ＩＳＳＮ１００６－７１６７
ＣＮ３１－１７０７／Ｔ
ＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＩＮＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ
第４０卷第１期　Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．１
２０２１年１月Ｊａｎ．２０２１　
ＤＯＩ：
１０．１９９２７／ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｙｙｔ．２０２１．０１．０２０
基于ＰＣ Ｃｒａｓｈ的交通事故现场处置
车辆防御性停放实验
龚鹏飞
（１．南京航空
航天大学民航学院，南京２１１１０６；２．江苏警官学院现代教育技术中心，南京
２１００３１）摘　要：为验证不同种类的交通事故现场处置车辆在不同的停放方式下对交通事
故现场的防御效果，采用
ＰＣ Ｃｒａｓｈ１２．０中文版软件设计了一种仿真实验。通过模拟误闯入交通事故处置现场的车辆与防御车辆的碰撞，以防御车辆被误闯入车辆撞击后沿道路前进方向运行的距离作为防御效果的评价指标，运行的距离越短，防御效果越好。仿真结果表明：大型车辆的防御效果要明显优于小型车辆；当防御车辆一定时，最佳的防御角度随误闯入车辆的速度增加而减少；当误闯入车辆的速度位
于中速（５０ｋｍ／ｈ）时，防御车辆与道路前进方向的夹角在３０°左右时防御效果最佳。关键词：道路交通事故；防御性停放；仿真实验；ＰＣ Ｃｒａｓｈ软件
中图分类号：Ｕ４９１　文献标志码：Ａ　文章编号：
１００６－７１６７（２０２１）０１－００９７－０４ＤｅｆｅｎｓｉｖｅＰａｒｋｉｎｇＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＶｅｈｉｃｌｅｓｆｏｒＲｏａｄＴｒａｆｆｉｃ
ＡｃｃｉｄｅｎｔＳｃｅｎｅｓＢａｓｅｄｏｎＰＣ Ｃｒａｓｈ
ＧＯＮＧＰｅｎｇｆｅｉ
汽车事故图片
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１０６，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＭｏｄｅｒｎＥｄｕｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｓ
ｕＰｏｌｉｃｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇＰＣ Ｃｒａｓｈ１２．０Ｃｈｉｎｅｓｅｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｄｅｆｅｎｓｅｅｆｆｅｃｔｏｆ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒｋｉｎｇｍｏｄｅｓｆｏｒｔｒａｆｆｉｃａｃｃｉｄｅｎｔｓｃｅｎｅｓ．Ｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｉｓｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｎｔｒｕｄｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅａｎｄｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｉｎｔｈｅｄｅｆｅｎｓｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅａｌｏｎｇｔｈｅｒｏａｄａｆｔｅｒｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｉｎｔｈｅｄｅｆｅｎｓｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｈｉｔｉｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｄｅｆｅｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅ，
