車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統的製作方法

2023-08-09 04:57:46 1

專利名稱：車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機仿真技術應用領域，特別涉及車輛連環碰撞道路交通事故形態 的計算機分析與模擬再現仿真系統。
背景技術：
傳統的交通事故分析鑑定主要依據事故現場當事人及目擊證人的陳述、事故車輛 最終停止位置以及車輛制動痕跡等事故現場勘察數據繪製事故現場圖，簡單、近似地分析 事故車輛的運動狀態和現場過程情況，並主要依據以上的證言和證物，鑑定處理交通事故。 由於應用傳統分析計算方法進行複雜道路交通事故的參數確認和狀態判別具有很大的局 限性、隨意性和盲目性，分析鑑定結果的準確性和精度均不高，尤其是在面對車輛連環碰撞 這類極其複雜的道路交通事故形態時，傳統計算分析方法已經不可能明晰事故過程，極易 導致在交通事故責任劃分問題上出現技術性失誤，從而引發社會糾紛。
車輛連環碰撞事故是指一次事故中有三輛(含三輛)以上事故車輛參與連續碰撞 的一類特殊道路交通事故形態，具體的說當兩車發生碰撞後，其中一輛車發生大側偏運 動，失控滑移至另一車道，而後與另一車道上行駛的車輛發生碰撞。此類複雜事故形態中前 兩車碰撞後的運動狀態屬於失控運動狀態，車輛的運動速度、運動姿態及運動方向都在急 劇變化中，又由於存在後續車輛參與碰撞，車輛在碰撞過程中存在隨意姿態下的能量衝擊 傳遞，使得連環碰撞中心點的地標位置難以由事故現場勘驗確定，造成此類複雜事故的車 輛運動力學計算分析和事故過程模擬再現仿真的極其複雜性，成為道路交通事故計算機分 析再現技術領域的難點和前沿技術之一。
車輛連環碰撞事故的鑑定質量不僅關係到能否科學地分析此類複雜事故成因、公 正地處理此類複雜交通事故、給事故責任人相應處罰的問題，而且也關係到維護執法權威 性和推進交通管理法制化的重大問題。因此，使用車輛連環碰撞事故分析計算與模擬再現 系統解決連環碰撞事故將有效地提高此類極其複雜事故鑑定與處理的技術含量，使其分析 鑑定結果容易受到交通管理部門、事故鑑定單位、事故當事人的高度認同。
經對現有技術文獻檢索發現，目前國內外在交通事故再現計算機仿真軟體的實用 研究方面起步比較晚，針對車輛連環碰撞道路交通事故計算與模擬再現的研究尚未開展。發明內容
本發明的主要目的在於提供一種用於公安交通管理部門道路交通事故鑑定的連 環碰撞事故分析與模擬再現系統，本系統能夠利用碰撞事故現場勘察得到的基本數據，計 算車輛連環碰撞事故中各事故車輛的行駛車速和碰撞車速，並實現連環碰撞事故的車輛二 維軌跡描述、三維過程再現、連環碰撞事故主要計算數據表輸出以及事故發生過程簡述文 本輸出。
為了達到上述技術目的，本發明採用如下技術方案予以實現一種車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統，其特徵在於所述的計算機系統至少包括車輛連環碰撞事故現場基本數據錄入與存儲子系統，用於根據預處理的事故現場基本 數據，實現事故現場基本數據路錄入、參數校對、數據裝載、軌跡特徵點預處理及顯示與存 儲；車輛連環碰撞中心點地標位置檢測子系統，用於根據預處理的事故現場基本數據，確 定事故車輛碰撞瞬間接觸中心點在地面坐標系中的位置；連環碰撞車輛運動量計算子系統，用於根據預處理的事故現場基本數據和連環碰撞中 