專利名稱：汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)計(jì)算機(jī)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，特別涉及汽車斜碰撞事故形態(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)：
汽車斜碰撞事故在交通事故中占有很大的比例，嚴(yán)重威脅駕駛員及乘員的生命安 全，據(jù)我國(guó)交通管理部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在全部道路交通事故形態(tài)中，汽車與汽車斜碰撞 交通事故始終占到事故總數(shù)的80%以上。傳統(tǒng)的汽車斜碰撞事故分析鑒定主要依據(jù)事故現(xiàn) 場(chǎng)當(dāng)事人及目擊證人的陳述、從道路交通事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)獲得事故車輛的最終停止位置、道 路結(jié)構(gòu)、車輛制動(dòng)痕跡等事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)繪制事故現(xiàn)場(chǎng)圖，簡(jiǎn)單、近似地分析事故車輛的運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程情況，并主要依據(jù)以上的證言和證物，鑒定處理交通事故。由于應(yīng)用傳統(tǒng)分 析計(jì)算方法進(jìn)行復(fù)雜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，極易導(dǎo)致在交通事故責(zé)任劃分問(wèn)題上出現(xiàn)技 術(shù)性失誤，從而引發(fā)社會(huì)糾紛。
汽車斜碰撞事故是指汽車與汽車以一定的碰撞角度和碰撞速度發(fā)生側(cè)碰撞的一 類常見(jiàn)道路交通事故事故形態(tài)。由于汽車斜碰撞事故在各類道路交通事故形態(tài)中所占的 比例很高，其計(jì)算及模擬再現(xiàn)方法已受到交通事故分析鑒定人員和相關(guān)管理部門的特別關(guān) 注。此類事故的車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析和事故過(guò)程模擬再現(xiàn)仿真的極其復(fù)雜，現(xiàn)已成為道 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。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請(qǐng)?zhí)枮?00510027720. 8名稱為基于車身關(guān) 鍵點(diǎn)三維變形的汽車碰撞事故再現(xiàn)方法，該技術(shù)提供了一種基于車身關(guān)鍵點(diǎn)三維變形的汽 車碰撞事故再現(xiàn)方法，主要采用有限元分析方法。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)汽車斜碰撞事故計(jì)算與 模擬再現(xiàn)的研究多為有限元分析模型，由于需要幾小時(shí)乃至長(zhǎng)達(dá)幾天的網(wǎng)格生成過(guò)程而 難以實(shí)現(xiàn)碰撞過(guò)程實(shí)時(shí)模擬，同時(shí)由于有限元模擬需要完整的力學(xué)參數(shù)，不同車型的參數(shù) 也不相同，因此在交通事故模擬方面的應(yīng)用尚停留在理論階段。國(guó)外事故仿真軟件例如 PC-CRASH，需要用戶確定碰撞過(guò)程的摩擦系數(shù)，回彈系數(shù)等參數(shù)，然后修改初始值和摩擦系 數(shù)、回彈系數(shù)、碰撞中心位置、接觸面角度等參數(shù)模擬事故的整個(gè)過(guò)程，而且PC-CRASH輸入 數(shù)據(jù)繁多，多為車輛專業(yè)技術(shù)參數(shù)，不具有普遍實(shí)用性。本系統(tǒng)提出了汽車斜碰撞事故解析 計(jì)算與模擬再現(xiàn)的整體方案，構(gòu)建了汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，本系統(tǒng)為 典型模塊式結(jié)構(gòu)，層次分明，操作簡(jiǎn)單，不要求使用人員具備較高的專業(yè)技術(shù)水平。使用本 發(fā)明解決汽車斜碰撞事故將有效地提高此類極其復(fù)雜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。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 車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，本系統(tǒng)能夠利用事故現(xiàn)場(chǎng)勘察得到的基本數(shù)據(jù)，計(jì)算得到汽車斜碰撞事故中各事故車輛的行駛車速和碰撞車速，并實(shí)現(xiàn)事故車輛的二維軌 跡描述、三維過(guò)程再現(xiàn)、汽車斜碰撞事故主要計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出以及事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述文本 輸出。
為了達(dá)到上述技術(shù)任務(wù)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)至少包括 汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)錄入、特征點(diǎn)自動(dòng)校核、現(xiàn)場(chǎng)錄入?yún)?shù)歸一化與存儲(chǔ)功能；汽車斜碰撞事故車輛碰撞后瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化后的汽車斜碰撞 中心位置與姿態(tài)、兩車最終停止位置與姿態(tài)、地面輪胎痕跡等事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，求得兩車 碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值；汽車斜碰撞事故車輛碰撞瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)、車輛碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值，采用基于動(dòng)量和動(dòng)量矩 守恒原理及碰撞動(dòng)坐標(biāo)映射變換算法的碰撞接觸瞬間計(jì)算模型，逆向求得車輛碰撞作用前 瞬間的6自由度線速度值與角速度值；汽車斜碰撞事故車輛行駛車速模擬計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基本 數(shù)據(jù)、車輛碰撞中心點(diǎn)位置和兩車碰撞作用前瞬間車輛6自由度速度和角速度，計(jì)算得到 事故車輛在碰撞發(fā)生前正常行駛時(shí)的行車速度；汽車斜碰撞事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、車 輛碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度和角速度及車輛正常行車速度，實(shí)現(xiàn)汽車斜 碰撞事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)；汽車斜碰撞事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)、車輛碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度和角速度及車輛正常行車速度，實(shí)現(xiàn) 