基于PC-Crash的机动车与行人交通事故鉴定

杨铁成，关志伟，王少华

（1.天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津 300222；2.天津市天通司法鉴定中心，天津 300241）

基于PC-Crash的机动车与行人交通事故鉴定

杨铁成1，2，关志伟1，王少华1

（1.天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津 300222；2.天津市天通司法鉴定中心，天津 300241）

以天津市近年小客车与行人交通事故的案例为依据，分析了行人碰撞交通事故中人体受损程度及相关部位，对小客车与行人碰撞时车辆行驶速度进行计算；基于PC-Crash再现仿真平台，对车辆与人体碰撞事故形态的仿真再现方法进行分析总结，细化了小客车事故碰撞形态、多刚体损伤模型及车速变化等信息。结果表明：软件仿真结果与交通事故现场勘查结果一致，为PC-Crash软件人车事故仿真分析提供了理论基础。

交通事故；车速鉴定；行人；PC-Crash

近年来，机动车与行人的交通事故形式已成为道路交通事故的重要组成部分。在我国，由于不同地区发展水平不同，不同区域的道路机非混行严重，行人不按规定行走，使行人安全问题更加突出。因此，行人发生碰撞的事故再现已成为国内外共同关注和深入研究的热点问题[1]。随着仿真再现技术的发展，计算机仿真在道路交通事故分析中发挥着越来越重要的作用。本文对本市一起小客车与行人交通事故的实际案例进行研究，运用PC-Crash软件分析了行人碰撞交通事故中人体受损程度及相关部位，对事故过程进行了仿真再现，总结出人车碰撞仿真技术的一些特点。

1 国内外交通事故再现技术的研究进展

发达国家交通事故再现技术起步较早，许多部门和机构都对大量交通事故进行了研究和解析，如美国交通部、英国交通研究实验室及日本汽车研究所等。此外，一些优秀的汽车制造商也对机动车与行人碰撞的问题做了深入研究。

由于我国交通状况比较复杂，国内交通事故再现技术发展相对滞后。但近年来通过不断发展，国内一些高校在交通事故仿真领域也取得了一定的成绩。如吉林大学人车事故中的人体损伤研究处于国内领先地位，清华大学也取得了丰硕的成果。

目前，国内交通事故再现软件处于试用阶段，现阶段应用比较广泛的是奥地利开发的PC-Crash仿真分析软件。PC-Crash软件以运动学和动力学原理、能量守恒原理等作为理论基础，建立数学模型，根据事故现场的调查取证及后期的分析研判，通过模拟碰撞过程反推碰撞前各自的运动状态。

2 典型人车碰撞事故案例分析

2.1 事故介绍

2015年X月X日X时许，一辆奥迪牌小型轿车行驶至天津市某十字路口时，遇一名行人横过马路，奥迪牌小型轿车前部撞击行人，行人被抛出，造成车辆损坏及行人受伤。

事故时间为夜间，事故发生后行人受伤严重，不能详细叙述案件的发生过程，事故现场有路过的证人，看见行人时其正横穿人行横道，但肇事司机否认行人在人行横道上行走。因此，行人的行走位置成为案件责任认定的重要依据。

2.2 肇事车辆损毁状况及人体损伤情况

（1）车辆痕迹检验

奥迪牌小型轿车，前保险杠左侧及对应部位散热器面罩左端断裂，发动机罩左侧前端凹陷变形，前风窗玻璃左侧破碎。车辆损坏部位位于车体前部左侧，如图1所示。

图1 奥迪小型轿车车辆损坏情况

式中：μp为行人与地面的摩擦系数，按照参考值μp取0.52；x为碰撞点与行人最后位置之间的距离，经民警现场勘查，人行横道上有行人鞋底与地面形成的摩擦痕迹，该痕迹为车辆与人体的接触点，经测量x为30.95 m；h为碰撞时行人质心高度，h取1 m；3.6为单位换算产生的系数；g为重力加速度，取9.8

经鉴定，事故发生时行人位于黑色奥迪牌小型轿车前方、人行横道内，身体前部朝向道路南侧，事故中肇事车辆的车速约为40.5 km/h，其计算过程检验如下。

根据《典型交通事故形态车辆行驶速度技术鉴定》中车辆与行人碰撞的典型公式，车辆与行人碰撞时的行驶速度为：m/s2。经计算v≈40.5 km/h。

因车辆与人体质量相差较大，车辆碰撞行人后能量损失较小，可忽略不计，因此事故发生时的行驶速度约为40.5 km/h。

（2）人体损伤情况

依据医院的诊断证明书及相关病例材料，人体损伤情况如下：XXX，男，55岁；左胫骨远端骨折，左腓骨骨折，右眼眶皮擦伤，右脸部肿胀，左手擦伤，腰四横突骨折。

3 基于PC-Crash软件的事故再现分析

3.1 事故再现分析及车辆-人体碰撞模型的建立

通过PC-Crash内的车辆数据库可获得事故车辆的信息[2]。建模时，应尽可能准确地获取事故车辆的各项参数，某些相关参数一般可由Pc-Rect软件处理获得，其他参数可取软件内置车辆默认参数。

在PC-Crash中加载事故车辆类型——奥迪牌小型轿车，建立本案例车辆-人体碰撞模型，调整行人的高度、体重及附着系数等参数。车辆及人体载入参数情况如图2所示。

图2 车辆模型及相关参数

根据委托单位提供的勘察材料，仿真时对肇事车辆的车速和人员姿态等相关参数进行调整，使车辆与行人的最初接触位置与勘查情况尽可能相同。

进入软件界面后，通过PC-Crash软件内的多刚体模型Multibody可对人员的姿势、高度、重量等人体参数值进行设置[3]。本案例中，行人身高170 cm、体重65 kg，其他参数默认。人体模型参数设置如图3所示。

