Реконструкция обстоятельств ДТП. Введение в современные методы экспертных исследований. Использование краш-тестов - Владимир Никонов

Предисловие автора

Эта книга – первая из серии книг, которую я намерен написать о современных математических методах реконструкции обстоятельств дорожно-транспортных происшествий (ДТП), существующих в мировой практике судебной экспертизы. Чтобы читателю было легче разобраться в многообразии экспертных методов и приемов, вначале имеет смысл привести их классификацию с точки зрения источников экспертных знаний – наук или областей знаний, из которых эти знания получены.

Любое ДТП, как правило, состоит из движения транспортных средств до их столкновения, собственно, столкновения (удара) этих транспортных средств между собой и движения этих транспортных средств после столкновения в их конечное положение. То же самое можно сказать и про столкновения транспортных средств с подвижными или неподвижными препятствиями, не являющимися транспортными средствами, в том числе и про наезды на пешеходов или животных.

Движение транспортных средств описывается методами теоретической механики – науки, изучающей на основе строгих математических выводов общие законы механического движения и взаимодействия материальных тел. Уравнения теоретической механики или полученные на ее основе описывают и движение транспортных средств. На этих уравнениях, описывающих движение транспортных средств для различных дорожно-транспортных ситуаций, и базируется судебная автотехническая экспертиза в части исследования обстоятельств ДТП.

Важным дополнением и источником данных для судебной автотехнической экспертизы является такая криминалистическая область знаний, как судебная транспортно-трасологическая экспертиза, исследующая следы на месте ДТП и обстоятельства их возникновения. К категории диагностических задач транспортно-трасологической экспертизы относится расшифровка механизма ДТП: установление места столкновения (наезда), определение взаимного расположения транспортных средств в момент столкновения, направления удара при столкновении, перемещения транспортных средств после столкновения, взаимного положения транспортного средства и пешехода в момент наезда (переезда) и т. п. Для математических методов реконструкции обстоятельств ДТП результаты транспортно-трасологической экспертизы важны тем, что позволяют записать дополнительные уравнения к системе уравнений, описывающих удар или движение транспортных средств.

Анализ процесса столкновения (или удара) транспортных средств между собой или с препятствием имеет целью получить данные о величине затрат кинетической энергии на деформацию транспортных средств и препятствий, о величине, направлении и месте приложения сил взаимодействия при ударе, о величине и направлении импульса этих сил взаимодействия.

На сегодняшний день для анализа процесса удара транспортных средств в мировой экспертной практике в основном применяются два независимые друг от друга расчетных метода. Это алгоритм CRASH3 и его модификации, который основан на анализе лабораторных испытаний автомобилей на удар, называемом обычно краш-тестом, и конечно-элементный анализ. В России эти методы имеют легальный характер для их применения в судебной автотехнической экспертизе, так как оба входят, в частности, в состав компьютерной программы моделирования ДТП PC-Crash, рекомендованный научно-методическим советом РФЦСЭ при МЮ РФ решением от 20 марта 2012 г. При этом оба метода разрабатывались отдельно от программы PC-Crash и ей подобных и могут успешно применяться независимо от этих программ.

Современные автомобили испытываются на удары (подвергаются краш-тестам) в специальных сертифицированных и оборудованных лабораториях. Краш-тесты проводятся как на фронтальные удары с полным или частичным перекрытием в неподвижный жесткий или деформируемый барьер, жесткость которого известна, так и на боковые удары в неподвижный жесткий барьер или на удар в неподвижный автомобиль лабораторной тележкой, жесткость ударной части которой также известна. Ряд испытательных лабораторий проводят тесты на столкновения автомобилей между собой, испытания крыш автомобилей или их бамперов и иные испытания.

Из анализа данных краш-теста можно получить значение жесткости передней, боковой, задней или верхней части автомобиля конкретной модели или усредненно для группы моделей автомобилей, близких друг другу по габаритам и массе. В зависимости от условий испытания автомобиля конкретной модели и способа обработки лабораторных данных жесткость той или иной части конструкции автомобиля можно получить как усредненную по всей контактировавшей поверхности, так и дифференцированно для ее отдельных частей в зависимости от локализации.

