專利名稱：車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及兩車輛迭碰撞交通事故形態(tài)的計(jì)算機(jī)分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，我國道路交通活動(dòng)異?；钴S，道路交通事故也進(jìn)入了高發(fā)期。2009年全國共發(fā)生道路交通事故238351起，造成67759人死亡、275125人受傷， 直接財(cái)產(chǎn)損失9. 1億元。有人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失的道路交通事故都需要進(jìn)行事故責(zé)任鑒定，因此，我國數(shù)量龐大的道路交通事故給公安交通管理部門處理交通事故帶來了很大的工作量和壓力，也對道路交通事故的分析方法和手段提出了更高的要求。車輛迭碰撞事故是指兩事故車輛發(fā)生斜碰撞事故，其中一輛事故車輛由于受側(cè)向碰撞沖擊力作用后發(fā)生大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)，至使兩事故車輛發(fā)生第二次碰撞的一類特定道路交通事故形態(tài)。此類事故由于存在碰撞沖擊力的多次傳遞，造成了事故車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析和事故過程模擬的極其復(fù)雜性，成為道路交通事故計(jì)算機(jī)分析再現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域的難點(diǎn)和前沿技術(shù)之一。我國傳統(tǒng)的道路交通事故分析鑒定方法大多依據(jù)事故現(xiàn)場肇事車輛的痕跡、當(dāng)事人及目擊證人的陳述以及簡單的制動(dòng)距離計(jì)算來確定肇事車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和現(xiàn)場過程情況，按照現(xiàn)場情況繪制出現(xiàn)場圖，并主要依據(jù)以上的證言、證物分析并處理交通事故。由于傳統(tǒng)分析計(jì)算方法過于簡單化，用這類方式進(jìn)行道路交通事故的參數(shù)確認(rèn)和狀態(tài)判別具有很大的局限性、隨意性和盲目性，分析鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度均不高，尤其是在進(jìn)行車輛迭碰撞這類復(fù)雜道路交通事故形態(tài)的計(jì)算分析時(shí)更是含糊不清，實(shí)質(zhì)上就是沒法解決，導(dǎo)致在交通事故責(zé)任劃分問題上出現(xiàn)技術(shù)性失誤，從而引發(fā)社會(huì)糾紛。車輛迭碰撞事故作為一種特定的碰撞交通事故形態(tài)，其計(jì)算及模擬再現(xiàn)方法已受到交通事故分析人員及車輛碰撞研究人員的關(guān)注。事故車輛是否發(fā)生過再碰撞可從事故車輛車體上的碰撞痕跡檢知，由于事故車輛間又發(fā)生了再碰撞，使得碰撞作用后車輛的運(yùn)動(dòng)不再是一個(gè)完全的“自由運(yùn)動(dòng)”，而且對于實(shí)際的車對車碰撞事故來說，在地面坐標(biāo)系中的再碰撞位置不可能從事故現(xiàn)場檢知，再碰撞瞬間車輛的狀態(tài)及瞬時(shí)速度方向等都是未知， 從而使得車輛迭碰撞事故的計(jì)算模擬更為復(fù)雜。車輛迭碰撞事故的鑒定質(zhì)量不僅關(guān)系到能否科學(xué)地分析事故成因、公正地處理交通事故、給事故責(zé)任人相應(yīng)處罰的問題，而且也關(guān)系到維護(hù)執(zhí)法權(quán)威性和推進(jìn)交通管理法制化的重大問題。因此，使用車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)解決車輛迭碰撞事故將有效地提高事故鑒定與處理的技術(shù)含量，使其分析鑒定結(jié)果容易受到交通管理部門、 事故鑒定單位、事故當(dāng)事人的高度認(rèn)同，具有廣闊的應(yīng)用前景。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外在交通事故再現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真軟件的實(shí)用研究方面起步比較晚，針對車輛迭碰撞道路交通事故計(jì)算與模擬再現(xiàn)的研究尚未開展。本系統(tǒng)開創(chuàng)性地提出了解析計(jì)算與模擬再現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故的整體方案，構(gòu)建了車
5輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于提供了一種車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用碰撞事故現(xiàn)場勘察得到的事故車輛主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、車輛首碰撞中心地標(biāo)位置、 最終停車位置、車體上碰撞痕跡位置等事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到迭碰撞事故中事故車輛的行駛車速和碰撞車速，并實(shí)現(xiàn)迭碰撞事故的二維軌跡重構(gòu)、三維模擬再現(xiàn)、迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出以及事故發(fā)生過程簡述文本輸出。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
一種車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)至少包括 迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入、特征點(diǎn)自動(dòng)校核、現(xiàn)場錄入?yún)?shù)預(yù)處理及顯示與存儲(chǔ)；
再碰撞中心地標(biāo)位置檢測子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)， 得到事故再碰撞中心地標(biāo)位置及該瞬間車輛姿態(tài)；
再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)和再碰撞中心地標(biāo)位置，計(jì)算得到再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值；
再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)、再碰撞中心地標(biāo)位置及再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值，計(jì)算得到再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值；
車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化校核處置后的車輛首碰撞中心地標(biāo)位置值、再碰撞中心地標(biāo)位置及再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值， 計(jì)算得到首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度和角速度和事故車輛在碰撞發(fā)生前正常行駛時(shí)的行車速度；
車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值及行車速度，實(shí)現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)；
車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值及行車速度，實(shí)現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故全景全過程狀態(tài)的三維再現(xiàn)；
迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)，用于輸出車輛迭碰撞事故特征計(jì)算數(shù)據(jù)表和事故發(fā)生過程簡述文本，并實(shí)現(xiàn)事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；
其中迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、再碰撞中心地標(biāo)位置檢測子系統(tǒng)、 再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)、車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)依次相連，車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)分別與車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)，車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)分別與車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)相連，同時(shí)車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)再與迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)和迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)相連。
本發(fā)明的其他技術(shù)特點(diǎn)為
所述的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，包括迭碰撞事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊和迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，其中迭碰撞事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化功能模針對車輛迭碰撞交通事故現(xiàn)場勘驗(yàn)獲得的車輛類型與結(jié)構(gòu)參數(shù)、道路結(jié)構(gòu)與環(huán)境參數(shù)、 事故前車輛行駛路線、車輛首碰撞中心地標(biāo)位置、最終停止位置、兩車車體上碰撞痕跡位置與變形量、地面制動(dòng)印跡事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)，快速完成事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)的錄入以及位置數(shù)據(jù)校核、公共參數(shù)自動(dòng)裝載；所述的迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)，利用 VC++6. 0開發(fā)平臺(tái)建立了事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)倉庫，存儲(chǔ)預(yù)處理后的事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)信息。所述的再碰撞中心地標(biāo)位置檢測子系統(tǒng)包括軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊和痕跡擬合檢測模塊；其中軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊根據(jù)從碰撞事故現(xiàn)場勘測得到并經(jīng)過前述歸一化處理的碰撞車輛首碰位置、最終停止位置和地面痕跡等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為預(yù)判目標(biāo)，應(yīng)用車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型和最優(yōu)化迭代逼近算法，計(jì)算得到碰撞后車輛自由運(yùn)動(dòng)中各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和事故再碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡；所述的痕跡擬合檢測功能模塊，根據(jù)求得的車輛各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)及車體上再碰撞中心點(diǎn)的最優(yōu)映射軌跡，確定事故再碰撞中心地標(biāo)位置及該瞬間車輛姿態(tài)，該模塊在求得的車輛各瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值及車體上再碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡的基礎(chǔ)上，以車體上再碰撞部位、車身碰撞變形區(qū)域特征點(diǎn)為預(yù)描目標(biāo)，采用數(shù)據(jù)擬合方法，反復(fù)篩選兩碰撞車輛映射軌跡的交集點(diǎn)，計(jì)算檢測并最終確定出車輛迭碰撞事故再碰撞中心地標(biāo)位置真值及該瞬間車輛姿態(tài)真值。所述的再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)包括終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊、碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊和精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊；所述的終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)和再碰撞中心地標(biāo)位置，以車輛再碰撞中心地標(biāo)位置為初始值，利用黃金分割法確定最優(yōu)步長，以事故車輛碰撞部位在再碰撞中心擬合時(shí)刻的軌跡為搜索目標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)利用迭代計(jì)算方法搜索軌跡當(dāng)軌跡搜索縮小到給定的足夠小的允許誤差的范圍內(nèi)時(shí)，即可認(rèn)為該區(qū)間為所求的車輛再碰撞中心的軌跡；所述的精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊根據(jù)車輛再碰撞中心的軌跡， 采用具有大側(cè)偏角運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的G. Gim輪胎理論力學(xué)模型計(jì)算地面對輪胎的作用力；碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊，利用車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型和具有大側(cè)偏角運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的G. Gim輪胎理論力學(xué)模型，計(jì)算再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。