專利名稱：汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機仿真應用技術領域，特別針對一類汽車碰兩輪或三輪車再碰固 定物組合事故形態(tài)的計算機分析計算與模擬再現(xiàn)仿真系統(tǒng)。
背景技術：
汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故是指汽車與兩輪或三輪車碰撞后再 發(fā)生事故汽車碰撞地面固定物的一類特殊道路交通事故事故形態(tài)。汽車在發(fā)生碰撞事故后 的運動狀態(tài)屬于失控狀態(tài)，且又發(fā)生了與地面固定物碰撞的二次事故，使得汽車與兩輪或 三輪車碰撞作用后汽車的運動不再是一個完整的車輛-地面力學運動，而是在事故汽車沖 出車道后又有一個碰撞路側(cè)地面固定物(如電線桿、大樹、護欄、護墩等)的組合環(huán)節(jié)，造成 此類事故的車輛運動力學計算分析和事故過程模擬再現(xiàn)仿真的極其復雜性，成為道路交通 事故計算機分析再現(xiàn)技術領域的難點和前沿技術之一。經(jīng)對現(xiàn)有技術文獻檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請?zhí)枮?00810038173. 7，名稱為汽車與兩輪 車碰撞事故再現(xiàn)系統(tǒng)，該技術提供一種汽車與兩輪車碰撞事故再現(xiàn)系統(tǒng)，包括信息采集、過 程仿真、優(yōu)化再現(xiàn)和結(jié)果處理，采用多剛體方法建立汽車與兩輪車碰撞模型，主要針對的是 汽車碰撞兩輪車這一類別交通事故，其事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊采用三坐標標定物和環(huán)形拍 攝方式獲取事故現(xiàn)場信息，采用虛擬現(xiàn)實技術建立事故現(xiàn)場三維模型，根據(jù)摩托車乘員人 體損傷檢驗報告，與多剛體假人主體模型組合成為新的組合式假人模型，采用多剛體碰撞 理論進行仿真計算，仿真汽車與兩輪車碰撞全過程，不能夠應用于汽車碰撞兩輪或三輪車 后再碰撞固定物這一類復雜的組合事故。本發(fā)明主要采用動量與動量矩守恒理論方法分析 汽車碰撞兩輪或三輪車后在碰撞固定物組合事故，開創(chuàng)性地提出了解析計算與模擬再現(xiàn)車 碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故的整體方案，構(gòu)建了車碰兩輪或三輪車后再碰固定 物組合事故分析計算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于公安交通管理部門道路交通事故鑒定的汽 車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(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)，計算得到汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故中汽車的行駛車速和 碰撞車速，并實現(xiàn)事故車輛的二維軌跡描述、三維過程再現(xiàn)、汽車碰兩輪或三輪車后再碰固 定物組合事故主要計算數(shù)據(jù)表輸出以及事故發(fā)生過程簡述文本輸出。為了達到上述技術目的，本發(fā)明采用如下技術方案予以實現(xiàn)
一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計算機系統(tǒng)，所述的計算機 系統(tǒng)至少包括
汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲子系統(tǒng)，用于實 現(xiàn)汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)歸一化處理、特征 點校核、輸入數(shù)據(jù)存儲功能；汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛碰撞地面固定物后運動量計算子系 統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理后的事故現(xiàn)場地面痕跡、汽車與地面固定物碰撞中心位置和姿態(tài)、車輛 最終停止位置與姿態(tài)等事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)，求得汽車與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的 6自由度線速度與角速度值；
汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛與地面固定物碰撞瞬間運動量計算 子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、汽車與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的6 自由度線速度與角速度值，逆向求得車輛與地面固定物碰撞瞬間的6自由度線速度值與角 速度值；
組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞后運動量計算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場 勘察數(shù)據(jù)、車輛與地面固定物碰撞瞬間的6自由度線速度值與角速度值，逆向求得汽車與 兩輪或三輪車碰撞作用后瞬間汽車的6自由度線速度與角速度值、兩輪或三輪車碰撞后的 6自由度線速度與角速度值；
組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞瞬間運動量計算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理后的事故 現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、事故車輛碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值，計算得到 汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間的6自由度線速度值與角速度值；
汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故汽車行駛車速計算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處 理的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、碰撞中心點地標位置和汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間車輛 6自由度速度和角速度，計算得到事故車輛在碰撞發(fā)生前正常行駛時的行車速度；
汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的 事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度和角 速度、逆向梯次組合計算模塊計算得到汽車、兩輪或三輪車的碰撞瞬間運動參量、停止位置 及行駛車速，實現(xiàn)汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)；
汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化校核處 置的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度 和角速度、逆向梯次組合計算模塊計算得到汽車、兩輪或三輪車的碰撞瞬間運動參量、停止 位置及行駛車速，實現(xiàn)汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故全景全過程狀態(tài)的 三維再現(xiàn)；
汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬計算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)，根據(jù)歸一 化校核處置的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由 度線速度和角速度、行車速度及事故軌跡二維重構(gòu)，輸出汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰 固定物組合事故特征計算數(shù)據(jù)表和事故發(fā)生過程簡述文本，并實現(xiàn)事故案例數(shù)據(jù)存儲；
