PC-Crash在道路交通事故再现中的应用

摘要：针对一起真实的汽车-摩托车碰撞道路交通事故，根据事故现场采集的车辆、人员以及各种痕迹信息，利用PC-Crash软件建立多刚体动力学模型，进行道路交通事故的重建，并进行计算机仿真分析，从而确定事故发生前事故各方的状态。研究结论可为传统依靠理论分析的交通事故司法鉴定提供更为直观的有力支撑，帮助理清交通事故责任，有利于确定车辆保险理赔。

关键词：PC-Crash；事故再现；计算机仿真

中图分类号：U471 收稿日期：2023-04-27

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.09.030

1 前言

目前，中国已成为世界汽车产销第一大国，随着机动车保有量的迅速增加，道路交通事故量呈现高速增长的趋势。现在不少车辆都装备行车记录仪，同时交警在重要路段和路口设置了视频监控系统，这给交通事故的处理带了极大的便利，但是在全国范围内仍有大量的路段没有监控，行车记录仪也不能很全面地记录事故发生全过程。借助PC-Crash进行事故再现可以在时间和空间上重现整个事故发生的全过程，从而科学地解释事故发生的原因，弥补交通事故司法鉴定只依靠理论计算而缺乏直观数据支撑的不足，避免事故各方当事人对应负的责任存在纠纷，从而更好地认定交通事故责任以及汽车的保险理赔。本文通过PC-Crash对一起真实的汽车-摩托车交通事故进行再现，在事故现场缺乏视频资料的情况下，帮助司法鉴定人员分析事故发生原因，同时也通过直观的视频画面还原真实事故发生的全过程，以消除事故各方疑虑。

2 PC-Crash软件介绍

PC-Crash软件是一款多刚体计算机仿真分析软件，由奥地利DSD公司的Hermann Steffan博士开发，可以作为交通事故司法鉴定的补充工具，目前被全球很多研究机构及高校广泛的应用于道路交通事故再现研究［1-2］。PC-Crash仿真分析软件主要是根据道路交通事故现场采集和记录的数据信息，包括交通事故后碰撞车辆及人员的终止落点位置、事故道路条件等信息，反向模拟事故发生的整个碰撞过程，最后得到事故发生前各方的运动状态。该软件的基本原理是基于运动学和动力学的知识，包括物理学基础知识的速度、加速度、牛顿定律，以及动量守恒和能量守恒等。使用者可以借助该仿真软件建立交通事故的数学模型和物理模型，通过计算机仿真再现交通事故中各运动物体间的相互作用关系和相对运动［3-4］。同时，PC-Crash软件可以对事故重建仿真模拟结果按照真实事故的实际比例进行缩放，仿真结束得到交通事故发生过程的三维碰撞形态以及大量的图形、视频以及数据表格，极大地扩充了该软件在实际交通事故中的普遍适用性［5-6］。

3 道路交通事故再现分析

3.1 事故简介

本交通事故发生于某日下午，事故发生时为晴天，事故路段为沥青路面，路面干燥。事故地点位于湖南省某省道，路面宽度为9 m，南北向是乡间小路路口，路面宽度为4 m。事故一方为北汽绅宝汽车自西向东行驶，另一方为两轮摩托车自南向北行驶，两车行驶至十字路口时发生碰撞，造成两轮摩托车上两人中一人撞飞较远，伤势较重，现场处于昏迷状态，另一人撞飞较近，伤势较轻，道路交通事故现场图见图1a。该事故造成绅宝汽车右前翼子板80 cm×40 cm凹陷变形及擦拭痕迹，右侧A柱可见20 cm×10 cm凹陷变形及擦拭痕迹，右侧前门多处碰擦痕迹，右后视镜镜面缺失、外壳破损开裂及擦拭痕迹；摩托车前轮碰撞后移，轴距变化0.15 m，双把手碰撞变形，车辆前部整体可见80 cm×60 cm碰撞破损痕迹，发动机外壳破损，汽车、两轮摩托车事故之后的照片见图1b。