全景全過(guò)程狀態(tài)的三維再現(xiàn)；汽車斜碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn) 場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、汽車斜碰撞事故車輛碰撞前瞬間的6自由度線速度和角速度、車輛正常行車 速度及事故二維重構(gòu)軌跡，輸出兩汽車斜碰撞事故特征計(jì)算數(shù)據(jù)表和事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述文 本，并實(shí)現(xiàn)事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；所述的汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、汽車斜碰撞事故車輛碰撞后 瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、汽車斜碰撞事故車輛碰撞瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、汽車斜碰撞事 故車輛行駛車速模擬計(jì)算子系統(tǒng)依次相連，汽車斜碰撞事故車輛行駛車速模擬計(jì)算子系統(tǒng) 分別與汽車斜碰撞事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和汽車斜碰撞事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)相連， 同時(shí)汽車斜碰撞事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和汽車斜碰撞事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)與汽車 斜碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)和汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子 系統(tǒng)相連。
所述的汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)包括汽車斜碰撞事故現(xiàn) 場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊和汽車斜碰撞事故數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；所述的汽車斜碰撞事故現(xiàn) 場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊，依據(jù)交警對(duì)交通事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)獲得的事故車輛主要結(jié)構(gòu)參 數(shù)、性能參數(shù)及裝載條件，事故現(xiàn)場(chǎng)道路路段結(jié)構(gòu)形式與平縱曲線參數(shù)，事故車輛碰撞位置 與姿態(tài)、最終停車位置與姿態(tài)、車體上碰撞痕跡位置等事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)，完成汽車斜碰撞6事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(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(diǎn)預(yù)處理，為后 續(xù)的事故模擬計(jì)算、事故二維軌跡重構(gòu)及三維過(guò)程再現(xiàn)提供歸一化數(shù)據(jù)支持；所述的汽車 斜碰撞事故數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能模塊，采用Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，利用VC++6. 0開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立了事 故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)。
所述的汽車斜碰撞事故車輛碰撞后瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)包括三個(gè)模塊精細(xì)化 車輪-地面力學(xué)模塊、碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊、終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì) 算模塊；所述的精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊根據(jù)兩車碰撞中心點(diǎn)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(duì)輪胎的作用力；所述的碰撞作用后車輛 大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊根據(jù)車輛碰撞中心的軌跡、地面對(duì)輪胎的作用力，計(jì)算兩車碰撞 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(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊根 據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)，迭代計(jì)算得到車輛碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線 速度與角速度，該模塊根據(jù)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)計(jì)算模塊，從碰撞現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)得到的車輛碰撞中心位置開(kāi)始，用差分?jǐn)?shù)字計(jì)算方法先求 得對(duì)應(yīng)的車輛計(jì)算停止位置，再逆向求解汽車碰撞作用后瞬間車輛質(zhì)心速度和橫擺角速度 等運(yùn)動(dòng)量，在計(jì)算運(yùn)動(dòng)量為0時(shí)，利用車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)迭代-收斂判斷模型對(duì)計(jì)算停止位置值 和碰撞現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘測(cè)得到的停止位置進(jìn)行比較，檢驗(yàn)其逼近程度是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的允許 誤差要求，當(dāng)誤差大于誤差要求時(shí)，應(yīng)用優(yōu)化方法中的黃金分割原理迭代一組新的車輛碰 撞作用后瞬間運(yùn)動(dòng)量值，重復(fù)上述計(jì)算，直至在設(shè)定的允許誤差范圍內(nèi)計(jì)算停止位置值收 斂于實(shí)測(cè)停止位置值為止；當(dāng)車輛停止位置在允許誤差范圍內(nèi)時(shí)，根據(jù)最新一組車輛碰撞 后瞬間運(yùn)動(dòng)量值，得到車輛碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值。