心點地標位置，計算得到連環碰撞作用後瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值；車輛初次碰撞車速計算子系統，用以根據預處理的事故現場基本數據、碰撞中心點地 標位置和碰撞作用前瞬間車輛6自由度運動參量，計算得到事故車輛在碰撞發生前正常行 駛時的行車速度；連環碰撞接觸位置再現定位子系統，根據預處理的事故現場基本參數、碰撞中心點地 標位置、碰撞作用前瞬間車輛6自由度運動參量及車輛行駛車速，預瞄鎖定動畫再現過程 中連環碰撞中心點在地面坐標系中的位置，設定及適時調節連環碰撞接觸前首碰撞車輛的 三維再現運動起始時刻和速率，確保在再現運動場景中連環碰撞關聯車輛能夠以符合碰撞 印跡的姿態在預定碰撞中心點處交集；連環碰撞軌跡二維重構子系統，用以實現車輛連環碰撞二維重構效果； 連環碰撞過程三維再現子系統，用以實現由始及終順序計算車輛在事故過程各個環節 和各個時段的瞬時姿；連環碰撞事故模擬計算結果輸出描述子系統，用以輸出車輛連環碰撞事故特徵計算數 據表和事故發生過程簡述文本，並實現事故案例數據存儲；車輛連環碰撞事故現場基本數據錄入與存儲子系統、車輛連環碰撞中心點地標位置檢 測子系統、連環碰撞車輛運動量計算子系統、車輛初次碰撞車速計算子系統及連環碰撞接 觸位置再現定位子系統依次相連，連環碰撞接觸位置再現定位子系統分別與連環碰撞軌跡 二維重構子系統和連環碰撞過程三維再現子系統相連，同時連環碰撞軌跡二維重構子系統 和連環碰撞過程三維再現子系統再與連環碰撞事故模擬計算結果輸出描述子系統和車輛 連環碰撞事故現場基本數據錄入與存儲子系統相連。
本發明的其他技術特點為所述的車輛連環碰撞事故現場基本數據錄入與存儲子 系統包括事故現場勘察數據輸入與預處理功能模塊和元數據管理功能模塊。
所述的車輛連環碰撞中心點地標位置檢測子系統包括軌跡預瞄迭代計算模塊和 痕跡檢驗重構模塊；所述的軌跡預瞄迭代計算模塊根據預處理的事故現場基礎數據，計算 得到碰撞後各事故車輛自由運動過程中各瞬時姿態和各碰撞中心點的映射軌跡；所述的痕 跡檢驗重構模塊，根據車輛在碰撞運動過程中各瞬時運動姿態和各碰撞中心點的最優映射 軌跡，計算檢測並最終確定出各碰撞中心地標真值及該瞬間車輛姿態真值。
所述的連環碰撞車輛運動量計算子系統包括碰撞作用後車輛大側偏運動力學描 述模塊、軌跡擬合計算模塊和車輛連環碰撞接觸瞬間計算模塊。
所述的車輛初碰撞接觸瞬間及行駛車速計算子系統包括接續軌跡點擬合計算模 塊、最初兩車碰撞接觸過程動力學計算模塊及車輛連環碰撞事故逆向梯次組合計算模塊； 所述的接續軌跡點擬合計算模塊，用於求得最初兩車碰撞作用後瞬間事故車輛的6自由度7線速度和角速度；所述的最初兩車碰撞接觸過程動力學計算模塊，用於計算最初兩車碰撞 作用前瞬間關聯事故車輛的6自由度線速度和角速度；所述的車輛連環碰撞事故逆向梯次 組合計算模塊用於計算車輛在事故發生前的正常行駛車速值。
所述的連環碰撞接觸位置再現定位子系統包括連環碰撞中心地標位置鎖定計算 模塊和首碰撞車輛運動再現時刻與速率設定模塊；所述的連環碰撞中心地標位置鎖定計算 模塊用於精確定位連環碰撞事故軌跡二維重構及三維再現過程中的碰撞中心點位置；所述 的首碰撞車輛運動再現時刻與速率設定模塊，用於設定連環碰撞事故軌跡二維重構及三維 再現過程中車輛運動速率及汽車行駛方向。
所述的車輛連環碰撞軌跡二維重構子系統包括基於⑶C圖形規則的連環碰撞事 故諸元二維圖形庫模塊和軌跡定位與圖形驅動模塊；所述的基於⑶C圖形規則的連環碰撞 事故諸元二維圖形庫模塊，根據歸一化校核處置的事故現場基礎數據，調用二維圖形庫中 車輛、道路結構等CDC圖形規則的事故儲元；所述的軌跡定位與圖形驅動模塊，利用二維圖 形對連環碰撞事故軌跡狀態進行二維重構。
