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碰撞数据还原技术在交通事故车速鉴定中的应用
http://www.scjtaq.com 2013年2月26日  快速分享:收藏到QQ书签 转播到腾讯微博 分享到新浪微博 分享到白社会 分享到豆瓣 分享到网易微博 添加到百度搜藏

交通事故车速鉴定是指依据事故痕迹物证,使用一定的计算方法或工具、手段,对事故发生前车辆的行驶速度进行计算、分析,得到结果的过程。车速鉴定结果是确定交通事故性质、分析事故原因、认定事故责任的重要依据,对于交通事故处理工作具有十分重要的意义。随着道路交通的日益发展,车速鉴定的需求量越来越大,对鉴定质量的要求也越来越高。
  车速鉴定一直是交通事故鉴定的重点和难点。目前,进行车速鉴定的常用方法主要包括:一是依据经验公式计算,二是使用事故再现软件计算,三是提取车载设备(行驶记录仪、GPS监控系统等)中的数据。前两种方法主要是运用动量守恒、能量守恒定律,结合事故现场痕迹和车辆变形量等情况对事故前车速进行反向推算;鉴定结果的准确度受碰撞计算模型缺陷和事故现场勘查质量的影响较大,而且随着ABS、EBD等车用设备的普及,提取地面轮胎痕迹这一关键证据的难度加大。第三种方法往往只限于营运大客车等安装了相应设备的车辆,且受设备采样频率和精度的影响。
  其实,现代汽车技术早已解决了检测并记录车辆行驶速度的问题,并且记录的范围远超过行驶速度本身。通过提取并应用这些存储在事故车辆内的数据,可以直接分析出车辆在发生事故时的行驶速度和行驶工况,成为车速鉴定的有效途径,可以大幅提高车速鉴定的效率和精确度。
  一、 EDR工作原理
  EDR(Event Data Recorder),即碰撞数据记录系统,是车载电脑控制模块,它不间断地(一般频率为1次/秒)采集车辆内相关传感器的信息,例如行驶速度、制动减速度、油门踏板开度、安全带状况等。这些流水采集到的信息以一定的速率被刷新,一旦EDR监测、判断出有碰撞发生(车速骤降、减速度大于阀值等),则当前周期内(5秒以上)的数据将被写入存储介质中,且碰撞后若干毫秒内的数据也将被写入。这样,碰撞前后的整个过程就会被完整、准确地记录下来。而这些数据一经写入即被锁死,不可擦除和更改。
  众所周知,汽车安全气囊系统中的传感诊断模块(Sensing and Diagnostic Module,SDM)可以判断车辆是否发生了碰撞;而目前绝大部分EDR正是利用了SDM模块的这种特性,依托于SDM模块。事实上,大部分汽车中并不存在EDR这个物理实体,而只是一个概念模块,其判断事故发生、记录碰撞数据等功能都由SDM模块实现。
  SDM模块可以记录两种类型的碰撞数据。第一种是气囊临近起爆碰撞事故,即轻微碰撞事故,指碰撞强度可以激活SDM模块内部运算程序但不足以点爆气囊。所记录的数据包括碰撞前数据和碰撞数据。SDM模块可以存储1起临近起爆事故的数据,但会被其后发生的有更大速度差(ΔV)的事故数据所覆盖,或经过250次点火循环后被删除。第二种是气囊起爆碰撞事故,即严重碰撞事故,导致气囊起爆充气。所记录的数据也包括碰撞前数据和碰撞数据。起爆事故数据不能被覆盖、删除或改写,一旦气囊起爆,则SDM模块必须被更换。
  二、EDR应用于车速鉴定
  不同汽车厂家SDM模块所记录的碰撞数据有所差别,但一般来说包括车辆速度、发动机转速、制动状态、加速踏板开度、安全带状态(使用/未使用)、安全气囊抑制状态(抑制/未抑制)、安全气囊警报灯状态(开/闭)、车辆碰撞至气囊起爆的时间间隔、至事故发生时的点火次数、至调查时刻的点火次数、临近起爆碰撞事故中最大ΔV、气囊起爆过程中ΔV变化、从碰撞至达到最大ΔV时间间隔等数据。
  交通事故发生后,调查研究人员可利用专用电子设备读取SDM模块中的全部数据。由于所记录数据均采集自车内的相关传感器,精确可靠,且不会被篡改、伪造,因而有着较强的参考价值。汽车厂商可利用其对车辆的安全性能进行研究和改进;科研人员可利用其进行事故再现还原,构建更合理的碰撞模型;而事故处理部门和鉴定机构可利用其进行碰撞速度分析,推断交通事故事实。
  SDM模块中记录的数据经处理还原后,不仅有具体数值,还可得到速度、发动机转速、加速和制动等主要参数随时间的连续变化情况,对于分析事故过程极有价值。见图1、图2所示。
  