所述的汽車斜碰撞事故車輛行駛車速模擬計(jì)算子系統(tǒng)包括5質(zhì)量15自由度車輛 動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊和汽車斜碰撞事故逆向梯次組合計(jì)算模塊；所述的5質(zhì)量15自由度車輛動(dòng) 力學(xué)計(jì)算模塊，用于計(jì)算事故車輛在各種受力和各種運(yùn)動(dòng)狀況下的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)與運(yùn)動(dòng)量 值。
所述的汽車斜碰撞事故逆向梯次組合計(jì)算模塊，用于計(jì)算車輛在事故發(fā)生前的正 常行駛車速值，該模塊根據(jù)已經(jīng)計(jì)算得到的車輛碰撞前瞬間的運(yùn)動(dòng)參量、位置及姿態(tài)、車輛 最終停止位置為計(jì)算目標(biāo)，以根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)地面痕跡狀況確定的車輛碰撞前制動(dòng)距離值或 車輛失控側(cè)滑距離值、兩車碰撞前的行駛路線為計(jì)算條件，使用能量守恒原理、摩擦力學(xué)計(jì) 算方法、5質(zhì)量15自由度車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，采用黃金分割原理自動(dòng)變更迭代步長(zhǎng)，進(jìn)行 逆向梯次組合計(jì)算，求得車輛在事故發(fā)生前的正常行駛車速值。初次計(jì)算終止后，利用車輛 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)迭代-收斂判斷模型對(duì)兩車碰撞前瞬間的運(yùn)動(dòng)參量、位置及姿態(tài)、車輛最終停止 位置，和碰撞現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘測(cè)得到的車輛停止位置、已計(jì)算得到的車輛碰撞瞬間的位置和姿 態(tài)、車輛碰撞作用瞬間運(yùn)動(dòng)參量進(jìn)行比較，檢驗(yàn)其逼近程度是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的允許誤差 要求，當(dāng)計(jì)算誤差大于允許誤差時(shí)，則應(yīng)用優(yōu)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，重復(fù)上述計(jì)算，直至在設(shè)定的允許誤差范圍內(nèi)計(jì)算終止位置值收斂于實(shí) 測(cè)停止位置值和上述步驟計(jì)算得到的車輛碰撞瞬間的位置和姿態(tài)、兩車碰撞作用前瞬間運(yùn) 動(dòng)參量為止，當(dāng)計(jì)算終止位置值在允許誤差范圍內(nèi)時(shí)，最新一組迭代獲得的車輛正常行駛 車速值就是所要求的值。
所述的汽車斜碰撞事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)包括基于CDC圖形規(guī)則的汽車斜碰撞事故諸元二維圖形庫(kù)模塊和汽車斜碰撞事故軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊；所述的基于CDC 圖形規(guī)則的汽車斜碰撞事故諸元二維圖形庫(kù)模塊，根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)，調(diào)用二維圖形庫(kù)中車輛、道路結(jié)構(gòu)等CDC圖形規(guī)則的事故儲(chǔ)元；所述的汽車斜碰撞事故 圖形驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)利用二維圖形對(duì)汽車斜碰撞事故軌跡狀態(tài)進(jìn)行二維重構(gòu)，該模塊自動(dòng) 讀入來(lái)自事故現(xiàn)場(chǎng)的初始行駛路線及碰撞位置等事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)，以及根據(jù)汽車斜碰撞 事故逆向梯次組合計(jì)算模塊計(jì)算得到的汽車碰撞作用瞬間的位置和姿態(tài)、兩車最終停止位 置，應(yīng)用車輛動(dòng)力學(xué)模型和精細(xì)化車輛-地面力學(xué)計(jì)算模型，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，在取足夠小的計(jì)算步長(zhǎng)的前提下，在計(jì)算機(jī) 屏幕上適時(shí)顯示事故車輛在給定時(shí)間計(jì)算步長(zhǎng)上的各瞬時(shí)形態(tài)和特征點(diǎn)，從而取得動(dòng)畫連 續(xù)表現(xiàn)汽車斜碰撞事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)效果。
所述的汽車斜碰撞事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)包括基于OpenGL圖形技術(shù)的汽車斜 碰撞事故諸元底層3維透視圖形建模模塊和汽車斜碰撞事故動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊；所 述的基于OpenGL圖形技術(shù)的汽車斜碰撞事故諸元底層3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(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用OpenGL三維圖形開(kāi)發(fā)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)事故車輛、道路結(jié)構(gòu) 等三維透視圖形的底層建模；所述的汽車斜碰撞事故動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊，實(shí)現(xiàn)利用 3維透視圖形對(duì)汽車斜碰撞事故全景全過(guò)程的三維過(guò)程再現(xiàn)，該模塊自動(dòng)讀入來(lái)自事故現(xiàn) 場(chǎng)的初始行駛路線及汽車碰撞位置等事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)，以及根據(jù)汽車斜碰撞事故逆向梯 次組合計(jì)算模塊計(jì)算得到的汽車碰撞瞬間的運(yùn)動(dòng)參量、位置及姿態(tài)、車輛最終停止位置，在 三維透視圖形的底層建模的基礎(chǔ)上，利用車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊由始及終順序計(jì)算車輛在事 故過(guò)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(chǎng)場(chǎng)景空間坐標(biāo) 系中實(shí)時(shí)顯示車輛在給定時(shí)間步長(zhǎng)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)汽 車斜碰撞事故全景全過(guò)程狀態(tài)的三維再現(xiàn)效果。