所述的連環碰撞過程三維再現子系統包括基於OpenGL圖形技術的事故諸元底層 三維透視圖形建模模塊和動畫驅動及印跡顯示模塊；所述的基於OpenGL圖形技術的車輛 連環碰撞事故諸元底層3維透視圖形建模模塊，採用OpenGL三維圖形開發技術來實現事故 車輛、道路結構三維透視圖形的底層建模；所述的動畫驅動及印跡顯示模塊，用於取得動畫 連續表現車輛連環碰撞事故全景全過程狀態的三維再現效果。
所述的連環碰撞事故模擬計算結果輸出描述子系統包括連環碰撞事故特徵計算 數據表輸出模塊、事故發生過程簡述輸出模塊和事故案例數據存儲模塊；所述的連環碰撞 事故特徵計算數據表輸出模塊採用事故現場勘察數據輸入模塊的基本錄入數據；所述的事 故發生過程簡述輸出模塊輸出連環碰撞事故發生的時間、天氣、場地、事故車輛行駛狀態、 計算行駛車速以及事故過程的文字描述和二維軌跡描述；所述的事故案例數據存儲模塊採 用Access資料庫，利用VC++6. 0開發平臺建立了連環碰撞事故案例數據倉庫存儲模擬計 算生成的連環碰撞事故案例數據。
本發明的研究成果將改變傳統的低效、落後的道路交通事故分析處理方式和手 段、具有高效、形象化、真實感和透明度高等特性，將有效提高交通事故鑑定與處理的技術 含量，使其分析鑑定結果容易受到交通管理部門、事故鑑定單位、事故當事人的高度認同， 起到分清責任、避免激化矛盾、減少社會不穩定因素、增進社會生活的和諧運行等重要作 用，促進我國道路交通事故的鑑定更具科學性、準確性和權威性。本發明可被道路交通事故 鑑定處理部門、科研院所、汽車企業、保險公司以及國外同行所採用，具有明顯的行業共性 和社會公益性。
通常情況下，實際道路碰撞事故現場調查而得的碰撞車速數據都不準確，不宜用 來驗證解析計算模型的正確性。本發明開創性地提出了解析計算與模擬再現車輛連環碰 撞道路交通事故的整體方案，構建了車輛連環碰撞交通事故分析計算與模擬再現系統。本 發明在一組可精確控制條件下的實車碰撞實驗數據和試驗結果對模擬再現系統進行了比 對驗證。在給定的相應計算條件下，主計算模型的解析計算碰撞車速的平均相對誤差值為 5. 21%，最大相對誤差為11.5%。碰撞後車輛運動軌跡及停止位置的模擬再現結果與試驗結 果基本吻合。8


圖1為本發明的系統流程框圖。
圖2為本發明的車輛連環碰撞事故現場基本數據錄入與存儲子系統邏輯流程圖； 圖3為本發明的車輛連環碰撞中心點地標位置檢測子系統邏輯流程圖；圖4為連環碰撞車輛運動量計算子系統邏輯流程圖；圖5為本發明的車輛初碰撞接觸瞬間及行駛車速計算子系統邏輯流程圖；圖6為本發明的連環碰撞接觸位置再現定位子系統邏輯流程圖；圖7為本發明的連環碰撞軌跡二維重構子系統邏輯流程圖；圖8為本發明的連環碰撞過程三維再現子系統邏輯流程圖；圖9為本發明的連環碰撞事故模擬計算結果輸出描述子系統邏輯流程圖；圖10為本發明的車輛連環碰撞中心點地標位置檢測子系統邏輯流程框圖。
圖11為本發明的連環碰撞接觸位置再現定位子系統邏輯流程框圖。
