基于单车事故车速鉴定的取证技术

邵祖峰，江 福，梁小华

（1.湖北警官学院 治安系，湖北 武汉430034；2.西藏警官高等专科学校，西藏 拉萨 850000）

1 引言

单车事故是指仅涉及单一车辆的交通事故。此种事故往往发生在高速公路上，普通公路的急弯、陡坡以及城市道路路边隔离带、电线杆或路灯杆等处也偶尔发生，事故的结果往往以侧翻、坠崖或者撞击固定物等形态出现，较少涉及到其他车辆或其他行人等。在早期高速公路的事故统计中[1]，单车事故的比率占50%以上。究其原因，虽然高速公路排除了其他横向干扰因素，行车条件较好，但超速、超限、超载、疲劳、车况不良、爆胎、措施不当等危险驾驶行为增多，导致事故的发生率显著增加。在众多原因中，超速排在第一位，当超速因素与其他危险因素相结合，将显著增加事故的危害后果。分析单车事故必须考虑速度问题。

2 单车事故速度鉴定的必要性

从侵权责任法的角度论及道路交通事故责任，单车事故由于不涉及其他相对方，事故的责任一般属于当事驾车人，考虑到交通事故赔偿责任的连带属性，车方及其驾车人应当对车内人员及被撞坏的路产损失给予赔偿，车辆的损失则根据保险条款要求有所不同，部分赔偿可能要求自理。此时的单车事故有关鉴定，比如车速，就失去了有助于法律赔偿的鉴别价值。但从道路交通事故处理与原因分析的角度而言，对单车事故的车辆进行速度鉴定是有意义的。首先，车速鉴定有利于警察了解事故形成过程，明确驾车人是否遵从了事故地段对车辆的速度限制要求，是否存在明显的违章情节，确认超速是否是造成事故的第一因素；其次，车速鉴定有利于证实驾车人自身行车已经遵守了速度限制规定，事故的形成主要是由于道路或者车辆或者其他方面的原因造成，为进一步的原因分析寻找方向，为向他方索赔提供证据与理由；再次，对于涉及人员众多伤亡的重特大事故，尤其是车毁人亡、社会影响较大情形，当事方的家属迫切需要知道事故的形成过程及其原因时，单车事故的车速鉴定就十分有必要，它澄清了当事方家属与媒介对事故过程的种种质疑，满足了其知情权。最后，通过对同一地段所发生的多起单方事故车辆速度鉴定，有利于交管部门发现该地段在路段安全管理上存在的问题，是否存在限速值与限速标志设置的不合理，是否存在所谓的黑点性因素，比如急弯、视距不良、线性组合不合理等，需要排查治理；当然单方事故作为一种常见的事故形态，具有一定的科研价值，通过对此类事故的实际调查分析，有利于道路交通事故处理工作，也有利于司法鉴定、交通工程与道路安全工程等学科的发展。

3 不同类型单车事故常用速度鉴定计算思路

车速鉴定主要是综合利用道路交通事故现场所遗留的各种痕迹、物证，包括车辆轮胎制动痕迹、侧滑痕迹、车体侧翻滑动痕迹、人体倒地滑移痕迹、车体损坏部位及其变形程度、人体损伤部位及其程度、道路及其附属设施的变形情况等，应用力学、运动学、交通事故物证鉴定技术、交通事故伤害学、汽车材料学等相关学科及其最新发展理论，分析车辆运动过程及其轨迹，并描述车辆速度变化的技术。车速鉴定可以说是交通事故再现与仿真技术的应用重点。从道路交通事故处理的角度而言，人们比较关心的是事故发生前的行驶车速，该车速决定了事故车辆是否满足道路交通安全法规对速度的限制要求。因为超速往往是事故发生的直接诱因，超速行驶会缩短驾车人的可应变的反应时间与空间，对人的驾驶适应性提出了更高的要求，但大多数人难以达到，以致形成事故。

