汽车事件数据记录系统数据在交通事故调查中的应用

导语：事件数据记录系统记录了事故中行车速度、加速度、制动踏板操作、加速踏板操作、转向盘操作、安全带使用、安全气囊展开、碰撞速度变化等数据，数据记录准确，部分数据通过传统调查手段难以获取。2022年10月1日，公共安全行业标准《汽车车载电子数据提取技术规范》（GA/T 1998―2022）正式实施，这将大大推动汽车车载电子数据的应用。本文梳理了可能应用于事故调查的汽车车载电子数据项目，分析了其在事故分析和重建中的可能应用，特别介绍了应用相关数据项开展事故原因分析和事故严重程度分析的具体做法，希望能为推动汽车车载电子数据的应用提供参考。

一、事故过程中事件数据记录系统记录的数据概述

事件数据记录系统（简称EDR）主要记录事发前5秒左右时间内的行车速度、行车加速度、发动机等车辆行驶数据，以及制动踏板操作、加速踏板操作、转向盘操作等操作数据，还记录安全带使用等安全状态信息；事发后，主要记录安全气囊展开、碰撞速度变化等数据。其记录的数据情况如下图1、图2所示。

图1：EDR记录的主要数据来源

图2：EDR可以记录事发前5秒至碰撞完成时的详细行车、操作数据

二、汽车事件数据记录数据在事故调查领域的应用

事故调查的目的是找出事故原因、还原事故过程，提出针对性的对策措施。事故调查高度依赖于可获取数据的质量和可靠性。调查的深度和广度也高度依赖于调查和分析技术的水平。

数据记录系统数据一般用作：（1）验证衡量车辆性能表现的痕迹等证据。（2）分析或引导分析整车或系统的隐患、缺陷。由于车辆系统变得越来越复杂，子系统、部件间的相互关系也越来越多，意料外的情况或事件组合，会产生预期外的安全风险，为解决上述难题，需要通过精准全面的事故记录数据指引调查。（3）可用作代替询问驾驶人的证据。（4）导入专用仿真软件，分析事故过程中车辆的表现，以及乘员运动学特性。

仿真的过程是将读取的数据与痕迹等证据作匹配，先确定可以确定的数据，之后应用数值计算和物理规律，确定其他关键参数。仿真最开始，需要构建三维事故场景，主要是道路环境。之后是建立车辆模型。车辆建模前，需要先确定车辆尺寸、重量、质心、载荷、动力特性曲线，其次要合理设定车身各刚度参数，据此求解随时间变化的车辆运动学方程。仿真的成果之一是获得碰撞脉冲——碰撞中车辆加速度—时间曲线。

还可通过仿真分析人员损伤特征。先要设定人体碰撞接触的平面或椭圆体包络面。事故中的碰撞脉冲被用于“驱动”车辆，当车辆加速或减速时，乘员就会与车辆产生速度差，这个速度差可用于确定人体的碰撞力及对应的伤害水平。之后，就可以利用假设的座椅刚度、乘员约束系统刚度等，开展相应的损伤参数分析。由于许多假设既涉及车辆模型，也涉及人体模型，则容易产生更大的误差。数据记录系统数据能获取更详细的车辆动力学、加减速度、运动学参数，其对人员损伤的分析评估将更精确，长远来看，也更有利于工程师开发安全性能更好的车辆。

仿真需要耗费大量的时间和资源。一般地，建模仿真需要3至6个月时间，大型复杂建模仿真往往需要1年以上时间。如果能有数据记录系统数据加持，则相关调查会更彻底，成本效益比也会更高。仿真之后的分析也会更加精确、分析时间也会大幅缩短。在这样的情况下，能够更快地明确存在的问题，更快地实施改进。

利用数据记录系统数据开展车辆安全分析，可以减少动辄消耗几百上千万费用的汽车碰撞试验，这些试验主要用于获取碰撞及其产品表现信息。另外，目前绝大多数乘员保护系统仅是基于碰撞试验设计的。为改变这种状况，部分研究人员致力于开展真实碰撞事故及其导致的损伤模式的研究，但相关的车辆动力学特性很难全面知晓。碰撞数据可以赋能车辆设计人员和工程师改变仅仅以试验室固定设定试验的做法，进一步开发基于真实世界碰撞环境的车辆安全改进方法。