所述的再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)包括基于有限元網(wǎng)格劃分原理及局域當(dāng)量變形特性的塑性力學(xué)描述模型和基于法向碰撞恢復(fù)系數(shù)及切向碰撞恢復(fù)系數(shù)特性的彈性力學(xué)描述模型；所述的基于有限元網(wǎng)格劃分原理及局域當(dāng)量變形特性的塑性力學(xué)描述模型， 計(jì)算車輛碰撞塑性變形所吸收的能量，得出與車身變形能量相當(dāng)?shù)牡刃к囁贀p失；所述的基于法向碰撞恢復(fù)系數(shù)及切向碰撞恢復(fù)系數(shù)特性的彈性力學(xué)描述模型用于消去利用動(dòng)量和動(dòng)量矩守恒定理建立的車對車再碰撞作用瞬間的運(yùn)動(dòng)量關(guān)系式中的法向碰撞沖量和切向碰撞沖量，并計(jì)算得到再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。所述的車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)包括接續(xù)軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊和首碰撞接觸階段動(dòng)力學(xué)描述模塊；其中接續(xù)軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化校核處置后的車輛首碰撞中心地標(biāo)位置值、車輛再碰撞中心地標(biāo)位置值及再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值，采用基于最優(yōu)步長分割原理的軌跡點(diǎn)迭代擬合算法和轉(zhuǎn)折點(diǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué)接續(xù)計(jì)算方法計(jì)算得到首碰撞作用后瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值；所述的首碰撞接觸階段動(dòng)力學(xué)描述模塊，根據(jù)首碰撞作用后瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值，采用動(dòng)量與動(dòng)量矩守恒原理和碰撞動(dòng)坐標(biāo)映射變換計(jì)算方法， 計(jì)算首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值。所述的車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)包括基于⑶C圖形規(guī)則的迭碰撞事故諸元二維圖形庫模塊和迭碰撞軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊；所述的基于CDC圖形規(guī)則的迭碰撞事故諸元二維圖形庫模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，調(diào)用二維圖形庫中車輛、道路結(jié)構(gòu)相關(guān)⑶C圖形規(guī)則的事故儲(chǔ)元；所述的迭碰撞軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊，利用二維圖形對車輛迭碰撞道路交通事故軌跡狀態(tài)進(jìn)行二維重構(gòu)，該模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由始及終順序計(jì)算車輛在各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)姿態(tài)與瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量，并同時(shí)在屏幕上現(xiàn)場場景平面坐標(biāo)系中實(shí)時(shí)顯示車輛在給定時(shí)間步長上的各瞬時(shí)形態(tài)和特征點(diǎn)，取得動(dòng)畫連續(xù)表現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)效果。所述的車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)包括基于OpenGL圖形技術(shù)的迭碰撞事故諸元底層三維透視圖形建模模塊和迭碰撞動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊；所述的基于OpenGL 圖形技術(shù)的迭碰撞事故諸元底層三維透視圖形建模模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用OpenGL三維圖形開發(fā)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)事故車輛、道路結(jié)構(gòu)、電線桿相關(guān)三維透視圖形的底層建模；所述的迭碰撞動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊三維透視圖形的底層建模的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)由始及終順序計(jì)算車輛在事故過程各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)姿態(tài)與瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量，并同時(shí)在屏幕上現(xiàn)場場景空間坐標(biāo)系中實(shí)時(shí)顯示車輛在給定時(shí)間步長上的各瞬時(shí)形態(tài)和車輪地面印跡，取得動(dòng)畫連續(xù)表現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故全景全過程狀態(tài)的三維再現(xiàn)效果。所述的迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)包括迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出模塊、迭碰撞事故發(fā)生過程簡述輸出模塊以及迭碰撞事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊； 所述的迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值、車輛行駛車速，輸出事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、天氣、道路結(jié)構(gòu)、路面狀況、碰撞前行車路線、首碰撞點(diǎn)、迭碰撞點(diǎn)、停止點(diǎn)、車身碰撞印跡、計(jì)算變形量、碰撞前制動(dòng)距離、正常行駛車速、首碰撞速度相關(guān)表現(xiàn)車輛迭碰撞事故特征的主要數(shù)據(jù)；所述的迭碰撞事故發(fā)生過程簡述輸出模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及事故軌跡二維重構(gòu)結(jié)果，輸出事故發(fā)生的時(shí)間、天氣、場地、事故車輛行駛狀態(tài)、計(jì)算行駛車速、事故過程文字描述及二維軌跡描述；所述的迭碰撞事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)，利用VC++6. 0開發(fā)平臺(tái)建立的事故案例數(shù)據(jù)倉庫存儲(chǔ)模擬計(jì)算生成的事故案例數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠在實(shí)際道路交通事故分析鑒定中應(yīng)用，具有以下特點(diǎn) (1)輸入界面簡潔、輸入數(shù)據(jù)精煉、約束條件易于確定。(2)具有較高計(jì)算精度的現(xiàn)場特征點(diǎn)印跡檢測與校核計(jì)算模塊、車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊和碰撞計(jì)算模塊。(3)系統(tǒng)為典型模塊式結(jié)構(gòu)，層次分明，操作簡單，不要求使用人員具備較高的專業(yè)技術(shù)水平。