单车交通事故根据其发生的环境，可以分为高速公路单车事故、城市道路单车事故和普通公路单车事故。如果依据事故发生的形态，则可以分为撞击固定物（比如高速公路护栏、中央隔离墩、电线杆、路灯杆或树木）、侧翻、坠崖等。单车交通事故车速鉴定技术主要依据事故形态进行研究。

3.1 单车撞击固定物速度鉴定思路

3.1.1 单车撞击高速公路护栏

汽车撞击高速公路护栏是高速公路交通事故的常见类型之一。事故的起因有两种：一是驾车人因前方障碍（路障或者是积水）采取所谓的紧急避险措施而急转方向盘，致使车辆在较短的横向空间内失控，与护栏直接撞击；二是车辆高速行驶过程中，受某种因素影响（如制动，横风路况）导致车辆发生侧滑，甩尾或者车辆头部直接偏离行驶方向撞向护栏，在这两种形式的撞击过程中驾驶员可能会频繁转动方向盘，同时加以持续紧急制动，以致车辆在路边护栏与中央护栏之间反复撞击，形成护栏多处部位撞击受损。这种撞击是比较危险的形式，极其容易与后面跟随行驶的车辆发生次生事故。许多求解车辆撞击护栏前行驶速度的研究都是基于此种模型。在这种撞击过程中，分为三个阶段：撞击前的制动减速、撞击中的车辆与护栏的变形过程、车辆碰撞后的位移。由此求解单车撞击护栏前车速的计算思路就可以设计（如图1所示）。

图1 车辆与高速公路护栏碰撞的车速鉴定一般思路

极端情况：车辆撞击护栏力度太大，导致护栏发生断裂性损坏，车辆冲出路外时的情形。此时的撞击一般是车辆与护栏的撞击角度较大，撞击力超出了护栏的承受范围，护栏吸收了其最大设计能量值。鉴定思路和图1类似，只是护栏的吸收能量为其设计要求的最大抗撞击能量值，撞断护栏之后的运动按坠崖或上坡处理。上坡的实质是车辆的重心提升，以抵消车辆撞击后的剩余动能。坠崖的处理方式与后面的描述相同。

3.1.2 单车撞击柱状物

此种撞击情形如同单车撞击固定物，和汽车碰撞测试有些类似。因此可以借鉴相似性原理的方法，结合对同类车型撞击测试数据与测试条件，采用比例模型的原理求解碰撞车速。也有一些研究人员利用碰撞深度与碰撞速度之间的经验数据拟合，得到了一些经验公式，鉴定思路（如图2所示）。

图2 单车撞击柱状物车速鉴定思路

3.2 单车侧翻车速鉴定思路

单车侧翻是一种极限圆周运动形式，往往是因车辆速度、转弯半径、质心高度与整车质量之间出现了某些不匹配，导致车辆因离心力的作用而发生侧翻。鉴定思路（如图3所示）。

图3 车辆侧翻车速鉴定思路

3.3 单车坠崖速度鉴定思路

单车坠崖一般是发生在陡坡急弯路段，车辆因下坡制动失控，正好遇上急弯，车辆失控冲出路外，形成飞车坠崖的现象。也可能是高速行驶过急弯，急踩刹车导致转向失控冲出路外的现象。整个运动过程大致分为弯道前段制动减速阶段、飞车坠崖的抛物体运动过程。如有可能还需要加上车体与防撞护栏（墙）变形过程。鉴定思路（如图4所示）。

