道路交通事故车速鉴定的方法和案例解析

牛顿运动定律中的力，是物体间的相互作用，它使物体产生加速度。在道路交通事故车速鉴定中，一般碰到的是下述几种力：

1.摩擦力

这是交通事故中最常见的力。汽车在制动、侧滑过程中存在着汽车轮胎与路面的滑动摩擦力；汽车在发生侧翻后车身在路面上滑动，存在车身与路面的摩擦力。在二轮摩托车的事故中，则可能先后出现摩托车制动时轮胎与路面的摩擦力和翻倒后车身在路面上滑行时与路面的摩擦力。其实还有比较隐蔽的、一般人所不了解的静摩擦力，它存在于汽车的起动、加速、制动和转弯过程中。摩擦力具有明确而简单的规律，我们可利用它的规律性，通过试验制订出相关参数的取值表，在车速鉴定中，把适当的参数值代入摩擦力的公式，就能计算出一些类型的事故中肇事车辆的车速。

2.撞击力

在道路交通事故中，机动车的碰撞占了很大的比例。其中包括机动车之间的碰撞、机动车与障碍物的碰撞等。在这些碰撞中，机动车因遭到对方车辆或障碍物的碰撞而受到的作用力称为撞击力。

撞击力持续的时间很短，与摩擦力不同，它的规律非常复杂，而且因车辆的结构、型号而异。图2-5所示为国外通过对一辆小轿车碰撞墙壁试验测出的该车的减速度（它与质量的乘积就等于撞击力）随时间的变化，其单位为重力加速度g，即9.80m/s²。由图可见，撞击力的总持续时间约为0.2s，其中大的撞击力集中在前0.1s时间内。撞击力的变化规律非常复杂，它从零不规则地增大到最大值，又迅速不规则地降至零。而且各种不同型号和牌号的汽车，因结构、强度有所不同，撞击力的曲线也有很大的差异。道路交通事故处理人员往往希望车速鉴定工作者能够根据现场勘查到的车辆损伤程度计算出撞击力，从而计算出肇事汽车的车速。然而以上分析说明，由于撞击力的复杂程度，这几乎是不可能的。不过，正如在第1章中所指出的，也有少数例外。国外从对各种牌号的小轿车进行的大量碰撞试验中发现，小轿车车头的塑性形变量与小轿车车速有简单的正比关系，其比例系数与小轿车的具体牌号无关。这样，对于小轿车的迎面碰撞事故，就可以依据小轿车车头的实测形变量运用试验公式计算肇事小轿车的车速。但这一公式对其他类型的汽车并不适用，它不具有普遍性。二轮摩托车与小轿车的侧面相撞，碰撞部位在前轮，造成轴距的缩短。国外通过试验也发现其轴距缩短量与车速有简单的正比关系。以上两种类型事故运用试验公式计算车速的方法，参阅3.3.2节和3.3.3节。除此以外，国内外至今还没有找到成熟的、能够根据车辆受撞击力作用造成的形变量计算车速的通用方法。

这样说来，是否我们对碰撞事故中机动车的车速计算就无能为力呢？并非如此。撞击力的复杂性使我们不能够直接运用牛顿定律通过确定作用力来计算车速；但前面提到，我们可以运用从牛顿定律推出的其他定理、公式，通过其他途径找到计算车速的方法。其中最重要的是动量守恒公式。从牛顿定律可以推论出，在机动车的碰撞事故中，无论碰撞多么剧烈，车辆损伤多么严重，碰撞前后参与碰撞的机动车的总动量是守恒的。这样，我们可以利用摩擦力等公式计算碰撞后车辆的速度，然后运用动量守恒公式解方程计算出参与碰撞的车辆在碰撞前的行驶车速，详情参看3.1.1节。

3.重力

重力，即地球对物体的万有引力。对于地面上的物体，它无处不在，但在道路交通事故车速鉴定中，车辆大多是在水平路面上行驶，此时作用在车辆上的重力与地面对车辆的支持力相抵消，无需单独考虑重力的作用。在与摩擦力相关的公式中会出现重力加速度g这个量，它代表了重力的存在。然而在一些特殊场合，需要单独计入重力的作用。例如前面2.1.2节中讨论的车辆或散落物的平抛运动，其中竖直方向的自由落体运动就是重力作用产生重力加速度g的匀加速运动。还有汽车在爬坡时，重力沿斜坡方向的分力成为作用于汽车运动的阻力，称为“坡度阻力”，详见3.4.2节。