所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲子系統(tǒng)、 汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛碰撞地面固定物后運動量計算子系統(tǒng)、汽 車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛與地面固定物碰撞瞬間運動量計算子系統(tǒng) 組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞后運動量計算子系統(tǒng)、組合事故汽車與兩輪或三輪車碰 撞瞬間運動量計算子系統(tǒng)及汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故汽車行駛車速計 算子系統(tǒng)依次相連，汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故汽車行駛車速計算子系統(tǒng) 又分別與汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和汽車碰兩輪 或三輪車后再碰固定物組合事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)相連，同時汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故三 維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)均與汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬計算結(jié)果輸出描 述子系統(tǒng)和汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲子系統(tǒng) 相連。本發(fā)明的其他技術特點為
所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲子系統(tǒng) 包括三)輪車后再碰固定物組合事故數(shù)據(jù)存儲模塊；所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固 定物組合事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊，依據(jù)交警對事故現(xiàn)場勘驗獲得的事故現(xiàn)場 道路結(jié)構(gòu)、被撞兩輪或三輪車結(jié)構(gòu)、路側(cè)地面固定物種類和結(jié)構(gòu)形式、車輛主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、 性能參數(shù)及裝載條件，事故汽車和路側(cè)地面固定物碰撞損傷痕跡、事故現(xiàn)場地面痕跡、汽車 與兩輪或三輪車碰撞中心地標位置、汽車與地面固定物碰撞中心位置、汽車最終停止位置 相關事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)，完成汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)錄 入以及碰撞位置數(shù)據(jù)校核、公共參數(shù)裝載與軌跡特征點預處理等，為后續(xù)的事故模擬計算、 事故二維軌跡重構(gòu)及三維過程再現(xiàn)提供歸一化數(shù)據(jù)支持；
所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故數(shù)據(jù)存儲功能模塊，采用Access 數(shù)據(jù)庫技術，利用VC++6. 0開發(fā)平臺建立了事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)倉庫，用于存儲歸一化校核 處理的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)。所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛碰撞地面固定物后運動 量計算子系統(tǒng)包括精細化車輪-地面力學模塊、碰撞后大側(cè)偏失控車輛運動力學計算模 型、終端軌跡點迭代擬合計算模塊；
所述的精細化車輪-地面力學模塊根據(jù)車輛與地面固定物碰撞中心點的軌跡，采用具 有大側(cè)偏角運動適應性的G. Gim輪胎理論力學模型計算地面對輪胎的作用力；
所述的碰撞作用后車輛大側(cè)偏運動力學描述模塊，根據(jù)車輛與地面固定物碰撞中心的 軌跡、地面對輪胎的作用力，利用車輛11自由度運動力學計算模型和具有大側(cè)偏角運動適 應性的G. Gim輪胎理論力學模型，計算汽車與地面固定物碰撞作用后車輛各瞬間的6自由 度線速度與角速度值；
所述的終端軌跡點迭代擬合計算模塊，根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)，迭代計 算得到汽車與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度，該模塊具體計 算方法根據(jù)碰撞作用后車輛大側(cè)偏運動力學描述模塊和精細化車輪-地面力學模塊，從碰 撞現(xiàn)場勘測得到的車輛碰撞固定物初始位置開始，用差分數(shù)字計算方法先求得對應的車輛 計算停止位置，再逆向求解車輛碰撞固定物后瞬間車輛質(zhì)心速度和橫擺角速度等運動量， 當計算運動量為0時，利用車輛運動狀態(tài)迭代-收斂判斷模型對計算停止位置值和碰撞現(xiàn) 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，當果誤差較大，則應用優(yōu)化方法中的黃金分割原理迭代一組新的車輛碰撞固定物后瞬 間運動量值，重復上述計算，直至在設定的允許誤差范圍內(nèi)計算停止位置值收斂于實測停 止位置值為止；當車輛停止位置在允許誤差范圍內(nèi)時，根據(jù)最新一組碰撞后瞬間運動量值， 得到汽車與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值。所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛與地面固定物碰撞瞬間 運動量計算子系統(tǒng)包括基于有限元網(wǎng)格劃分原理的車體塑性變形當量沖擊速度計算模塊和基于有限元網(wǎng)格劃分原理的地面固定物變形與剪切當量沖擊速度計算模塊；所述的基于 有限元網(wǎng)格劃分原理的車體塑性變形當量沖擊速度計算模塊，用于計算事故車輛撞擊變形 而吸收的當量沖擊速度；所述的基于有限元網(wǎng)格劃分原理的地面固定物變形與剪切當量沖 擊速度計算模塊，用于計算地面固定物受車輛撞擊產(chǎn)生塑性變形及發(fā)生剪切折斷而吸收的 當量沖擊速度；
所述的組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞后運動量計算子系統(tǒng)，包括精細化車 輪-地面力學模塊、汽車碰撞兩輪或三輪車后動力學計算模塊、兩輪或三輪車碰撞后動力 學計算模塊和軌跡迭代擬合計算模塊；
所述的精細化車輪-地面力學模塊采用具有大側(cè)偏角運動適應性的G. Gim輪胎理論力 學模型計算地面對輪胎的作用力；
所述的汽車碰撞兩輪或三輪車后動力學計算模塊，根據(jù)汽車碰兩輪或三輪車的碰撞中 心位置、計算得到的地面對車輪的作用力，采用5質(zhì)量15自由度車輛動力學計算模塊，計算 得到碰撞后汽車(自由)運動中各瞬間的6自由度線速度值與角速度值；
所述的兩輪或三輪車碰撞后動力學計算模塊，根據(jù)汽車碰兩輪或三輪車碰撞中心位 置、兩輪或三輪車地面痕跡、兩輪或三輪車最終停止位置等歸一化處理的事故現(xiàn)場勘察數(shù) 據(jù)，應用地面接觸面摩擦接觸力學計算方法、能量守恒原理的當量沖擊速度折算方法，計算 得到兩輪或三輪車在碰撞后的6自由度線速度值與角速度值；