图4 车辆坠崖速度鉴定思路

4 单车事故车速鉴定常用计算公式与来源

4.1 单车碰撞高速公路护栏

单车碰撞高速公路护栏，其车速鉴定的难点在于如何计算车辆与护栏碰撞过程中吸收的变形能量问题。有关车辆的变形能处理，可以借鉴车辆碰撞试验中的有关车辆变形刚度的统计试验值，假定车辆的前侧端部发生了弹塑性变形。借用胡克定律的形式，将变形能予以求出。依据车辆撞击时弹塑性特征，这里假定单位汽车碰撞宽度上所承受的撞击力为f，CA、CB为汽车的两种刚度系数，其取值范围可以参照美国国家公路交通安全管理署试验结果[2]。x为车辆撞击部位的深度位移值，其范围为[0，X]则f=CA+CBx，再假定b为撞击部位宽度变量，取值范围为[0，B]，则撞击部位的平面所承受的力为F=fb=CAb+CBx，则此种变形力所做的功为 W=∫∫b（CA+CBx）dxdb。 出于简化的考虑，由于车体前部的变形水平断面一般呈三角形，利用均值的思想得出此即为车辆撞击变形吸收的变形能。

对于护栏吸收的变形能，现阶段只能采取两种方式处理。一是利用黑箱的类似原理，造成护栏同样的变形，必须具备同样的变形条件，包括相等的冲击能量、冲击力和持续时间。因为护栏受损的过程是撞击力持续作用的结果，只要给于的冲击力一定，受损变形的程度就会基本一致，而且这种变形往往表现出成比例的特征。在有关护栏安全性测试研究中[3，4]，许多学者为此积累了大量的数据，研究的方法既有实车足尺测试，也有利用计算机软件模拟。结合现场测试的护栏变形程度，采用当量相似比例法相结合确定实际事故中护栏所吸收的能量。二是将护栏的变形过程看成一个弹塑性变形过程，采用类似胡可定律的方法计算护栏变形所吸收的能量，但现阶段围绕护栏的弹塑性系数的资料比较缺乏，这种计算思路只能等到相关数据成熟后实现。

黑箱原理的思想。对于任意一种高速公路使用的护栏形式，尤其是半刚性的波形护栏，都按照高速公路的实际交通流量条件，有针对性地进行过护栏测试。假定护栏测试中的同类型车辆的质量为m1，测试车速为ν1，碰撞角为θ1，撞击损毁护栏的能量为W1=对应护栏的最大动态变形为 d1（护栏毁损的长度为l1），测量出事故中护栏的实际动态变形d2，则护栏在变形过程中吸收的能量为能量值为w，则可以利用直接求出ν2，即碰撞护栏时的最小车速。

车辆撞出护栏后的剩余能量则可以用其他常规方法求解。对以上的步骤实行逆推，就可以求解出车辆碰撞护栏前在道路上的行驶速度。

当护栏超出合理变形范围之后，此时护栏已经失效，表明护栏吸收的能量已经达到了抗撞击能力的极点，可以直接借鉴国标中有关设置在不同等级道路上的护栏的撞击能量值，直接求解车辆撞击护栏时的最小速度[5]。具体思路如下：假定某护栏受到车辆撞击，现已脱落断裂，车辆的质量为m2，车速为ν2，碰撞角为θ2，查国标高速公路护栏设置标准知该护栏的防撞

4.2 车辆撞击柱状物

车辆撞击柱状物是典型的类似车辆正面碰撞模型，可以利用车辆前端的变形刚度系数，结合变形部位深度，忽略车辆撞击过程中的地面摩擦，可以近似认为车辆的撞击受损部位吸收的能量就是车辆撞击前的动能，依据能量守恒可以求出相应的运动速度[6，7]。美国对汽车碰撞电线杆等柱类物体做过研究[2]，认为汽车前端的变形量与碰撞速度之间在低速范围内（ν≤100km/h）基本上呈线性关系，但随着车辆质量的增加，车辆的变形量略有减少，基于这种认识，可以将车辆按照不同的刚度等级，拟合出对应的关系式。令车辆前端变形深度为xcm，碰撞速度为νkm/h，则有：

对未有列入的车辆可以按照线性插值法的方法予以确定。相对应的曲线图可以参见于长吉编写的道路交通事故鉴定技术方法。这一公式相对于公安部《典型交通事故形态车辆行驶速度技术鉴定》中的车辆撞固定物公式ν=67l要细致一些。

