一种坠车事故分析计算与模拟再现计算机系统的制作方法专利名称：一种坠车事故分析计算与模拟再现计算机系统的制作方法技术领域：本发明涉及计算机仿真应用技术领域，具体涉及一种坠车事故分析计算与模拟再 现系统背景技术：坠车事故是特大道路交通事故的主要事故形态，2007-2009年我国发生一次死亡 10人以上特大道路交通事故76起，其中因坠车发生的事故45起，占事故总数的59. 2%坠 车事故不仅给人们的生活、生产带来巨大的损失，而且增加了公安交通管理部门处理交通 事故压力和工作量由于车辆在坠车过程中的运动状态极其复杂，对我国传统的道路交通 事故分析方法和手段提出了挑战，同时也对公安交通管理部门处理此类交通事故的科学性 和严谨性提出了严峻的考验坠车交通事故是指由于车速过快、制动失效、转向失效、爆胎等因素引起的车辆从 悬崖或陡坡以一定的初速度冲出路外，并沿抛物线轨迹在空中飞行后落地，而后在边坡翻 滚多次(或直接)坠落至山谷或江河的一类特定的道路交通事故形态此类事故由于事故车 辆存在冲出道路前的失控运动、冲出道路时的与公路防护设施碰撞冲击、冲出道路后坠落 过程中的抛物与翻滚运动等复合型运动状态，造成了坠车交通事故车辆动力学计算分析和 事故过程模拟再现的极其复杂性，成为了道路交通事故计算机分析再现技术领域的难点和 前沿技术之一。
我国传统的坠车事故分析鉴定方法是根据能量守恒定律，计算出汽车坠落前瞬间的车辆行驶■如目前常用的计算公式有ν =JA)x3 6该类计算方法过于简单化和理想化，且不可能进行事故过程再现，用这类方式进行坠车事故车速鉴定和 运动状态判别根本不能适应坠车事故复杂的现场情况，使用起来具有很大的局限性，事故 分析鉴定结果精度很差、可信度太低经对现有技术文献检索发现，目前国内外针对坠车道路交通事故计算与模拟再现 的研究尚未开展本系统开创性地提出了解析计算与模拟再现坠车交通事故的整体方案， 构建了坠车交通事故分析计算与模拟再现系统本发明系统层次分明，输入界面简洁，操作 简单，录入数据精炼，约束条件易于确定，且模拟计算精度高，准确性好，不要求使用人员具 备较高的专业技术水平本发明不仅能够科学地分析计算坠车交通事故的成因，有效地提 高坠车事故鉴定与处理的技术含量，而且其分析鉴定结果受到交通管理部门、事故鉴定单 位、事故当事人的高度认同，同时还能通过事故成因分析，强化机动车驾驶员的交通安全意 识，加强道路交通设施规划和设计发明内容本发明填补了国内外现有道路交通事故模拟再现技术研究的空白，提供一种坠车 交通事故分析计算与模拟再现系统，具有坠车事故计算分析、三维过程再现、主要计算参数 输出功能。
利用本系统，可以从坠车事故现场检测获得的事故车辆与公路防护设施碰撞位置、车辆受损变形情况、公路防护设施受损变形情况、冲出道路位置、坠车着地位置、最终停 车位置、车体碰撞痕迹位置、事故车辆的主要结构参数、事故现场道路路段及边坡的结构形 式等参数，求得在事故现场地面坐标系中的采取制动措施时的车速、碰撞防护设施时的车 速、坠车瞬间的车速以及三维再现坠车事故车辆的运动状况等为了达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现 一种坠车事故分析计算与模拟再现计算机系统，该计算机系统至少包括坠车事故现场基本数据录入与存储子系统，用于实现坠车事故现场基本参数录入、特 征点的校核、输入数据归一化以及输入数据存储；坠车瞬间车辆运动量计算子系统，用于根据归一化处理后事故车辆坠地位置、最后停 止位置逆向计算得到事故车辆坠车瞬间的6自由度线速度值与角速度值；车辆_公路防护设施碰撞瞬间运动量计算子系统，用于根据归一化处理校核的事故现 场基础数据和坠车瞬间事故车辆6自由度线速度值与角速度值，计算得到事故车辆与公路 防护设施碰撞作用前瞬间的6自由度线速度值与角速度值；坠车事故车辆行驶车速计算子系统，用于根据归一化处理校核的事故现场基础数据和 