3.2 仿真过程及结果分析

路面接触点是接触位置在路面的正投影，为车辆与人体接触的初始位置。车辆开始与人体接触时主要是汽车前保险杠和人体下肢的接触，这需要不断调整行人的步行姿态、车辆的车速和位置信息来实现。

图3 人体模型参数设置

利用PC-Crash实现车人碰撞事故仿真分析时，将车辆视为刚体，该参数根据肇事车辆的车型进行具体设置，而车辆的制动协调时间及路面摩擦系数均可通过仪器进行实际测试获得。行人模型由多个刚体组成，多刚体由不同的部分如头、躯干等组成，可通过调整人体上肢摆臂幅度、下肢步伐的大小及行人上身前倾的角度来调整人体姿态。

当最后的停车位和事故现场的现场拟合程度最佳时，相应参数被认为是最佳值。人体接触位置的二维及三维视角分别如图4和图5所示。

图4 人车接触位置的二维图

图5 人车接触位置的三维图

事故过程分为3个阶段：开始碰撞、抛出碰撞和滑移阶段[4]。利用车辆模型和初始碰撞时间，对碰撞过程中的行人损伤进行仿真分析。碰撞过程如图6至图8所示。

仿真结果与实际交通事故和损伤结论一致，该研究为事故过程还原和事故鉴定提供了重要依据[5]。

图6 人车接触

图7 行人被抛出

图8 人车最后位置

车辆碰撞过程中车速变化曲线如图9所示。由图9可知，车辆事故中采取了制动措施，车速逐渐降低。事故中行人左下肢受力（即加速度）变化曲线如图10所示。由图10可知，T=0 s时机动车与人体开始接触；T在0.05 s左右时，左下肢加速度达到第一个高峰，此时产生的加速度大于600 m/s2。

图9 车速变化曲线

图10 行人左下肢受力变化曲线

通过不断调试模拟过程，肇事车辆和行人的最后停止位置与事故人员的勘察结果一致，如图11和图12所示。因此，该仿真能够反映实际的事故发展情况。

图11 仿真最后人车位置

图12 道路交通事故现场图

3.3 仿真结果验证

本研究中，通过借助现场勘察的各种有效信息，如车辆与人体痕迹、人体损伤诊断及最后停止位置等，使仿真结果更为准确可信；结合车辆损坏、人体损伤情况及证人证言，进一步验证了仿真结果的准确性。

通过对车辆检验及人体损伤情况分析可知，车辆的突出部位为车辆保险杠，该部位不仅突出且高度较低，会率先与行人下肢接触，形成人体下肢比较严重的撞击损伤；行人被抛向空中过程中与车辆的发动机罩等较高位置接触。

在小客车碰撞行人事故中，肇事车辆的制动协调时间和制动减速度都受车辆驾驶人的主观因素影响，而行人的行走状态和方向等因素也存在差异，这使行人受到碰撞的过程也不尽相同。

4 结束语

本文以PC-Crash碰撞仿真软件为平台，对仿真再现结果与现场勘测和调查情况进行了数据比对分析，再现了事故的全过程，还原了行人伤害的位置，分析了受伤原因[6]。研究表明：模拟再现的结果与实际情况基本一致，说明利用PC-Crash仿真软件对人车碰撞事故的理论分析研究具有一定的实际意义。

［1］ 赵志杰，金先龙，张晓云，等．面向人体损伤的人车碰撞事故再现［J］.振动与冲击，2008，27（5）：95-98.

［2］ 卜德军.汽车与行人交通事故车速再现的研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.

［3］ 苏海洋，王振波.基于PC-Crash的汽车与行人碰撞事故再现研究与仿真分析［D］.哈尔滨：哈尔滨理工大学，2014.

［4］ 许洪国.汽车事故工程［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［5］ 廖小亮.汽车与行人碰撞事故再现研究与仿真分析［D］.成都：西华大学，2012，

［6］ 王辰，呼啸，卜德军.基于交通事故鉴定实务的PC-Crash优势分析［J］.工程技术，2016（2）：300-301.

Traffic accident identification between vehicle and pedestrian based on PC-Crash

YANG Tie-cheng1，2，GUAN Zhi-wei1，WANG Shao-hua1
（1.School of Automotion and Transportation，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China；2.Judicial Identification Centerof Tiantong，Tianjin 300241，China）

Based on the case of accidents between pedestrians and vehicles in Tianjin city these years，the damage of pedestrians in traffic accident and the relevant parts of the body are analyzed in this paper.The speed of the the vehicle is calculated in the collision between pedestrians and vehicles the pedestrian car.Based on PC-Crash reconstruction simulation platform，the simulation of vehicle collision accident form and human reproduction methods are analyzed，and the passenger car accident collision shape，multi-rigid body damage model，the speed change information are refined.The software simulation result is consistent with the result of the traffic accident scene investigation，which provides the theoretical basis for the simulation analysis of the PC-Crash software.

traffic accident；speed identification；pedestrian；PC-Crash

U491.3

A

2095－0926（2016）04－0016－04

2016-07-12

天津市自然科学基金重点项目（16JCZDJC38200）；天津市科技支撑重点项目（16JTGCCX00150）；天津职业技术师范大学科研发展基金资助项目（KJ14-01）.

杨铁成（1986—），男，硕士研究生；关志伟（1970—），男，教授，博士，硕士生导师，研究方向为载运工具运用工程.