开展事故调查时，以下数据元素能够很好地反映车辆性能，因而具有重要意义：20度至30度的阶跃转向输入，急促运动，大型车辆后转向轴相关数据；制动（制动时间、制动输入、制动压力、制动温度、防抱死制动系统动作、带时间戳的故障代码，制动电子稳定系统控制时间和力，减速器开/关和设置）；变速器挡位（找出设计和性能数据，一般是转速（r/min）的函数，以及故障代码和时间戳）；油门；轮胎压力，故障（压力，时间）；高采样率下的碰撞脉冲记录时间（乘用车：至少100 ms；商用车：100 ms至300 ms；翻车：可能持续4 s）；确定车辆滚动次数的线性和角加速度（x，y和z轴上的∆v；分析翻滚运动时特别需要z轴数据）；∆v数据在评估公路设计问题时也很有用（超高、设计与竣工、标志设置和限速值——可详细分析事发时速度、限速值及与初始设计速度的关系）。其他有用的数据元素包括：撞击位置（通常在现场测量，∆v数据将有所帮助）；车辆方向；事件发生时的地理位置。

三、利用汽车事件数据记录数据分析事发原因

事故发生的原因，主要是分析事故前车辆、驾驶人操作和道路环境的状况。EDR数据及其专用读取、分析软件，可以较好地呈现事发前5秒内的行车速度（图3），以及加速踏板、制动踏板的操作情况（图4）。部分EDR还会记录转向盘的操作情况。

图3：借助EDR记录数据绘制的碰撞发生前5秒内的行车速度曲线

图4：借助EDR记录数据绘制的碰撞发生前5秒内的加速、制动踏板操作等曲线

四、利用汽车事件数据记录数据分析损伤情况

车辆碰撞一般在不足1秒的事件内完成。在这个过程中，EDR会记录安全气囊展开情况，以及车辆（纵向）速度的变化情况∆v（图5）。当∆v不再变化时，可以认为碰撞过程已经结束（图6），该碰撞持续时间一般与碰撞物类型、碰撞部位等相关。∆v代表着碰撞的严重程度，也能够在一定程度上表征损伤的严重程度（图7）。

图5：借助EDR记录数据绘制的碰撞后车辆纵向速度变化量（与碰撞初始点速度相比较）

图6：可通过∆v曲线判断碰撞结束时间

图7：纵向速度变化量与发生严重伤害（AIS 3+）频率的关系

按照通常经验，碰撞中速度变化量（∆v）误差在 +/‐10%，且∆v对应着以下“事件”：

▲ ∆v为8公里每小时时，对应为5个重力加速度，这种情况下很少有损伤发生；

▲ ∆v为16公里每小时时，对应为10个重力加速度，这种情况下气囊开始展开；

▲ ∆v为32公里每小时时，对应为20个重力加速度，这种情况下严重损伤的可能性出现；

▲ ∆v为64公里每小时时，对应为40个重力加速度，这种情况下严重损伤极易发生，甚至出现死亡；

▲ ∆v为97公里每小时时，对应为60个重力加速度，这种情况下几乎没有生还可能；

利用∆v，根据牛顿力学，还可以计算事故另一方的碰撞速度。

五、结论

EDR记录了事故中行车速度、加速度、制动踏板操作、加速踏板操作、转向盘操作、安全带使用、安全气囊展开、碰撞速度变化等数据，其数据来源于车内传感器，因而记录较为准确。应用上述数据，能够为事故调查工作提供全面、系统、准确的数据支撑，必将引领事故调查研究工作向科学化、数字化、智能化方向发展。准确理解EDR记录数据项的来源、可能的误差，与真实事故现场相关证据和表征事故发生、事故严重性的相关物理量的关联，开展必要的多类证据间的交叉验证应用，是准确应用EDR读取数据开展事故调查的基础。

来源：交通言究社