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(4)支持對車輛迭碰撞交通事故計(jì)算與模擬再現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行二維軌跡重構(gòu)。(5)支持對車輛迭碰撞交通事故計(jì)算與模擬再現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行三維過程再現(xiàn)。系統(tǒng)利用編程平臺(tái)自帶的OpenGL三維圖形開發(fā)模塊來實(shí)現(xiàn)事故道路、場景與事故車輛三維透視圖形的底層建模與驅(qū)動(dòng)，具有圖形數(shù)據(jù)量小、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行速度快的優(yōu)勢。(6)針對事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)結(jié)果，提供一份可直接作為事故鑒定證據(jù)材料的車輛迭碰撞交通事故特征計(jì)算數(shù)據(jù)表及車輛迭碰撞交通事故發(fā)生過程簡述報(bào)告，
(7)建有車輛迭碰撞交通事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)倉庫和事故案例數(shù)據(jù)倉庫，并與計(jì)算模擬系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。通常情況下，實(shí)際道路碰撞事故現(xiàn)場調(diào)查而得的碰撞車速數(shù)據(jù)都不準(zhǔn)確，不宜用來驗(yàn)證解析計(jì)算模型的正確性。本發(fā)明開創(chuàng)性地提出了解析計(jì)算與模擬再現(xiàn)車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，構(gòu)建了車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)。本發(fā)明在一組可精確控制條件下的實(shí)車碰撞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)結(jié)果對模擬再現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行了比對驗(yàn)證。 在給定的相應(yīng)計(jì)算條件下，主計(jì)算模型的解析計(jì)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%。碰撞后車輛運(yùn)動(dòng)軌跡及停止位置的模擬再現(xiàn)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻
I=I O


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)流程框圖2為迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖3為再碰撞中心地標(biāo)位置檢測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖4為再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖5為再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖6為車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖7為車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖8為車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖9為迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了具體的操作過程和詳細(xì)的實(shí)施方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本系統(tǒng)包括八大模擬計(jì)算子系統(tǒng)(1)迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、(2)再碰撞中心地標(biāo)位置檢測子系統(tǒng)、(3)再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、(4)再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)、(5)車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)、(6)車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)、(7)車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)、(8)-迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)。利用本系統(tǒng)的人-機(jī)互動(dòng)工作界面，輸入車輛迭碰撞事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)并經(jīng)過系統(tǒng)自動(dòng)校核和預(yù)處理后，完成事故車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)狀態(tài)分析計(jì)算、事故二維軌跡重構(gòu)、三維過程再現(xiàn)、事故案例存檔、迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出以及事故發(fā)生過程簡述輸出等功能。
本系統(tǒng)各個(gè)主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案和執(zhí)行順序?yàn)?br> (1)迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入、特征點(diǎn)自動(dòng)校核、現(xiàn)場錄入?yún)?shù)預(yù)處理與存儲(chǔ)功能?，F(xiàn)場錄入?yún)?shù)預(yù)處理主要是對現(xiàn)場輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除量綱和數(shù)量級的差異。本子系統(tǒng)包括兩個(gè)功能模塊 迭碰撞事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊和迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。a)迭碰撞事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化功能模塊用于獲取事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)并對事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)做歸一化處理；針對來自交警對車輛迭碰撞交通事故現(xiàn)場勘驗(yàn)獲得的車輛類型與結(jié)構(gòu)參數(shù)、道路結(jié)構(gòu)與環(huán)境參數(shù)、事故前車輛行駛路線，車輛首碰撞中心地標(biāo)位置、最終停止位置、兩車車體上碰撞痕跡位置與變形量、地面制動(dòng)印跡等事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)，快速完成事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)的錄入以及位置數(shù)據(jù)校核、公共參數(shù)自動(dòng)裝載等，為后續(xù)的事故模擬計(jì)算、事故二維軌跡描述以及三維過程再現(xiàn)提供歸一化數(shù)據(jù)支持。