道路交通人车碰撞事故再现关键技术研究

作     者：张诗波 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘澜

授予年度：2019年

学科分类：03[法学] 08[工学] 0838[工学-公安技术] 0306[法学-公安学] 

主      题：事故再现 人车碰撞事故 事故深度调查 事故仿真建模 不确定性分析 事故再现优化 行人抛距 NAIS 

摘      要：随着机动车保有量的日益增多和交通事故处理程序的逐渐规范,专业化的事故分析需求正在显著增加。事故再现是事故分析的重要手段和重要内容,其主要任务是基于事故发生后的各种信息,运用适当的方法对事故发生过程和碰撞状态进行解释说明和重现。人车碰撞类事故是道路交通事故的主要类型,对这类事故的再现一直缺乏系统的方法体系,本文主要针对人车碰撞事故再现中的关键技术问题展开研究。论文整体上提出并构建了人车碰撞事故再现的方法体系,包括五大关键技术问题,分别为:事故深度调查方法、事故仿真建模方法、行人被抛运动规律分析、不确定性分析方法和事故再现优化方法。论文第2章以自2011年以来参与的国家车辆事故深度调查体系(NAIS)的构建与数据采集为背景,提出了适合中国国情、面向事故再现的人车事故深度调查工作体系;设计了事故现场勘查无人机系统及其图像矫正程序,构建了基于照片还原事故现场的方法,探讨了检测道路线形、路面附着系数、人与路面摩擦系数的方法;阐述了四种相对直接的车辆碰撞速度分析方法,包括基于视频的方法、基于车辆制动距离的方法、运动学解析法和基于EDR的方法;对NAIS数据库中2011016年度181例人车事故进行了整理分析,得到了致命级人车碰撞事故的特征和致因机理。论文第3章研究了两种面向运动学事故再现的人车事故仿真建模方法,分别为单刚体建模方法和多刚体建模方法;探讨了这两种方法的基本原理、核心算法和建模方式;结合一真实人车事故案例,分别利用ARAS和PC-Crash实现了事故碰撞的单刚体和多刚体仿真建模。论文第4章针对中国道路上人车事故发生频率最高的矮长头车、高长头车和面包车等三种车型,通过大量仿真试验,研究探讨了在20 km/h10km/h车辆碰撞速度下,三种车型与行人标准碰撞中行人抛射角度、抛射高度、第一落点距离以及总抛距等方面的形态规律,阐述了卷绕型、顶推型、拱推型三种碰撞形态,构建了新的抛距公式;在此基础上,研究探讨了接触位置、车型参数、行人速度、行人碰撞姿态等参数对行人被抛运动形态的影响;结合295例NAIS事故深度数据(含91例有监控视频的案例)和108例澳大利亚CASR事故深度数据验证了新提出的抛距公式的有效性,并与其他抛距模型进行了对比。论文第5章在对人车事故再现不确定性问题进行界定描述的基础上,研究了可用于人车事故再现不确定性分析的上下界法、差分法、不确定度评价法等三种常规方法和蒙特卡洛法;提出了适用于事故仿真条件下人车事故再现不确定性分析的隐式仿真-蒙特卡洛法(ISMC法),给出了ISMC法的实现步骤,进行了实际的案例应用;通过一个具体的算例,验证了以上五种方法的有效性,并对比了其适用范围、计算效率和计算精度。论文第6章在对人车碰撞事故再现优化问题进行界定描述的基础上,提出了适用于仿真试验条件下人车事故再现人工调整优化的黄金分割搜索法、复合形法和随机试验法等三种方法,研究了各种方法的基本原理、迭代步骤和流程,并以实际的案例应用加以了验证。