4.空气阻力

汽车在行驶中会遭遇空气的阻力。空气阻力不像重力、摩擦力那样是一个恒力，因此在它的作用下物体产生的加速度也不是一个常量，前面讨论匀变速运动的式（2-1）～式（2-3）对空气阻力不适用。

图2-5 小轿车与墙壁相撞减速度随时间的变化

试验指出，空气阻力的计算遵循下列公式

式中，C_p为空气的阻力系数；A为迎风面积，即汽车在行驶方向的投影面积（m²），可参看表2-1；ρ为空气密度，一般ρ=1.2258kg/m³；v_r为车辆与空气的相对速度（m/s）。

表2-1 汽车的空气阻力系数和迎风面积参考值表(https://www.xing528.com)

由式（2-11）和表2-1可见，空气阻力的计算是很复杂的，由于F_W∝v²_r，当车速较低时，空气阻力可以忽略。例如，据测算，厢式货车在以100km/h的速度高速行驶时，空气阻力约占总阻力的80%，但若以30km/h行驶，阻力约降至总阻力的10%，在对车速进行保守计算时，可以忽略它的影响。由于空气阻力的计算过于复杂，一般进行车速鉴定时均未计入它的作用，不过我们要记住，这样得出的计算结果是偏保守的。在高速车辆的重大事故中理应计入空气阻力的作用，不过迄今为止，尚未有进行这方面尝试的记载。

以上讨论的都是在道路交通事故车速鉴定中常见的几种真实的作用力。下面我们讨论一种“虚拟”的力，即“惯性力”，它并不真实存在，但在分析交通事故的产生原因时非常方便，下面进行简略介绍。

5.惯性力

汽车在紧急制动时，车上乘员会不由自主地往前倾；如果高速行驶的汽车发生迎面碰撞突然停止或后退，未系安全带的乘员往往会与前风窗玻璃或仪表板相碰撞。还有，汽车在转弯时，车上乘员会感到有一股力量把他往弯道外侧方向拉，弯道半径越小，特别是车速越高，这种感觉就越强烈，这就是我们常说的“离心力”的作用。其实从地面上来看，并不存在什么真实的力作用在上述两种情况下乘员的身上。汽车紧急制动或发生碰撞时车上乘员往前冲是因为惯性。汽车突然减速了，而乘员却仍然保持这汽车原有的速度，于是乘员相对汽车往前冲；汽车在转弯时，因为惯性，乘员仍保持之前与汽车一致的匀速直线运动状态，但汽车转弯了，于是乘员相对汽车做离心运动，而并非真是有什么力把他往外拉。但是，从车上的观察者来看，他可以设想汽车是不动的，在汽车制动时，有一种虚拟的“惯性力”把车上的乘员往前推：在汽车转弯时．有一种虚拟的“惯性力”把车上的乘员往弯道外侧拉。用这种人为设想的虚拟力的方法，可以方便地借用牛顿运动定律来解释车上乘员所观察到的现象。从理论上可以证明，加速系（例如制动的汽车和转弯的汽车）内物体受到的虚拟的惯性力为

负号表示惯性力与加速度的方向相反。例如，汽车以a=6.0m/s²的加速度实施紧急制动，因为是减速，加速度的方向向后，那么车上质量为60kg的乘员受到的惯性力大小为

其方向与加速度方向相反，即指向前方。交通事故中，在汽车发生碰撞突然停止的情况下，作用在乘员身上的惯性力是非常大的。例如以80km/h（22.2m/s）速度行驶的汽车若因发生事故突然停止，从前面国外小轿车碰撞试验中可知，碰撞中大撞击力延续时间约为0.1s，

因此人体相对汽车的平均减速度它是重力加速度g的22倍多，

作用于人体上的平均惯性力为

这里计算的还只是平均力，若按碰撞减速度的峰值计算最大惯性力还要倍增，这就解释了在碰撞事故中为什么车上乘员像受到巨大的力量那样碰撞前风窗玻璃或仪表板。

在汽车转弯中，车上的观察者可以认为汽车不动，而是有一种虚拟的“惯性离心力”把汽车往弯道外侧的方向拉，根据式（2-12），惯性离心力为

式中，m为汽车的质量；代表向心加速度a_n，指向圆心。式中的负号代表“惯性离心力”的方向与向心加速度的方向相反，它指向弯道外侧，因而称为“惯性离心力”。