圖12為本發明的實施例事故基本信息數據輸入對話窗口 ； 圖13為實施例事故車輛的主要結構參數設置對話窗口 ；圖14為實施例事故現場道路結構設置對話窗口 ；圖15為實施例事故車輛(甲車與乙車)在地面坐標系中車輛碰撞位置點和最後停止點， 以及車身上的碰撞中心位置數據輸入對話框；圖16為實施例事故車輛(乙車與丙車)在地面坐標系中車輛碰撞位置點和最後停止點， 以及車身上的碰撞中心位置數據輸入對話框；圖17為實施例事故車輛在碰撞前的運動痕跡點設置對話窗口 ； 圖18為實施例汽車車輪狀態設置對話窗口 ； 圖19為實施例事故三維過程再現； 圖20為實施例事故二維軌跡重構； 圖21為實施例車速計算數據表； 圖22為實施例事故過程描述。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前 提下進行實施，給出了具體的操作過程和詳細的實施方案，但本發明的保護範圍不限於下 述的實施例。
如圖1所示，本發明包括八個子系統(1)車輛連環碰撞事故現場基本數據錄入與 存儲子系統、(2)車輛連環碰撞中心點地標位置檢測子系統、(3)連環碰撞車輛運動量計算 子系統、(4)車輛初碰撞接觸瞬間及行駛車速計算子系統、(5)連環碰撞接觸位置再現定位 子系統、(6)連環碰撞軌跡二維重構子系統、(7)連環碰撞過程三維再現子系統、(8)連環碰 撞事故模擬計算結果輸出描述子系統。利用本發明的人機互動界面，可以實現連環碰撞道 路交通事故現場勘察數據讀入與存儲、事故狀況分析計算、事故二維軌跡描繪、三維過程再 現、事故案例存檔、事故主要計算數據表輸出以及事故發生過程簡述輸出等功能。
本系統各個主要功能模塊的實現設計方案(1)參加圖2，車輛連環碰撞事故現場基本數據錄入與存儲子系統，根據預處理的事故 現場基本數據，實現事故現場基本數據路錄入、參數校對、數據裝載、軌跡特徵點預處理及 顯示與存儲功能。本子系統包括兩個功能模塊事故現場勘察數據輸入與預處理功能模塊 和元數據管理功能模塊。
a)事故現場勘察數據輸入與預處理功能模塊針對來自交警對連環碰撞交通事故 現場勘驗獲得的事故車輛主要結構參數、首碰撞位置、最終停車位置、車體上碰撞痕跡位置 與變形量、地面制動印跡等事故現場基本數據，快速完成事故現場基本數據的錄入、參數校 對、數據裝載及軌跡特徵點預處理等，為後續的事故模擬計算、事故二維軌跡描述以及三維 過程再現提供數據支持。
b)元數據管理功能模塊，用於存儲預處理後的事故現場基本數據。本模塊採用 Access資料庫技術，利用VC++6.0開發平臺建立了事故現場勘察數據存儲倉庫。事故現場 勘察數據存儲倉庫的作用是將通過對話窗口錄入並經過歸一化和預處理後的事故現場數 據存入基礎資料庫。
(2)參見圖3、圖11，車輛連環碰撞中心點地標位置檢測子系統，根據預處理的事 故現場基礎數據，確定事故車輛碰撞瞬間接觸中心點在地面坐標系中的位置。本子系統包 括二個模塊軌跡預瞄迭代計算模塊和痕跡檢驗重構模塊。本子系統的作用是通過一系列 迭代檢測計算，確定出車輛連環碰撞時其碰撞中心點的地標位置。子系統實現設計方案和 具體操作過程如下①讀入從碰撞現場勘測得到並經過歸一化校核處置的碰撞位置和最終停止位置、車 體上碰撞痕跡位置與變形量、地面制動印跡等基礎數據；②應用常規車輛空間動力學模型及本系統開發的最優化擬合逼近算法，計算得到碰 撞後各事故車輛自由運動過程中各瞬時姿態和各碰撞中心點的映射軌跡；③以保持綜合變形能量不變為原則，對於連環碰撞的車身複雜大變形區域進行網格 區分和歸一化，進而將車身連環碰撞變形區域歸整為具有相同綜合變形能量的當量變形區 與變形中心點；④在求得車輛在碰撞運動過程中各瞬時運動姿態和各碰撞中心點的最優映射軌跡基 礎上，以車身連環碰撞部位、車身碰撞變形區域為檢驗目標，重構連環碰撞車輛映射軌跡並 尋求連環碰撞車輛車身碰撞印跡交集點；⑤計算檢測並最終確定出各連環碰撞中心地標真值及該瞬間車輛姿態真值。