b)迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)歸一化處理的事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)；采用Access 數(shù)據(jù)庫技術(shù)，利用VC++6. 0開發(fā)平臺(tái)建立了事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)倉庫。(2)再碰撞中心地標(biāo)位置檢測子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)，得到再碰撞中心地標(biāo)位置真值及該瞬間車輛姿態(tài)真值；本子系統(tǒng)包括二個(gè)功能模塊 軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊和痕跡擬合檢測模塊。a)軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化處理的碰撞車輛首碰位置、最終停止位置和地面痕跡等事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，得到碰撞后車輛(自由)運(yùn)動(dòng)中各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和再碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡。碰撞事故發(fā)生后車輛在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生再碰撞的原因主要是碰撞車輛車體的急速橫擺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，留在事故車輛車體上的再碰撞印跡是可以從事故現(xiàn)場勘驗(yàn)得到的，但兩車再碰撞瞬間的地標(biāo)位置是不可能事后從事故現(xiàn)場勘驗(yàn)得到的。經(jīng)過對大量迭碰撞實(shí)車試驗(yàn)的檢測數(shù)據(jù)和高速錄像資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)再碰撞基本上發(fā)生于車體的兩個(gè)側(cè)面包括車體側(cè)面兩端，而且其碰撞沖擊力相對首次碰撞而言要小。因此，本系統(tǒng)的軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊是在暫不考慮再碰撞的情況下，以從碰撞事故現(xiàn)場勘測得到并經(jīng)過前述歸一化處理的碰撞車輛首碰位置、最終停止位置和地面痕跡等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為預(yù)判目標(biāo)，應(yīng)用車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型和最優(yōu)化迭代逼近算法，計(jì)算得到碰撞后車輛自由運(yùn)動(dòng)中各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和事故再碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡。其中，車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型用于計(jì)算碰撞車輛車體在急速橫擺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。具體計(jì)算方法采用車輛車身六自由度(在空間坐標(biāo)系中， 在X、Y、Z方向所受的力以及繞X軸旋轉(zhuǎn)的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)，繞Y軸旋轉(zhuǎn)地俯仰運(yùn)動(dòng)以及繞Z軸旋轉(zhuǎn)地橫擺運(yùn)動(dòng))、四個(gè)車輪所受的垂直載荷及前輪平均轉(zhuǎn)向角這11自由度的汽車動(dòng)力學(xué)解析計(jì)算方程，求解車輛各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。(具體公式參見一魏朗等.車對車碰撞事故再現(xiàn)計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)的研究.中國公路學(xué)報(bào).1996:9 ).)
最優(yōu)化迭代逼近算法用于確定再碰撞印跡中心點(diǎn)的最優(yōu)映射軌跡；具體方法以車輛 11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型計(jì)算得到的某一時(shí)刻車輛運(yùn)動(dòng)姿態(tài)為初始值，應(yīng)用黃金分割法確定最優(yōu)步長，在給定的區(qū)間內(nèi)采用迭代逼近計(jì)算方法搜索映射軌跡，將軌跡搜索區(qū)間逐步縮小到極小的領(lǐng)域內(nèi)，當(dāng)軌跡區(qū)間縮小到給定的足夠小，達(dá)到允許誤差誤差的范圍內(nèi)時(shí)， 即可認(rèn)為該區(qū)間為所求的再碰撞中心點(diǎn)的最優(yōu)映射軌跡。
迭代一收斂判斷模型
^sus - f I (V^ =0 ,V^ =0 ￠1 =0) ￠^^' 5 ^gpi
議皿-Jai 1(^=0,^=0,^=0)
式中f為設(shè)定的允許誤差值·’Μ )、M.)丄 )為從碰撞后的瞬間至最終停止位置之間車輛瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)量差分方程式函數(shù)。x、Y為車輛質(zhì)心在地面坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)值(m ) ； 5為車體縱向中心線與X軸所成角度(逆時(shí)針為正，rad) ；V為速度(km/h)， 為角速度(rad/s )；下標(biāo)意義x、y為X軸向、Y軸向分量；su為終停止處的值；g為碰撞后瞬間的值;A、B為々車、B車的值；8為計(jì)算值(或設(shè)定值)。差分?jǐn)?shù)字計(jì)算方法
Afr = JTr —jr
O7 Μ
JAV =V -Vnhlii =A3B
yspiV1W1
Αω -ω -ω,, ·
. SiM Φ
b)痕跡擬合檢測功能模塊，根據(jù)求得的車輛各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)及車體上再碰撞中心點(diǎn)的最優(yōu)映射軌跡，確定事故再碰撞中心地標(biāo)位置及該瞬間車輛姿態(tài)；具體計(jì)算方法在求得的車輛各瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值及車體上再碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡的基礎(chǔ)上，以車體上再碰撞部位、車身碰撞變形區(qū)域特征點(diǎn)為預(yù)描目標(biāo)，采用數(shù)據(jù)擬合方法，反復(fù)篩選兩碰撞車輛映射軌跡的交集點(diǎn)，計(jì)算檢測并最終確定出車輛迭碰撞事故再碰撞中心地標(biāo)位置真值及該瞬間車輛姿態(tài)真值。應(yīng)用數(shù)據(jù)擬合方法，計(jì)算車輛第二次碰撞中心坐標(biāo)位置計(jì)算方法
^ = {min(￡s· + β) U [mi η L^ Π mm ], j = (1,2,-· ·, )
式中，Iw =機(jī)4. - )2 + - )2J = 0.2,··, )
11( - )!I (%-%)!<￠^/2).、
其中，X ,Y為車輛質(zhì)心在地面坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)值-J.力第二次碰撞中心(或車體上第二次碰撞痕跡中心)處的值；5為車體縱向中心線與X軸所成的角度值(逆時(shí)針為正)。(3)再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)和再碰撞中心地標(biāo)位置，計(jì)算得到再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值