所述的軌跡迭代擬合計算模塊，根據(jù)車輛碰撞中心位置、兩輪或三輪車最終停止位置、 人體最終停止位置以及車輛與地面固定物碰撞瞬間的6自由度線速度值與角速度值，迭 代計算得到汽車和兩輪或三輪車碰撞作用后瞬間的質(zhì)心速度和橫擺角速度等運動量，該 模塊根據(jù)汽車與兩輪或三輪車碰撞中心位置、兩輪或三輪車最終停止位置及姿態(tài)、汽車與 地面固定物碰撞瞬間的6自由度線速度值、角速度值及車輛運動姿態(tài)，應用車輛5質(zhì)量15 自由度車輛動力學計算模塊和精細化車輪-地面力學模塊，從事故現(xiàn)場勘測(并經(jīng)本系統(tǒng) 預處置校核)而得碰撞中心位置開始，應用差分數(shù)字計算方法先求得對應的兩輪或三輪車 計算停止位置、兩輪或三輪車乘員最終停止位置及姿態(tài)、與地面固定物碰撞瞬間的汽車的 6自由度線速度值、角速度值及運動姿態(tài)，在計算運動量結(jié)束為0時，利用車輛運動狀態(tài)迭 代-收斂判斷模型對兩輪或三輪車乘員、兩輪或三輪車計算終止位置值、汽車與固定物碰 撞前瞬間的運動量，和碰撞現(xiàn)場實際勘測得到的停止位置及前一節(jié)計算得到的車輛與地面 固定物碰撞瞬間的6自由度線速度值與角速度值進行比較，檢驗其逼近程度是否達到預先 設定的允許誤差要求，當誤差較大時，則應用優(yōu)化方法中的黃金分割原理迭代一組新的碰 撞后瞬間運動量值，重復上述計算，直至在設定的允許誤差范圍內(nèi)計算終止位置值收斂于 實測停止位置值和上一節(jié)計算得到的車輛與地面固定物碰撞瞬間的運動量為止，當計算終 止位置值在允許誤差范圍內(nèi)時，根據(jù)最新一組碰撞后瞬間運動量值，得到汽車和兩輪或三 輪車碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值。所述的組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞瞬間運動量計算子系統(tǒng)將兩輪或三輪 車與汽車碰撞的事故形態(tài)分為迎面碰撞型事故、側(cè)面沖撞型事故、尾撞型事故形態(tài)，根據(jù)碰 撞前后動量守恒定理計算碰撞前瞬間汽車的速度。所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故汽車行駛車速計算子系統(tǒng)，包 括汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故5質(zhì)量15自由度車輛動力學計算模塊和汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故逆向梯次組合計算模塊；
所述的汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故5質(zhì)量15自由度車輛動力學 計算模塊用于計算事故車輛在各種受力和各種運動狀況下的瞬時運動姿態(tài)與運動量值；所 述的汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故逆向梯次組合計算模塊，用于計算車 輛在事故發(fā)生前的正常行駛車速值，該模塊具體根據(jù)計算得到的車輛與固定物碰撞瞬間的 位置和姿態(tài)、汽車最終停止位置、兩輪或三輪車最終停止位置、兩輪或三輪車乘員最終停止 位置、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用瞬間運動參量為計算目標，以根據(jù)事故現(xiàn)場地面痕跡 狀況確定的車輛碰撞前制動距離或痕跡值或車輛失控側(cè)滑距離或痕)值、汽車與固定物發(fā) 生碰撞前的失控狀態(tài)與形式、汽車與兩輪或三輪車碰撞前的行駛路線為計算條件，初次計 算終止后，利用車輛運動狀態(tài)迭代-收斂判斷模型對汽車與固定物碰撞瞬間的位置和姿 態(tài)、汽車最終停止位置、兩輪或三輪車最終停止位置、兩輪或三輪車乘員最終停止位置、汽 車與兩輪或三輪車碰撞作用瞬間運動參量，和碰撞現(xiàn)場實際勘測得到的車輛和乘員停止位 置、與計算得到的汽車與固定物碰撞瞬間的位置和姿態(tài)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用瞬 間運動參量進行比較，檢驗其逼近程度是否達到預先設定的允許誤差要求，當誤差較大時， 則應用優(yōu)化方法中的黃金分割原理自動變更迭代步長，迭代一組新的汽車和兩輪或三輪車 正常行駛車速值，使用5質(zhì)量15自由度車輛動力學計算模塊，重復上述計算，直至在設定的 允許誤差范圍內(nèi)計算終止位置值收斂于實測停止位置值和上述步驟計算得到的汽車與固 定物碰撞瞬間的位置和姿態(tài)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用瞬間運動參量為止，當計算終 止位置值在允許誤差范圍內(nèi)時，最新一組迭代獲得的汽車與兩輪或三輪車正常行駛車速值 就是所要求的值。所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)，包括基 于⑶C圖形規(guī)則的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故諸元二維圖形庫模塊和車碰 兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡定位與圖形驅(qū)動模塊；所述的基于⑶C圖形規(guī)則 的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合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)場勘察數(shù)據(jù)，調(diào)用二維圖形庫中汽車、兩輪或三輪車、道路結(jié)構(gòu)、固定物類型相關CDC 圖形規(guī)則的事故儲元；
所述的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故圖形驅(qū)動模塊，實現(xiàn)利用二維圖形對 車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡狀態(tài)進行二維重構(gòu)，該模塊自動讀入來自事 故現(xiàn)場的汽車、兩輪或三輪車及其乘員的停止位置、車輛初始行駛路線、汽車與兩輪或三輪 車的碰撞中心位置、地面輪胎印跡、固定物位置及類型等事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)，以及汽車與兩 輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故逆向梯次組合計算模塊計算得到的汽車與固定物 碰撞瞬間的位置和姿態(tài)、汽車和兩輪或三輪車的最終停止位置、兩輪或三輪車乘員的最終 停止位置和汽車、兩輪或三輪車碰撞作用瞬間運動參量，應用5質(zhì)量15自由度車輛動力學 計算模型，由始及終順序計算汽車和兩輪或三輪車在各個環(huán)節(jié)和各個時段的瞬時姿態(tài)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汽車和兩輪或 三輪車在給定時間計算步長上的各瞬時形態(tài)和特征點包括汽車與兩輪或三輪車碰撞中心 地標位置、汽車碰固定物中心位置、汽車和兩輪或三輪車質(zhì)心，從而取得動畫連續(xù)表現(xiàn)汽車 與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)效果。所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)，包括基于OpenGL圖形技術的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故諸元底層三維透視圖形建 模模塊和車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故動畫驅(qū)動及印跡顯示模塊；所述的基于 OpenGL圖形技術的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合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)場勘察數(shù)據(jù)，采用OpenGL三維圖形開發(fā)技術來實現(xiàn)事 故車輛、道路結(jié)構(gòu)、固定物類型包括路側(cè)護欄、路側(cè)護墩、大樹、建筑物墻體、路側(cè)邊坡、電線 桿、圓形柱、矩形柱三維透視圖形的底層建模；
所述的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故動畫驅(qū)動及印跡顯示模塊，實現(xiàn)利用 3維透視圖形對車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故全景全過程的三維過程再現(xiàn)，該 模塊自動讀入來自事故現(xiàn)場的汽車、兩輪或三輪車及其乘員的停止位置、車輛初始行駛路 線、汽車與兩輪或三輪車的碰撞中心位置、地面輪胎印跡、固定物位置及類型等事故現(xiàn)場勘 察數(shù)據(jù)，以及汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故逆向梯次組合計算模塊計算 得到的汽車與固定物碰撞瞬間的位置和姿態(tài)、汽車和兩輪或三輪車的最終停止位置、兩輪 或三輪車乘員的最終停止位置和汽車、兩輪或三輪車碰撞作用瞬間運動參量，在三維透視 圖形的底層建模的基礎上，應用5質(zhì)量15自由度車輛動力學計算模塊，由始及終順序計算 車輛在事故過程各個環(huán)節(jié)和各個時段的瞬時姿態(tài)包括車輛質(zhì)心坐標值及車身橫擺、俯仰、 側(cè)傾等3自由度角度值以及瞬時運動量包括6自由度線速度與角速度值，并同時在屏幕上 現(xiàn)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(tài)，即汽車行駛方向、 兩輪或三輪車行駛方向等)、車輪地面印跡、汽車最終停止位置、兩(三)輪車最終停止位 置、兩輪或三輪車乘員最終停止位置，取得動畫連續(xù)表現(xiàn)汽車與兩輪或三輪車后再碰固定 物組合事故全景全過程狀態(tài)的三維再現(xiàn)效果。所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬計算結(jié)果輸出描述子系 統(tǒng)包括汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故主要特征計算數(shù)據(jù)表輸出模塊、汽 車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故發(fā)生過程簡述輸出模塊以及汽車與兩輪或 三輪車碰撞后再碰固定物組合事故案例數(shù)據(jù)存儲模塊；