4.3 车辆侧翻与坠崖

车辆发生侧翻一般是在车辆急转弯时，也有车辆因避险后急转向与路侧或中央隔离带的刚性混凝土护栏发生撞击后重心升高，以混凝土护栏为支点发生侧翻，一般以混凝土搅拌车等高质心的车辆冲过中央隔离带侧翻居多。

对于一般急转弯辅之以弯道超高的情形，其计算相对简单。假定车辆急转弯半径为r，轮距为d，车辆质心高度h，弯道超高倾斜角为θ，则车辆发生侧翻的临界条件是车辆发生了侧翻，则证明车辆的最低速度已经超过了临界速度值。与侧翻相对的一种运动趋势是侧滑，侧滑的临界速度为，这里的μ′是静摩擦系数，其值一般为μ′=0.97f+0.08。车辆是侧滑还是侧翻，取决于这两个临界值哪一个先达到，一般而言，小轿车侧滑多，大货车因质心高侧翻多[8]。

车辆坠崖事故的计算一般按抛物体轨迹计算[9]。假定x为汽车坠落时移动距离，h为落下高度，f为汽车坠落后与地面的滚动阻力系数，则车辆坠崖前的速度为：如果仅仅根据着陆点，而不是停止点计算车速，则坠崖车速为

5 不同类型单车事故速度鉴定现场取证要点

5.1 单车碰撞高速公路护栏事故现场

单车碰撞护栏的事故现场往往比较单一，遗留在现场的只是损坏的车辆、护栏和部分散落物。有的事故相对复杂，碰撞的护栏可能分为几段，出现车辆在道路上依次撞击中央护栏和路侧护栏的情形以小轿车居多。对待每一次的撞击护栏，应分段处理，最后进行综合逆向推理求解。首先要合理确定车辆撞击护栏前的行驶轨迹，可能是制动痕迹和压花印痕，借以确定碰撞的驶入角度。如果是制动痕迹，同时要确定制动痕迹的起点，量出制动痕迹的长度。再次确定车身前端的变形，由于是斜向碰撞，前端的变形部分的水平断面一般呈三角形，测量出次三角形斜边长度的最大值，作为水平碰撞面的计算基础。再次对于护栏的变形，则要从护栏的最大横向位移处测量动态变形量，护栏损毁的长度则要量出车辆碰撞驶入点到车辆驶出点之间的距离（此值可以用于估计车辆碰撞中与护栏贴合摩擦过程中的能量消耗值，作为一种辅助判断标准），如果护栏完全损坏，则可以视护栏吸收的能量为同等级护栏最小撞击能量值。最后要确定护栏的类型，是三波梁还是两波梁，是加强型还是一般型，必要时可向路政机构及其人员询问并收集该护栏相关的测试数据。

对于碰撞现场有利于车速鉴定的其他痕迹物证也需要进一步采集，比如散落的车灯碎片痕迹及其分布带范围、安全气囊是否引爆、以及驾车人等车上乘员的受伤情况等均可以作为车速鉴定辅助分析判断的依据。

5.2 单车碰撞柱状物事故现场

单车撞击柱状物，一般是因驾车人酒驾或者周边驾驶环境暗淡光线不足，导致驾车人反应迟钝，操纵迟缓而发生。或者是新手驾车人技术不熟练，错把油门当刹车，直接撞击路边电线杆等柱状物。事故现场制动痕迹或有或无，车辆撞柱后的情形多样，至少分为两种：（1）当撞击点位于车辆前端正中间时，被撞车的前端发生变形，考虑撞击物的承受力度（变形刚度），有时被撞的柱体会弯曲或以接地点为支点折断，有时则是车辆因撞击变形后反弹后退。（2）当撞击点不是位于车辆的纵向中分平面，属于偏置碰撞时，此时伴随的是车辆的前端部受损，凹陷变形，同时伴随着车辆的旋转，并与柱体分离后滑移一段距离停止。从车速鉴定的角度而言，单车撞击柱状物的取证必须包括以下几个方面。①车体的运动轨迹。车辆撞击前的制动痕迹起点及其到撞击柱体前的制动长度；车体撞击柱体后是否旋转，确定旋转的半径与弧度；车体与柱体分离后是否继续向前滑移，滑移的路径方向与长度是多少。②车体痕迹。测量车辆前端的撞击部位中心离地高度、与车辆纵向中分平面的距离；测量车体前端受损部位的最大深度；如果车辆顶部因柱体断裂后倒向车体使之变形，还应测量车顶部的受损情形，包括受损形状、最大深度、面积等作为参考。③其他变量。柱体受损弯曲变形程度，如弯折点、最大动态变形量、是否折断，分清柱体的类别，查找并记录柱体的高度、横截面面积或者直径，确定重心高度。被撞车辆技术参数可以参照技术手册获取。上述参数的获取对于今后类似的事故鉴定具有重要的参考价值。