事故车辆与公路防护设施碰撞作用前瞬间6自由度线速度值与角速度值，计算事故车辆在 危险状态发生瞬间的6自由度运动状态值和事故发生前正常行驶车速值；坠车事故三维过程再现子系统，用于根据归一化校核处置的事故现场基础数据、事故 车辆与公路防护设施碰撞作用前瞬间的6自由度线速度值与角速度值及行车速度，实现坠 车事故全景全过程状态的三维再现效果；坠车事故模拟计算结果输出描述子系统，用于根据归一化校核处置的事故现场基础 数据、事故车辆与公路防护设施碰撞作用瞬间的6自由度线速度值与角速度值及行车速 度、三维过程再现结果，输出坠车事故特征计算数据表，并实现坠车事故案例数据存储和调 用；所述的坠车事故现场基本数据录入与存储子系统、坠车瞬间车辆运动量计算子系统、 车辆_公路防护设施碰撞瞬间运动量计算子系统、坠车事故车辆行驶车速计算子系统、坠 车事故三维过程再现子系统以及坠车事故模拟计算结果输出描述子系统依次相连，同时坠 车事故车辆行驶车速计算子系统、坠车事故三维过程再现子系统以及坠车事故模拟计算结 果输出描述子系统相连，坠车事故模拟计算结果输出描述子系统又与坠车事故现场基本数 据录入与存储子系统相连。
本发明的其他技术特征为所述的坠车事故现场基本数据录入与存储子系统包括坠车事故现场勘察数据输入与 归一化模块和坠车事故数据存储模块；所述的坠车事故现场勘察数据输入与归一化模块， 用于完成事故现场基本数据录入、输入参数归一化处理、坠车位置参数校核、关联数据装 载；所述的坠车事故数据存储模块，用于存储事故现场数据，该模块采用Access数据库技 术，利用VC++6. 0开发平台建立了坠车事故现场勘察数据仓库，并实现数据调用与链接所述的坠车瞬间车辆运动量计算子系统包括坠地后车辆滚翻动力学计算模块和 车体抛物运动计算模块；所述的坠地后车辆滚翻动力学计算模块用于逆向计算车辆坠车落 地瞬间车辆的6自由度线速度值与角速度值；所述的车体抛物运动计算模块，用于根据坠地后车辆滚翻动力学计算模块计算得到的 车辆坠车落地瞬间车辆的6自由度线速度值与角速度值所述的车辆-公路防护设施碰撞瞬间运动量计算子系统包括基于有限元网格划 分原理的车体塑性变形当量冲击速度计算模块和基于有限元网格划分原理的公路防护设 施变形与剪切当量冲击速度计算模块；所述的基于有限元网格划分原理的车体塑性变形当 量冲击速度计算模块用于计算事故车辆撞击变形而吸收的当量冲击速度；所述的基于有限元网格划分原理的公路防护设施变形与剪切当量冲击速度计算模块， 用于计算公路防护设施车辆受撞击产生塑性变形及发生剪切折断而吸收的当量冲击速度。
所述的坠车事故车辆行驶车速计算子系统包括5质量15自由度车辆动力学计算 模块和逆向工程多目标6维搜索计算模块；所述的5质量15自由度车辆动力学计算模块用 于计算事故车辆在各种受力和各种运动状况下的瞬时运动姿态与运动量值；逆向工程多目 标6维搜索计算模块用于计算事故车辆在危险状态发生瞬间的6自由度运动状态值和事故 发生前正常行驶车速值所述的坠车事故三维过程再现子系统包括基于OpenGL图形技术的坠车事故诸元 底层3维透视图形建模模块和坠车事故动画驱动及印迹显示模块；所述的基于OpenGL图形 技术的坠车事故诸元底层3维透视图形建模模块，根据归一化校核处置的事故现场基础数 据，采用OpenGL三维图形开发技术来实现事故车辆、道路、边坡、护栏、立柱及电线杆三维 透视图形的底层建模；所述的坠车事故动画驱动及印迹显示模块，利用3维透视图形对坠车事故全景全过程 在屏幕上场景空间坐标系中实时显示车辆在给定时间步长上的各瞬时形态和在冲出道路 前的轮胎印迹，并取得动画连续表现坠车事故全景全过程状态的三维再现效果所述的坠车事故模拟计算结果输出描述子系统包括坠车事故案例数据仓库模块、 坠车事故特征计算数据表输出模块；所述的坠车事故案例数据仓库模块采用Access数据 库技术，利用VC++6. 0开发平台建立了坠车事故案例数据仓库，用于存储模拟计算生成的 事故案例数据和事故案例调用；所述的坠车事故特征计算数据表输出模块，根据归一化校 核处置的事故现场基础数据、事故车辆与公路防护设施碰撞作用瞬间的6自由度线速度值 与角速度值及行车速度，输出事故发生的时间、地点、天气、护栏型式、碰撞前轨迹点、车辆 坠崖后最初落地位置、方位角、俯仰角、侧翻角、坠崖前车辆有效制动痕迹长度、车辆冲击折 断护栏地角及护板螺栓个数、护栏板被车辆撞断长度、道路路面宽度、道路等效附着系数、 路段平曲线半径、道路纵坡度、采取制动措施时的车速、碰撞护栏时的车速及坠车瞬间的车 速等能够概括坠车事故特征的主要数据。