所述的汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故主要特征計算數(shù)據(jù)表輸出模 塊，根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間事故 車輛的6自由度線速度和角速度、及汽車與兩輪或三輪車的行車速度，輸出事故發(fā)生時的 公有參數(shù)、與汽車相關的參數(shù)以及與兩輪或三輪車相關的參數(shù)；
所述的汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故發(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)場勘察數(shù)據(jù)及事故軌跡二維重構(gòu)結(jié)果，輸出事故發(fā)生的時間、天 氣、道路狀況、事故發(fā)生地點、事故車輛行駛狀態(tài)、計算行駛車速、事故過程文字描述及2維 軌跡描述；
所述的汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故案例數(shù)據(jù)存儲模塊采用 Access數(shù)據(jù)庫技術，利用VC++6.0開發(fā)平臺建立了事故案例數(shù)據(jù)倉庫，實現(xiàn)存儲模擬計算 生成的事故案例數(shù)據(jù)。本發(fā)明的研究成果將改變傳統(tǒng)的低效、落后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鑒定與處理的技術 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(wěn)定因素、增進社會生活的和諧運行等重要作用，是我國道路交通事故的鑒定更具科學性、準確性和權威性。本發(fā)明可被道路交通事故鑒 定處理部門、科研院所、汽車企業(yè)、保險公司以及國外同行所采用，具有明顯的行業(yè)共性和 社會公益性。通常情況下，實際道路碰撞事故現(xiàn)場調(diào)查而得的碰撞車速數(shù)據(jù)都不準確，不宜用 來驗證解析計算模型的正確性。本發(fā)明在一組可精確控制條件下的實車碰撞實驗數(shù)據(jù)和試 驗結(jié)果對模擬再現(xiàn)系統(tǒng)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%。碰撞后車輛運動軌跡及停 止位置的模擬再現(xiàn)結(jié)果與試驗結(jié)果基本吻合。


圖1為汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)系統(tǒng)框圖； 圖2為現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖3為車輛碰撞地面固定物后運動量計算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖4為車輛與地面固定物碰撞瞬間運動量計算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖5為汽車與兩輪或三輪車碰撞后運動量計算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖6為汽車行駛車速計算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖7為事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖8為事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖9為事故模擬計算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)； 圖10為事故基本信息數(shù)據(jù)輸入對話窗口 ； 圖11為碰撞車輛的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設置對話窗口 ； 圖12為事故現(xiàn)場道路結(jié)構(gòu)設置對話窗口 ； 圖13為事故車輛位置及停止點車輛位置數(shù)據(jù)輸入對話框； 圖14所示為事故車輛在碰撞前的運動痕跡點設置對話窗口 ； 圖15為汽車車輪狀態(tài)設置對話窗口 ； 圖16為事故車輛再碰撞固定物狀態(tài)數(shù)據(jù)設置對話窗口 ； 圖17為事故車速計算結(jié)果； 圖18為事故三維過程再現(xiàn)； 圖19為事故二維軌跡重構(gòu)； 圖20為車速計算數(shù)據(jù)表輸出； 圖21為事故過程描述。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步詳細說明，需要說明的是凡是在本發(fā)明基 礎之上進行的等同變換或替換均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)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(fā)明的保護范圍不限于下 述的實施例。如圖1所示，本發(fā)明包括九個子系統(tǒng)(1)汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲子系統(tǒng)、(2)汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車 輛碰撞地面固定物后運動量計算子系統(tǒng)、(3)汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故 車輛與地面固定物碰撞瞬間運動量計算子系統(tǒng)、(4)組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞后 運動量計算子系統(tǒng)、(5)組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞瞬間運動量計算子系統(tǒng)、(6)汽 車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故汽車行駛車速計算子系統(tǒng)、(7)汽車碰兩輪或三 輪車后再碰固定物組合事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)、(8)汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物 組合事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)、(9)汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬計算 結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)。利用本發(fā)明系統(tǒng)的人機交互界面，可以實現(xiàn)汽車碰兩輪或三輪車后 再碰固定物組合事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)讀入與存儲、事故車輛運動力學參數(shù)計算、事故二維軌 跡重構(gòu)、三維過程再現(xiàn)、汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故主要計算數(shù)據(jù)表輸出 以及事故發(fā)生過程簡述文本輸出等交互操作。本系統(tǒng)各個主要功能模塊的實現(xiàn)設計方案和執(zhí)行順序為