所述的汽車斜碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)包括汽車斜碰撞事故主要 特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出模塊、汽車斜碰撞事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述輸出模塊以及汽車斜碰撞事故案 例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；所述的汽車斜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(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、兩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，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、碰撞前軌跡點(diǎn)、碰撞點(diǎn)、停止 點(diǎn)、車身碰撞位置、最大變形量、側(cè)翻滑移距離、側(cè)翻角度、碰前制動(dòng)距離、轉(zhuǎn)向車輪平均轉(zhuǎn) 角、車輪抱死狀態(tài)、采取制動(dòng)措施時(shí)的車速、碰撞前瞬間的車速能夠概括表現(xiàn)汽車斜碰撞事 故特征的主要數(shù)據(jù)；所述的汽車斜碰撞事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述輸出模塊，根據(jù)歸一化校核處置 的事故現(xiàn)場(chǎng)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、事故發(fā)生地點(diǎn) 及路面狀況、事故車輛行駛狀態(tài)、事故前車輛計(jì)算行駛車速、事故過(guò)程文字描述及2維軌跡 描述；所述的汽車斜碰撞事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，采用Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，利用VC++6. 0 開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立了事故案例數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)模擬計(jì)算生成的事故案例數(shù)據(jù)。
使用本發(fā)明系統(tǒng)經(jīng)過(guò)對(duì)汽車斜碰撞事故的分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)，其結(jié)果以三維動(dòng) 畫過(guò)程再現(xiàn)、二維軌跡重構(gòu)、汽車斜碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表以及事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述 文本的形式表述出來(lái)，可以作為公安交警部門進(jìn)行汽車斜碰撞事故技術(shù)鑒定和事故責(zé)任認(rèn) 定的證據(jù)材料。
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8段、具有高效、形象化、真實(shí)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(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，促使我國(guó)道路交通事故的鑒定向更具科學(xué)性、準(zhǔn)確性和權(quán)威性方向發(fā)展。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(xiǎn)公司以及國(guó)外同行所采用，具有明顯 的行業(yè)共性和社會(huì)公益性。
通常情況下，實(shí)際道路碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查而得的碰撞車速數(shù)據(jù)都不準(zhǔn)確，不宜用 來(lái)驗(yàn)證解析計(jì)算模型的正確性。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(duì)模擬再現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行了比對(duì)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(duì)誤差值為5. 21%，最大相對(duì)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)果基本吻合。


圖1為汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)框圖；圖2為汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)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為汽車斜碰撞事故車輛碰撞后瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖4為汽車斜碰撞事故車輛碰撞瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖5為汽車斜碰撞事故車輛行駛車速模擬計(jì)算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖6為汽車斜碰撞事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖7為汽車斜碰撞事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖； 圖8為汽車斜碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖 圖9為本發(fā)明的實(shí)施例事故現(xiàn)場(chǎng)圖； 圖10為本發(fā)明實(shí)施例事故基本信息數(shù)據(jù)輸入對(duì)話窗口 ； 圖11為本發(fā)明實(shí)施例事故車輛的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置對(duì)話窗口 ； 圖12為本發(fā)明實(shí)施例事故現(xiàn)場(chǎng)道路結(jié)構(gòu)設(shè)置對(duì)話窗口 ；圖13為本發(fā)明實(shí)施例事故車輛在地面坐標(biāo)系中車輛碰撞位置點(diǎn)和最后停止點(diǎn)，以及 車身上的碰撞中心位置數(shù)據(jù)輸入對(duì)話框；圖14為本發(fā)明實(shí)施例事故車輛在碰撞前的運(yùn)動(dòng)痕跡點(diǎn)設(shè)置對(duì)話窗口 ； 圖15為本發(fā)明實(shí)施例汽車車輪狀態(tài)設(shè)置對(duì)話窗口 ； 圖16為本發(fā)明實(shí)施例事故車速計(jì)算結(jié)果； 圖17為本發(fā)明實(shí)施例事故三維過(guò)程再現(xiàn)； 圖18為本發(fā)明實(shí)施例事故二維軌跡重構(gòu)； 圖19為本發(fā)明實(shí)施例車速計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出； 圖20為本發(fā)明實(shí)施例事故過(guò)程描述。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)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(guò)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)包括七大模擬計(jì)算子系統(tǒng)(1)汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù) 錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、(2)汽車斜碰撞事故車輛碰撞后瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、(3)汽車斜碰 撞事故車輛碰撞瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、(4)汽車斜碰撞事故車輛行駛車速模擬計(jì)算子系 統(tǒng)、(5)汽車斜碰撞事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)、(6)汽車斜碰撞事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)、 (7)汽車斜碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)。