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汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)在交通事故調(diào)查中的應用

文丨(公安部道路交通安全研究中心)周文輝

摘要：事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)記錄了事故中行車速度、加速度、制動踏板操作、加速踏板操作、轉向盤操作、安全帶使用、安全氣囊展開、碰撞速度變化等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄準確，部分數(shù)據(jù)通過傳統(tǒng)調(diào)查手段難以獲取。2022年10月1日汽車事故記錄查詢，公共安全行業(yè)標準正式實施，這將大大推動汽車車載電子數(shù)據(jù)的應用。本文梳理了可能應用于事故調(diào)查的汽車車載電子數(shù)據(jù)項目，分析了其在事故分析和重建中的可能應用，特別介紹了應用相關數(shù)據(jù)項開展事故原因分析和事故嚴重程度分析的具體做法，希望能為推進汽車車載電子數(shù)據(jù)的應用提供參考。

關鍵詞：事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)；EDR；事故調(diào)查

1事故過程中事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)

記錄的數(shù)據(jù)概述

事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)(簡稱EDR)主要記錄事發(fā)前5秒左右時間內(nèi)的行車速度、行車加速度、發(fā)動機等車輛行駛數(shù)據(jù)，以及制動踏板操作、加速踏板操作、轉向盤操作等操作數(shù)據(jù)，還記錄安全帶使用等安全狀態(tài)信息；事發(fā)后，主要記錄安全氣囊展開、碰撞速度變化等數(shù)據(jù)。其記錄的數(shù)據(jù)情況如下圖1、圖2所示。

圖1 EDR 記錄的主要數(shù)據(jù)來源

圖2 EDR可以記錄事發(fā)前5秒至碰撞完成時的詳細行車、操作數(shù)據(jù)

2汽車事件數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)

在事故調(diào)查領域的應用

事故調(diào)查的目的是找出事故原因、還原事故過程，提出針對性的對策措施。事故調(diào)查高度依賴于可獲取數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。調(diào)查的深度和廣度也高度依賴于調(diào)查和分析技術的水平。

數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)一般用作：(1)驗證衡量車輛性能表現(xiàn)的痕跡等證據(jù)。(2)分析或引導分析整車或系統(tǒng)的隱患、缺陷。由于車輛系統(tǒng)變得越來越復雜，子系統(tǒng)、部件間的相互關系也越來越多，則意料外的情況或事件組合，會產(chǎn)生預期外的安全風險，為解決上述難題，需要通過精準全面的事故記錄數(shù)據(jù)指引調(diào)查。(3)可用作代替詢問駕駛人的證據(jù)。(4)導入專用仿真軟件，分析事故過程中車輛的表現(xiàn)，以及乘員運動學特性。仿真的過程是將讀取的數(shù)據(jù)與痕跡等證據(jù)作匹配，先確定可以確定的數(shù)據(jù)，之后應用數(shù)值計算和物理規(guī)律，確定其他關鍵參數(shù)。仿真最開始，需要構建三維事故場景，主要是道路環(huán)境。之后是建立車輛模型。車輛建模前，需要先確定車輛尺寸、重量、質(zhì)心、載荷、動力特性曲線，其次要合理設定車身各剛度參數(shù)，據(jù)此求解隨時間變化的車輛運動學方程。仿真的成果之一是獲得碰撞脈沖碰撞中車輛加速度時間曲線。

還可通過仿真分析人員損傷特征。先要設定人體碰撞接觸的平面或橢圓體包絡面。事故中的碰撞脈沖被用于“驅動”車輛，當車輛加速或減速時，乘員就會與車輛產(chǎn)生速度差，這個速度差可用于確定人體的碰撞力及對應的傷害水平。之后，就可以利用假設的座椅剛度、乘員約束系統(tǒng)剛度等，開展相應的損傷參數(shù)分析。由于許多假設既涉及車輛模型，也涉及人體模型，則容易產(chǎn)生更大的誤差。數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)能獲取更詳細的車輛動力學、加減速度、運動學參數(shù)，其對人員損傷的分析評估將更精確，長遠來看，也更有利于工程師開發(fā)安全性能更好的車輛。

仿真需要耗費大量的時間和資源。一般地，建模仿真需要3至6個月時間，大型復雜建模仿真往往需要1年以上時間。如果能有數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)加持，則相關調(diào)查會更徹底，成本效益比也會更高。仿真之后的分析也會更加精確、分析時間也會大幅縮短。在這樣的情況下，能夠更快地明確存在的問題，更快地實施改進，進而有利于整個道路交通系統(tǒng)和社會。

利用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)開展車輛安全分析，可以減少動輒消耗幾百上千萬費用的汽車碰撞試驗，這些試驗主要用于獲取碰撞及其產(chǎn)品表現(xiàn)信息。另外，目前絕大多數(shù)乘員保護系統(tǒng)僅是基于碰撞試驗設計的。為改變這種狀況，部分研究人員致力于開展真實碰撞事故及其導致的損傷模式的研究，但相關的車輛動力學特性很難全面知曉。碰撞數(shù)據(jù)可以賦能車輛設計人員和工程師改變僅僅以試驗室固定設定試驗的做法，進一步開發(fā)基于真實世界碰撞環(huán)境的車輛安全改進方法。