(1)參見圖2，汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲子 系統(tǒng)，用于實現(xiàn)汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)歸一 化處理、特征點校核、輸入數(shù)據(jù)存儲功能。數(shù)據(jù)歸一化主要是對錄入?yún)?shù)進行標準化處理， 消除量綱和數(shù)量級的差異。本子系統(tǒng)包括兩個功能模塊汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定 物組合事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊和汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事 故數(shù)據(jù)存儲模塊。a)汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模 塊，依據(jù)交警對事故現(xiàn)場勘驗獲得的事故現(xiàn)場道路結(jié)構(gòu)、被撞兩輪或三輪車結(jié)構(gòu)、路側(cè)地面 固定物種類和結(jié)構(gòu)形式、車輛主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)及裝載條件，事故汽車和路側(cè)地面固 定物碰撞損傷痕跡、事故現(xiàn)場地面痕跡、汽車與兩輪或三輪車碰撞中心地標位置、汽車與地 面固定物碰撞中心位置、汽車最終停止位置等事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)，完成汽車碰兩輪或三輪 車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)錄入以及碰撞位置數(shù)據(jù)校核、公共參數(shù)裝載與軌跡 特征點預處理等，為后續(xù)的事故模擬計算、事故二維軌跡重構(gòu)及三維過程再現(xiàn)提供歸一化 數(shù)據(jù)支持。b)汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故數(shù)據(jù)存儲功能模塊，用于存儲歸一 化校核處理的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)；采用Access數(shù)據(jù)庫技術，利用VC++6. 0開發(fā)平臺建立了 事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)倉庫。(2)參見圖3，汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛碰撞地面固定物后 運動量計算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理后的事故現(xiàn)場地面痕跡、汽車與地面固定物碰撞中心 位置和姿態(tài)、車輛最終停止位置與姿態(tài)等事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)，求得汽車與地面固定物碰撞 作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值。本子系統(tǒng)包括三個模塊精細化車輪-地 面力學模塊、碰撞后大側(cè)偏失控車輛運動力學計算模型、終端軌跡點迭代擬合計算模塊。a)精細化車輪-地面力學模塊根據(jù)車輛與地面固定物碰撞中心點的軌跡，計算 地面對輪胎的作用力。對于運動中的汽車而言，除空氣作用和重力外，幾乎所有其他影響 汽車運動狀態(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“自由運動”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。輪胎一地面作用力計算與車輪側(cè)偏角、輪胎特性及垂直載荷相關，本模塊采用具有大側(cè)偏角運動適應 性的G. Gim輪胎理論力學模型計算地面對輪胎的作用力。(G. Gim輪胎理論力學模型具體 公式參見魏朗.用于碰撞事故中車輛動力學模擬的輪胎模型分析.西安公路交通大學學 報，1999. 2(1))
b)碰撞作用后車輛大側(cè)偏運動力學描述模塊，根據(jù)車輛與地面固定物碰撞中心的軌 跡、地面對輪胎的作用力，計算得到汽車與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線 速度與角速度值。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)運動狀態(tài)及軌跡 路線起著決定作用。本模塊利用車輛11自由度運動力學計算模型和具有大側(cè)偏角運動適 應性的G. Gim輪胎理論力學模型，計算汽車與地面固定物碰撞作用后車輛各瞬間的6自由 度線速度與角速度值。車輛11自由度運動力學計算模型用于計算碰撞車輛車體在急速橫擺旋轉(zhuǎn)運動過 程中各瞬間的運動姿態(tài)。具體計算方法采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(zhuǎn)的側(cè)傾運動，繞Y軸旋轉(zhuǎn)地俯仰運動以及繞Z軸旋轉(zhuǎn)地橫擺 運動)、四個車輪所受的垂直載荷及前輪平均轉(zhuǎn)向角這11自由度的汽車動力學解析計算方 程，求解車輛各瞬間的運動姿態(tài)。(具體公式參見魏朗等.車對車碰撞事故再現(xiàn)計算機模 擬系統(tǒng)的研究.中國公路學報.1996.9 ).)
c)終端軌跡點迭代擬合計算模塊，根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)，迭代計算得 到汽車與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度。具體計算方法根 據(jù)碰撞作用后車輛大側(cè)偏運動力學描述模塊和精細化車輪-地面力學模塊，從碰撞現(xiàn)場 勘測得到的車輛碰撞固定物初始位置開始，用差分數(shù)字計算方法先求得對應的車輛計算停 止位置，再逆向求解車輛碰撞固定物后瞬間車輛質(zhì)心速度和橫擺角速度等運動量。在計算 運動量為0時，利用車輛運動狀態(tài)迭代-收斂判斷模型對計算停止位置值和碰撞現(xiàn)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(yōu)化方法中的黃金分割原理迭代一組新的車輛碰撞固定物后瞬間運動量 值，重復上述計算，直至在設定的允許誤差范圍內(nèi)計算停止位置值收斂于實測停止位置值 為止。當車輛停止位置在允許誤差范圍內(nèi)時，根據(jù)最新一組碰撞后瞬間運動量值，得到汽車 與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值。迭代一收斂判斷模型
式中f力設定的允許誤差值；么()、■^()、么()為從碰撞后的瞬間至最終停止位 置之間車輛瞬態(tài)運動量差分方程式函數(shù)。Χ、γ為車輛質(zhì)心在地面坐標系中的位置坐標值(m )4為車體縱向中心線與X軸所成角度(逆時針為正，rad) ；V為速度(km/h)，la為角速度(rad/s )；下標意義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A車、B車的值；s為計算值(或設定值)。
差分數(shù)字計算方法
權利要求
1. 一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計算機系統(tǒng)，其特征在 于所述的計算機系統(tǒng)至少包括汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲子系統(tǒng)，用于實 現(xiàn)汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)歸一化處理、特征 點校核、輸入數(shù)據(jù)存儲功能；汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛碰撞地面固定物后運動量計算子系 統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理后的事故現(xiàn)場地面痕跡、汽車與地面固定物碰撞中心位置和姿態(tài)、車輛 最終停止位置與姿態(tài)等事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)，求得汽車與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的 6自由度線速度與角速度值；汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛與地面固定物碰撞瞬間運動量計算 子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、汽車與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的6 自由度線速度與角速度值，逆向求得車輛與地面固定物碰撞瞬間的6自由度線速度值與角 