PDF《魏朗道路交通事故模拟再现的车辆动力学三维模型_魏朗》

第 3卷 第 3期 2003年 9月 交通运输工程学报Journal of Traffic and Transportation Engineering Vol.

3 No.

3 Sep.

2003 收稿日期: 2003-03-19 基金项目: 教育部科技重点项目 (重点 02077) 作者简介: 魏朗(1957-) ,男 ,四川成都人 ,教授 ,博士 ,从事交通安全研究 . 文章编号: 1671-1637( 2003) 03-0088-05 道路交通事故模拟再现的车辆动力学三维模型 魏朗,陈 涛 ,余 强 (长安大学 汽车学院 ,陕西 西安 710064) 摘要: 应用动力学理论 ,提出了用于道路交通事故模拟再现分析的车辆动力学三维模型 ,并引用 日本汽车研究所的 16例车对车实车碰撞实验数据对该三维模拟模型的计算误差进行界定 ,并与二 维四轮模拟模型的计算精度进行了定量比较 ,针对实际道路交通事故案例进行了模拟再现. 实例证 明车辆三维模型在计算车辆碰撞动力学问题时的总体平均相对误差值为 6.

65 % ,虽然相对于车辆 二维四轮模型其速度计算精度在总体水平上降低了 1.

43 % ,但若考虑到其对道路交通事故形态的 包容性和形象化方面的优势 ,计算精度的适度降低是可以接受的. 关键词: 交通运输工程;

道路交通事故再现;

车辆动力学;

三维车辆模型 中图分类号: U491.

3 文献标识码: A Three-dimensional vehicle dynamics model for road traffic accident simulation and reconstruction W EI Lang ,C HEN Tao, YU Qiang ( School of Automobile, Chang′ an University, Xi ′ an 710064, China) Abstract : With dynamics theory, a 3-D vehicle dynamics model for road traffic accident simula- tion and reconstruction was put forward. Through refering to

16 car-to-car impact test datum, the computation error of the 3-D simulation model w as defined, and the computation precisions of the 3-D vehicle model and 2-D four-wheel model w ere compared in quantity. The results of simu- lation and reconstruction for real traffic accidents show that the general average relative error of the 3-D vehicle model used to compute such the intensive motion as the vehicle impact is 6.

65 % , and the computation precision of the 3-D model decreases by 1.

43 % than that of the 2-D model, the proper reduction of computation precision is acceptable because of its advantage in the area of traffic accident type accommodation and visualization.

1 tab,

4 figs,

7 refs. Key words : traffic and transportation engineering;

road traffic accident reconstruction;

vehicle dynamics;

3-D vehicle model Author resume : W EI Lang( 1957-) , male, Ph D, professor, 86-29-2334471, langw

001 @ sohu. com. 车辆是道路交通事故的主要 (必然 )当事方 ,对 道路交通事故进行模拟再现的直接目的是在逆向计 算出事故车辆制动前或碰撞前瞬间行驶速度的前提 下 ,在计算机屏幕上形象再现事故的全过程 ,其最终 目的是为了帮助交通管理执法人员查证事故原因 , 鉴定事故责任. 在分析道路交通事故时 ,一般都将整 个事故过程分为 3个阶段 [1 ] ( 1)碰撞 (瞬间 )前的运动过程 ,当事方都进入事 故不可逆时段但尚未碰撞接触之前的运动阶段;

( 2)碰撞接触过程 ,当事方发生接触并且有明显 力作用的阶段;

( 3)碰撞后运动过程 ,当事方脱离碰撞接触之后 的自由运动阶段. 目前 ,模拟再现道路交通事故的主流技术路线 如下: ( 1)首先求解当事车辆在碰撞后运动阶段的瞬 态运动状态 ,应用经典运动学和动力学理论 ,建立车 辆运动力学模型 (包括车轮- 地面力学模型 )和轨迹 叠代计算模型等 ,根据来自事故现场的碰撞位置和 停止位置参数 ,逆向计算出碰撞后脱离接触瞬间的 车辆速度和角速度. ( 2)根据碰撞模型逆向求解碰撞前瞬间的车辆 速度和角速度. ( 3)根据地面痕迹确定事故车辆在发现事故倾 向前正常行驶时的速度和路线. ( 4)根据车辆运动力学模型 (包括车轮 - 地面力 学模型 )、车辆行驶速度、初始位置与路线等 ,按设定 时间步长正向计算车辆的瞬时状态 ,并适时输出到 屏幕. 显然 ,道路交通事故过程中的第 ( 1)和第 ( 3)阶 段的定量计算都主要依托于车辆动力学模型 ,其模 型本身的正确性和精确度对道路交通事故的计算及 模拟再现结果正确与否有着决定性的作用.