上述技術過程具體通過以下兩個模塊予以實現a)軌跡預瞄迭代計算模塊，根據預處理的事故現場基礎數據，計算得到碰撞後各事故 車輛自由運動過程中各瞬時姿態和各碰撞中心點的映射軌跡。本模塊是以從碰撞現場勘測 得到並經過前述歸一化校核處置的最初兩車碰撞位置和各車最終停止位置、車體上碰撞痕 跡位置與變形形狀及變形量、地面制動印跡等基礎數據為預描目標，應用車輛11自由度運 動力學計算模型及最優化擬合逼近算法，計算得到碰撞後各事故車輛自由運動過程中各瞬 時姿態和各碰撞中心點的映射軌跡。
車輛11自由度運動力學計算模型用於計算碰撞車輛車體在急速橫擺旋轉運動過 程中各瞬間的運動姿態。具體計算方法採用車輛車身六自由度(在空間坐標系中，在x、Y、 Z方向所受的力以及繞X軸旋轉的側傾運動，繞Y軸旋轉地俯仰運動以及繞Z軸旋轉地橫擺運動)、四個車輪所受的垂直載荷及前輪平均轉向角這11自由度的汽車動力學解析計算方 程，求解車輛各瞬間的運動姿態。(具體公式參見——魏朗等.車對車碰撞事故再現計算機 模擬系統的研究.中國公路學報.1996:9(4).)最優化擬合逼近算法是根據碰撞作用後車輛動力學計算模型和車輪-地面力學模型， 從碰撞現場勘測得到的車身碰撞位置開始，用差分數字計算方法求得對應的計算停止位 置，並按照計算步長記錄車身碰撞中心點在坐標系中的位置，求得碰撞中心點的映射軌跡。 在計算運動量為0時，利用車輛運動狀態的迭代-收斂判斷模型對計算停止位置值和碰撞 現場實際勘測得到的停止位置進行比較，檢驗其逼近程度是否達到預先設定的允許誤差要 求。如果誤差還大，則應用優化方法中的黃金分割原理迭代一組新的碰撞後瞬間運動量值 後重複上述計算，直至在設定的允許誤差範圍內計算停止位置值收斂於實測停止位置值為 止。當車輛停止位置在允許誤差範圍內時，根據所記錄的車身碰撞中心點坐標位置可以得 到碰撞中心點的映射軌跡。
迭代一收斂判斷模型
權利要求
1.一種車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統，其特徵在於所述的計算機系 統至少包括車輛連環碰撞事故現場基本數據錄入與存儲子系統，用於根據預處理的事故現場基本 數據，實現事故現場基本數據路錄入、參數校對、數據裝載、軌跡特徵點預處理及顯示與存 儲；車輛連環碰撞中心點地標位置檢測子系統，用於根據預處理的事故現場基本數據，確 定事故車輛碰撞瞬間接觸中心點在地面坐標系中的位置；連環碰撞車輛運動量計算子系統，用於根據預處理的事故現場基本數據和連環碰撞中 心點地標位置，計算得到連環碰撞作用後瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值；車輛初次碰撞車速計算子系統，用以根據預處理的事故現場基本數據、碰撞中心點地 標位置和碰撞作用前瞬間車輛6自由度運動參量，計算得到事故車輛在碰撞發生前正常行 駛時的行車速度；連環碰撞接觸位置再現定位子系統，根據預處理的事故現場基本參數、碰撞中心點地 標位置、碰撞作用前瞬間車輛6自由度運動參量及車輛行駛車速，預瞄鎖定動畫再現過程 中連環碰撞中心點在地面坐標系中的位置，設定及適時調節連環碰撞接觸前首碰撞車輛的 三維再現運動起始時刻和速率，確保在再現運動場景中連環碰撞關聯車輛能夠以符合碰撞 印跡的姿態在預定碰撞中心點處交集；連環碰撞軌跡二維重構子系統，用以實現車輛連環碰撞二維重構效果； 連環碰撞過程三維再現子系統，用以實現由始及終順序計算車輛在事故過程各個環節 和各個時段的瞬時姿態；連環碰撞事故模擬計算結果輸出描述子系統，用以輸出車輛連環碰撞事故特徵計算數 