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1、摩托车事故的分析与计算,主讲人：赵桂范 教授,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 2 页,自1989年发生的第一起车祸死亡事故至今，全球死于交通事故的人数总计高达3200多万，远高于同期死于战争的人数。因此加强交通事故的研究具有重要的社会意义和经济价值。 我国是一个摩托车保有量众多的国家，而汽车与摩托车碰撞模型的研究相对较少。针对这种特殊情况，介绍与摩托车有关的交通事故分析和再现方法，从实用的角度简单的叙述了基本理论，侧重于描述利用实验和统计结果建立碰撞模型，实现事故再现。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 3 页,常见的摩托车事故可以分为两大类： 1.汽车与摩托
2、车事故； 2.摩托车单独事故。 下面将对这两种情况进行分析：,一、摩托车与汽车事故,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 5 页,摩托车与汽车碰撞的显著特点: 在质量上两者相差悬殊。摩托车在质量上轻则数十公斤，重则不过二百多公斤，而汽车质量则以吨为单位，质量上相差悬殊将造成受伤一方多为摩托车驾驶者。 摩托车驾驶者与汽车为一次碰撞，无论摩托车迎面与汽车相撞或是汽车侧面撞击摩托车，驾驶者都与汽车发生一次碰撞。 摩托车碰撞后驾驶者与车分离。碰撞前驾驶者与摩托车可看成一个整体，即质点运动。当相撞时，由于冲击力过大，一般会导致驾驶者与摩托车分离。, 摩托车向汽车车身侧面碰撞速度计算,2019
3、/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 7 页,摩托车向轿车侧面冲撞时，根据模拟实验有下列几种举动，如图所示：,摩托车向轿车冲撞的运动学,但在实际交通事故中，往往骑摩托车人不只是一种举动。随着碰撞速度的提高将从滑移型向冲撞型和跳跃型转化。当摩托车骑手被车把拉住时，则以此为轴，向前跃转，骑手面部冲向轿车的外部车厢，行成拉挂型。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 8 页,当摩托车向静止的轿车侧面碰撞时，被碰撞车侧面留有凹形的纵沟，图（A)。,A B 被碰撞汽车的凹痕,如果被碰撞车是在行驶状态，被碰撞车的侧面不仅有凹形的纵沟，且附加有拉伤痕，图（B）。,2019/11/12,摩托车
4、事故的分析与计算 第 9 页,摩托车碰撞汽车侧面时，汽车的压陷深度和摩托车轴距的缩短之和，取决于摩托车碰撞汽车时刻，摩托车具有的动能， 如图所示为摩托车正面或斜碰撞汽车侧面时轴距缩短与汽车的凹损之和与碰撞能量的关系。,摩托车正面或斜碰撞汽车侧面时，轴距缩短与汽车的凹损之和与碰撞能量的关系,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 10 页,“迎面碰撞型”的事故中，若摩托车总重量（包括乘员体重）在150300Kg，向质量1吨以上的轿车成直角冲撞时，如图所示。 这时有两种情况：,1.质量较大的轿车碰撞后的速度在X轴上的分量为 。假设摩托车和轿车的碰撞为非粘着碰撞，可认为碰撞后轿车速度 等于
5、碰撞前轿车的速度 。,=,摩托车冲撞轿车（交叉直角）,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 11 页,2. 假设由于摩擦力的作用，碰撞后轿车和摩托车完全一体化（粘着碰撞），质量为 ，则： 式中 碰撞前汽车的速度（m/s）; 碰撞后汽车的速度在X轴上的分量（m/s）； 摩托车的质量（kg）； 汽车的质量（kg）。,一般来说，多数碰撞为非粘着碰撞，故可认为,=,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 12 页,假设碰撞后汽车的速度为 则： 且可以根据汽车滑移距离，依据能量守恒得：,求得：,式中： 附着系数修正值； 碰撞后汽车滑移距离（m）； 汽车的纵滑附着系数； 碰撞车滑移偏
6、向角。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 13 页,摩托车在碰撞前后的速度也分两种情况讨论：第一种情况是摩托车和骑车人一起向汽车冲击后反弹回；另一种情况是摩托车向汽车撞击后，骑车人离开摩托车跳跃到汽车的顶盖上。这两种情况是有区别的，但无论是哪种，骑车人和摩托车的反弹系数均可视为零。,摩托车骑车人的质量。,第一种情况:,式中,碰撞后汽车速度的y轴分量(m/s);,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 14 页,汽车碰撞后速度在Y轴上的分量 = =,骑车人落在被碰撞车前时，摩托车碰撞前车速为:,式中： 碰撞前摩托车的速度(m/s)； 附着系数修正值； 碰撞后汽车滑移距离
7、（m）； 汽车的纵滑附着系数； 碰撞车滑移偏向角(度)； 摩托车的质量(kg)； 汽车的质量(kg)； 摩托车汽车人的质量(kg)。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 15 页, 骑车人越过被碰撞车顶盖时，摩托车碰撞前车速为:,第二种情况:,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 16 页,反弹系数,相对碰撞速度与相对反碰撞速度之比称作反弹系数。 假定A车以较快的速度 行驶过来，追尾碰撞在以较慢速度 行驶的B车上，再设定碰撞后A车速为 ，B车速为 ，那么 相对碰撞速度= 相对反弹速度=,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 17 页,所以, 反弹系数 完全
8、弹性碰撞时，反弹系数 。 完全塑性碰撞时，反弹系数 。 例如，皮球是完全弹性体，所以当皮球以 的速度撞在墙上时，会以 的速度反弹回来。因此：,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 18 页,撞在墙壁上的皮球引起弹性变形，并将动量转换成弹性应变能，一旦速度变成零，碰撞后弹性应变能又全部还原为动量，从而变成逆向的速度反弹回来。但是，粘土球为完全塑性体，所以当粘土球以 的速度撞在墙壁上时，会贴在墙壁上而不会回弹，所以：,撞在墙壁上的粘土球引起塑性变形，并产生不可逆的塑性变形功，所以动量全部转换成热能。因此，碰撞后不会再反弹回来。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 19 页
