周文輝
摘 要：事件數據記錄系統記錄了事故中行車(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)、碰撞速度變化等數據，數據記錄準確，部分數據通過(guò)傳統調查手段難以獲取。2022年10月1日，公共安全行業(yè)標準《汽車(chē)車(chē)載電子數據提取技術(shù)規范》（GA/T 1998―2022）正式實(shí)施，這將大大推動(dòng)汽車(chē)車(chē)載電子數據的應用。本文梳理了可能應用于事故調查的汽車(chē)車(chē)載電子數據項目，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(guān)數據項開(kāi)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(jìn)汽車(chē)車(chē)載電子數據的應用提供參考。
關(guān)鍵詞：事件數據記錄系統；
EDR；
事故調查
1事故過(guò)程中事件數據記錄系統記錄的數據概述
事件數據記錄系統（簡(jiǎn)稱(chēng)EDR）主要記錄事發(fā)前5秒左右時(shí)間內的行車(chē)速度、行車(chē)加速度、發(fā)動(dòng)機等車(chē)輛行駛數據，以及制動(dòng)踏板操作、加速踏板操作、轉向盤(pán)操作等操作數據，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)、碰撞速度變化等數據。其記錄的數據情況如下圖1、圖2所示。
2汽車(chē)事件數據記錄數據在事故調查領(lǐng)域的應用
事故調查的目的是找出事故原因、還原事故過(guò)程，提出針對性的對策措施。事故調查高度依賴(lài)于可獲取數據的質(zhì)量和可靠性。調查的深度和廣度也高度依賴(lài)于調查和分析技術(shù)的水平。
數據記錄系統數據一般用作：（1）驗證衡量車(chē)輛性能表現的痕跡等證據。（2）分析或引導分析整車(chē)或系統的隱患、缺陷。由于車(chē)輛系統變得越來(lái)越復雜，子系統、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)生預期外的安全風(fēng)險，為解決上述難題，需要通過(guò)精準全面的事故記錄數據指引調查。（3）可用作代替詢(xún)問(wèn)駕駛人的證據。（4）導入專(zhuān)用仿真軟件，分析事故過(guò)程中車(chē)輛的表現，以及乘員運動(dòng)學(xué)特性。
仿真的過(guò)程是將讀取的數據與痕跡等證據作匹配，先確定可以確定的數據，之后應用數值計算和物理規律，確定其他關(guān)鍵參數。仿真最開(kāi)始，需要構建三維事故場(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(xiàn)，其次要合理設定車(chē)身各剛度參數，據此求解隨時(shí)間變化的車(chē)輛運動(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(xiàn)。
還可通過(guò)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(luò )面。事故中的碰撞脈沖被用于“驅動(dòng)”車(chē)輛，當車(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、乘員約束系統剛度等，開(kāi)展相應的損傷參數分析。由于許多假設既涉及車(chē)輛模型，也涉及人體模型，則容易產(chǎn)生更大的誤差。數據記錄系統數據能獲取更詳細的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)、加減速度、運動(dòng)學(xué)參數，其對人員損傷的分析評估將更精確，長(cháng)遠來(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，大型復雜建模仿真往往需要1年以上時(shí)間。如果能有數據記錄系統數據加持，則相關(guān)調查會(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)道路交通系統和社會(huì )。
利用數據記錄系統數據開(kāi)展車(chē)輛安全分析，可以減少動(dòng)輒消耗幾百上千萬(wàn)費用的汽車(chē)碰撞試驗，這些試驗主要用于獲取碰撞及其產(chǎn)品表現信息。另外，目前絕大多數乘員保護系統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(kāi)展真實(shí)碰撞事故及其導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。碰撞數據可以賦能車(chē)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(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)展事故調查時(shí)，以下數據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)項輸入，急促運動(dòng)，大型車(chē)輛后轉向軸相關(guān)數據；
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)系統動(dòng)作、帶時(shí)間戳的故障代碼，制動(dòng)電子穩定系統控制時(shí)間和力，減速器開(kāi)/關(guān)和設置）；
變速器擋位（找出設計和性能數據，一般是轉速（r/min）的函數，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4 s）；
確定車(chē)輛滾動(dòng)次數的線(xiàn)性和角加速度（x，y和z軸上的？v；
分析翻滾運動(dòng)時(shí)特別需要z軸數據）。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(chē)輛重心處。除了車(chē)輛數據之外，？v數據在評估公路設計問(wèn)題時(shí)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(shí)速度、限速值及與初始設計速度的關(guān)系）。其他有用的數據元素包括：撞擊位置（通常在現場(chǎng)測量，？v數據將有所幫助）；
車(chē)輛方向；
事件發(fā)生時(shí)的地理位置[1]。
3利用汽車(chē)事件數據記錄數據分析事發(fā)原因
事故發(fā)生的原因，主要是分析事故前車(chē)輛、駕駛人操作和道路環(huán)境的狀況。EDR數據及其專(zhuān)用讀取、分析軟件，可以較好地呈現事發(fā)前5秒內的行車(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 )記錄轉向盤(pán)的操作情況。
4利用汽車(chē)事件數據記錄數據分析損傷情況
車(chē)輛碰撞一般在不足1秒的事件內完成。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？v不再變化時(shí)，可以認為碰撞過(guò)程已經(jīng)結束（見(jiàn)圖6），該碰撞持續時(shí)間一般與碰撞物類(lèi)型、碰撞部位等相關(guān)。？v代表著(zhù)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(jiàn)圖7）。
按照通常經(jīng)驗，碰撞中速度變化量（？v）誤差在 +/‐10%，且？v對應著(zhù)以下“事件”：（1）？v為8公里每小時(shí)時(shí)，對應為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)，對應為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)，對應為20個(gè)重力加速度，這種情況下嚴重損傷的可能性出現；
（4）？v為64公里每小時(shí)時(shí)，對應為40個(gè)重力加速度，這種情況下嚴重損傷極易發(fā)生，甚至出現死亡；
（5）？v為97公里每小時(shí)時(shí)，對應為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，根據牛頓力學(xué)，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(chē)速度、加速度、制動(dòng)踏板操作、加速踏板操作、轉向盤(pán)操作、安全帶使用、安全氣囊展開(kāi)、碰撞速度變化等數據，其數據來(lái)源于車(chē)內傳感器，因而記錄較為準確。應用上述數據，能夠為事故調查工作提供全面、系統、準確的數據支撐，必將引領(lǐng)事故調查研究工作向科學(xué)化、數字化、智能化方向發(fā)展。準確理解EDR記錄數據項的來(lái)源、可能的誤差，與真實(shí)事故現場(chǎng)相關(guān)證據和表征事故發(fā)生、事故嚴重性的相關(guān)物理量的關(guān)聯(lián)，開(kāi)展必要的多類(lèi)證據間的交叉驗證應用，是準確應用EDR讀取數據開(kāi)展事故調查的基礎。
參考文獻
[1]https：//standards.ieee.org/ieee/1616/
