碰撞事故模型，主要分析了一维正面碰撞机理、推算 步骤及参数选取。对车与车碰撞前速度的计算方法进行了归纳总结，讨论了塑性变形量与有效碰撞速 度间的关系，根据国外经验，总结出正面碰撞事故有效碰撞速度计算公式，并整理出一套计算一维正面 碰撞瞬时速度的流程图。依照流程图，Ｎ－汽车正面碰撞事故做了具体案例分析，结果表明：以汽车一维 正面碰撞事故模型为基础，应用流程图计算方法，可以有效地求解出事故车碰撞接触瞬时速度。 关键词：经典力学法；正面碰撞；速度计算；流程图；案例分析 中图分类号：Ｕ４６２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７～６９２１（２０１５）０９—００８２一Ｏ３ 在交通事故鉴定中，最困难的就是确定肇事机 动车的车速ｌｊ］。解决车速问题唯一可靠的方法，是 在现场及时搜集充分的证据，然后对这些证据进行 细致的分析，作出科学的结论Ｌ２ ］。力学正是从事 这一分析的主要理论工具口 ］。运用力学理论进行 大值时，必有相同的速度ｖ 。那么由动量守恒定理 知： ｍ１ １ｏ＋ ２ ２ｏ一（ １＋ｍ２）口 （１） 则共同速度ｖ ： 一 （２） ｍ１十 ２ 分析和计算，准确的推算出汽车在碰撞前、后的速度 是再现事故全过程的基础 ｊ。一维正面碰撞动力学 两车在碰撞变形过程中产生的速度变化即为有 效碰撞速度的大小，如图２所示。 １车和２车有效碰撞速度可求解为： ｇ）ｌｅ一＊Ｏ１０一 一— ¨Ｌ１—卜ｍ模型是车辆碰撞的最简单形态，是研究二维碰撞模 型和三维碰撞模型的基础，深度掌握，有利于我们对 事故碰撞模型进行更深一步的研究ｒ７ ］。 ｌ车辆正面碰撞动力学模型 （ ２ 一７２２０）（３） （４） 在碰撞前后车辆运动的过程中，车辆速度的方 向始终沿着同一直线，即均沿碰撞前车辆行驶方向 ２ 一 ２。一 一— Ｌ～（ ２ｏ— １。） 所在的直线运动，通常我们把发生碰撞的两车速度 矢量间的夹角在１０。范围内的碰撞均称为一维碰 撞 。一维碰撞主要包括正面碰撞和追尾碰撞两方 面，笔者主要研究正面碰撞。 １．１ 车辆正面碰撞 ｖ２ ｖｃ 将事故车辆碰撞前行驶速度方向相反的一维碰 撞定义为正面碰撞，如图１所示。现设事故车辆为 １车与２车，且ｖ 。和ｖｚ。分别为１车与２车在碰撞接 触瞬间的速度，ｖ 和ｖ 则分别为两车碰撞分离瞬间 的速度，ｍ 和ｍ 分别为两车的质量。 ． ． 呼 ｌ车 ． 哟 ＼ ／ ２车 ／ ＼ ．＼ 图２车辆有效碰撞速度定义图解 通过分析已有碰撞试验数据，得出有效碰撞速 度与塑性变形深度存在如下关系： ｌ 一１０５．３ｘ１ ２ 一１０５．３ｘ２ （５） （６） 图１车辆一维正面碰撞 １．２ 塑性变形量经验公式来求解有效碰撞速度 式中：ｖ 、ｖｚ 一１车与２车的有效碰撞速度，ｋｍ／ｈ； 由于１车和２车在碰撞时存在速度ｖ 。和ｖ 。， 车辆受力的作用不断挤压变形，而且两车的车速也 随之在不断地接近，在某一时刻车体变形量达到最 收稿日期：２０１５—０２—１８ Ｘ 、ｘ。一１车与２车的正面碰撞变形量的平均 值，ｍ。 车辆正面碰撞变形量ｘ的计算方法，如图３、图 作者简介：陈振奎（１９８９一），男，硕士研究生，主要从事道路交通事故研究。 ・ ８２ ・ 总第３３１期 ０．５９ｍ。 内蒙古科技与经济 车碰撞前的行驶速度ｖ 、ｖｚ 与其碰撞接触前瞬时 速度ｖｌ０、ｖ２０相同，即： ｖ１ 一ｖ１０＝＝＝７６．８６（ｋｉｎ／ｈ） ２．３ 车速计算 ２．３．１碰撞分离瞬时速度计算 ｌ一３．６￣／２ｇＬ １ｋｌＬ１：＝＝１０．２３（ｋｉｎ／ｈ） （１３） ２—３．６，／２ｇＬ９２ｋ２Ｌ２—１０．６７（ｋｉｎ／ｈ）（１４） 式中：ｖ 、ｖ ——分别为甲车、乙车碰撞分离瞬时速 度，ｋｍ／ｈ； ｇ——重力加速度，取９．８ｍ／ｓ ； 、ｖ２ ＝：ｖ２０—７２．６２（ｋｉｎ／ｈ） ２．４ 总结 本事故道路痕迹清晰，甲、乙车前部碰撞变形明 显，符合应用车辆正面碰撞动力学模型及有效碰撞 速度公式计算。 ３ 结论 （Ｐ ——分别为甲、乙车滑移附着系数，取 一０．７１１； １＝＝＝ 本文研究了汽车正面碰撞模型，利用经典力学 ｋ 、ｋ。——分别为甲、乙车滑移附着系数修正 值，取ｋ１一ｋ２—１．０； Ｌ 、Ｌ ——一分别为甲车、乙车碰撞分离后的滑 法来计算汽车碰撞前速度。推导出计算流程图、计 算全过程及计算时需考虑的几个问题。通过实际案 例证实推算的准确性，可以用于实际应用。 ［参考文献］ ［１］ 裴玉龙．道路交通事故分析与再现技术ＥＭ］． 北京：人民交通出版社，２０１０． 移距离，计算为：Ｌ１—０．５８ｍ，Ｌｅ一０。６３ｍ。 ２．３．２乙车有效碰撞速度计算 ２ 一１０５．３ｘ２—６２．１３（ｋｍ／ｈ） （１５） 式中：ｖ。 一乙车有效碰撞速度，ｋｍ／ｈ； ｘ ——乙车前部塑性变形量，计算为ｘ。一 ０．４９ｍ。 ［２］ 张爱红．交通事故车辆行驶速度计算方法研究 ［Ｊ］．