速度值；組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞后運動量計算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場 勘察數(shù)據(jù)、車輛與地面固定物碰撞瞬間的6自由度線速度值與角速度值，逆向求得汽車與 兩輪或三輪車碰撞作用后瞬間汽車的6自由度線速度與角速度值、兩輪或三輪車碰撞后的 6自由度線速度與角速度值；組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞瞬間運動量計算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理后的事故 現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、事故車輛碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值，計算得到 汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間的6自由度線速度值與角速度值；汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故汽車行駛車速計算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處 理的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、碰撞中心點地標位置和汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間車輛 6自由度速度和角速度，計算得到事故車輛在碰撞發(fā)生前正常行駛時的行車速度；汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的 事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度和角 速度、逆向梯次組合計算模塊計算得到汽車、兩輪或三輪車的碰撞瞬間運動參量、停止位置 及行駛車速，實現(xiàn)汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)；汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化校核處 置的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度 和角速度、逆向梯次組合計算模塊計算得到汽車、兩輪或三輪車的碰撞瞬間運動參量、停止 位置及行駛車速，實現(xiàn)汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故全景全過程狀態(tài)的 三維再現(xiàn)；汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬計算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)，根據(jù)歸一 化校核處置的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由 度線速度和角速度、行車速度及事故軌跡二維重構(gòu)，輸出汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰 固定物組合事故特征計算數(shù)據(jù)表和事故發(fā)生過程簡述文本，并實現(xiàn)事故案例數(shù)據(jù)存儲；所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲子系統(tǒng)、 汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛碰撞地面固定物后運動量計算子系統(tǒng)、汽 車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛與地面固定物碰撞瞬間運動量計算子系統(tǒng)組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞后運動量計算子系統(tǒng)、組合事故汽車與兩輪或三輪車碰 撞瞬間運動量計算子系統(tǒng)及汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故汽車行駛車速計 算子系統(tǒng)依次相連，汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故汽車行駛車速計算子系統(tǒng) 又分別與汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和汽車碰兩輪 或三輪車后再碰固定物組合事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)相連，同時汽車碰兩輪或三輪車后再 碰固定物組合事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故三 維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)均與汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬計算結(jié)果輸出描 述子系統(tǒng)和汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)錄入與存儲子系統(tǒng) 相連。
2.如權利要求1所述的一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計 算機系統(tǒng)，其特征在于所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù) 錄入與存儲子系統(tǒng)包括三輪車后再碰固定物組合事故數(shù)據(jù)存儲模塊；所述的汽車碰兩輪或 三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊，依據(jù)交警對事故現(xiàn)場勘驗 獲得的事故現(xiàn)場道路結(jié)構(gòu)、被撞兩輪或三輪車結(jié)構(gòu)、路側(cè)地面固定物種類和結(jié)構(gòu)形式、車輛 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)及裝載條件，事故汽車和路側(cè)地面固定物碰撞損傷痕跡、事故現(xiàn)場 地面痕跡、汽車與兩輪或三輪車碰撞中心地標位置、汽車與地面固定物碰撞中心位置、汽車 最終停止位置相關事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)，完成汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故現(xiàn) 場勘察數(shù)據(jù)錄入以及碰撞位置數(shù)據(jù)校核、公共參數(shù)裝載與軌跡特征點預處理等，為后續(xù)的 事故模擬計算、事故二維軌跡重構(gòu)及三維過程再現(xiàn)提供歸一化數(shù)據(jù)支持；所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故數(shù)據(jù)存儲功能模塊，采用Access 數(shù)據(jù)庫技術，利用VC++6. 0開發(fā)平臺建立了事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)倉庫，用于存儲歸一化校核 處理的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)。
