当掉头车辆与后方直行车辆发生碰撞时，处理方式及责任划分需遵循严格的交通法规和程序。以下是一份清晰、详细且有深度的解答：
一、现场处理步骤
确保安全：
- 立即停车，并开启危险警示灯（双闪灯），夜间还需打开示廓灯和后位灯，以警示其他车辆。
- 在车辆后方适当距离处设置警告标志，如三角警示牌，以防止二次事故的发生。
- 检查是否有人员受伤，如有，应迅速拨打120急救电话。
报警并通知保险公司：
- 拨打122报警电话，清晰、准确地告知事故发生的时间、地点、车辆类型及大致情况。
- 同时，及时联系自己的保险公司，说明事故经过，以便后续理赔处理。报案时间一般要求在事故发生后24小时内。
保护现场：
- 保持事故现场的原始状态，不要随意挪动车辆或破坏现场痕迹，以便交警进行事故勘查。
- 如因救援伤者等特殊情况需要挪动车辆，应标记好原始位置，并拍照记录。
- 使用手机或其他设备从多个角度拍摄现场照片，包括车辆位置、碰撞部位、路面情况等，以全面反映事故现场。
交换信息：
- 与对方司机交换驾驶证、行驶证、联系方式和车辆保险信息等相关证件和资料，以便后续联系和理赔。
二、责任认定原则
根据《中华人民共和国道路交通安全法》及相关规定，责任划分主要依据以下原则：
一般情况：
- 掉头车辆在掉头过程中应让行直行车辆，确保其安全通过。若掉头车辆未遵守让行规则导致相撞，通常承担全部责任。
- 直行车辆若存在过错，如超速、未保持安全距离、酒驾、闯红灯等违法行为，也需承担一定责任。责任划分根据双方过错程度进行。
特殊情况：
- 若直行车辆疏于观察，未注意到正在掉头的车辆而撞上，由直行车辆承担全部责任。
- 若直行车辆未遵守“让行”标识或与掉头车辆相撞时违反信号灯指示，由直行车辆承担所有责任。
- 在没有明确交通指示标志的路口，遵循右侧优先通行原则。若非右侧路权车辆未遵守此原则导致相撞，判为非右侧路权车辆所负责任。
三、后续处理流程
轻微事故协商解决：
- 若事故仅造成轻微财产损失且双方对责任认定无异议，可选择协商解决。
- 填写《机动车交通事故快速处理协议书》，明确责任、损失和赔偿方式等内容，并双方签字确认。
严重事故按责任理赔：
- 若事故造成人员伤亡或较大财产损失，根据责任认定结果进行赔偿。
- 赔偿范围包括医疗费、误工费、护理费、残疾赔偿金、死亡赔偿金、财产损失等。
- 若双方对赔偿问题存在争议，可通过向人民法院提起民事诉讼的方式解决纠纷。
四、法律依据
- 《中华人民共和国道路交通安全法》第七十三条规定：“公安机关交通管理部门应当根据交通事故现场勘验、检查、调查情况和有关的检验、鉴定结论，及时制作交通事故认定书，作为处理交通事故的证据。”
- 第六十条规定：“公安机关交通管理部门应当根据当事人的行为对发生道路交通事故所起的作用以及过错的严重程度，确定当事人的责任。”
综上所述，当掉头车辆与后方直行车辆发生碰撞时，应严格按照相关法律规定和程序进行处理，确保各方权益得到妥善保障，同时促进事故的公正、合理解决。