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道路交通事故重建技術(shù)及發(fā)展趨勢

2020-10-20 23:34:46·  來源：碰撞與安全  作者：曾文銘  
　
汽車誕生以來，研究交通事故的原因，重建交通事故過程是改善汽車設(shè)計，提高汽車安全性能，預(yù)防道路交通事故的重要方法，而對交通事故重建技術(shù)的研究幾乎也是隨著
汽車誕生以來，研究交通事故的原因，重建交通事故過程是改善汽車設(shè)計，提高汽車安全性能，預(yù)防道路交通事故的重要方法，而對交通事故重建技術(shù)的研究幾乎也是隨著汽車安全技術(shù)的不斷改進而發(fā)展的。交通事故重建作為一門新興的交叉學(xué)科，通常涉及到碰撞力學(xué)、運動學(xué)、生物力學(xué)、材料科學(xué)、交通行為學(xué)、車輛工程等技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及車輛力學(xué)以及數(shù)字仿真技術(shù)、數(shù)字攝影和數(shù)碼影像技術(shù)、道路交通設(shè)施、偵查學(xué)和證據(jù)科學(xué)等專門知識。

圖1 交通事故重建相關(guān)學(xué)科知識

交通事故重建主要包含兩部分：事故現(xiàn)場勘測和事故重建分析。事故現(xiàn)場勘測完成的主要任務(wù)是現(xiàn)場測量( 包括事故現(xiàn)場定位測量及事故現(xiàn)場各事故元素的測量) 、繪制現(xiàn)場圖、拍攝現(xiàn)場照片等。而事故重建分析則是我們要講述的重中之重，事故重建分析是以事故現(xiàn)場勘測的結(jié)果為依據(jù), 分析事故發(fā)生的原因及過程。交通事故重建的目的是準(zhǔn)確認識事故發(fā)生的過程，正確分析道路交通事故成因，科學(xué)認定交通事故責(zé)任。
 
 
圖2 交通事故責(zé)任認定書

1  事故現(xiàn)場勘測

事故現(xiàn)場勘測分為以下三大內(nèi)容，主要是道路信息、事故車輛信息以及人員傷殘信息，如下圖所示。

圖3 事故現(xiàn)場勘測內(nèi)容

事故現(xiàn)場勘測完成的主要任務(wù)是現(xiàn)場測量( 包括事故現(xiàn)場定位測量及事故現(xiàn)場各事故元素的測量) 、繪制現(xiàn)場圖、拍攝現(xiàn)場照片等?，F(xiàn)階段國內(nèi)道路交通事故現(xiàn)場勘測工作, 仍采用人工測量現(xiàn)場各種幾何數(shù)據(jù)( 如拖痕長度、散落物位置、車輛損壞程度等) , 手工繪制各種事故現(xiàn)場草圖, 輔助以現(xiàn)場拍照的方法。

事故現(xiàn)場信息采集內(nèi)容主要分為：標(biāo)記、傷情調(diào)查、拍照、測量等四部分，如下圖所示。

 
圖4 事故現(xiàn)場采集概況

事故現(xiàn)場勘測的關(guān)鍵是根據(jù)道路信息、車輛最終位置、車胎痕跡，人員最終位置和地面散落物等繪制事故草圖。通常以離事故不遠的道路上的某個標(biāo)志物為基準(zhǔn)點（路燈或信號燈之類），以此建立坐標(biāo)系，沿道路方向為X軸，垂直于道路方向為Y軸，盡量使待測元素在X軸與Y軸的一邊，事故草圖如下圖所示。

圖5 事故現(xiàn)場草圖

2  事故重建分析

事故重建主要根據(jù)根據(jù)事故現(xiàn)場的采集及記錄的信息與繪制的事故現(xiàn)場草圖, 如碰撞后車輛位移、損壞程度、拖痕長度、路面情況等, 運用力學(xué)中的動量守恒與能量守恒的基本理論, 對事故發(fā)生過程進行理論推理與驗證。在汽車被動安全技術(shù)階段，事故調(diào)查與重建工作多依賴于事故車輛在人體、路面、車體的痕跡與變形，再輔以文證、書證及鑒定報告分析重建事故過程; 在汽車主動安全技術(shù)階段，大量的ECU監(jiān)控著車輛的行駛狀態(tài)，事故發(fā)生后，人們可以從存儲單元中獲取較為客觀、準(zhǔn)確的車輛運行數(shù)據(jù)，輔助事故重建工作。目前交通事故重建主要采用以下四種方法：

2.1  基于事故形態(tài)的手工重建

這種方法在事故形態(tài)和過程分析的基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典力學(xué)和實驗數(shù)據(jù)解算事故中各運動過程的速度，這種方法是車速計算的基本方法，也是目前具備司法鑒定資質(zhì)機構(gòu)使用最廣泛的方法之一。目前已有的標(biāo)準(zhǔn)GA/T-33195-2016《道路交通事故車輛速度鑒定》由中華人民共和國公安部提出，主要包括：根據(jù)動能原理，利用車輛路面制動痕跡及制動縱滑附著系數(shù)的速度計算公式；基于碰撞數(shù)據(jù)建立的車輛塑性變形與有效碰撞速度的經(jīng)驗公式，結(jié)合動量守恒定律推導(dǎo)一維碰撞事故中的速度計算公式；根據(jù)圓周運動的極限條件，推導(dǎo)車輛轉(zhuǎn)彎過程中發(fā)生側(cè)滑、側(cè)翻時的臨界速度計算公式等等。
圖6 事故重建車速行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

