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1、摩托车碰撞交通事故再现研究宋景芬张国方( 汽车工程学院)摘 要根据动量守恒定律, 建立了摩托车与汽车正面碰撞及直角侧面碰撞的数学模型。 该模型为交通事故再现推算碰撞速度提供了有效实用的方法。关键词摩托车 ; 交通事故 ; 碰撞模型中图法分类号U483引言0从交通安全角度来看, 摩托车 (尤其是两轮摩托车) 是一种安全性能较低的机动车。 由于其体积小、速度快、不易被其他车辆识别和行驶稳定性差, 因而比汽车更容易发生交通事故。 又因摩托车乘员身体直接暴露在外, 没有车身保护, 所以一旦发生事故, 其死伤率很高。 据统计, 交通事故中, 摩托车对汽车事故占 77% 左右。目前, 交通事故再现最常用的
2、是车辆制动印迹, 随着装备有 A B S 防抱死制动系统的汽车 增加, 事故现场制动印迹不确定的可能性增加, 因而仅靠这种方法推算汽车与摩托车的碰撞 速度往往是不够的。 据此, 笔者试图探求一种摩托车碰撞交通事故的再现方法。摩托车与汽车正面碰撞事故摩托车与汽车正面相撞属于一维碰撞。 汽车前部有刚度很大的发动机总成 (发动机后置 汽车除外) , 提高了前部的整体强度, 而摩托车前部由于其结构特点, 前叉部分容易损坏变 形。 因此, 摩托车与汽车正面碰撞时, 可近似认为变形只集中发生在摩托车前部, 而汽车前部 几乎不变形。由碰撞力学原理知, 两物体正面碰撞时, 动能损失为:1 E = m 1m 2
3、 2 (m 1 + m 2 ) (V 10 - V 20 ) 2式中, m 1、m 2 分别为摩托车和汽车质量; V 10、V 20 分别为摩托车和汽车碰撞前的速度。 由于摩托车前部结构特点, 其变形阻力与变形量无关, 而与变形速度有关, 并且摩托车在碰撞过程中, 因前叉弯曲及前轮损坏变形, 使摩托车的轴距及总长尺寸都缩小。 碰撞结束 时轴距几乎没有弹性恢复, 因此摩托车变形量应取轴距作为变形量。 摩托车前部变形吸收的能量 E 为(1) E = m 1 a 1 s1式中, s1 为摩托车变形量; a 1 为摩托车碰撞加速度。(2)稿件收到日期: 1998209204.宋景芬, 女, 35 岁,
4、 讲师, 现从事汽车制动性能方面的教学与研究工作. 武汉, 武汉汽车工业大学汽车工程学院 ( 430070).2武汉汽车 工 业 大 学 学 报1999 年 4 月由于动能损失 E 与摩托车前部变形吸收的能量 E 相等, 故有m 1m 2 2 (m 1 + m 2 ) (V 10 - V 20 ) 2 = m 1 a 1 s1(3)设摩托车有效碰撞速度 (碰撞过程中速度的变化量) 为 V f , 由碰撞动力学原理有1V f 1 =m 1 (m 1 + m 2 ) (V 10 - V 20 )将式 (4) 代入式 (3) 有(4)V 2f 1 a 1 = 2 m 2 (m 1 + m 2 ) s
5、1(5)通过实车碰撞实验可求得摩托车有效碰撞速度 V f 与加速度 a 1 的对应关系如图 1 所示2 。根据1现 场勘察可测出摩托车变形量 s1 , 根据式 (5) 可求出 V f度。, 再利用式 (4) 可求出两车碰撞前的相对速1图 1 有效碰撞速度与加速度关系摩托车与汽车直角侧面碰撞事故图 2 表示行驶中汽车 m 2 受到从侧面驶来摩托车 m 1 的碰撞, 使前进方向改变了 角。根据 碰撞前后动量之和不变的原理有2(m 1 + m p )V 10 = (m 1 + m p + m 2 )V cm 2V 20 = (m 1 + m p + m 2 ) u c式中, V c、u c 为碰撞后
6、两车的共同速度分别在汽车前进方向与摩托车前进方向上的分量;V 20 分别为摩托车和汽车碰撞前的速度; m p 为摩擦车乘员质量。(6)(7)V 10、由于两车碰撞近似于塑性碰撞, 所以速度分量 V c 及 u c 是两车共有的。汽车前进方向变化角度为:tg- 1 (m 1 + m p )V 10= tg- 1 u c =(8)V cm 2V 20 (m 1 + m p )故(9), 图 3 为美国的一份实V 20 =V 10m 2 tg摩托车碰撞前的速度可根据已发表的实车碰撞实验资料来推算1, 3图 2 摩托车对汽车直角碰撞事故速度与质量关系图 3 摩托车变形量与碰撞速度的关系第 21 卷 第
7、 2 期宋景芬等: 摩托车碰撞交通事故再现研究3验资料, 是由不同型号本田摩托车 (质量为 90 218 k g ) 对质量为 1 950 k g 轿车侧面直角碰撞所得数据归纳出来的。 图 3 实际上为一条直线, 可用下式描述, 即(10)V = 1. 5 s + 12式中, s 为摩托车变形量, cm ; V 为摩托车速度, km h。若碰撞时乘员脱离摩托车飞越汽车顶部跌落至汽车另一侧, 即乘员身体未参与与汽车碰撞, 则式 (8)、式 (9) 中应把乘员质量 m p 去掉。摩托车与汽车碰撞事故碰撞速度的再现例如, 在摩托车与轿车直角碰撞事故中, 轿车左侧车门处有深度约 400 mm 的凹陷变
8、形; 从现场勘察, 摩托车翻倒在一旁, 前叉向后弯曲成垂直状, 前轮发生严重变形, 抵在发动机前 部, 摩托车的全部变形量约 450 mm ; 现场道路铺设良好, 平坦而干燥, 没有发现摩托车或汽车 的轮胎拖印痕迹; 摩托车乘员没有参与汽车碰撞; 两车碰撞其他原始数据如表 1。表 1 摩托车与汽车碰撞原始数据表3空车质量 k g前进方向变化角 ()停车点至碰撞地点距离 m摩托车汽 车15 2017. 41841 950根据式 (9)、式 (10) , 可计算出事故中轿车碰撞前速度约为 34 km h , 摩托车的碰撞前速度约为 75 km h。结束语4交通事故碰撞速度判断是交通事故再现任务之一
9、, 也是确定事故责任的依据。在现场道路上没有留下摩托车或汽车的轮胎拖印痕迹的情况下, 可用笔者所分析的方法推算碰撞前摩托 车与汽车的速度。参考文献道路交通安全. 北京: 人民交通出版社, 1990. 摩托车交通事故的特征与分析. 汽车运输研究, 1996 (4) : 13 16 道路交通事故分析与再现. 北京: 警官教育出版社, 1996.1 赵恩棠.2 刘希柏.3 许洪国.Recon struc t ion Study f or M o torcyc le Tra f f ic A cc iden tsS on g J in gf enZ h a n g G u of a n g(Schoo
10、 l o f A u tom o t ive E ng inee r ing)A bstrac tB a sed o n th e law o f m om en tum co n se rva t io n, th e m a th em a t ic s p a t te rn s o f f ro n t co llisio n andve r t ica l side co llisio n o f m o to rcyc le s and m o to r veh ic le s a re deve lop ed. T h e m e tho d g ive s w ay s to eva lua teco llisio n sp eed in t raff ic acc iden t reco n st ruc t io n s.Key wordsm o to rcyc le ; t raff ic acc iden t ; co llisio n m o de l(本文责任编辑: 李道文)