3.2 建立碰撞事故仿真模型

根据事故现场交警记录信息建立道路、汽车、摩托车模型。该事故中汽车为北汽绅宝，由于PC-Crash软件内尚无此款车辆，而北汽绅宝来源于SAAB技术平台，故选用SAAB的车辆，按照北汽绅宝该款车型车身尺寸进行调整；事故摩托车为东毅牌摩托车，调用软件内部的摩托车模型，按照实际两轮摩托车的尺寸进行调整。根据原始道路交通事故现场图重建道路模型如图2a所示，建立绅宝汽车、两轮摩托车、骑车人及乘客的PC-Crash仿真模型如图2b所示。

3.3 碰撞事故仿真模拟

计算机仿真模型建立完成后，设定车辆碰撞位置和运动学参数，根据传统交通事故司法鉴定理论计算得出的数据，大致估算出汽车和摩托车碰撞时的车速，然后在PC-Crash软件内调试不同的汽车和摩托车的碰撞速度、汽车和摩托车的碰撞部位和角度、汽车的制动强度、两轮摩托车的转向角度等参数，直至模拟轿车、两轮摩托车的运动轨迹和最终落点位置、姿态与事故现场勘验情况基本相符；而摩托车驾驶员与乘客由于事故现场没有记录最终落点，只能根据轿车驾驶员和现场目击者口供记录大致圈定落点范围。利用PC-Crash软件进行事故重建仿真过程如图3所示。

3.4 PC-Crash仿真模拟结果

通过在仿真软件建设碰撞模型，并反复调试不同参数进行事故重建仿真，可以直观地看到事故车辆、两轮摩托车、骑车人及乘客的运动过程情况及最终落点位置不断发生变化，最终当北汽绅宝轿车车速为54.5 km/h、摩托车车速度为45 km/h时，得到绅宝汽车、两轮摩托车、骑车人及乘客最终落点位置如图4所示，此落点位置和交通事故现场痕迹相符。

3.5 事故再现结论

通过以上研究可以大致还原事故发生的过程：事故发生时绅宝汽车沿着省道自西向东行驶，两轮摩托车自南向北行驶，绅宝汽车正常行驶在道路右侧，由于事发路口有建筑物遮挡，汽车驾驶员未能预判有摩托车从右侧路口驶出，因此在碰撞事故发生之前驾驶员没有对汽车进行制动，车辆保持较高车速行驶；另一方面，摩托车准备直行横穿省道，而在省道和乡间小道之间有15 cm左右的高度差，为了顺利通过该路口驾驶员选择加速通过，同样受限于路边的建筑物未能及时发现北汽绅宝轿车，而当冲上省道后摩托车驾驶员发现了轿车，为了避免相撞采取了右转向避让，但是由于此时距离较近，最终导致本次碰撞事故发生。

4 结语

本文以奥地利的一款交通事故再现软件PC-Crash为研究平台，对一起真实发生的汽车-摩托车碰撞道路交通事故进行建模仿真，对比事故再现仿真结果与实际事故现场最终落点数据，以动画视频形式再现了事故的全过程，还原了摩托车驾驶员及乘客在事故中的位置变化，给司法鉴定人员确定事故责任人提供了强有力的支撑，也让事故家属无可辩驳［7］。同时，该事故重建结果与实际情况基本一致，也说明利用PC-Crash仿真软件对道路交通事故的理论分析研究具有一定的实际意义。

参考文献：

[1]童小波，刘盛雄，尹志勇，等.基于PC Crash的摩托车-行人碰撞事故分析重建[J].重庆理工大学学报（自然科学版），2018，32（2）：54-62.

[2]史薇钰，刘占峰.基于PC-Crash软件对事故现场进行重现[J]. 内蒙古科技与经济，2021（4）：96-97+103.

[3]龚鹏飞.基于PC-Crash的交通事故现场处置车辆防御性停放实验[J].实验室研究与探索，2021，40（1）：97-100.

[4]李华.基于不确定性分析的道路交通事故再现方法及人地碰撞损伤防护策略[D].长沙：长沙理工大学，2019.

[5]涂祥.不确定度理论在汽车—电动自行车碰撞事故再现中的应用[D].长沙：湖南大学，2014.

[6]张芳.人车事故再现结果不确定性分析[D].成都：西华大学，2016.

[7]李莉，涂祥，李平飞，等.基于不确定度理论的汽车-电动自行车碰撞事故再现研究[C]//第十一届INFATS国际汽车交通安全学术会议.重庆，2014：23-28.

作者简介：

涂祥，男，1988年生，讲师，研究方向为汽车安全。