利用本系統(tǒng)的人-機(jī)交互界面，輸入汽 車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)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(guò)程再現(xiàn)、事故案例存檔、汽車斜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(guò)程簡(jiǎn)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)?1)汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入、特征點(diǎn)自動(dòng)校核、現(xiàn)場(chǎng)錄入?yún)?shù)歸一化與存儲(chǔ)功能?，F(xiàn)場(chǎng)錄入?yún)?shù)歸一化主 要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(jí)的差異。本子系統(tǒng)包括兩個(gè) 功能模塊汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊和汽車斜碰撞事故數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模 塊。
a)汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊，依據(jù)交警對(duì)交通事故現(xiàn)場(chǎng) 勘驗(yàn)獲得的事故車輛主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)及裝載條件，事故現(xiàn)場(chǎng)道路路段結(jié)構(gòu)形式與 平縱曲線參數(shù)，事故車輛碰撞位置與姿態(tài)、最終停車位置與姿態(tài)、車體上碰撞痕跡位置等事 故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)，完成汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(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(diǎn)預(yù)處理等，為后續(xù)的事故模擬計(jì)算、事故二維軌跡重構(gòu)及三維過(guò)程再 現(xiàn)提供歸一化數(shù)據(jù)支持。
b)汽車斜碰撞事故數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能模塊，用于存儲(chǔ)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù) 據(jù)；采用Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，利用VC++6. 0開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立了事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。
(2)汽車斜碰撞事故車輛碰撞后瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化后的汽車斜 碰撞中心位置與姿態(tài)、兩車最終停止位置與姿態(tài)、地面輪胎痕跡等事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，求得 兩車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(gè)模塊精細(xì)化 車輪-地面力學(xué)模塊、碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊、終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì) 算模塊。
a)精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊根據(jù)兩車碰撞中心點(diǎn)的軌跡，計(jì)算地面對(duì)輪胎的 作用力。對(duì)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(lái)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(kāi)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(duì)輪胎的作用力。(G. Gim輪胎理論力學(xué)模型具體公式參見(jiàn)魏朗.用 于碰撞事故中車輛動(dòng)力學(xué)模擬的輪胎模型分析.西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1999. 2(1))b)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)車輛碰撞中心的軌跡、地面對(duì)輪胎 的作用力，計(jì)算兩車碰撞作用后車輛各瞬間的6自由度線速度與角速度值。車輛輪胎所受 的縱向力、側(cè)向力和回正力矩對(duì)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 5質(zhì)量15自由度車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型、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)算車輛碰撞作用后車輛各瞬間的6自由度線速度與角速度值。
5質(zhì)量15自由度車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，用于計(jì)算事故車輛在各種受力和各種運(yùn)動(dòng) 狀況下的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)與運(yùn)動(dòng)量值。具體包括車輛車身質(zhì)量，包括汽車簧載質(zhì)量；6自由 度即在空間坐標(biāo)系中，分別沿X、Y、Z方向的3個(gè)的線速度以及繞X軸旋轉(zhuǎn)的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)，繞Y 軸旋轉(zhuǎn)的俯仰運(yùn)動(dòng)以及繞Z軸旋轉(zhuǎn)的橫擺運(yùn)動(dòng))、四個(gè)車輪獨(dú)立質(zhì)量(汽車簧載質(zhì)量所具有 的垂直運(yùn)動(dòng)和滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，以及前輪平均轉(zhuǎn)向(角)運(yùn)動(dòng)。(具體公式參見(jiàn)魏朗等.道路交通 事故模擬再現(xiàn)的車輛動(dòng)力學(xué)三維模型.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào).2003. 3(3).)c)終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)，迭代計(jì)算得 到車輛碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度。