ｔｈｅｂｅｔｔｅｒｔｈｅｄｅｆｅｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｆｅｎｓｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｔｒｕｃｋｉｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｂｅｔｔｅｒｔｈａｎａｃａｒ；
ｗｈｅｎｔｈｅｄｅｆｅｎｓｅｖｅｈｉｃｌｅｉｓｆｉｘｅｄ，
ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐａｒｋｉｎｇａｎｇｌｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｉｎｔｒｕｄｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅ；
ｗｈｅｎｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｉｎｔｒｕｄｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅｉｓａｔｔｈｅｍｅｄｉｕｍｓｐｅｅｄ（５０ｋｍ／ｈ）
，ｔｈｅｄｅｆｅｎｓｅｅｆｆｅｃｔｉｓｔｈｅｂｅｓｔｗｈｅｎｔｈｅａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｅｆｅｎｓｅｖｅｈｉｃｌｅａｎｄｔｈｅｒｏａｄｆｏｒｗａｒｄｉｓａｂｏｕｔ３０°．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏａｄｔｒａｆｆｉｃａｃｃｉｄｅｎｔｓ；ｄｅｆｅｎｓｉｖｅｐａｒｋｉｎｇ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；
ＰＣ Ｃｒａｓｈｓｏｆｔｗａｒｅ
收稿日期：２０２０ ０３ ０６
基金项目：江苏省第五期“３３３工程”科研资助项目暨江苏省科技计划项目（ＢＲＡ２０１７４４３）；“十三五”江苏省重点学科建设专项项目（２０１６０８３８）；江苏高校哲学社会科学重点建设
基地总体国家安全与法治研究中心项目（２０１８ＺＤＪＤ Ｂ００７）作者简介：龚鹏飞（１９７４－），男，湖北孝感人，博士在读，教授，研究方向为道路交通安全、道路交通应急管理。Ｔｅｌ．：138****0387；Ｅ ｍａｉｌ：ｇｏｎｇｐｅｎｇｆｅｉ＠ｊｓｐｉ．ｅｄｕ．ｃｎ
０　
引
　言道路交通事故现场的安全防护不当易引发二次事
故，对事故处置现场的交通警察和相关人员的生命、财产安全构成严重威胁。为进一步保护道路交通事故现场，避免过往车辆误入交通事故处置现场造成二次事故，参与交通事故现场处置的车辆应在现场上游来车方向防御性停放。这种防御性停放一方面能够最大限
　第
４０卷　度地保护现场的交通警察和其他工作人员的人身安
全；另一方面也尽量减少对经过附近的车辆的影响，保障其行车安全。消防部门提出了消防车的防御性停放方法，即消防车在事故现场的停放位置都是与道路的前进方向成大约３０°的
夹角，这种停放方式被称之为防御性停放［１ ２］。在这种防御性停放方式下，如有过往车辆误闯入，可以通过防御车辆的偏转消耗掉部分冲击力，避免停放在事故现场外围的车辆被闯入事故处置现场，确保事故处置现场人员的人身安全。对于这类二维非完全弹性碰撞问题，理论分析还没有令人
满意的方法［３ ６
］，需要经过仿真分析等方法进行进一步的验证。本文基于ＰＣ Ｃｒａｓｈ软件，通过对误闯入车辆与防御车辆的碰撞实验，来验证不同种类的车辆在各种停放方式下的防御效果，在此基础上提出交通事故现场处置车辆的防御性停放方法。
１　ＰＣ Ｃｒａｓｈ
仿真软件简介
ＰＣ Ｃｒａｓｈ
仿真软件是用于模拟交通事故发生前、
发生过程和发生后各参与交通事故的车辆的运动轨迹的仿真软件，能够对各种机动车碰撞和其他类型的交
通事故进行精确分析［７
］。该软件包由ＰＣ Ｃｒａｓｈ和ＰＣ
Ｒｅｃｔ两部分构成，其中ＰＣ Ｃｒａｓｈ为事故再现分析系统，其中包含有轨迹、拖车、多刚体模型及碰撞模型等，
可实现对常见事故形态的模拟分析［８
］，截至目前的最
