随着汽车保有量的增加，车速的提高，汽车交通事故越来越多。据不完全统计，全世界每年由于道路交通事故死亡的人数达到 120 万，受伤的人数超过 1000 万，同时造成了巨大的经济损失。汽车翻车造成的事故在全部交通事故中的所占比例虽然不大，但由于翻车引起的人员伤亡却相当严重。国内近几年的统计数据表明，汽车侧翻事故的死亡率要高于一般交通事故死亡率的平均水平。

1 翻车的类型与成因

车辆侧翻事故作为道路交通事故的一种形态，是单车事故的主要形式。汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴转动 90°或更大的角度，车身与地面发生一次或多次接触的一种危险的侧向运动。

1． 1 翻车的类型

汽车侧翻可分为两大类，一类是曲线运动引起的侧翻，即汽车在道路上行驶时，由于汽车的侧向加速度超过一定限值，使得汽车内侧车轮的垂直反作用力为零而引起的侧翻，如图 1． 1 所示。为直观形象描述汽车侧翻事故最终停定状态，采用 90°、180°、270°、360°等概念。另一类是绊倒侧翻，即汽车行驶时产生侧向滑移，与路面上的障碍物侧向碰撞而被“绊倒”侧翻，如图 1． 2 所示。

据 NHTSA 统计，超过 95% 的侧翻事故是“绊倒侧翻”，即因为车轮受到来自路沿、路边软土等大侧向力，车辆被绊倒后发生侧翻。只有 5% 是在路面上，因为躲避碰撞等应急转向而造成侧翻。

1． 2 翻车的成因

探讨汽车侧翻事故的原因，采取预防技术和驾驶操作措施，是减少汽车侧翻事故发生的有效途径。

从汽车结构、驾驶员行为和实际道路条件来分析实际的汽车侧翻事故，可总结出四种容易造成侧翻的原因: ( 1) 汽车被侧面碰撞导致侧翻; ( 2) 汽车与道路障碍物碰撞引起侧翻; ( 3) 汽车在附着情况差的路面上产生侧滑，或由于路面坡度的影响侧滑加剧，使汽车的侧向加速度超过限值，汽车内侧车轮的垂直反力为零，引起侧翻; ( 4) 汽车高速行驶时，由于车轮和轮胎受路面上的石块或土堆的影响引起侧倾角的急剧变化，导致侧翻。

2 汽车侧翻模型

2． 1 汽车侧翻模型概述

汽车侧翻和侧翻过程是一个复杂的空间运动过程。为描述汽车在任意时刻的位置状态，至少需要有汽车质心位置的坐标、汽车绕车身纵轴和垂直轴的转角等数据。为计算汽车在侧翻之前的行驶速度，也需要求解其在侧翻过程整个阶段的能量损耗，从而求得减速度。

在道路交通事故再现分析系统中，对于汽车碰撞事故的分析，其计算模型分为分析模型和模拟模型两大类。分析模型假设碰撞后速度己知，利用动量冲量方法或者能量守恒方法来建立方程，求解碰撞前的速度。

模拟模型则假设碰撞前速度已知，利用汽车的变形特性，对碰撞阶段的任意时刻进行弹、塑性力学分析，建立动力学方程，列出微分方程，然后通过数值积分求解碰撞后速度。模拟模型在实际应用中精度高，但比分析模型复杂。

类比汽车碰撞事故的建模方法，结合汽车侧翻事故特有的车身与外部环境接触形式和运动自由度特征，分析汽车侧翻事故的一般过程，拟采用一种相对易于实现并与实车试验数据较为吻合的力学模型。本文分析了临界侧翻碰撞力模型和临界侧翻速度模型，建立了侧翻轨迹模型，其中分别融合了分析模型和模拟模型的建模思想。

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