具體計(jì)算方法根據(jù)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)計(jì)算模塊，從碰撞現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)得到的 車輛碰撞中心位置開(kāi)始，用差分?jǐn)?shù)字計(jì)算方法先求得對(duì)應(yīng)的車輛計(jì)算停止位置，再逆向求 解汽車碰撞作用后瞬間車輛質(zhì)心速度和橫擺角速度等運(yùn)動(dòng)量。在計(jì)算運(yùn)動(dòng)量為0時(shí)，利用 車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)迭代-收斂判斷模型對(duì)計(jì)算停止位置值和碰撞現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘測(cè)得到的停止位 置進(jìn)行比較，檢驗(yàn)其逼近程度是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的允許誤差要求。如果誤差還大，則應(yīng)用優(yōu) 化方法中的黃金分割原理迭代一組新的車輛碰撞作用后瞬間運(yùn)動(dòng)量值，重復(fù)上述計(jì)算，直 至在設(shè)定的允許誤差范圍內(nèi)計(jì)算停止位置值收斂于實(shí)測(cè)停止位置值為止。當(dāng)車輛停止位置 在允許誤差范圍內(nèi)時(shí)，根據(jù)最新一組車輛碰撞后瞬間運(yùn)動(dòng)量值，得到車輛碰撞作用后瞬間 車輛的6自由度線速度與角速度值。
迭代一收斂判斷模型
權(quán)利要求
1.一種汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述的計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)至少包括汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)錄入、特征點(diǎn)自動(dòng)校核、現(xiàn)場(chǎng)錄入?yún)?shù)歸一化與存儲(chǔ)功能；汽車斜碰撞事故車輛碰撞后瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化后的汽車斜碰撞 中心位置與姿態(tài)、兩車最終停止位置與姿態(tài)、地面輪胎痕跡等事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，求得兩車 碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值；汽車斜碰撞事故車輛碰撞瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)、車輛碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值，采用基于動(dòng)量和動(dòng)量矩 守恒原理及碰撞動(dòng)坐標(biāo)映射變換算法的碰撞接觸瞬間計(jì)算模型，逆向求得車輛碰撞作用前 瞬間的6自由度線速度值與角速度值；汽車斜碰撞事故車輛行駛車速模擬計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基本 數(shù)據(jù)、車輛碰撞中心點(diǎn)位置和兩車碰撞作用前瞬間車輛6自由度速度和角速度，計(jì)算得到 事故車輛在碰撞發(fā)生前正常行駛時(shí)的行車速度；汽車斜碰撞事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、車 輛碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度和角速度及車輛正常行車速度，實(shí)現(xiàn)汽車斜 碰撞事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)；汽車斜碰撞事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)、車輛碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度和角速度及車輛正常行車速度，實(shí)現(xiàn) 全景全過(guò)程狀態(tài)的三維再現(xiàn)；汽車斜碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn) 場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、汽車斜碰撞事故車輛碰撞前瞬間的6自由度線速度和角速度、車輛正常行車 速度及事故二維重構(gòu)軌跡，輸出兩汽車斜碰撞事故特征計(jì)算數(shù)據(jù)表和事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述文 本，并實(shí)現(xiàn)事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；所述的汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、汽車斜碰撞事故車輛碰撞后 瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、汽車斜碰撞事故車輛碰撞瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、汽車斜碰撞事 故車輛行駛車速模擬計(jì)算子系統(tǒng)依次相連，汽車斜碰撞事故車輛行駛車速模擬計(jì)算子系統(tǒng) 分別與汽車斜碰撞事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和汽車斜碰撞事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)相連， 同時(shí)汽車斜碰撞事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)和汽車斜碰撞事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)與汽車 斜碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)和汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)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所述的汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在 于所述的汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)包括汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察 數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊和汽車斜碰撞事故數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；所述的汽車斜碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察 數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊，依據(jù)交警對(duì)交通事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)獲得的事故車輛主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、性 能參數(shù)及裝載條件，事故現(xiàn)場(chǎng)道路路段結(jié)構(gòu)形式與平縱曲線參數(shù)，事故車輛碰撞位置與姿 態(tài)、最終停車位置與姿態(tài)、車體上碰撞痕跡位置等事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)，完成汽車斜碰撞事故 現(xiàn)場(chǎng)基本數(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(diǎn)預(yù)處理，為后續(xù)的 事故模擬計(jì)算、事故二維軌跡重構(gòu)及三維過(guò)程再現(xiàn)提供歸一化數(shù)據(jù)支持；所述的汽車斜碰撞事故數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能模塊，采用Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，利用VC++6. 