新版本是ＰＣ Ｃｒａｓｈ１２．０；ＰＣ Ｒｅｃｔ可将现场拍摄所得图片转换成再现分析系统所需的ＤＸＦ文件，最新的版本是ＰＣ Ｒｅｃｔ４．２。ＰＣ Ｃｒａｓｈ以运动学和动力学原理为基础建立多组物理和数学模型，反映事故过程中诸元素相对运动及相互作用状态和内在联系，具有建
模方便、仿真结果可靠等优点［９
］。近年来，ＰＣ Ｃｒａｓｈ
在我国的相关教学、科研和公安交通管理实践中应用
非常广泛。周华等［１０
］针对“汽车事故工程”课程设计了基于ＰＣ Ｃｒａｓｈ的车事故再现实验用于汽车事故教学；杨建军等［１１
］设计了基于ＰＣ Ｃｒａｓｈ的
人车碰撞事故仿真实验用于本科实验教学。邹铁方等
［８ ９
］基于ＰＣ Ｃｒａｓｈ仿真实现车 人事故再现、车辆侧滑事故再现；黄家城等［１２
］研究了基于ＰＣ Ｃｒａｓｈ的事故数字化再现方法；彭娅楠［１３
］利用ＰＣ Ｃｒａｓｈ软件对汽车二维
碰撞事故进行仿真并推算汽车碰撞前的速度；何烈云
［１４
］将ＰＣ Ｃｒａｓｈ用于直接线性变换法测算车速的误差修正；张诗波等［１５
］利用ＰＣ Ｃｒａｓｈ提
出了一种具有动力学响应输出的公路避险车道事故三维仿真方法；
王宏雁等［１６
］分析了ＰＣ Ｃｒａｓｈ仿真时各参数对仿真结果的影响程度。
ＰＣ Ｃｒａｓｈ对
交通事故的仿真，有正向法和逆向法两大类。逆向法即根据交通事故现场调查所得的交通
事故当事各方的各种信息，反推交通事故发生前瞬间
各方的位置和运动状态，即所谓的事故再现，公安机关交通管理部门根据交通事故现场调查所得的资料，利
用
ＰＣ Ｃｒａｓｈ将事故涉案车辆由碰撞后的终止位置反推回碰撞前的运行状态来分析交通事故的成因，然后根据相关法律规范认定当事人的责任并制作交通事故认定书。正向法是从交通事故各参与方在事故前的运动状态，推演至交通事故发生前瞬间各参与方的运动特征，并最终推算出交通事故参与方最终位置等特征信息［１１
］。本文提出的交通事故现场处置车辆的防御性停放实验是一种正向法，即先假定交通事故发生前误闯入车辆和防御性车辆的位置和运动状态，推算出误闯入车辆和防御性车辆碰撞后的最终位置等特征信息。
２　
仿真实验设计
２．１　
仿真实验的目的
如图１所示，交通事故现场处置车辆即防御１＃车
辆，误闯入的为２＃车辆。以误闯入车辆与防御车辆碰
撞时的接触点作为平面直角系的坐标原点，本实验的目的是通过ＰＣ Ｃｒａｓｈ仿
真来验证不同类型的防御车辆在不同的停放角度（与道路前进方向的夹角θ）
下被误闯入车辆撞击后沿ｘ轴方向前进的距离（本文称为
有效防御距离）来评价防御效果。有效防御距离以
ｘ坐标值表示，ｘ值越小，表示防御效果越好，反之，防御效果越差。本仿真采用的软件是ＰＣ Ｃｒａｓｈ１２．０中文版
。
图
１　ＰＣ Ｃｒａｓｈ
仿真实验设计示意图
２．２　
仿真参数（１）防御车辆。处理道路交通事故的车辆，通常有警车和清障车（拖车），根据人员伤亡、火灾、道路及基础设施损坏等情形还可能有救护车、消防车、工程救险车等。其中，救护车因为其“救死扶伤”的特性，显然不宜作防御车辆，剩下的警车、清障车、消防车及工
８
９
第
１期龚鹏飞：基于ＰＣ Ｃｒａｓｈ的交通事故现场处置车辆防御性停放实验　程救险车中，警车多为小轿车，清障车、消防车和工程救险车多为大型车辆。为表述方便，本文把防御车辆分为２类：一类是小型车辆（警车）、另一类是大型车辆（消防车、工程救险车或者清障车）。小型车辆从ＰＣ Ｃｒａｓｈ的车辆数据库中选取ＶＷ Ｊｅｔｔａ２，
车质量设为１５００ｋｇ、重心高度设为０．５ｍ，摩擦系数取０．５，
其他参数见图２。大型车辆从ＰＣ Ｃｒａｓｈ的车辆数据库中选取ＶＷ ＬＴ３５Ｄ，车重设为１５ｔ、重心高度设为０．７
ｍ，摩擦系数取０．５，其他参数见图３。
图２　小型防御车辆参数设置示意图
图３　大型防御车辆参数设置示意图
（２）误闯入车辆。对于误闯入车辆，本文考虑比较危险的误闯入情况，假设一辆总质量１５ｔ的大型车辆闯入，误闯入车辆的其他参数的设置同大型防御车
辆（见图３）。２．３　仿真步骤根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》的规定，在没有道路中心线的城市道路，车辆的限速为不超过３０ｋｍ／ｈ；同方向只有１条
机动车道的城市道路，车辆的限速为不超过
５０ｋｍ／ｈ；城市快速路的限速通常不超过８０ｋｍ／ｈ。因此本仿真假定误闯入车辆的车速分为３０、５０、８０ｋｍ／ｈ３种情况；防御车辆分为小型车辆和大型车辆两类；防御车辆的停放角度θ