9、,每个物体都分别具有各不相同的固有反弹系数。右图为用多种不同物质的球使其碰撞来测量其反弹系数的速度特性的结果。 玻璃球反弹系数大，因速度造成的反弹系数变化也小。与玻璃球相比，铜球和铅球反弹系数小，且呈现出碰撞速度大，反弹系数小的趋势。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 20 页,那么，汽车的反弹系数如何呢？ 下图是轿车在高速域反弹系数测量结果。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 21 页,右图为轿车在低速域反弹系数的测量结果。 轿车原来就是以挤压成型性较好（塑性倾向较强）的软钢板为主体构成的中空箱状体，所以其反弹系数当然较低。另外，因有效碰撞速度引起的反弹系数变
10、化也较大。有效碰撞速度较大，弹性变形量也越大，反弹系数小。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 22 页,与正面碰撞相比，追尾车的反弹系数较低的原因主要是由于车身后部(行李箱)的刚性比车身前部低，丧失弹性的趋势更加明显的缘故。 在发生碰撞时，因塑性变形失去的动量为 式中 ： 为碰撞车的质量； 为碰撞车的速度； 为被撞车的质量； 为被撞车的速度； 为反弹系数。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 23 页,当然，当 时， 当 时，,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 24 页,根据变形量推算碰撞前速度,这类交通事故的特征是摩托车向汽车迎面冲撞时，首先是前
11、轮接触轿车，是摩托车的前叉向后位移。当前叉向后位移被车架（摩托车的发动机）顶住时，这时前轮开始由圆形变为椭圆。两轮车碰撞速度与纵向变形的关系下图所示。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 25 页,B C D E 参考点,A,A B C D E 参考点,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 26 页,如果使用轴距减少量表示前叉位移的大小与碰撞速度的关系，如下图，其数学表达式为：,本田摩托车撞普利茅斯轿车侧面轴距减少量与碰撞速度的关系,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 27 页,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 28 页, 汽车横向碰撞摩
12、托车侧面,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 30 页,汽车向摩托车侧面碰撞的事故基本形态包括3种，分别为 A型，汽车向摩托车(包括驾驶者)的重心碰撞。 B型，汽车向摩托车(包括驾驶者)的重心后侧碰撞。 C型，汽车向摩托车(包括驾驶者)的重心前碰撞。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 31 页,A型事故的特点是驾驶员身体与汽车一次碰撞，结果被汽车抛向前方，而摩托车则倒地滑动。整个碰撞过程实际有两次连续发生的碰撞构成。先是摩托车遭到汽车头部的直接撞击而飞向前方，而后摩托车倒地后也在地面上向前滑动。,左图为这类碰撞的现场示意图。质量为 的摩托车碰撞后，沿与y轴夹 角的
13、方向滑出 距离后停止运动；驾驶员碰撞后沿与y轴夹角 方向飞出，抛出距离为 ；而汽车碰撞后沿原来前进方向继续滑行x后停止运动。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 32 页,以骑车人为研究对象分析：,骑车人的质量一般相当于汽车质量的5%左右，相对很小，当被正面碰撞时，骑车人会立即加速，达到几乎与碰撞车碰撞速度一样的速度。被撞人因汽车制动，水平抛出后，呈抛物线轨迹落在地面上。落地后在路面上滑行，因摩擦功而减速，最后停止，如下图。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 33 页,因此，根据这一关系，有时可以通过骑车人的翻倒距离，推算肇事车辆的碰撞速度。在此设定： :汽车的碰
14、撞速度(m/s) :骑车人的质量(kg) :重力加速度(9.8m/s) :骑车人撞飞高度(m) :翻倒距离(m) :被抛出的距离(m) :路面滑行距离(m) :下落时间(s) :人体在路面上滑行的摩擦系数,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 34 页,得公式,消去t,得：,最后变形得：,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 35 页,摩托车车速取以Y轴方向动量守恒得： 带入 和 得：,计算A型事故碰撞前汽车及摩托车的车速，主要依靠动量守恒定律。先考虑x方向的动量守恒：,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 36 页,再看B型，如图：,摩托车受到向右回转力的
15、作用而右转，与汽车的右侧面进行二次碰撞。在这种情况下，摩托车一边向右旋转，一边向右前方滑移。而驾驶者，不论摩托车如何运动，由于惯性的作用会持续按原来的方向运动，并与摩托车分离。,B型事故特点,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 37 页,摩托车车速即为骑车人抛出速度，由前文可得： 式中 骑车人抛出至停止位置位移（m）； 骑车人在路面上滑行时的摩擦系数； 骑车人抛出时的重心高度（m）。,碰撞后汽车若制动停车，则碰撞后的速度为： 式中 汽车制动距离； 汽车与路面附着系数。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 38 页,C型事故 汽车向摩托车(包括驾驶者)的重心前碰撞。摩托车向左回转和汽车的左侧面碰撞，运动量几乎全部传递给汽车。,2019/11/12,摩托车事故的分析与计算 第 39 页,碰撞后汽车若制动停车，则碰撞后的速度： 式中： 汽车制动距离； 汽车轮胎与路面附着系数。,则汽车的碰撞速度为：,即,摩托车车速为：,案例分析（一）,2008年*月*日李某驾驶鲁*摩托车由西向东行驶与由北向南行驶的出租车鲁*相撞，致使李某受伤，摩托车损坏。,1.案情简介