3.如權利要求1所述的一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計 算機系統(tǒng)，其特征在于所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛碰撞地面 固定物后運動量計算子系統(tǒng)包括精細化車輪-地面力學模塊、碰撞后大側(cè)偏失控車輛運動 力學計算模型、終端軌跡點迭代擬合計算模塊；所述的精細化車輪-地面力學模塊根據(jù)車輛與地面固定物碰撞中心點的軌跡，采用具 有大側(cè)偏角運動適應性的G. Gim輪胎理論力學模型計算地面對輪胎的作用力；所述的碰撞作用后車輛大側(cè)偏運動力學描述模塊，根據(jù)車輛與地面固定物碰撞中心的 軌跡、地面對輪胎的作用力，利用車輛11自由度運動力學計算模型和具有大側(cè)偏角運動適 應性的G. Gim輪胎理論力學模型，計算汽車與地面固定物碰撞作用后車輛各瞬間的6自由 度線速度與角速度值；所述的終端軌跡點迭代擬合計算模塊，根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)，迭代計 算得到汽車與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度，該模塊具體計 算方法根據(jù)碰撞作用后車輛大側(cè)偏運動力學描述模塊和精細化車輪-地面力學模塊，從碰 撞現(xiàn)場勘測得到的車輛碰撞固定物初始位置開始，用差分數(shù)字計算方法先求得對應的車輛 計算停止位置，再逆向求解車輛碰撞固定物后瞬間車輛質(zhì)心速度和橫擺角速度等運動量， 當計算運動量為0時，利用車輛運動狀態(tài)迭代-收斂判斷模型對計算停止位置值和碰撞現(xiàn) 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，當果誤差較大，則應用優(yōu)化方法中的黃金分割原理迭代一組新的車輛碰撞固定物后瞬 間運動量值，重復上述計算，直至在設定的允許誤差范圍內(nèi)計算停止位置值收斂于實測停 止位置值為止；當車輛停止位置在允許誤差范圍內(nèi)時，根據(jù)最新一組碰撞后瞬間運動量值， 得到汽車與地面固定物碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值。
4.如權利要求1所述的一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計 算機系統(tǒng)，其特征在于所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故車輛與地面固 定物碰撞瞬間運動量計算子系統(tǒng)包括基于有限元網(wǎng)格劃分原理的車體塑性變形當量沖擊 速度計算模塊和基于有限元網(wǎng)格劃分原理的地面固定物變形與剪切當量沖擊速度計算模 塊；所述的基于有限元網(wǎng)格劃分原理的車體塑性變形當量沖擊速度計算模塊，用于計算事 故車輛撞擊變形而吸收的當量沖擊速度；所述的基于有限元網(wǎng)格劃分原理的地面固定物變 形與剪切當量沖擊速度計算模塊，用于計算地面固定物受車輛撞擊產(chǎn)生塑性變形及發(fā)生剪 切折斷而吸收的當量沖擊速度。
5.如權利要求1所述的一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計 算機系統(tǒng)，其特征在于所述的組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞后運動量計算子系統(tǒng)，包 括精細化車輪-地面力學模塊、汽車碰撞兩輪或三輪車后動力學計算模塊、兩輪或三輪車 碰撞后動力學計算模塊和軌跡迭代擬合計算模塊；所述的精細化車輪-地面力學模塊采用具有大側(cè)偏角運動適應性的G. Gim輪胎理論力 學模型計算地面對輪胎的作用力；所述的汽車碰撞兩輪或三輪車后動力學計算模塊，根據(jù)汽車碰兩輪或三輪車的碰撞中 心位置、計算得到的地面對車輪的作用力，采用5質(zhì)量15自由度車輛動力學計算模塊，計算 得到碰撞后汽車運動中各瞬間的6自由度線速度值與角速度值；所述的兩輪或三輪車碰撞后動力學計算模塊，根據(jù)汽車碰兩輪或三輪車碰撞中心位 置、兩輪或三輪車地面痕跡、兩輪或三輪車最終停止位置等歸一化處理的事故現(xiàn)場勘察數(shù) 據(jù)，應用地面接觸面摩擦接觸力學計算方法、能量守恒原理的當量沖擊速度折算方法，計算 得到兩輪或三輪車在碰撞后的6自由度線速度值與角速度值；所述的軌跡迭代擬合計算模塊，根據(jù)車輛碰撞中心位置、兩輪或三輪車最終停止位置、 人體最終停止位置以及車輛與地面固定物碰撞瞬間的6自由度線速度值與角速度值，迭代 計算得到汽車和兩輪或三輪車碰撞作用后瞬間的質(zhì)心速度和橫擺角速度等運動量，該模塊 根據(jù)汽車與兩輪或三輪車碰撞中心位置、兩輪或三輪車最終停止位置及姿態(tài)、汽車與地面 固定物碰撞瞬間的6自由度線速度值、角速度值及車輛運動姿態(tài)，應用車輛5質(zhì)量15自由 度車輛動力學計算模塊和精細化車輪-地面力學模塊，從事故現(xiàn)場勘測并經(jīng)本系統(tǒng)預處置 校核而得碰撞中心位置開始，應用差分數(shù)字計算方法先求得對應的兩輪或三輪車計算停止 位置、兩輪或三輪車乘員最終停止位置及姿態(tài)、與地面固定物碰撞瞬間的汽車的6自由度 線速度值、角速度值及運動姿態(tài)，在計算運動量為0時，利用車輛運動狀態(tài)迭代-收斂判斷 模型對兩輪或三輪車乘員、兩輪或三輪車計算終止位置值、汽車與固定物碰撞前瞬間的運 動量，和碰撞現(xiàn)場實際勘測得到的停止位置及計算得到的車輛與地面固定物碰撞瞬間的 6自由度線速度值與角速度值進行比較，檢驗其逼近程度是否達到預先設定的允許誤差要 求，當誤差較大時，則應用優(yōu)化方法中的黃金分割原理迭代一組新的碰撞后瞬間運動量值， 重復上述計算，直至在設定的允許誤差范圍內(nèi)計算終止位置值收斂于實測停止位置值和計算得到的車輛與地面固定物碰撞瞬間的運動量為止，當計算終止位置值在允許誤差范圍內(nèi) 時，根據(jù)最新一組碰撞后瞬間運動量值，得到汽車和兩輪或三輪車碰撞作用后瞬間車輛的6 自由度線速度與角速度值。
6.如權利要求1所述的一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計 算機系統(tǒng)，其特征在于所述的組合事故汽車與兩輪或三輪車碰撞瞬間運動量計算子系統(tǒng) 將兩輪或三輪車與汽車碰撞的事故形態(tài)分為迎面碰撞型事故、側(cè)面沖撞型事故、尾撞型事 故形態(tài)，根據(jù)碰撞前后動量守恒定理計算碰撞前瞬間汽車的速度。
7.如權利要求1所述的一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計 算機系統(tǒng)，其特征在于所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故汽車行駛車速 計算子系統(tǒng)，包括汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故5質(zhì)量15自由度車輛 動力學計算模塊和汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故逆向梯次組合計算模 塊；所述的汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故5質(zhì)量15自由度車輛動力學 計算模塊用于計算事故車輛在各種受力和各種運動狀況下的瞬時運動姿態(tài)與運動量值；所 述的汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故逆向梯次組合計算模塊，用于計算車 輛在事故發(fā)生前的正常行駛車速值，該模塊具體根據(jù)計算得到的車輛與固定物碰撞瞬間的 位置和姿態(tài)、汽車最終停止位置、兩輪或三輪車最終停止位置、兩輪或三輪車乘員最終停止 位置、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用瞬間運動參量為計算目標，以根據(jù)事故現(xiàn)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(cè)滑距離值、汽車與固定物發(fā)生碰撞前的失 控狀態(tài)與形式、汽車與兩輪或三輪車碰撞前的行駛路線為計算條件，初次計算終止后，利用 車輛運動狀態(tài)迭代-收斂判斷模型對汽車與固定物碰撞瞬間的位置和姿態(tài)、汽車最終停止 位置、兩輪或三輪車最終停止位置、兩輪或三輪車乘員最終停止位置、汽車與兩輪或三輪車 碰撞作用瞬間運動參量，和碰撞現(xiàn)場實際勘測得到的車輛和乘員停止位置、與計算得到的 汽車與固定物碰撞瞬間的位置和姿態(tài)、汽車與兩輪或三輪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預先設定的允許誤差要求，當誤差較大時，則應用優(yōu)化方法中 的黃金分割原理自動變更迭代步長，迭代一組新的汽車和兩輪或三輪車正常行駛車速值， 使用5質(zhì)量15自由度車輛動力學計算模塊，重復上述計算，直至在設定的允許誤差范圍內(nèi) 計算終止位置值收斂于實測停止位置值和上述步驟計算得到的汽車與固定物碰撞瞬間的 位置和姿態(tài)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用瞬間運動參量為止，當計算終止位置值在允許 誤差范圍內(nèi)時，最新一組迭代獲得的汽車與兩輪或三輪車正常行駛車速值就是所要求的 值。