0開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立了事故現(xiàn) 場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在 于所述的汽車斜碰撞事故車輛碰撞后瞬間運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)包括三個(gè)模塊精細(xì)化車 輪-地面力學(xué)模塊、碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊、終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算 模塊；所述的精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊根據(jù)兩車碰撞中心點(diǎn)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(duì)輪胎的作用力；所述的碰撞作用后車輛大 側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊根據(jù)車輛碰撞中心的軌跡、地面對(duì)輪胎的作用力，計(jì)算兩車碰撞作 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(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊根據(jù) 歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)，迭代計(jì)算得到車輛碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速 度與角速度，該模塊根據(jù)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)計(jì)算模塊，從碰撞現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)得到的車輛碰撞中心位置開(kāi)始，用差分?jǐn)?shù)字計(jì)算方法先求得 對(duì)應(yīng)的車輛計(jì)算停止位置，再逆向求解汽車碰撞作用后瞬間車輛質(zhì)心速度和橫擺角速度等 運(yùn)動(dòng)量，在計(jì)算運(yùn)動(dòng)量為0時(shí)，利用車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)迭代-收斂判斷模型對(duì)計(jì)算停止位置值和 碰撞現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘測(cè)得到的停止位置進(jìn)行比較，檢驗(yàn)其逼近程度是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的允許誤 差要求，當(dāng)誤差大于誤差要求時(shí)，應(yīng)用優(yōu)化方法中的黃金分割原理迭代一組新的車輛碰撞 作用后瞬間運(yùn)動(dòng)量值，重復(fù)上述計(jì)算，直至在設(shè)定的允許誤差范圍內(nèi)計(jì)算停止位置值收斂 于實(shí)測(cè)停止位置值為止；當(dāng)車輛停止位置在允許誤差范圍內(nèi)時(shí)，根據(jù)最新一組車輛碰撞后 瞬間運(yùn)動(dòng)量值，得到車輛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(quán)利要求1所述的汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在 于所述的汽車斜碰撞事故車輛行駛車速模擬計(jì)算子系統(tǒng)包括5質(zhì)量15自由度車輛動(dòng)力學(xué) 計(jì)算模塊和汽車斜碰撞事故逆向梯次組合計(jì)算模塊；所述的5質(zhì)量15自由度車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，用于計(jì)算事故車輛在各種受力和各種運(yùn) 動(dòng)狀況下的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)與運(yùn)動(dòng)量值；所述的汽車斜碰撞事故逆向梯次組合計(jì)算模塊，用于計(jì)算車輛在事故發(fā)生前的正常行 駛車速值，該模塊根據(jù)已經(jīng)計(jì)算得到的車輛碰撞前瞬間的運(yùn)動(dòng)參量、位置及姿態(tài)、車輛最終 停止位置為計(jì)算目標(biāo)，以根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)地面痕跡狀況確定的車輛碰撞前制動(dòng)距離值或車輛 失控側(cè)滑距離值、兩車碰撞前的行駛路線為計(jì)算條件，使用能量守恒原理、摩擦力學(xué)計(jì)算方 法、5質(zhì)量15自由度車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊，采用黃金分割原理自動(dòng)變更迭代步長(zhǎng)，進(jìn)行逆向 梯次組合計(jì)算，求得車輛在事故發(fā)生前的正常行駛車速值；初次計(jì)算終止后，利用車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)迭代-收斂判斷模型對(duì)兩車碰撞前瞬間的運(yùn)動(dòng)參 量、位置及姿態(tài)、車輛最終停止位置，和碰撞現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘測(cè)得到的車輛停止位置、已計(jì)算得 到的車輛碰撞瞬間的位置和姿態(tài)、車輛碰撞作用瞬間運(yùn)動(dòng)參量進(jìn)行比較，檢驗(yàn)其逼近程度 是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的允許誤差要求，當(dāng)計(jì)算誤差大于允許誤差時(shí)，則應(yīng)用優(yōu)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，重復(fù)上述計(jì)算，直至在設(shè)定的允許誤差范 圍內(nèi)計(jì)算終止位置值收斂于實(shí)測(cè)停止位置值和上述步驟計(jì)算得到的車輛碰撞瞬間的位置 和姿態(tài)、兩車碰撞作用前瞬間運(yùn)動(dòng)參量為止，當(dāng)計(jì)算終止位置值在允許誤差范圍內(nèi)時(shí)，最新 一組迭代獲得的車輛正常行駛車速值就是所要求的值。
