轿车与行人碰撞事故再现研究

揭国顺　范凡

摘 要：本文选取最新的一个真实事故案例进行了建模和仿真，分别从车辆和行人的身高、体重还有碰撞速度三个方面角度来分析其对行人抛距的影响，将仿真结果中导出的数据参量与实际发生事故的数据进行了对比，通过分析验证了仿真模型的精度和仿真再现的可行性。根据所验证的事故建模和再现方法，對NAIS数据库里的10起案例进行再现从而得出行人抛距、头部碰撞参数和行人损伤评价指标的拟合曲线和回归方程，指出在我国交通事故中，头部损害造成行人死亡的主要原因。以此为交通管理部门能够准确、客观地处理道路交通事故提供了良好的方法，供交通事故管理部门对事故发生的全过程进行了解和分析。

关键词：交通安全 事故深度调查 PC-Crash 事故再现技术

1 引言

随着全球各种类型的机动车保有量的迅速增长，汽车给人类社会带来了巨大物质文明利益的同时，也给人类社会带来了难以磨灭的伤害和痛苦，道路交通安全事故随着交通运输业的快速发展也成为世界首位公共卫生热点话题。日本的汽车研究所（JARI）开发出了一种可供人车碰撞事故使用的JARI假人模型，这种模型在行人保护设计和事故鉴定分析[1]方面起到重大作用。加拿大的ARAS科技公司在2010年推出了一款名为ARAS 360 HD[2]的事故模拟仿真分析软件。重庆交通大学的蒋工亮，通过研究在发生交通事故碰撞时所产生的留在路面的车辆制动痕迹、散落物等，利用PC通过痕迹与行人伤情来判断事故发生前人车分别处于什么样的运动方向和运动状态[3]。西南交通大学的张诗波，定义了顶推型和拱推型两种人车碰撞形态，并建立了新的卷绕型、顶推型、拱推型等三种行人抛距公式[4]。综上所述，多刚体仿真不仅具有操作方便、效率高的特点，而且其计算结果较为精确。

2 轿车与行人碰撞事故再现

在轿车与行人碰撞事故中，特别是车速较高的时候，往往会发生不同程度的碰撞事件，所以人体损伤程度中蕴含着丰富的事故信息。通过对交通事故进行深度调查所得到的结果、医院诊断报告，可以获取到车辆损坏程度及行人的损伤详细信息[5]，但目前就资料记载来看，使用频率最高的方法就是利用软件进行模拟仿真再现。而现阶段主要有MADYMO和PC-Crash这两款具有代表性的应用于模拟轿车与行人碰撞事故的仿真软件。

3 事故再现案例概述

在文中所用到的事故再现仿真的案例全部来自于NAIS数据库，该数据库中共有发生在2017年7月至2019年8月间人车碰撞事故案例30起，其中60%的事故是由于行人不遵守交通规则私自横穿马路，与正在行驶的轿车发生碰撞。相关研究表明此类碰撞事故也是导致行人伤亡的主要类型。因此，本文将从这18起案例中选取了10起包含详细事故调查信息，包括事故现场道路信息、车辆损坏勘测信息、交通事故参与者调查以及医院行人伤亡记录等的案例，利用PC-Crash软件对这10起案例进行事故再现仿真研究。

4 再现案例模型仿真

事故再现仿真时，首先要根据事故案例深度调查报告信息，绘制并导入事故现场图，根据实际案例信息建立碰撞模型并设置好相应参数开始进行仿真重现。评判仿真结果的准确性与否主要是根据碰撞点的位置、运动轨迹、事故参与方最终停止位置等仿真结果同真实事故的吻合程度来判断。

4.1 车辆碰撞速度与行人抛距的关系

经过比较测试，发现与幂函数相比，二次项式函数的拟合程度更好，相关系数R2更大，如图1行人抛距的拟合曲线和表1回归方程所示。

4.2 车辆碰撞速度与行人头部碰撞参数的关系

由图2、图3拟合曲线和表2回归方程可知，头部碰撞速度随着碰撞车速的增大而呈增大的趋势，而头部碰撞时间随着碰撞车速的增大而呈减小趋势。

4.3 车辆碰撞速度与行人损伤评价指标的关系

由图4拟合曲线和表3回归方程可知，头部HIC值、胸部加速度和小腿剪切力与碰撞车速的相关性均很高，相关系数R2都高于0.72，且随着碰撞车速的不断增大，头部HIC值和胸部加速度亦有增大的趋势。进一步分析小腿剪切力二次多项式回归方程可知，在碰撞车速为45km/h时，小腿所受的剪切力最小约为1000N。

经上述对比分析，行人抛距、损伤部位和程度均与事故客观事实相吻合，同时也验证了仿真再现方法和碰撞模型的可靠性。总体来看，行人头部损伤仍是造成行人伤亡的主要原因。这是因为相较于欧美人群，我国人体整体身材较为瘦小，很多情况下在下肢或肩部与发动机引擎盖发生碰撞后，头部会与车辆前端发动机盖发生碰撞，从而造成严重的头部伤害，继而引发行人死亡。

5 结语

本文以车人碰撞事故为研究对象，灵活运用交通事故深度调查结果，构建面向道路交通事故分析的轿车与行人碰撞事故再现方法体系，使用仿真软件PC-Crash进行轿车与行人的建模仿真事故再现。根据所验证的事故建模和再现方法，对NAIS数据库里的10起案例进行再现从而得出行人抛距、头部碰撞参数和行人损伤评价指标的拟合曲线和回归方程，表明头部损伤已经成为我国交通事故中人员伤亡的主要原因。以此为交通管理部门能够准确、客观地处理道路交通事故提供了良好的方法。

课题：南通理工学院2023届“优秀毕业设计（论文）培育计划”（BS202209）。

参考文献：

[1] 曹弋.二维碰撞事故车辆轨迹再现模型研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007.

[2] KENNEDY M，HETHERINGTON P. Accuracy evaluation of the ARAS HD angular momentum solution in relation to the RICSAC staged crash events [N]. white-papers，2019-01-04.

[3]庹永恒，蒋工亮，黄勇，郝海生.汽车与行人碰撞事故再现仿真研究[J].背景汽车，2010，76（5）：26-28.

[4] 张诗波.道路交通人车碰撞事故再现关键技术研究[D].成都：西南交通大学，2019.

[5] 李丹.基于事故再现的人车碰撞时行人状态分析[D].成都：西华大学.2016.