本发明的研究成果将改变传统的低效、落后的道路交通事故分析处理方式和手 段、具有高效、形象化、真实感和透明度高等特性，将有效提高交通事故鉴定与处理的技术 含量，使其分析鉴定结果容易受到交通管理部门、事故鉴定单位、事故当事人的高度认同， 起到分清责任、避免激化矛盾、减少社会不稳定因素、增进社会生活的和谐运行等重要作 用，促进我国道路交通事故的鉴定更具科学性、准确性和权威性本发明可被道路交通事故 鉴定处理部门、科研院所、汽车企业、保险公司以及国外同行所采用，具有明显的行业共性 和社会公益性通常情况下，实际道路碰撞事故现场调查而得的碰撞车速数据都不准确，不宜用来验证解析计算模型的正确性本发明在一组可精确控制条件下的实车碰撞实验数据和试 验结果对模拟再现系统进行了比对验证在给定的相应计算条件下，主计算模型的解析计 算碰撞车速的平均相对误差值为5. 21%，最大相对误差为11. 5%碰撞后车辆运动轨迹及停 止位置的模拟再现结果与试验结果基本吻合图1为坠车事故分析计算与模拟再现系统框图2为坠车事故现场基本数据录入与存储子系统数据流程图3为坠车瞬间车辆运动量计算子系统数据流程图4为车辆-公路防护设施碰撞前瞬间运动量计算子系统数据流程图5为坠车事故车辆行驶车速计算子系统数据流程图6为坠车事故三维过程再现子系统数据流程图7为坠车事故模拟计算结果输出描述子系统数据流程图图8为本发明实施例事故基本信息数据输入对话窗口 ；图9为本发明实施例事故车型设置对话窗口 ；图10为本发明实施例公路参数设定对话窗口 ；图11为本发明实施例车辆坠崖前行驶轨迹点设置对话窗口 ；图12为本发明实施例事故车辆坠崖后位置设置对话窗口 ；图13为本发明实施例事故车速计算结果；图14为本发明实施例事故三维过程再现；图15为本发明实施例车速计算数据表；以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细说明。
具体实施例方式本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了具体的操作过程和详细 的实施方案，但本发明的保护范围不限于下述的实施例如图1所示，本系统包括六个模拟计算子系统(1)坠车事故现场基本数据录入与 存储子系统，(2)坠车瞬间车辆运动量计算子系统，(3)车辆-公路防护设施碰撞瞬间运动 量计算子系统，(4)坠车事故车辆行驶车速计算子系统，(5)坠车事故三维过程再现子系统， (6)坠车事故模拟计算结果输出描述子系统利用本系统的工作界面，输入坠车事故现场勘 察数据并经过系统归一化处理和校核后，启动相关计算、再现与输出模块，完成坠车事故车 辆运动力学状态分析计算、坠车事故过程三维再现，实现坠车事故现场勘察数据录入与存 储及坠车事故特征计算数据表输出等功能本系统各个主要功能模块的实现设计方案和执行顺序为(1)参见图2，坠车事故现场基本数据录入与存储子系统，用于实现坠车事故现场基本 参数录入、特征点的校核、输入数据归一化以及输入数据存储参数归一化主要是对输入参 数数据进行标准化处理、消除量纲和数量级的差异本子系统包括两个功能模块坠车事故 现场勘察数据输入与归一化模块和坠车事故数据存储模块a)坠车事故现场勘察数据输入与归一化模块，用于完成事故现场基本数据录入、输入参数归一化处理、坠车位置参数校核、关联数据装载。
依据交警对坠车事故现场。