11其中4力單位車身寬度受到的碰撞力，e為變形深度。w為車身寬度。該式表示車身
與角速度值。本子系統(tǒng)包括三個(gè)功能模塊終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊、碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊和精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊。a)終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)和再碰撞中心地標(biāo)位置，得到車輛再碰撞中心的軌跡。具體方法在完成事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入和再碰撞中心地標(biāo)位置確定的基礎(chǔ)上，以車輛再碰撞中心地標(biāo)位置為初始值，利用黃金分割法確定最優(yōu)步長，以事故車輛碰撞部位在再碰撞中心擬合時(shí)刻的軌跡為搜索目標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)利用迭代計(jì)算方法搜索軌跡，將軌跡搜索區(qū)域逐步縮小到極小的范圍內(nèi)，當(dāng)軌跡搜索縮小到給定的足夠小的允許誤差的范圍內(nèi)時(shí)，即可認(rèn)為該區(qū)間為所求的車輛再碰撞中心的軌跡。b)精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊根據(jù)車輛再碰撞中心的軌跡，計(jì)算地面對輪胎的作用力。對于運(yùn)動(dòng)中的汽車而言，除空氣作用和重力外，幾乎所有其他影響汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的外力(或力矩)都是以地面作用于輪胎的形式來傳遞給車體的。當(dāng)事故車輛在碰撞沖擊慣性作用下，從碰撞作用結(jié)束瞬間開始“自由運(yùn)動(dòng)”直至車輛最后停止，此期間碰撞車輛只受重力和車輪一地面作用力的作用，空氣作用力可以忽略不計(jì)。輪胎一地面作用力計(jì)算與車輪側(cè)偏角、輪胎特性及垂直載荷相關(guān)，本模塊采用具有大側(cè)偏角運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的G. Gim輪胎理論力學(xué)模型計(jì)算地面對輪胎的作用力。c)碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊，根據(jù)車輛再碰撞中心的軌跡、地面對輪胎的作用力計(jì)算再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。車輛輪胎所受的縱向力、側(cè)向力和回正力矩對汽車瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及軌跡路線起著決定作用。本模塊利用車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型和具有大側(cè)偏角運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的G. Gim輪胎理論力學(xué)模型，計(jì)算再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。(4)再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)、再碰撞中心地標(biāo)位置及再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值，計(jì)算得到再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。本子系統(tǒng)包括兩個(gè)主要計(jì)算模型: 基于有限元網(wǎng)格劃分原理及局域當(dāng)量變形特性的塑性力學(xué)描述模型、基于法向碰撞恢復(fù)系數(shù)及切向碰撞恢復(fù)系數(shù)特性的彈性力學(xué)描述模型?；谟邢拊W(wǎng)格劃分原理及局域當(dāng)量變形特性的塑性力學(xué)描述模型用于計(jì)算車輛碰撞塑性變形所吸收的能量，得出與車身變形能量相當(dāng)?shù)牡刃к囁贀p失。具體方法基于有限元網(wǎng)格劃分理論，將車身劃分為若干區(qū)域，將事故車輛的實(shí)際變形與網(wǎng)格劃分圖進(jìn)行對比，變形曲線與完好狀態(tài)下的車型輪廓之間區(qū)域所包含的數(shù)值總和為碰撞變形區(qū)域產(chǎn)生塑性變形后所吸收的能量，結(jié)合能量守恒原理、動(dòng)量守恒原理及車輛碰撞速度和車體殘余變形之間的線性關(guān)系，得出與車身變形能量相當(dāng)?shù)牡刃к囁贀p失。首先，作以下假設(shè)，1)汽車在全寬上任一點(diǎn)處垂直方向上的變形量相同；2)碰撞過程中汽車與地面間的摩擦力忽略不計(jì)；3)碰撞后汽車的彈性恢復(fù)忽略不計(jì)。由此得出變形能計(jì)算公式
權(quán)利要求
1.一種車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)至少包括迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入、特征點(diǎn)自動(dòng)校核、現(xiàn)場錄入?yún)?shù)預(yù)處理及顯示與存儲(chǔ)；再碰撞中心地標(biāo)位置檢測子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)， 得到事故再碰撞中心地標(biāo)位置及該瞬間車輛姿態(tài)；再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)和再碰撞中心地標(biāo)位置，計(jì)算得到再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值；再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)、再碰撞中心地標(biāo)位置及再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值，計(jì)算得到再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值；車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化校核處置后的車輛首碰撞中心地標(biāo)位置值、再碰撞中心地標(biāo)位置及再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值， 計(jì)算得到首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度和角速度和事故車輛在碰撞發(fā)生前正常行駛時(shí)的行車速度；車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值及行車速度，實(shí)現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)；車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值及行車速度，實(shí)現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故全景全過程狀態(tài)的三維再現(xiàn)；迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)，用于輸出車輛迭碰撞事故特征計(jì)算數(shù)據(jù)表和事故發(fā)生過程簡述文本，并實(shí)現(xiàn)事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；其中迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、再碰撞中心地標(biāo)位置檢測子系統(tǒng)、 