（见图１）从０°～９０°，间隔５°作为仿真步长；共计３×２×１９＝１１４种情况。
３　仿真结果及分析３．１　仿真结果（１）以小型车辆作为防御车辆，误闯入车辆的车速分为３０、５０、８０ｋｍ／ｈ时防御车辆的停放角度θ与
防御车辆在被撞击后最终停止位置在
ｘ轴的坐标如图４所示。
图４　小型防御车辆在不同的停放角度θ下
被不同车速车辆撞击后最终停止位置
（２）以大型车辆作为防御车辆，误闯入车辆的车
速分为３０、５０、８０ｋｍ／ｈ时防御车辆的停放角度θ与
防御车辆在被撞击后最终停止位置在ｘ轴的坐标如图
５所示。
３．２　仿真结果比较分析根据仿真结果，误闯入车辆以不同的车速撞击小
型防御车辆及大型防御车辆时，有效防御距离的最大值ｘｍａｘ
、最小值ｘｍｉｎ
及对应停放角度θ之间的关系见表１、２。９
９
　第
４０卷　图５　大型防御车辆在不同的停放角度θ下
被不同车速车辆撞击后最终停止位置表１　小型车辆的防御效果对比表
２　
从仿真结果可以看出，采用小型车辆作为防御车
辆时，当误闯入的大型车辆的速度是３０ｋｍ／ｈ时，最佳
的防御角度θ＝４０°；
当误闯入的大型车辆的速度是５０ｋｍ／ｈ时，最佳的防御角度θ＝３０°；当误闯入的大型车辆的速度是８０ｋｍ／ｈ时，最佳的防御角度θ＝１０°。采用大型车辆作为防御车辆时，当误闯入的大型车辆的
速度是３０ｋｍ／ｈ时，最佳的防御角度θ＝３５°；
当误闯入的大型车辆的速度是５０ｋｍ／ｈ时
，最佳的防御角度θ＝３０°；当误闯入的大型车辆的速度是８０ｋｍ／ｈ时，最佳的防御角度θ＝２０°。
因此，无论是采用小型车辆或是大型车辆作为防御车辆，当防御车辆一定的时候，最佳的防御角度都是随误闯入车辆的速度增加而减少
的。无论采用哪种车辆作为防御车辆，当以中速（
５０ｋｍ／ｈ时）相撞时，最佳的防御角度都接近３０°。对比图４、５可
见，采用大型车辆作为防御车辆的效果明显优于小型车辆作为防御车辆。由表
１、２可见，在误闯入车辆、防御车辆和撞击速度都一定的情况下，防御车
辆采取合适的停放角度θ能
使有效防御距离减少２０．２％～４７．４％，说明仅改变防御车辆的停放角度也能有效提高防御效果。
４　
结
　语本文采用ＰＣ Ｃｒａｓｈ１２．０中文版软件，通过模拟误闯入交通事故处置现场的车辆与防御车
辆的碰撞仿
真，来验证不同种类的车辆在不同的停放方式下的防御效果。仿真结果表明：大型车辆的防御效果要明显优于小型车辆；当防御车辆一定时，最佳的防御角度都是随误闯入车辆的速度增加而减少的；当误闯入车辆的速度位于中速（５０ｋｍ／ｈ）时，防御车辆与道路前进方向的夹角在３０°左右时防御效果最佳；在误闯入车辆、防御车辆和撞击速度都一定的情况下，防御车辆仅
采取合适的停放角度θ能使有效防御距离减少２０．２％～４７．４％。因
此，当交通事故现场处置车辆中有消防车、工程救险车或者清障车等大型车辆时，要把这些大型车辆停放在处置现场最外围的位置进行防御。如果只有警车等小型车辆，要根据道路的设计车速，提高防御距离（防御车辆停放位置到事故处置现场之间的距离），在没有道路中心线的城市道路、同方向只有１条机动车道的城市道路以及城市快速路的防
御距离分别不少于５、１５和３５ｍ。防御车辆应与道路
前进方向成３０°左右夹角，在设计车速较高的城市快速路上时，可以适当减少夹角。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：
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事故仿真方法对比研究［Ｊ］．中国安全科学学报，２０１６，２６（７）：８０ ８４．［１０］　周　华，陈　佳，杨建军，等．基于ＰＣ Ｃｒａｓｈ车车事故再现实验设计［Ｊ］．实验技术与管理，２０１９，３６（１１）：１７０ １７３．［１１］　杨建军，李圣普，孙仁云，等．基于ＰＣ Ｃｒａｓｈ的交通事故仿真实验设计［Ｊ］．实验技术与管理，２０１５，３２（１２）：１３９ １４２，１４７．［１２］　黄家城，程鹏燕，李文勇，等．基于Ｐｃ Ｃｒａｓｈ的事故数字化再现方法研究［Ｊ］．机械设计与制造，２０１７（１）：５４ ５７．［１３］　彭娅楠．基于ＰＣ Ｃｒａｓｈ的二维碰撞事故车辆速度分析研究［Ｊ］
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５３１ ５３６．０
０１