图1 碰撞前5秒内主要参数变化    图2 碰撞后300毫秒内速度变化
  利用电子设备读取SDM模块中的数据,可通过两种方式实现。一是拆下SDM模块,读取其中的数据,见图3所示;二是直接连接车辆的诊断数据接口(Data Link Connector,DLC)读取数据,操作更加方便,但前提条件是车辆的电气系统未因碰撞而损坏。
  
图3 直接读取SDM数据
  实际上,自安全气囊面世以来,汽车制造商就可以通过专用的设备读取各自SDM模块中的数据信息。但由于缺乏统一的数据格式标准和数据开放要求,加之技术保密考虑,各厂家数据格式不一,只能由各自的技术人员进行解码读取,数据主要用于改进气囊及车辆安全性设计,没有对社会公众特别是交通事故处理和鉴定机构开放。
  正是意识到EDR在交通安全中的重要作用,以美国为代表的部分发达国家正在积极推进EDR的广泛应用。美国是关注EDR技术较早的国家,上个世纪90年代中后期,美国联邦运输安全委员会(National Transportation Safety Board,NTSB)与联邦公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA)号召各汽车厂家装备车载设备收集碰撞数据,并开放数据代码。2008年,美国颁布法令,要求自2012年起所有新车必须安装EDR,并规定了应记录的基本数据项目和标准格式。基本数据项目多达40余项,包括速度、发动机转速、有无制动、ABS是否起作用、安全带是否使用等。目前,美国部分州法庭已接纳事故碰撞记录数据作为证据,前提是能证明该数据是被正确地采集、还原及适用,否则将不予采信。
  下载和还原SDM模块中数据需要使用专门设备(包括硬件和分析软件),可称之为碰撞数据还原系统(Crash Data Retrieval,CDR),国外已有机构致力于开发此类设备,并投入市场使用。此类设备的关键在于与各大汽车制造商的合作,获得数据格式协议,以适用于更多的车辆品牌。目前,GM、Ford、Chrysler、Isuzu等品牌下的部分车型已可使用CDR进行数据解读还原,其中以GM公司的适用车型最多,1994年以后出厂的主要车型都可以解读。
  三、应用实例
  目前,国内交通事故鉴定行业尚未引入碰撞数据还原技术,但是已有汽车制造商或机动车检验机构使用此类技术,解决汽车安全气囊质量纠纷的案例。
  例如,上海通用汽车公司曾经对一起高速公路交通事故中气囊未起爆的别克GL轿车(VIN:LSGWL52WX1S12XXXX)进行数据下载,从车辆SDM模块中正常下载了“临近起爆状态”碰撞数据。
  获得的部分相关数据如下:
项目 数值
气囊警告灯状况 关闭
驾驶人安全带使用情况 未使用
点火循环次数 5778
碰撞前第5秒车速采样值 79 MPH
碰撞前第4秒车速采样值 76 MPH
碰撞前第3秒车速采样值 73 MPH
碰撞前第2秒车速采样值 59 MPH
碰撞前第1秒车速采样值 0 MPH
  对上述数据进行分析,可以还原出碰撞前车辆行驶速度的变化过程:车辆在碰撞前第5秒时行驶速度为79MPH;在碰撞前第2秒采取制动措施,速度降至59MPH;在碰撞前第1秒行驶速度为0,此时输出轴转速为0,车辆被紧急制动并处于惯性滑行状态。
  基于上述分析,可以推断该车在事故前的行驶速度应为79MPH以上。
  四、发展展望
  随着汽车电子技术的不断升级与发展,SDM模块记录的数据将越来越全面,信息容量将越来越庞大,信息处理功能也将越来越强大。例如现在国外的一些重型卡车和大客车,可以记录碰撞前两分钟内车辆的行驶参数和驾驶人的操作行为参数。借助于这些丰富的数据信息,事故调查、鉴定人员可以更清晰、准确地还原出事故发生的全过程。
  另外,现代汽车普遍采用CAN-BUS通信系统,它能有效支持分布式控制和实时控制,其数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。这些特性支撑了碰撞数据采集、记录和存储工作可以脱离SDM模块而被安置于CAN总线中任何一个合适的节点模块中。例如,国外一些重型卡车将碰撞数据存储在发动机控制模块中,Ford公司2004年发布的车型Explorer和F150将碰撞数据存储在电子油门控制模块中。
  碰撞数据还原技术的出现,使交通事故车速鉴定工作不再仅仅依靠经验推断和公式计算,而是有据可依、有数可查。可以预见,在不久的将来,各大汽车制造商将会陆续开放碰撞数据代码,利用一套工具解读所有品牌车辆的碰撞信息将成为可能。目前,对于碰撞数据还原技术的应用开发,各国都处于起步阶段。但应当认识到,碰撞数据还原技术的广泛应用将是大势所趋,这将为交通事故车速鉴定工作提供更有效的手段和更高的平台;同时,也将对提升我国车辆安全性能、改善交通安全状况产生有益作用。

 

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