基于航拍正射圖像與EDR數(shù)據(jù)的交通事故重建研究.pdf

1、中國(guó)是全世界道路交通事故死亡人數(shù)最多的國(guó)家之一。全面細(xì)致的分析道路交通事故成因及人體損傷機(jī)理，對(duì)提出合理的事故預(yù)防與救治方案、減少交通事故傷亡具有重要意義。同時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)成本和日益提升的公眾倫理意識(shí)，相比于尸體實(shí)驗(yàn)，交通事故重建成為研究損傷生物力學(xué)更為理想的途徑。但是現(xiàn)有交通事故重建還存在著諸多問題如現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量誤差大、邊界條件缺失等，為解決這些問題，本文以道路交通事故證據(jù)信息的獲取技術(shù)為切入點(diǎn)，利用無人機(jī)航拍技術(shù)獲取事故場(chǎng)景正射圖像，并對(duì)

2、汽車EDR數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取解析，通過對(duì)典型案例的事故重建，深入探討車輛間作用、車輛-人作用機(jī)制，為事故責(zé)任認(rèn)定、人體損傷防護(hù)、交通傷救治、汽車安全設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)，具有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。
　　本文主要研究方法與結(jié)論如下：
　　(1)為解決現(xiàn)有事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中存在的耗時(shí)長(zhǎng)、精度低、難以二次驗(yàn)證等難題，本文率先提出利用無人機(jī)航拍進(jìn)行事故現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)固定的方案。首先通過組裝四旋翼飛行器搭載相機(jī)作為航拍平臺(tái);同時(shí)對(duì)航拍相機(jī)標(biāo)定、圖像幾何校

3、正等關(guān)鍵問題進(jìn)行研究，并對(duì)圖像幾何校正的精度及航拍圖像測(cè)量精度進(jìn)行了評(píng)估;其次為了實(shí)現(xiàn)等比例現(xiàn)場(chǎng)圖的實(shí)時(shí)繪制，編寫了基于航拍圖像的現(xiàn)場(chǎng)圖繪制系統(tǒng)，并比較了基于航拍圖像的現(xiàn)場(chǎng)圖繪制系統(tǒng)與傳統(tǒng)勘查方法的優(yōu)缺點(diǎn);最后對(duì)航拍圖像拼接及基于傾斜攝影的三維建模進(jìn)行研究。結(jié)果顯示:校正后的正射圖像RMSE為3.6pixels;在拍攝高度11m～112m范圍內(nèi)，測(cè)量的相對(duì)誤差可以控制在-2.5％～2.5％之間;基于航拍圖像的現(xiàn)場(chǎng)圖繪制系統(tǒng)效率顯著高于傳

4、統(tǒng)勘查繪圖方法。這些結(jié)果表明采用航拍圖像進(jìn)行證據(jù)固定、測(cè)量可以作為事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中的重要方法。
　　(2)為解決傳統(tǒng)的事故深度調(diào)查方法難以準(zhǔn)確獲取碰撞瞬間諸多重要數(shù)據(jù)（如碰撞速度、△V等）的不足，在國(guó)內(nèi)率先引入EDR數(shù)據(jù)解析工具，并對(duì)EDR數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證與分析。首先，比較了11例真實(shí)事故案例中EDR碰撞前速度值與從視頻或車速表指針獲得的參考速度值，結(jié)果顯示兩者差值的均值為-0.42km/h，差值標(biāo)準(zhǔn)差為3.85km/h;相對(duì)誤差均值-

5、1.1％，相對(duì)誤差標(biāo)準(zhǔn)差6％;并對(duì)76例豐田乘用車事故中碰撞速度、駕駛員安全帶佩戴、縱向△V、制動(dòng)時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示:碰撞發(fā)生前駕駛員平均制動(dòng)時(shí)間為1.38秒;駕駛員MAIS與車輛縱向最大△V顯著相關(guān)，且佩戴安全帶可顯著降低駕駛員的損傷程度。這些結(jié)果表明，EDR數(shù)據(jù)可為事故過程重建提供準(zhǔn)確碰撞速度，而且EDR數(shù)據(jù)中安全帶佩戴、縱向△V與駕駛員損傷密切相關(guān)，可以作為駕駛員損傷重建的重要參數(shù)。
　　(3)通過對(duì)多例典型案

6、例進(jìn)行事故場(chǎng)景數(shù)字化重建、事故過程重建來闡述航拍圖像及EDR數(shù)據(jù)對(duì)于事故重建的重要作用。重建結(jié)果顯示:采用航拍正射圖像進(jìn)行事故場(chǎng)景數(shù)字化重建能夠直觀的分析事故中各元素之間的關(guān)系;采用航拍正射圖像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運(yùn)用PC-CRASH及ARAS360能夠準(zhǔn)確的重建出事故碰撞點(diǎn)、事故形態(tài)及駕駛員制動(dòng)行為;采用EDR數(shù)據(jù)作為初始條件，運(yùn)用MADYMO及LS-DYNA可以準(zhǔn)確的重建出事故中車輛及人的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，與視頻資料相符。研究結(jié)果表明，航拍圖像及

7、EDR數(shù)據(jù)有助于高精度的事故重建。
　　(4)通過將8例事故中EDR數(shù)據(jù)的氣囊點(diǎn)爆時(shí)間、預(yù)緊器觸發(fā)時(shí)間、碰撞速度、駕駛員安全帶佩戴、縱向△V(求導(dǎo)后為縱向加速度)作為駕駛員約束系統(tǒng)邊界輸入條件，對(duì)駕駛員的損傷過程進(jìn)行重建，獲取了駕駛員在不同初始及邊界條件下的運(yùn)動(dòng)學(xué)響應(yīng)，并從多剛體假人頭部與胸部的響應(yīng)中計(jì)算出頭部HIC36、HIC15及胸部的VC、CTI，再根據(jù)人體頭胸部耐受限度及損傷風(fēng)險(xiǎn)曲線，對(duì)駕駛員頭、胸部損傷進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示