【正文】 1 本科畢業(yè)設(shè)計 碰撞交通事故的汽車車速計算與事故再現(xiàn)研究 [1] 前言 隨著社會不斷的進(jìn)步，在這個物質(zhì)橫流的 汽車 行業(yè) 和交通運(yùn)輸業(yè)的 超 速發(fā)展 下 ,道路交通已經(jīng)成為全球危害性較高的一個點(diǎn) ， 在我國境內(nèi)發(fā)生的大大小小交通事故中 ， 車與物體碰撞 占百分之六十九點(diǎn)九 ， 人員受傷和死亡 占 百分之七十 ， 佳通事故造成的經(jīng)濟(jì)損失占所有事故損失的三分之二 ， 汽車碰撞本質(zhì)上就是人們對車速控制的瞬間變化，致使交通事故 成為現(xiàn)代 路道 事故 交通 的主要形態(tài) [2]。 各種重大交通事故的出現(xiàn)， 使得汽車交通事故再現(xiàn)的研究 成為現(xiàn)今必須解決的首要問題 。在事故中 ,汽車和車 碰撞是 危害最大、最為嚴(yán)重的一項事故。是在一眨眼的功夫完成的 ,很多細(xì)節(jié)地方都是無法用肉眼去撲捉的。因此，對汽車事故交通碰撞進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分析是我們莘莘學(xué)子首要研究的問題 [3]。 2 1 課題設(shè)計的背景、目的和意義 設(shè)計的背景 在車與路產(chǎn)生的年代 ， 加上科技也進(jìn)步了很多 。 而交通運(yùn)輸也是一個國家必不可少的 。隨著交通運(yùn)輸業(yè)的 迅速崛起 ， 車輛的增多導(dǎo)致 交通堵塞、事故等等負(fù)面效應(yīng) 也漸漸地變多 ，并 成為了全球的一個共同話題，也是必須解決的首要問題 。 人們對交通運(yùn)輸?shù)娜找嬉蕾?，有限的資源和日益惡化的環(huán)境， 需要一股新的技術(shù)去替換或者去改變 。智能交通系統(tǒng) 正是在這種情況下產(chǎn)生 。智能交通系統(tǒng)（ ITS），隨著信息技術(shù)、模式識別技術(shù) 、 計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、圖像處理技術(shù)等學(xué)科的迅猛發(fā)展， 而且得到廣大群眾的認(rèn)可 ，交通管理的智能化、科學(xué)化、規(guī)范化水平 也得到了提高 。特別是 汽車事故還原技術(shù)的發(fā)展為提高交通系統(tǒng)智能化程度，也為減輕交通事故提供了一個手段 。 交通事故還原也成為 是目前交通領(lǐng)域的重要研究課題之一。 本文是“ 碰撞交通事故的汽車車速計算與事故再現(xiàn)研究” ， 主要研究汽 車發(fā)生交通事故后汽車的車速研究和情景的再現(xiàn)， 其目的是提高交通管理的自動化、現(xiàn)代化水平。 其中很多地方都是通過 MATLAB 獨(dú)特的數(shù)字圖像處理技術(shù) [4]仿真 實(shí)現(xiàn)的，本次研究設(shè)計也為今后的發(fā)展鋪就一條道路，是這條道路上的危險大大降低 。 設(shè)計的目的和意義 事故再現(xiàn)技術(shù) [5]是當(dāng)今國際一個人們話題 ， 這門技術(shù)運(yùn)用 計算 強(qiáng)大的 仿真理論、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維動畫技術(shù)與碰撞理論結(jié)合起來，在 一個誰也摸不著的 環(huán)境下的計算機(jī)仿真碰撞模型基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對事故再現(xiàn)的計算機(jī)模擬分析，三維仿真系統(tǒng)完成 對 車輛碰撞事故再現(xiàn)。 這也在事故再現(xiàn)中起到一個輔助作用 ， 判定現(xiàn)在是那個人的責(zé)任 ， 減少民事糾紛和為人們解決問題節(jié)約很多時間 。 國內(nèi)外各種技術(shù)都有，但是最終目的是從人身安全出發(fā)，減少人們的糾紛事件，確認(rèn)當(dāng)事人為目的來開發(fā)各種軟件、各種技術(shù)。但萬事都有一個啟發(fā)，事故再現(xiàn)、車速計算依賴什么？這對于我們是一個非常重要的課題研究，也是我們?nèi)松囊豁楎湴恋难芯俊２还艹晒εc否，我們都是付出了，也收獲了。 3 2 碰撞交通事故理論論證 [6] 利用計算機(jī)仿真汽車碰撞 [7] 現(xiàn)今社會人身財產(chǎn)安全保護(hù)是一大主流，而車輛速度的鑒定與情景的再現(xiàn)是迫在眉睫。在汽車領(lǐng)域主要是對安全的研究 ,而現(xiàn)今最為有效而且比較劃算的一種分析方法就是計算機(jī)仿真 ,這種方法有精確度特別高、可以重復(fù)利用、相當(dāng)經(jīng)濟(jì)、循環(huán)周期也相對較短等優(yōu)點(diǎn)，本門技術(shù)也 廣泛應(yīng)用于 一些道路設(shè)施、車輛及其車上的安全設(shè)施和 交通事故再現(xiàn) 及車速計算中 。 