據表和事故發生過程簡述文本，並實現事故案例數據存儲；車輛連環碰撞事故現場基本數據錄入與存儲子系統、車輛連環碰撞中心點地標位置檢 測子系統、連環碰撞車輛運動量計算子系統、車輛初次碰撞車速計算子系統及連環碰撞接 觸位置再現定位子系統依次相連，連環碰撞接觸位置再現定位子系統分別與連環碰撞軌跡 二維重構子系統和連環碰撞過程三維再現子系統相連，同時連環碰撞軌跡二維重構子系統 和連環碰撞過程三維再現子系統再與連環碰撞事故模擬計算結果輸出描述子系統和車輛 連環碰撞事故現場基本數據錄入與存儲子系統相連。
2.如權利要求1所述的車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統，其特徵在於 所述的車輛連環碰撞事故現場基本數據錄入與存儲子系統包括事故現場勘察數據輸入與 預處理功能模塊和元數據管理功能模塊，其中事故現場勘察數據輸入與預處理功能模塊針 對來自連環碰撞交通事故現場勘驗獲得的事故車輛主要結構參數、首碰撞位置、最終停車 位置、車體上碰撞痕跡位置與變形量、地面制動印跡的事故現場基本數據，快速完成事故現 場基本數據的錄入、參數校對、數據裝載及軌跡特徵點預處理操作；元數據管理功能模塊採 用Access資料庫技術，利用VC++6. 0開發平臺建立的事故現場勘察數據存儲倉庫，存儲預 處理後的事故現場基本數據信息。
3.如權利要求1所述的車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統，其特徵在於 所述的車輛連環碰撞中心點地標位置檢測子系統包括軌跡預瞄迭代計算模塊和痕跡檢驗 重構模塊；所述的軌跡預瞄迭代計算模塊根據預處理的事故現場基礎數據，計算得到碰撞後各事故車輛自由運動過程中各瞬時姿態和各碰撞中心點的映射軌跡，該模塊以從碰撞現 場勘測得到並經過歸一化校核處置的最初兩車碰撞位置和各車最終停止位置、車體上碰撞 痕跡位置與變形形狀及變形量、地面制動印跡等基礎數據為預描目標，應用車輛11自由度 運動力學計算模型及最優化擬合逼近算法，計算得到碰撞後各事故車輛自由運動過程中各 瞬時姿態和各碰撞中心點的映射軌跡；所述的痕跡檢驗重構模塊，根據車輛在碰撞運動過 程中各瞬時運動姿態和各碰撞中心點的最優映射軌跡，計算檢測並最終確定出各碰撞中心 地標真值及該瞬間車輛姿態真值，該模塊是在求得車輛在碰撞運動過程中各瞬時運動姿態 和各碰撞中心點的最優映射軌跡基礎上，以車身連環碰撞部位、車身碰撞變形區域為檢驗 目標，採用區域變形網格劃分計算模型，重構連環碰撞車輛映射軌跡並尋求連環碰撞車輛 車身碰撞印跡交集點，計算檢測並最終確定出各碰撞中心地標真值及該瞬間車輛姿態真 值。
4.如權利要求1所述的車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統，其特徵在於 所述的連環碰撞車輛運動量計算子系統包括碰撞作用後車輛大側偏運動力學描述模塊、軌 跡擬合計算模塊和車輛連環碰撞接觸瞬間計算模塊；所述的碰撞作用後車輛大側偏運動力 學描述模塊採用三維四輪車輛動力學模型，根據碰撞車輛由碰撞後失控狀態到最終停止狀 態順序，計算相關車輛在連環碰撞後的失控運動中各瞬間的運動姿態、位置及力學狀態；所 述的軌跡擬合計算模塊根據各連環碰撞中心位置和車輛最終停止位置求得連環碰撞作用 後瞬間關聯車輛的質心速度和橫擺角速度等運動量；所述的車輛連環碰撞接觸瞬間計算模 塊根據碰撞後的側偏運動程度採用動量和動量矩守恆原理及碰撞動坐標映射變換算法的 碰撞接觸瞬間計算模式，或採用基於有限元網格原理及局域當量變形特性的塑性力學描述 模型的碰撞作用計算模式求得連環碰撞作用前瞬間關聯事故車輛的6自由度速度和角速 度。
