周文輝

摘 要：事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)記錄了事故中行車(chē)速度、加速度、制動(dòng)踏板操作、加速踏板操作、轉(zhuǎn)向盤(pán)操作、安全帶使用、安全氣囊展開(kāi)、碰撞速度變化等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確，部分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)傳統(tǒng)調(diào)查手段難以獲取。2022年10月1日，公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《汽車(chē)車(chē)載電子數(shù)據(jù)提取技術(shù)規(guī)范》（GA/T 1998―2022）正式實(shí)施，這將大大推動(dòng)汽車(chē)車(chē)載電子數(shù)據(jù)的應(yīng)用。本文梳理了可能應(yīng)用于事故調(diào)查的汽車(chē)車(chē)載電子數(shù)據(jù)項(xiàng)目，分析了其在事故分析和重建中的可能應(yīng)用，特別介紹了應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)開(kāi)展事故原因分析和事故嚴(yán)重程度分析的具體做法，希望能為推進(jìn)汽車(chē)車(chē)載電子數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供參考。

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

1事故過(guò)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(jiǎn)稱(chēng)EDR）主要記錄事發(fā)前5秒左右時(shí)間內(nèi)的行車(chē)速度、行車(chē)加速度、發(fā)動(dòng)機(jī)等車(chē)輛行駛數(shù)據(jù)，以及制動(dòng)踏板操作、加速踏板操作、轉(zhuǎn)向盤(pán)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(kāi)、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。

2汽車(chē)事件數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)在事故調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用

事故調(diào)查的目的是找出事故原因、還原事故過(guò)程，提出針對(duì)性的對(duì)策措施。事故調(diào)查高度依賴(lài)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(lài)于調(diào)查和分析技術(shù)的水平。

數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)一般用作：（1）驗(yàn)證衡量車(chē)輛性能表現(xiàn)的痕跡等證據(jù)。（2）分析或引導(dǎo)分析整車(chē)或系統(tǒng)的隱患、缺陷。由于車(chē)輛系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，子系統(tǒng)、部件間的相互關(guān)系也越來(lái)越多，則意料外的情況或事件組合，會(huì)產(chǎn)生預(yù)期外的安全風(fēng)險(xiǎn)，為解決上述難題，需要通過(guò)精準(zhǔn)全面的事故記錄數(shù)據(jù)指引調(diào)查。（3）可用作代替詢(xún)問(wèn)駕駛?cè)说淖C據(jù)。（4）導(dǎo)入專(zhuān)用仿真軟件，分析事故過(guò)程中車(chē)輛的表現(xiàn)，以及乘員運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。

仿真的過(guò)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(yīng)用數(shù)值計(jì)算和物理規(guī)律，確定其他關(guān)鍵參數(shù)。仿真最開(kāi)始，需要構(gòu)建三維事故場(chǎng)景，主要是道路環(huán)境。之后是建立車(chē)輛模型。車(chē)輛建模前，需要先確定車(chē)輛尺寸、重量、質(zhì)心、載荷、動(dòng)力特性曲線，其次要合理設(shè)定車(chē)身各剛度參數(shù)，據(jù)此求解隨時(shí)間變化的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。仿真的成果之一是獲得碰撞脈沖——碰撞中車(chē)輛加速度——時(shí)間曲線。

還可通過(guò)仿真分析人員損傷特征。先要設(shè)定人體碰撞接觸的平面或橢圓體包絡(luò)面。事故中的碰撞脈沖被用于“驅(qū)動(dòng)”車(chē)輛，當(dāng)車(chē)輛加速或減速時(shí)，乘員就會(huì)與車(chē)輛產(chǎn)生速度差，這個(gè)速度差可用于確定人體的碰撞力及對(duì)應(yīng)的傷害水平。之后，就可以利用假設(shè)的座椅剛度、乘員約束系統(tǒng)剛度等，開(kāi)展相應(yīng)的損傷參數(shù)分析。由于許多假設(shè)既涉及車(chē)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(xì)的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)、加減速度、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，其對(duì)人員損傷的分析評(píng)估將更精確，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，也更有利于工程師開(kāi)發(fā)安全性能更好的車(chē)輛。

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

利用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)開(kāi)展車(chē)輛安全分析，可以減少動(dòng)輒消耗幾百上千萬(wàn)費(fèi)用的汽車(chē)碰撞試驗(yàn)，這些試驗(yàn)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(hù)系統(tǒng)僅是基于碰撞試驗(yàn)設(shè)計(jì)的。為改變這種狀況，部分研究人員致力于開(kāi)展真實(shí)碰撞事故及其導(dǎo)致的損傷模式的研究，但相關(guān)的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)特性很難全面知曉。碰撞數(shù)據(jù)可以賦能車(chē)輛設(shè)計(jì)人員和工程師改變僅僅以試驗(yàn)室固定設(shè)定試驗(yàn)的做法，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)基于真實(shí)世界碰撞環(huán)境的車(chē)輛安全改進(jìn)方法。