Алгоритм CRASH3 содержит как правила измерения деформаций автомобиля после ДТП, так и правила расчета затрат механической энергии на образование этих деформаций и величин сил удара. Этот алгоритм достаточно прост в применении. Он при аккуратном и корректном его использовании, как правило, позволяет получать величину затрат механической энергии на деформацию и величину силы удара с небольшой погрешностью, не влияющей на конечные выводы эксперта, для большого спектра повреждений транспортных средств в ДТП.

Краш-тест является феноменологическим исследованием автомобиля как единого целого, когда автомобиль представлен только своей наружной оболочкой, а свойства его внутренней структуры переносятся на свойства его оболочки. Поэтому если условия ДТП существенно отличаются от условий проведения краш-теста, из которого получены данные о жесткости транспортного средства, то результат расчета затраченной на деформацию энергии и силы удара может иметь значительную погрешность.

Таким образом, с точки зрения источников экспертных знаний, классификация современных методов реконструкции обстоятельств ДТП упрощенно выглядит следующей:

· движение до удара – теоретическая механика;

· удар – алгоритм CRASH3 и анализ краш-тестов или конечно-элементный анализ;

· движение после удара – теоретическая механика.

Эта книга посвящена алгоритму CRASH3 как современному и наиболее простому методу реконструкции обстоятельств ДТП. В ней содержатся основные знания, необходимые специалисту для освоения этого метода, и конкретные примеры исследования реальных столкновений автомобилей в лабораторных условиях. Все краш-тесты и примеры ДТП взяты из базы данных NHTSA – Национального управления безопасностью движения на трассах министерства транспорта США.

Приведенные в этой книге примеры исследования лабораторных ДТП показывают, что расчетные скорости транспортных средств, полученные с использованием алгоритма CRASH3, и их фактические скорости, полученные из данных лабораторных акселерометров и скоростной видеосъемки, хорошо совпадают друг с другом.

Поэтому эта книга будет полезна как для судебных экспертов и специалистов в виде учебного и методического пособия, так и для участников ДТП и их адвокатов для знания возможностей современных методов реконструкции обстоятельств ДТП.

Многочисленная судебная практика применения современных методов реконструкции обстоятельств ДТП, в том числе алгоритма CRASH3, мною и другими экспертами систематически публикуется на сайте профессионального сообщества адвокатов и юристов «Праворуб», который я рекомендую и участникам ДТП.

Следующую книгу я планирую посвятить конечно-элементному анализу – второму методу, позволяющему установить затраты механической энергии на деформацию транспортных средств и величины действовавших сил, также широко применяемому при реконструкции обстоятельств ДТП в мировой практике. Этот метод заключается в построении математических моделей наружных и внутренних элементов конструкции, составляющих автомобиль, с их последующей интеграцией в единую модель. И если в первом способе построения математической модели источником фактических данных служат результаты испытаний автомобиля на удар как целого – краш-тесты, то во втором – механические свойства материалов, из которых изготовлены элементы конструкции автомобиля.

Конечно-элементный анализ, по сравнению с алгоритмом CRASH3, является универсальным методом расчета параметров удара, хотя его теория более сложна для освоения. Тем не менее, сейчас уже есть множество бесплатных программ расчета методом конечных элементов, которыми можно воспользоваться для реконструкции обстоятельств ДТП, а как это сделать, я покажу в следующей книге.

1. Системы координат

Для описания ориентации автомобиля требуется ввести, по меньшей мере, две системы координат. Одна из систем координат – локальная. Она связана с автомобилем и нужна для того, чтобы определить как его ориентацию в пространстве или на плоскости относительно глобальной системы координат, так и для того, чтобы определить, например, движение частей автомобиля и действующие на него силы относительно его центра тяжести. Вторая система координат – глобальная. Эта система координат неподвижна относительно дороги. В совокупности обе системы координат полностью определяют положение автомобиля в пространстве в любой момент времени.