5.如權利要求1所述的車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統，其特徵在於 所述的車輛初碰撞接觸瞬間及行駛車速計算子系統包括接續軌跡點擬合計算模塊、最初兩 車碰撞接觸過程動力學計算模塊及車輛連環碰撞事故逆向梯次組合計算模塊；所述的接續 軌跡點擬合計算模塊，根據預處理的事故現場基本數據、車輛連環碰撞中心點地面坐標位 置值及連環碰撞前瞬間的運動參量值，求得最初兩車碰撞作用後瞬間事故車輛的6自由度 線速度和角速度；所述的最初兩車碰撞接觸過程動力學計算模塊，根據最初兩車碰撞作用 後瞬間的6自由度運動參量，計算得到最初兩車碰撞作用前瞬間關聯事故車輛的6自由度 線速度和角速度；所述的車輛連環碰撞事故逆向梯次組合計算模塊用於計算車輛在事故發 生前的正常行駛車速值，具體地該模塊以計算得到的連環碰撞作用後瞬間車輛的6自由度 線速度與角速度值、連環碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值、最初兩車碰 撞作用後瞬間的6自由度運動參量、最初兩車碰撞作用前瞬間關聯事故車輛的6自由度線 速度和角速度以及車輛最終停止位置為計算目標，以根據事故現場地面痕跡狀況確定的車 輛碰撞前制動距離值或車輛失控側滑距離值、事故車輛與固定物發生碰撞前的失控狀態與 形式、兩車碰撞前的行駛路線為計算條件，使用三維四輪車輛動力學模型，採用黃金分割原 理自動變更迭代步長，進行逆向梯次組合計算，求得車輛在事故發生前的正常行駛車速值； 初次計算終止後，利用車輛運動狀態迭代-收斂判斷模型對兩車最終停止位置和兩車碰撞 作用瞬間運動參量，和碰撞現場實際勘測得到的兩車停止位置、計算得到的兩車碰撞作用瞬間運動參量進行比較，檢驗其逼近程度是否達到允許誤差要求；如果誤差大於誤差要求， 則應用優化方法中的黃金分割原理迭代一組新的兩車正常行駛車速值，重複上述計算，直 至在設定的允許誤差範圍內計算終止值收斂於實測停止位置值和計算得到的車輛碰撞作 用瞬間運動參量為止。
6.如權利要求1所述的車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統，其特徵在於 所述的連環碰撞接觸位置再現定位子系統包括連環碰撞中心地標位置鎖定計算模塊和首 碰撞車輛運動再現時刻與速率設定模塊；所述的連環碰撞中心地標位置鎖定計算模塊根據 車輛連環碰撞中心點地標位置檢測子系統計算得到的事故車輛碰撞瞬間接觸中心點在地 面坐標位置，精確定位連環碰撞事故軌跡二維重構及三維再現過程中的碰撞中心點位置； 所述的首碰撞車輛運動再現時刻與速率設定模塊，根據車輛初碰撞接觸瞬間及行駛車速計 算子系統計算得到的事故車輛在碰撞發生前正常行駛時的行車速度，以及汽車行駛軌跡， 設定連環碰撞事故軌跡二維重構及三維再現過程中車輛運動速率及汽車行駛方向。