再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)、車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)依次相連，車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)分別與車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)，車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)分別與車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)相連，同時(shí)車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)再與迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)和迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，包括迭碰撞事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊和迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，其中迭碰撞事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化功能模針對車輛迭碰撞交通事故現(xiàn)場勘驗(yàn)獲得的車輛類型與結(jié)構(gòu)參數(shù)、道路結(jié)構(gòu)與環(huán)境參數(shù)、事故前車輛行駛路線、車輛首碰撞中心地標(biāo)位置、最終停止位置、兩車車體上碰撞痕跡位置與變形量、地面制動(dòng)印跡事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)，快速完成事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)的錄入以及位置數(shù)據(jù)校核、公共參數(shù)自動(dòng)裝載；所述的迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)，利用 VC++6. 0開發(fā)平臺(tái)建立了事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)倉庫，存儲(chǔ)預(yù)處理后的事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)信息。
3.如權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的再碰撞中心地標(biāo)位置檢測子系統(tǒng)包括軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊和痕跡擬合檢測模塊；其中軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊根據(jù)從碰撞事故現(xiàn)場勘測得到并經(jīng)過前述歸一化處理的碰撞車輛首碰位置、最終停止位置和地面痕跡等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為預(yù)判目標(biāo)，應(yīng)用車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型和最優(yōu)化迭代逼近算法，計(jì)算得到碰撞后車輛自由運(yùn)動(dòng)中各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和事故再碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡；所述的痕跡擬合檢測功能模塊，根據(jù)求得的車輛各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)及車體上再碰撞中心點(diǎn)的最優(yōu)映射軌跡，確定事故再碰撞中心地標(biāo)位置及該瞬間車輛姿態(tài)，該模塊在求得的車輛各瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值及車體上再碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡的基礎(chǔ)上，以車體上再碰撞部位、車身碰撞變形區(qū)域特征點(diǎn)為預(yù)描目標(biāo)，采用數(shù)據(jù)擬合方法，反復(fù)篩選兩碰撞車輛映射軌跡的交集點(diǎn)，計(jì)算檢測并最終確定出車輛迭碰撞事故再碰撞中心地標(biāo)位置真值及該瞬間車輛姿態(tài)真值。
4.如權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，包括終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊、碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊和精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊；所述的終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)和再碰撞中心地標(biāo)位置，以車輛再碰撞中心地標(biāo)位置為初始值，利用黃金分割法確定最優(yōu)步長，以事故車輛碰撞部位在再碰撞中心擬合時(shí)刻的軌跡為搜索目標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)利用迭代計(jì)算方法搜索軌跡當(dāng)軌跡搜索縮小到給定的足夠小的允許誤差的范圍內(nèi)時(shí)，即可認(rèn)為該區(qū)間為所求的車輛再碰撞中心的軌跡；所述的精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊根據(jù)車輛再碰撞中心的軌跡，采用具有大側(cè)偏角運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的G. Gim輪胎理論力學(xué)模型計(jì)算地面對輪胎的作用力；碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊，利用車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型和具有大側(cè)偏角運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的G. Gim輪胎理論力學(xué)模型，計(jì)算再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。
5.如權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)包括基于有限元網(wǎng)格劃分原理及局域當(dāng)量變形特性的塑性力學(xué)描述模型和基于法向碰撞恢復(fù)系數(shù)及切向碰撞恢復(fù)系數(shù)特性的彈性力學(xué)描述模型；所述的基于有限元網(wǎng)格劃分原理及局域當(dāng)量變形特性的塑性力學(xué)描述模型，計(jì)算車輛碰撞塑性變形所吸收的能量，得出與車身變形能量相當(dāng)?shù)牡刃к囁贀p失；所述的基于法向碰撞恢復(fù)系數(shù)及切向碰撞恢復(fù)系數(shù)特性的彈性力學(xué)描述模型用于消去利用動(dòng)量和動(dòng)量矩守恒定理建立的車對車再碰撞作用瞬間的運(yùn)動(dòng)量關(guān)系式中的法向碰撞沖量和切向碰撞沖量，并計(jì)算得到再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。