5.3 单车侧翻事故现场

单车侧翻事故车速鉴定的关键首先在于确定车辆做圆周运动的半径。半径确定方法有两种方法，一是如果现场有明显的该车辆圆周运动的轨迹，就以此为准测量该圆弧的半径，即为圆周极限运动半径；二是以道路弯道半径为基准测算车辆发生侧翻时的最小速度值，该值即为此车辆行驶速度下限。另外，有的事故车辆在侧翻之前会发生一定的侧滑印迹，驾车人对侧滑的反应失控，错误打方向，导致车辆圆周运动的半径越来越小，这是可以借用侧滑印迹对应的弧的半径作为圆周运动半径值。其次就是确定车辆侧翻发生的支点，测量出车辆运动过程中的各力相对于支点的作用力臂，包括装载货物的车辆质心位置、车辆轮胎横向防滑摩擦力的力臂（在车辆撞击混凝土隔离墩时，因墩角斜坡爬高导致的侧翻）。因此在现场取证时，必须考虑道路的类型、材质，测量出弯道半径，道路的弯道半径以道路中心线或该车车道中心线为测量基准，对于侧滑印迹或明显的制动痕迹，应以车辆质心运动在地面的投影曲线为主，测量方法以弦高法为主。对有弯道超高的，还要求测出超高角度。对装载有货物的，还需要测出货物中心相对于车体的装载位置，如长、宽、高，便于后期利用公式计算出实际车体质心的位置参数。

5.4 单车坠崖事故现场

单车坠崖飞行速度的计算主要是以车辆质心为计算标准，在现场测量时，首先找到坠崖点，分别量出坠崖高度以及车辆停止点与坠崖点垂线间的水平距离。必要时可以利用激光测距仪测出坠崖点与落地点之间的斜边距离和角度，利用三角函数求解水平距离。如果在现场能够发现车辆着地点，则可以直接测量此着地点与坠崖点之间所构成的三角形尺寸，计算飞车坠崖速度。对于坠崖后滑移阶段的附着系数，因其地理位置、地形的复杂，滑动摩擦系数f变化范围很大。如车坠在草地、农田或水中，其阻力显然不一样。在水中的车辆整车都要受到阻力，f相当高，此时可以直接把车辆的在水底落水点当作着陆点计算，但得出的速度为具有保守性质的飞出速度。

6 结语

现阶段由于采取汽车碰撞试验方法获取数据成本较高，以及部分厂商对试验数据的封锁，道路交通事故鉴定技术的进一步发展相对较难，现有的鉴定技术大多来源于国外试验数据，且建立在传统经典力学技术之上。单车事故的速度鉴定技术相对于车车碰撞、车人碰撞而言，应用范围窄，发展更为缓慢，尚没有成型的技术体系。鉴定过程中所使用技术理论往往由于难以找到相应的数据来源，出现应用的困难。多数鉴定都是基于交通事故个案，寻找鉴定方法。但随着人们对单车事故鉴定要求的提高，以及相应试验数据与事故案例的积累，单车事故车速鉴定的难题将会迎刃而解。单车事故有其鉴定价值与鉴定需求。

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