7.如權利要求1所述的車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統，其特徵在於 所述的車輛連環碰撞軌跡二維重構子系統包括基於CDC圖形規則的連環碰撞事故諸元二 維圖形庫模塊和軌跡定位與圖形驅動模塊；所述的基於⑶C圖形規則的連環碰撞事故諸元 二維圖形庫模塊，根據歸一化校核處置的事故現場基礎數據，調用二維圖形庫中車輛、道路 結構等CDC圖形規則的事故儲元；所述的軌跡定位與圖形驅動模塊，利用二維圖形對連環 碰撞事故軌跡狀態進行二維重構，該模塊自動讀入來自事故現場的初始行駛路線及碰撞位 置等事故現場勘察數據，計算得到的碰撞中心點地標位置、碰撞作用前瞬間車輛6自由度 運動參量及車輛行駛車速，應用車輛動力學模型，由始及終順序計算車輛在各個環節和各 個時段的瞬時姿態與瞬時運動量，在取足夠小的計算步長的前提下在計算機屏幕上適時顯 示事故車輛在給定時間計算步長上的各瞬時形態和特徵點從而取得動畫連續表現車輛連 環碰撞事故軌跡狀態的二維重構效果。
8.如權利要求1所述的車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統，其特徵在於 所述的連環碰撞過程三維再現子系統包括基於OpenGL圖形技術的事故諸元底層三維透 視圖形建模模塊和動畫驅動及印跡顯示模塊；所述的基於OpenGL圖形技術的車輛連環碰 撞事故諸元底層3維透視圖形建模模塊，根據歸一化校核處置的事故現場基礎數據，採用 OpenGL三維圖形開發技術來實現事故車輛、道路結構三維透視圖形的底層建模；所述的動 畫驅動及印跡顯示模塊，自動讀入來自事故現場的初始行駛路線及碰撞位置等事故現場勘 察數據，計算得到的碰撞中心點地標位置、碰撞作用前瞬間車輛6自由度運動參量及車輛 行駛車速，在三維透視圖形的底層建模的基礎上，實現利用碰撞作用後車輛大側偏運動力 學描述模塊等由始及終順序計算車輛在事故過程各個環節和各個時段的瞬時姿態與瞬時 運動量，並同時在屏幕上現場場景空間坐標系中實時顯示車輛在給定時間步長上的各瞬時 形態和車輪地面印跡，取得動畫連續表現車輛連環碰撞事故全景全過程狀態的三維再現效果。
9.如權利要求1所述的車輛連環碰撞事故分析與模擬再現計算機系統，其特徵在於 所述的連環碰撞事故模擬計算結果輸出描述子系統包括連環碰撞事故特徵計算數據表輸 出模塊、事故發生過程簡述輸出模塊和事故案例數據存儲模塊；所述的連環碰撞事故特徵 計算數據表輸出模塊採用事故現場勘察數據輸入模塊的基本錄入數據，經過前述的歸一化預處理和模擬計算後，輸出事故發生的時間、地點、天氣、道路結構、路面狀況、首碰撞點、車 身碰撞印跡、碰撞前軌跡點、方位角、車身上碰撞位置、碰前制動距離、行駛車速、碰撞速度 等能概括標線連環碰撞事故特徵的主要數據；所述的事故發生過程簡述輸出模塊將根據前 述的數據採集及模擬計算與再現結果，輸出連環碰撞事故發生的時間、天氣、場地、事故車 輛行駛狀態、計算行駛車速以及事故過程的文字描述和二維軌跡描述；所述的事故案例數 據存儲模塊採用Access資料庫，利用VC++6. 0開發平臺建立了連環碰撞事故案例數據倉 庫存儲模擬計算生成的連環碰撞事故案例數據。
全文摘要
本發明的提供一種用於公安交通管理部門道路交通事故鑑定的連環碰撞事故分析與模擬再現系統，本系統能夠利用碰撞事故現場勘察得到的基本數據，計算車輛連環碰撞事故中各事故車輛的行駛車速和碰撞車速，並實現連環碰撞事故的車輛二維軌跡描述、三維過程再現、連環碰撞事故主要計算數據表輸出以及事故發生過程簡述文本輸出。本發明將有效提高交通事故鑑定與處理的技術含量，使其分析鑑定結果容易受到交通管理部門、事故鑑定單位、事故當事人的高度認同，促進我國道路交通事故的鑑定科學性、準確性和權威性發展。
文檔編號G06T19/00GK102044090SQ201010614878
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者餘強, 袁望方, 趙晨, 陳濤, 魏朗 申請人:長安大學