而車輛行駛過程中速度的變化，特別是發(fā)生碰撞后就特別依賴這門技術(shù)對其進(jìn)行計算機(jī)仿真，來有效地防治交通事故、提高人們自我保護(hù)有著前所未有的意義。 由于現(xiàn)在電子發(fā)展快速，軟件的競爭也越發(fā)激烈，而硬 件也不甘落后，也紛紛擠入這個競爭市場。在這之前二十年以來，計算機(jī)仿真在汽車碰撞中也告訴的崛起。 進(jìn)入 八十年代， 歐美等國家首先 推出了 一種仿真軟件包，比較有影響的 LSO DYNA3D 、 SMAC、 PAMCRASH 和 MADYMO 等。 這些強(qiáng)大的軟件對車身保護(hù)有著智能化的功能，而且還可以進(jìn)行事故鑒定分析以及事故再現(xiàn)中發(fā)揮著很大的作用。 事故再現(xiàn)的模型 當(dāng)發(fā)生事故后，第一步肯定是需要當(dāng)時的碰撞場景，也就是說要盡快進(jìn)行事故再現(xiàn) ,運(yùn)用各種技術(shù)和采取各種手段進(jìn)行往前還原 ,即 :碰撞后階段 、 碰撞階段 //碰撞前階 段 ,在空間上把整個過程和事件進(jìn)行還原 。 再將事故通過軟件進(jìn)行模型還原 ,讓事故變得清晰的一種手段。 如圖 所示。 4 圖 事故再現(xiàn)的理論與技術(shù) 事故再現(xiàn)的計算機(jī)軟件 [8] 專家在計算機(jī)軟件的輔助下 [6]，可以準(zhǔn)確的對事故收集、分析以及處理，并快速而節(jié)約成本的前提下，對事故進(jìn)行還原。這樣專家才能找到事故造成的原因 ,來找到 避免事故 重復(fù)發(fā)生的途徑。 而軟件是死的，需要專家對其點(diǎn)化，這也不能缺少有經(jīng)驗的專家 。 而這些分析軟件通常具有以下功能 : 事故收集 、 事故再現(xiàn) 、 事故過程分析。 圖 人車環(huán)境系統(tǒng) ( HOVOE) 事故再現(xiàn)仿真模型 隨著科技的不斷進(jìn)步，計算機(jī)功能的不斷強(qiáng)大，各種版本的處理軟件也不斷的更新 ,而且功能也不斷地趨于強(qiáng)大 ,讓事故再現(xiàn)技術(shù)迫于推廣與應(yīng)用成為一種趨勢。 事故再現(xiàn)的關(guān)鍵問題 想快速而精準(zhǔn)的判定交通之故的車速和讓事故再現(xiàn)技術(shù)是一項很大的工程，也是一個長期的工程，可謂是工程浩大 。 不僅是軟件分析很復(fù)雜，系統(tǒng)建模也是相當(dāng)?shù)穆闊坏枰杉鞣N交通事故信息，還要對各種事故進(jìn)行分析個建模，這些都是準(zhǔn)備工作 ,而且還要需要大量的人力財力，不僅需要一批又經(jīng)驗的專家還得依靠國家的扶持。 5 3 碰撞交通事故再現(xiàn)計算 [10] 汽車碰撞形式的確定 ■ 剛體碰撞 汽車碰撞一般車輛的損傷不是很大，除了非常嚴(yán)重的事故，只是局部可能會有那么一點(diǎn)損壞。而這部分損壞的地方就是原本車輛能量的損失，不過，既然不是很嚴(yán)重的碰撞，能量肯定損失也較小，小的我們可以直接忽略這個能量，汽車這種有較小能量損失的碰撞過程就叫做剛體碰撞 。 通過大量的研究表明 ， 剛體碰撞僅僅局限于低速的碰撞而造成的可以忽略不計的能量損失過程。 ★ 塑性碰撞 當(dāng)兩輛車在高速而進(jìn)行的非常厲害的碰撞以后 ， 兩架車都沒有發(fā)生位移 ， 這種汽車碰撞就可以看成為 塑性碰撞。試驗表明，當(dāng)汽車 的速度達(dá)到一定的高度時發(fā)生的碰撞就屬于 塑性碰撞。 ★ 彈塑性碰撞 在汽車碰撞的過程中， 汽車發(fā)生變形，即使是恢復(fù)變形或者不能及時恢復(fù)的變形，這種碰撞就屬于彈塑性碰撞 。 ■ 一維碰撞 ★ 迎面正碰 兩輛車在 X軸發(fā)生碰撞，也就是一架車朝左，一個車朝右，在不注意間就發(fā)生了碰撞和一個人跑去撞墻的效果是一樣的。兩架車發(fā)生迎面正碰時，這中間相互作用是很短很短的時間，但是他們之間產(chǎn)生的力確實(shí)很大很大的 ， 這樣碰撞過后除了車自身的力外，其余的外力都可以不用計算。 恢復(fù)系數(shù)為： e= exP(一 168 X) ★ 追尾正碰 同在 X軸，朝向相同方向行駛，后車由于速度過快與前車發(fā)生碰撞 。 e比正面碰撞 的 e要 小得多。 因為汽車的前部一般都有一個發(fā)動機(jī)，而發(fā)動機(jī)的硬度較大，而后面就沒有那么硬了，所以碰撞過后，前車的能量損失是后車能量損失的 2倍。 ★ 二維碰撞 在 X、 Y空間發(fā)生碰撞，不在同一條直線，可能是后車撞到前車的側(cè)面而產(chǎn)生的碰撞叫 汽車二維碰撞， 不管是縱向還是橫向還是直接的碰撞都是二維碰撞。 二維碰撞能量損失為 : E=1/1M1M2M3M3{1/2M1V1V1(1E1E1)+M2V2V2*(1E2E2)+M1M2M3V1V2(1E1E2) 6 汽車碰撞過程中 的分析 。 剛體碰撞 剛體碰撞也屬于一維碰撞，遵循能量守恒定律 :