開(kāi)展事故調(diào)查時(shí)，以下數(shù)據(jù)元素能夠很好地反映車(chē)輛性能，因而具有重要意義：20度至30度的階躍專(zhuān)項(xiàng)輸入，急促運(yùn)動(dòng)，大型車(chē)輛后轉(zhuǎn)向軸相關(guān)數(shù)據(jù)；制動(dòng)（制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)輸入、制動(dòng)壓力、制動(dòng)溫度、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作、帶時(shí)間戳的故障代碼，制動(dòng)電子穩(wěn)定系統(tǒng)控制時(shí)間和力，減速器開(kāi)/關(guān)和設(shè)置）；變速器擋位（找出設(shè)計(jì)和性能數(shù)據(jù)，一般是轉(zhuǎn)速（r/min）的函數(shù)，以及故障代碼和時(shí)間戳）；油門(mén)；輪胎壓力，故障（壓力，時(shí)間）；高采樣率下的碰撞脈沖記錄時(shí)間（乘用車(chē)：至少100 ms；商用車(chē)：100 ms至300 ms；翻車(chē)：可能持續(xù)4 s）；確定車(chē)輛滾動(dòng)次數(shù)的線性和角加速度（x，y和z軸上的？v；分析翻滾運(yùn)動(dòng)時(shí)特別需要z軸數(shù)據(jù)）。加速度傳感器應(yīng)在“已知”位置，其所處位置剛性要好，最好位于車(chē)輛重心處。除了車(chē)輛數(shù)據(jù)之外，？v數(shù)據(jù)在評(píng)估公路設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)也很有用（超高、設(shè)計(jì)與竣工、標(biāo)志設(shè)置和限速值——可詳細(xì)分析事發(fā)時(shí)速度、限速值及與初始設(shè)計(jì)速度的關(guān)系）。其他有用的數(shù)據(jù)元素包括：撞擊位置（通常在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，？v數(shù)據(jù)將有所幫助）；車(chē)輛方向；事件發(fā)生時(shí)的地理位置[1]。

3利用汽車(chē)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(chē)輛、駕駛?cè)瞬僮骱偷缆翻h(huán)境的狀況。EDR數(shù)據(jù)及其專(zhuān)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(chē)速度（見(jiàn)圖3），以及加速踏板、制動(dòng)踏板的操作情況（見(jiàn)圖4）。部分EDR還會(huì)記錄轉(zhuǎn)向盤(pán)的操作情況。

4利用汽車(chē)事件數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析損傷情況

車(chē)輛碰撞一般在不足1秒的事件內(nèi)完成。在這個(gè)過(guò)程中，EDR會(huì)記錄安全氣囊展開(kāi)情況，以及車(chē)輛（縱向）速度的變化情況？v（見(jiàn)圖5）。當(dāng)？v不再變化時(shí)，可以認(rèn)為碰撞過(guò)程已經(jīng)結(jié)束（見(jiàn)圖6），該碰撞持續(xù)時(shí)間一般與碰撞物類(lèi)型、碰撞部位等相關(guān)。？v代表著碰撞的嚴(yán)重程度，也能夠在一定程度上表征損傷的嚴(yán)重程度（見(jiàn)圖7）。

按照通常經(jīng)驗(yàn)，碰撞中速度變化量（？v）誤差在 +/‐10%，且？v對(duì)應(yīng)著以下“事件”：（1）？v為8公里每小時(shí)時(shí)，對(duì)應(yīng)為5個(gè)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(shí)時(shí)，對(duì)應(yīng)為10個(gè)重力加速度，這種情況下氣囊開(kāi)始展開(kāi)；（3）？v為32公里每小時(shí)時(shí)，對(duì)應(yīng)為20個(gè)重力加速度，這種情況下嚴(yán)重?fù)p傷的可能性出現(xiàn)；（4）？v為64公里每小時(shí)時(shí)，對(duì)應(yīng)為40個(gè)重力加速度，這種情況下嚴(yán)重?fù)p傷極易發(fā)生，甚至出現(xiàn)死亡；（5）？v為97公里每小時(shí)時(shí)，對(duì)應(yīng)為60個(gè)重力加速度，這種情況下幾乎沒(méi)有生還可能。

利用？v，根據(jù)牛頓力學(xué)，還可以計(jì)算事故另一方的碰撞速度。

5結(jié)論

EDR記錄了事故中行車(chē)速度、加速度、制動(dòng)踏板操作、加速踏板操作、轉(zhuǎn)向盤(pán)操作、安全帶使用、安全氣囊展開(kāi)、碰撞速度變化等數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)來(lái)源于車(chē)內(nèi)傳感器，因而記錄較為準(zhǔn)確。應(yīng)用上述數(shù)據(jù)，能夠?yàn)槭鹿收{(diào)查工作提供全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，必將引領(lǐng)事故調(diào)查研究工作向科學(xué)化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。準(zhǔn)確理解EDR記錄數(shù)據(jù)項(xiàng)的來(lái)源、可能的誤差，與真實(shí)事故現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)證據(jù)和表征事故發(fā)生、事故嚴(yán)重性的相關(guān)物理量的關(guān)聯(lián)，開(kāi)展必要的多類(lèi)證據(jù)間的交叉驗(yàn)證應(yīng)用，是準(zhǔn)確應(yīng)用EDR讀取數(shù)據(jù)開(kāi)展事故調(diào)查的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]https：//standards.ieee.org/ieee/1616/