5.如權(quán)利要求1所述的汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述的汽車斜碰撞事故軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)包括基于CDC圖形規(guī)則的汽車斜碰撞事故 諸元二維圖形庫(kù)模塊和汽車斜碰撞事故軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊；所述的基于CDC圖形規(guī) 則的汽車斜碰撞事故諸元二維圖形庫(kù)模塊，根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，調(diào) 用二維圖形庫(kù)中車輛、道路結(jié)構(gòu)等CDC圖形規(guī)則的事故儲(chǔ)元；所述的汽車斜碰撞事故圖形 驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)利用二維圖形對(duì)汽車斜碰撞事故軌跡狀態(tài)進(jìn)行二維重構(gòu)，該模塊自動(dòng)讀入 來(lái)自事故現(xiàn)場(chǎng)的初始行駛路線及碰撞位置等事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)，以及根據(jù)汽車斜碰撞事故 逆向梯次組合計(jì)算模塊計(jì)算得到的汽車碰撞作用瞬間的位置和姿態(tài)、兩車最終停止位置， 應(yīng)用車輛動(dòng)力學(xué)模型和精細(xì)化車輛-地面力學(xué)計(jì)算模型，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，在取足夠小的計(jì)算步長(zhǎng)的前提下，在計(jì)算機(jī)屏幕 上適時(shí)顯示事故車輛在給定時(shí)間計(jì)算步長(zhǎng)上的各瞬時(shí)形態(tài)和特征點(diǎn)，從而取得動(dòng)畫連續(xù)表 現(xiàn)汽車斜碰撞事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)效果。
6.如權(quán)利要求1所述的汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在 于所述的汽車斜碰撞事故三維模擬再現(xiàn)子系統(tǒng)包括基于OpenGL圖形技術(shù)的汽車斜碰撞 事故諸元底層3維透視圖形建模模塊和汽車斜碰撞事故動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊；所述的 基于OpenGL圖形技術(shù)的汽車斜碰撞事故諸元底層3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(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用OpenGL三維圖形開(kāi)發(fā)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)事故車輛、道路結(jié)構(gòu)等三 維透視圖形的底層建模；所述的汽車斜碰撞事故動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊，實(shí)現(xiàn)利用3維 透視圖形對(duì)汽車斜碰撞事故全景全過(guò)程的三維過(guò)程再現(xiàn)，該模塊自動(dòng)讀入來(lái)自事故現(xiàn)場(chǎng)的 初始行駛路線及汽車碰撞位置等事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)，以及根據(jù)汽車斜碰撞事故逆向梯次組 合計(jì)算模塊計(jì)算得到的汽車碰撞瞬間的運(yùn)動(dòng)參量、位置及姿態(tài)、車輛最終停止位置，在三維 透視圖形的底層建模的基礎(chǔ)上，利用車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模塊由始及終順序計(jì)算車輛在事故過(guò) 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(chǎng)場(chǎng)景空間坐標(biāo)系中 實(shí)時(shí)顯示車輛在給定時(shí)間步長(zhǎng)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)汽車斜 碰撞事故全景全過(guò)程狀態(tài)的三維再現(xiàn)效果。
7.如權(quán)利要求1所述的汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在 于所述的汽車斜碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)包括汽車斜碰撞事故主要特征計(jì) 算數(shù)據(jù)表輸出模塊、汽車斜碰撞事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述輸出模塊以及汽車斜碰撞事故案例數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊；所述的汽車斜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(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、兩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，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、碰撞前軌跡點(diǎn)、碰撞點(diǎn)、停止點(diǎn)、車身 碰撞位置、最大變形量、側(cè)翻滑移距離、側(cè)翻角度、碰前制動(dòng)距離、轉(zhuǎn)向車輪平均轉(zhuǎn)角、車輪 抱死狀態(tài)、采取制動(dòng)措施時(shí)的車速、碰撞前瞬間的車速能夠概括表現(xiàn)汽車斜碰撞事故特征 的主要數(shù)據(jù)；所述的汽車斜碰撞事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述輸出模塊，根據(jù)歸一化校核處置的事故 現(xiàn)場(chǎng)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、事故發(fā)生地點(diǎn)及路面 狀況、事故車輛行駛狀態(tài)、事故前車輛計(jì)算行駛車速、事故過(guò)程文字描述及2維軌跡描述； 所述的汽車斜碰撞事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，采用Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，利用VC++6. 0開(kāi)發(fā)平 臺(tái)建立了事故案例數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)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(kāi)一種用于公安交通管理部門道路交通事故鑒定的汽車斜碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，本系統(tǒng)能夠利用事故現(xiàn)場(chǎng)勘察得到的基本數(shù)據(jù)，計(jì)算得到汽車斜碰撞事故中各事故車輛的行駛車速和碰撞車速，并實(shí)現(xiàn)事故車輛的二維軌跡描述、三維過(guò)程再現(xiàn)、汽車斜碰撞事故主要計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出以及事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述文本輸出。本發(fā)明適于廣泛推廣應(yīng)用，它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，促使我國(guó)道路交通事故的鑒定向更具科學(xué)性、準(zhǔn)確性和權(quán)威性方向發(fā)展。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102034013SQ20101061606
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)