8.如權利要求1所述的一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計 算機系統(tǒng)，其特征在于所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡二維重構(gòu) 子系統(tǒng)，包括基于CDC圖形規(guī)則的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故諸元二維圖形 庫模塊和車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡定位與圖形驅(qū)動模塊；所述的基于 ⑶C圖形規(guī)則的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合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)場勘察數(shù)據(jù)，調(diào)用二維圖形庫中汽車、兩輪或三輪車、道路結(jié)構(gòu)、固定物 類型相關CDC圖形規(guī)則的事故儲元；所述的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故圖形驅(qū)動模塊，實現(xiàn)利用二維圖形對車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故軌跡狀態(tài)進行二維重構(gòu)，該模塊自動讀入來自事 故現(xiàn)場的汽車、兩輪或三輪車及其乘員的停止位置、車輛初始行駛路線、汽車與兩輪或三輪 車的碰撞中心位置、地面輪胎印跡、固定物位置及類型等事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)，以及汽車與兩 輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故逆向梯次組合計算模塊計算得到的汽車與固定物 碰撞瞬間的位置和姿態(tài)、汽車和兩輪或三輪車的最終停止位置、兩輪或三輪車乘員的最終 停止位置和汽車、兩輪或三輪車碰撞作用瞬間運動參量，應用5質(zhì)量15自由度車輛動力學 計算模型，由始及終順序計算汽車和兩輪或三輪車在各個環(huán)節(jié)和各個時段的瞬時姿態(tài)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汽車和兩輪或 三輪車在給定時間計算步長上的各瞬時形態(tài)和特征點包括汽車與兩輪或三輪車碰撞中心 地標位置、汽車碰固定物中心位置、汽車和兩輪或三輪車質(zhì)心，從而取得動畫連續(xù)表現(xiàn)汽車 與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)效果。
9.如權利要求1所述的一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計 算機系統(tǒng)，其特征在于所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故三維模擬再現(xiàn) 子系統(tǒng)，包括基于OpenGL圖形技術的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故諸元底層 三維透視圖形建模模塊和車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故動畫驅(qū)動及印跡顯示 模塊；所述的基于OpenGL圖形技術的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故諸元底層 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)場勘察數(shù)據(jù)，采用OpenGL三維圖形 開發(fā)技術來實現(xiàn)事故車輛、道路結(jié)構(gòu)、固定物類型包括路側(cè)護欄、路側(cè)護墩、大樹、建筑物墻 體、路側(cè)邊坡、電線桿、圓形柱、矩形柱三維透視圖形的底層建模；所述的車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故動畫驅(qū)動及印跡顯示模塊，實現(xiàn)利用 3維透視圖形對車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故全景全過程的三維過程再現(xiàn)，該 模塊自動讀入來自事故現(xiàn)場的汽車、兩輪或三輪車及其乘員的停止位置、車輛初始行駛路 線、汽車與兩輪或三輪車的碰撞中心位置、地面輪胎印跡、固定物位置及類型等事故現(xiàn)場勘 察數(shù)據(jù)，以及汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故逆向梯次組合計算模塊計算 得到的汽車與固定物碰撞瞬間的位置和姿態(tài)、汽車和兩輪或三輪車的最終停止位置、兩輪 或三輪車乘員的最終停止位置和汽車、兩輪或三輪車碰撞作用瞬間運動參量，在三維透視 圖形的底層建模的基礎上，應用5質(zhì)量15自由度車輛動力學計算模塊，由始及終順序計算 車輛在事故過程各個環(huán)節(jié)和各個時段的瞬時姿態(tài)包括車輛質(zhì)心坐標值及車身橫擺、俯仰、 側(cè)傾等3自由度角度值以及瞬時運動量包括6自由度線速度與角速度值，并同時在屏幕上 現(xiàn)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(tài)，即汽車行駛方向、 兩輪或三輪車行駛方向、車輪地面印跡、汽車最終停止位置、兩輪或三輪車最終停止位置、 兩輪或三輪車乘員最終停止位置，取得動畫連續(xù)表現(xiàn)汽車與兩輪或三輪車后再碰固定物組 合事故全景全過程狀態(tài)的三維再現(xiàn)效果。
10.如權利要求1所述的一種汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)計 算機系統(tǒng)，其特征在于所述的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬計算結(jié)果 輸出描述子系統(tǒng)包括汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故主要特征計算數(shù)據(jù) 表輸出模塊、汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故發(fā)生過程簡述輸出模塊以及 汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故案例數(shù)據(jù)存儲模塊；所述的汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故主要特征計算數(shù)據(jù)表輸出模塊，根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、汽車與兩輪或三輪車碰撞作用前瞬間事故 車輛的6自由度線速度和角速度、及汽車與兩輪或三輪車的行車速度，輸出事故發(fā)生時的 公有參數(shù)、與汽車相關的參數(shù)以及與兩輪或三輪車相關的參數(shù)；所述的汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故發(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)場勘察數(shù)據(jù)及事故軌跡二維重構(gòu)結(jié)果，輸出事故發(fā)生的時間、天 氣、道路狀況、事故發(fā)生地點、事故車輛行駛狀態(tài)、計算行駛車速、事故過程文字描述及2維 軌跡描述；所述的汽車與兩輪或三輪車碰撞后再碰固定物組合事故案例數(shù)據(jù)存儲模塊采用 Access數(shù)據(jù)庫技術，利用VC++6. 0開發(fā)平臺建立了事故案例數(shù)據(jù)倉庫，實現(xiàn)存儲模擬計算 生成的事故案例數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種公安交通管理部門道路交通事故鑒定的汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，利用事故現(xiàn)場勘察得到的基本數(shù)據(jù)，計算得到汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故中汽車的行駛車速和碰撞車速，并實現(xiàn)事故車輛的二維軌跡描述、三維過程再現(xiàn)、汽車碰兩輪或三輪車后再碰固定物組合事故主要計算數(shù)據(jù)表輸出以及事故發(fā)生過程簡述文本輸出。本發(fā)明將有效提高交通事故鑒定與處理的技術含量，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(wěn)定因素、增進社會生活的和諧發(fā)展等重要作用，同時本發(fā)明可被廣泛推廣應用，具有明顯的行業(yè)共性和社會公益性。
文檔編號G06T19/00GK102087754SQ20101061606
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30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