2.2  計算機輔助重建

利用事故重建系統(tǒng)可以依據(jù)事故車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)、碰撞初始點位置、車輛碰撞初速度、車輛行駛方監(jiān)控信息輔助重建向、碰撞角度、車輛損傷程度、車輛最后停止位置及地面輪胎痕跡，比較精確地模擬出車輛碰撞過程的速度變化曲線、行駛軌跡及損毀結(jié)果。在初始條件發(fā)生變化時可以快速生成計算結(jié)果，大大提高了交通事故重建的效率和精確度。如下圖所示，根據(jù)事故草圖非常生動逼真的展示事故發(fā)生的過程。

 
 
圖7 利用PC-Crash重建道路交通事故

2.3  監(jiān)控信息輔助重建

隨著治安監(jiān)控與交通監(jiān)控裝備的推廣與應(yīng)用，事故現(xiàn)場環(huán)境的電子監(jiān)控信息和事故現(xiàn)場的車體痕跡和路面痕跡一樣成為交通事故現(xiàn)場的重要證據(jù);目前，監(jiān)控信息通常包括固定的治安監(jiān)控、交通監(jiān)控和移動的交通監(jiān)控裝置記錄的動、靜態(tài)影像信息。通常這些監(jiān)控設(shè)施從某一特定位置、以特定角度記錄了事故發(fā)生的過程，如下圖所示。

 
圖8 初始幀及碰撞時兩車目標(biāo)點位置

根據(jù)中華人民共和國公安安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T1133-2014《基于視頻圖像的車輛行駛速度技術(shù)鑒定》可以通過利用道路環(huán)境參照物距離計算車輛行駛速度。首先, 面對面轉(zhuǎn)換法的原理是使拍攝相片的平面與事故現(xiàn)場路面一致,利用現(xiàn)場地面4 個控制點及對應(yīng)的像點, 求解8 個聯(lián)立方程而得到二維平面到三維空間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。視頻法得到的結(jié)果是碰撞前，車輛1的車速為36km/h，車輛2的車速為41km/h，如下圖所示。

 
圖9 車輛1&車輛2車速

2.4  車載電子信息輔助事故重建

隨著汽車電子系統(tǒng)的不斷發(fā)展，采用不同形式記錄汽車行駛狀態(tài)的記錄裝置（黑匣子）在不斷開發(fā)和應(yīng)用，其中EDR 正在逐步被國外相關(guān)政府管理部門、司法機關(guān)、汽車廠商、保險公司所認可，成為道路交通事故調(diào)查的重要手段。碰撞車輛的EDR 數(shù)據(jù)記錄了車輛碰撞前車輛的行駛及操控過程，可以用于道路交通事故成因分析， 以及評估事故過程中車輛安全系統(tǒng)是否工作正常。一般車型的EDR 數(shù)據(jù)中包括：車輛碰撞前（激活前或達到觸發(fā)條件）5 s 內(nèi)的車輛速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油門踏板位置、節(jié)氣門開度、制動踏板操作情況，以及車輛碰撞后200ms 內(nèi)的速度變化情況。目前大部分EDR 數(shù)據(jù)可以通過博世生產(chǎn)的CDR 模塊進行解讀，如下圖所示。

 
圖10 利用CDR獲取車輛碰撞數(shù)據(jù)

利用專門的數(shù)據(jù)讀取裝置獲取汽車發(fā)生碰撞時的一系列數(shù)據(jù)信息，有效輔助事故調(diào)查與重建人員，提高事故重建質(zhì)量和工作的效率。

3  交通大數(shù)據(jù)輔助事故重建

隨著汽車的智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動化、共享化等新“四化”不斷推動汽車工業(yè)升級換代，汽車高級輔助駕駛系統(tǒng)ADAS未來會裝備在越來越多的汽車上，ADAS系統(tǒng)包含的導(dǎo)航與實時交通系統(tǒng)TMC，電子警察系統(tǒng)ISA、車聯(lián)網(wǎng)、自適應(yīng)巡航ACC、車道偏移報警系統(tǒng)LDWS、車道保持系統(tǒng)LKA等等，會產(chǎn)生更多信息，這些信息全面、客觀、準(zhǔn)確、完整地記錄汽車在使用過程中的環(huán)境信息、操縱信息與運行信息。

圖11 ADAS系統(tǒng)

其中德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)交通事故研究專家，基于具有特定EES 值的虛擬車輛模型，充分利用輔助駕駛系統(tǒng)ADAS 的數(shù)據(jù)，以及從GIDAS 數(shù)據(jù)庫中獲得的車輛變形和其他參數(shù)，在不使用PC-Crash 的情況下對碰撞事故過程進行自動重建如下圖所示，對道路交通事故重建工作具有重要意義。

 
圖12 基于GIDAS數(shù)據(jù)庫自動化重建

4  總結(jié)

總之，隨著高級輔助駕駛系統(tǒng)ADAS 以及5G網(wǎng)絡(luò)的推廣與應(yīng)用，車聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合技術(shù)的不斷成熟和完善，基于交通大數(shù)據(jù)的交通事故重建自動化將成為可能，多元化數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，也將大大提高事故重建的質(zhì)量和水平。
 
 
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