公安部交通管理科学研究所，２０１３，（２）： ３５～３７． ２．３．３得： 碰撞接触瞬时速度计算 根据动量守恒原理及乙车有效碰撞速度公式可 ｌ １＋ｍ２ ２一（ｍ１＋ｍ２） （１６） （１７） ［３］ 张健，康长华．基于碰撞力学的汽车二维碰撞 交通事故计算方法［Ｊ］．北华大学学报，２００４， １２：５６１～５６４． 一ｍ２ ２０一ｍ１ １０ ｖ２０一 ２ ＋ｖ。 Ｅ４－１ 李江．交通事故力学ＥＭ］．北京：机械工业出版 社，２０００． 式中：ｖ…ｖ 。～ｖ。 ～一分别为甲、乙车碰撞接触瞬时速 Ｅ５］ 阳兆祥．交通事故力学鉴定教程ＥＭ］．广西：广 西科学技术出版社，２００２． 度，ｋｍ／ｈ； 一乙车有效碰撞速度，计算为ｖ。 ＝＝＝ Ｅ６］ 戴耀辉．交通事故车速鉴定方法分析与应用研 究ＥＤ］．西安：长安大学，２Ｏｌ１． ［－７１ 房日荣，沈斐敏．道路交通事故发展趋势分析 与预测［Ｊ］．中国安全生产科学技术，２０１２， （３）：１４１～１４６． ６２．１３ｋｍ／ｈ： ｖ ——一甲、乙车碰撞接触共同速度，ｋｍ／ｈ； ｖ 、ｖ 一——分别为甲、乙车碰撞分离瞬时速度， 计算为： ｖ１—１０．２３ｋｉｎ／ｈ，ｖ２—１０．６７ｋｍ／ｈ； ｍ 、ｍ。——分别为甲、乙车质量，ｍ 一 １４４４ｋｇ，ｍｚ一２０３０ｋｇ。 Ｅ８３ 邵祖峰，王秀华，邵超．论道路交通事故鉴定的 现状、问题与对策［Ｊ］．中国司法鉴定，２０１２， （３）：１１７～１２３． 联解方程组得： ｖ１ｏ一７６．８６（ｋｉｎ／ｈ） ｖ２０＝＝＝７２．６２（ｋｍ／ｈ） Ｅ９３ 李丽莉，冯浩，潘少猷．道路交通事故鉴定技术 概述［Ｊ］．司法部司法鉴定科学技术研究所， ２００８，（２）：５４～５７． ２．３．４发生交通事故前行驶速度计算 因甲、乙车碰撞前均未留下制动痕迹，故甲、乙 （上接第８１页） Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔ．，２Ｏ１２，２８（２）：１２７７～１２８６． ［４］ Ｍ．Ｚｈｉｘｉｎ，Ｆ．Ｌｉｎｇｌｉｎｇ，Ｄ．Ｏｓｂｏｒｎ，ａｎｄ Ｓ． Ｙｕｖａｒａｊａｎ，“Ｗｉｎｄ ｆａｒｍｓ ｗｉｔｈ ＨＶｄｅ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｉｎ ｉｎｅｒｔｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｅ７］ Ｊ．Ｚｈｕ ａｎｄ Ｃ．Ｂｏｏｔｈ，“Ｆｕｔｕｒｅ ｍｕｌｔｉ—ｔｅｒｍｉ—ｎａ１ ＨＶＤＣ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｕｓｉｎｇ ｖｏｌｔ— ａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ”Ｅ Ｊ］．ｉｎ Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ． Ｕｎｉｖ．Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇ．Ｃｏｎｆ．，Ｃａｒｄｉｆｆ，Ｕ．Ｋ．， ｃｏｎｔｒｏｌ”［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓ．， ２０１０，２５（４）：１１７１～１１７８． ２Ｏ１０，（９）：１～６． Ｅ８３ Ｊ．Ｆ．Ｃｏｎｒｏｙ ａｎｄ Ｒ．Ｗａｔｓｏｎ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅ—ｓｐｏｎｓｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｆｕｌｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｗｉｎｄ ｔｕｒ— ｂｉｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ｉｎ ｃｏｍｐａｍｓｏｎ ｔｏ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ— ［５］ 汤广福．基于电压源换流器的高压直流输电技 术ＥＭ］．北京：中国电力出版社，２０１０． Ｅ ６］ Ｊ ｉｅｂｅｉ Ｚｈｕ，Ｃａｍｐｌｅｌｌ Ｄ．Ｂｏｏｔｈ．Ｉｎｅｒｔｉａ Ｅｍｕ— ｌａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ＶＳＣ—ＨＶＤＣ ａ１ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔ． ２Ｏ１Ｏ，２３（２）：６４９～６５６． Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ， ・ ８４ ・