6.如權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)包括接續(xù)軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊和首碰撞接觸階段動(dòng)力學(xué)描述模塊；其中接續(xù)軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化校核處置后的車輛首碰撞中心地標(biāo)位置值、車輛再碰撞中心地標(biāo)位置值及再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值，采用基于最優(yōu)步長分割原理的軌跡點(diǎn)迭代擬合算法和轉(zhuǎn)折點(diǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué)接續(xù)計(jì)算方法計(jì)算得到首碰撞作用后瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值；所述的首碰撞接觸階段動(dòng)力學(xué)描述模塊，根據(jù)首碰撞作用后瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值，采用動(dòng)量與動(dòng)量矩守恒原理和碰撞動(dòng)坐標(biāo)映射變換計(jì)算方法，計(jì)算首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值。
7.如權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)包括基于CDC圖形規(guī)則的迭碰撞事故諸元二維圖形庫模塊和迭碰撞軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊；所述的基于CDC圖形規(guī)則的迭碰撞事故諸元二維圖形庫模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，調(diào)用二維圖形庫中車輛、道路結(jié)構(gòu)相關(guān)⑶C圖形規(guī)則的事故儲(chǔ)元；所述的迭碰撞軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊，利用二維圖形對車輛迭碰撞道路交通事故軌跡狀態(tài)進(jìn)行二維重構(gòu)，該模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由始及終順序計(jì)算車輛在各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)姿態(tài)與瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量，并同時(shí)在屏幕上現(xiàn)場場景平面坐標(biāo)系中實(shí)時(shí)顯示車輛在給定時(shí)間步長上的各瞬時(shí)形態(tài)和特征點(diǎn)， 取得動(dòng)畫連續(xù)表現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)效果。
8.如權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的車輛迭碰撞過程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)包括基于OpenGL圖形技術(shù)的迭碰撞事故諸元底層三維透視圖形建模模塊和迭碰撞動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊；所述的基于OpenGL圖形技術(shù)的迭碰撞事故諸元底層三維透視圖形建模模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用 OpenGL三維圖形開發(fā)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)事故車輛、道路結(jié)構(gòu)、電線桿相關(guān)三維透視圖形的底層建模；所述的迭碰撞動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊三維透視圖形的底層建模的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)由始及終順序計(jì)算車輛在事故過程各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)姿態(tài)與瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量，并同時(shí)在屏幕上現(xiàn)場場景空間坐標(biāo)系中實(shí)時(shí)顯示車輛在給定時(shí)間步長上的各瞬時(shí)形態(tài)和車輪地面印跡，取得動(dòng)畫連續(xù)表現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故全景全過程狀態(tài)的三維再現(xiàn)效果。
9.如權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)包括迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出模塊、迭碰撞事故發(fā)生過程簡述輸出模塊以及迭碰撞事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；所述的迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值、車輛行駛車速，輸出事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、天氣、道路結(jié)構(gòu)、路面狀況、碰撞前行車路線、首碰撞點(diǎn)、迭碰撞點(diǎn)、停止點(diǎn)、車身碰撞印跡、計(jì)算變形量、碰撞前制動(dòng)距離、正常行駛車速、首碰撞速度相關(guān)表現(xiàn)車輛迭碰撞事故特征的主要數(shù)據(jù)；所述的迭碰撞事故發(fā)生過程簡述輸出模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及事故軌跡二維重構(gòu)結(jié)果，輸出事故發(fā)生的時(shí)間、天氣、場地、事故車輛行駛狀態(tài)、 計(jì)算行駛車速、事故過程文字描述及二維軌跡描述；所述的迭碰撞事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)，利用VC++6. 0開發(fā)平臺(tái)建立的事故案例數(shù)據(jù)倉庫存儲(chǔ)模擬計(jì)算生成的事故案例數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，本系統(tǒng)能夠利用事故現(xiàn)場勘察得到的基本數(shù)據(jù)，計(jì)算得到車輛迭碰撞事故碰撞車速，并實(shí)現(xiàn)事故車輛的二維軌跡描述、三維過程再現(xiàn)、車碰迭撞事故主要計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出以及事故發(fā)生過程簡述文本輸出。本發(fā)明可被廣泛推廣應(yīng)用，將有效提高交通事故鑒定與處理的技術(shù)含量，使其分析鑒定結(jié)果容易受到交通管理部門、事故鑒定單位、事故當(dāng)事人的高度認(rèn)同，起到分清責(zé)任、避免激化矛盾、減少社會(huì)不穩(wěn)定因素、增進(jìn)社會(huì)生活的和諧運(yùn)行等重要作用。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102236908SQ20111020053
公開日2011年11月9日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者周維新, 張維峰, 張韋, 李春明, 袁望方, 趙晨, 陳濤, 魏朗 申請人:長安大學(xué)