開展事故調(diào)查時，以下數(shù)據(jù)元素能夠很好地反映車輛性能，因而具有重要意義：20度至30度的階躍專項輸入，急促運動，大型車輛后轉向軸相關數(shù)據(jù)；制動(制動時間、制動輸入、制動壓力、制動溫度、防抱死制動系統(tǒng)動作、帶時間戳的故障代碼，制動電子穩(wěn)定系統(tǒng)控制時間和力，減速器開/關和設置)；變速器擋位(找出設計和性能數(shù)據(jù)，一般是轉速(r/min)的函數(shù)，以及故障代碼和時間戳)；油門；輪胎壓力，故障(壓力，時間)；高采樣率下的碰撞脈沖記錄時間(乘用車：至少100 ms；商用車：100 ms至300 ms；翻車：可能持續(xù)4 s)；確定車輛滾動次數(shù)的線性和角加速度(x，y和z軸上的?v；分析翻滾運動時特別需要z軸數(shù)據(jù))。加速度傳感器應在“已知”位置，其所處位置剛性要好，最好位于車輛重心處。除了車輛數(shù)據(jù)之外，?v數(shù)據(jù)在評估公路設計問題時也很有用(超高、設計與竣工、標志設置和限速值可詳細分析事發(fā)時速度、限速值及與初始設計速度的關系)。其他有用的數(shù)據(jù)元素包括：撞擊位置(通常在現(xiàn)場測量，?v數(shù)據(jù)將有所幫助)；車輛方向；事件發(fā)生時的地理位置[1]。

參考文獻

[1]

3 利用汽車事件數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)

分析事發(fā)原因

事故發(fā)生的原因，主要是分析事故前車輛、駕駛人操作和道路環(huán)境的狀況。EDR數(shù)據(jù)及其專用讀取、分析軟件，可以較好地呈現(xiàn)事發(fā)前5秒內(nèi)的行車速度(見圖3)，以及加速踏板、制動踏板的操作情況(見圖4)。部分EDR還會記錄轉向盤的操作情況。

圖3 借助EDR記錄數(shù)據(jù)繪制的碰撞發(fā)生前5秒內(nèi)的行車速度曲線

圖4 借助EDR記錄數(shù)據(jù)繪制的碰撞發(fā)生前5秒內(nèi)的加速、制動踏板操作等曲線

4 利用汽車事件數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)

分析損傷情況

車輛碰撞一般在不足1秒的事件內(nèi)完成。在這個過程中，EDR會記錄安全氣囊展開情況，以及車輛(縱向)速度的變化情況?v(見圖5)。當?v不再變化時，可以認為碰撞過程已經(jīng)結束(見圖6)，該碰撞持續(xù)時間一般與碰撞物類型、碰撞部位等相關。?v代表著碰撞的嚴重程度，也能夠在一定程度上表征損傷的嚴重程度(見圖7)。

圖5 借助EDR 記錄數(shù)據(jù)繪制的碰撞后車輛縱向速度變化量（與碰撞初始點速度相比較）

圖6 可通過? v 曲線判斷碰撞結束時間

圖 7 縱向速度變化量與發(fā)生嚴重傷害（AIS 3+）頻率的關系

按照通常經(jīng)驗汽車事故記錄查詢，碰撞中速度變化量(?v)誤差在+/-10%，且?v對應著以下“事件”：(1)?v為8公里每小時時汽車事故記錄查詢，對應為5個重力加速度，這種情況下很少有損傷發(fā)生；(2)?v為16公里每小時時，對應為10個重力加速度，這種情況下氣囊開始展開；(3)?v為32公里

每小時時，對應為20個重力加速度，這種情況下嚴重損傷的可能性出現(xiàn)；(4)?v為64公里每小時時，對應為40個重力加速度，這種情況下嚴重損傷極易發(fā)生，甚至出現(xiàn)死亡；(5)?v為97公里每小時時，對應為60個重力加速度，這種情況下幾乎沒有生還可能。利用?v，根據(jù)牛頓力學，還可以計算事故另一方的碰撞速度。

5結論

EDR記錄了事故中行車速度、加速度、制動踏板操作、加速踏板操作、轉向盤操作、安全帶使用、安全氣囊展開、碰撞速度變化等數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)來源于車內(nèi)傳感器，因而記錄較為準確。應用上述數(shù)據(jù)，能夠為事故調(diào)查工作提供全面、系統(tǒng)、準確的數(shù)據(jù)支撐，必將引領事故調(diào)查研究工作向科學化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。準確理解EDR記錄數(shù)據(jù)項的來源、可能的誤差，與真實事故現(xiàn)場相關證據(jù)和表征事故發(fā)生、事故嚴重性的相關物理量的關聯(lián)，開展必要的多類證據(jù)間的交叉驗證應用，是準確應用EDR讀取數(shù)據(jù)開展事故調(diào)查的基礎。

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