专利名称：一种摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟再现系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及计算机仿真应用技术领域，特别摩托车与两轮或三轮车碰撞事故形态 的计算机分析计算与模拟再现仿真系统。
背景技术：
摩托车与两轮或三轮车碰撞事故是指摩托车与两轮或三轮车(包括摩托车、电动 自行车、自行车、三轮车)发生正面(或侧面、尾随)碰撞的一类常见道路交通事故事故形态。 摩托车和两轮或三轮车在发生碰撞事故后的运动状态属于失控状态，车体发生倒地滑移运 动，摩托车和两轮或三轮车车体乘员分别发生抛物运动或倒地滑移运动，造成此类事故的 车辆运动力学计算分析和事故过程模拟再现仿真的复杂性，成为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。
传统的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故分析鉴定方法，主要依据事故现场当事人 及目击证人的陈述、从道路交通事故现场检测获得事故碰撞中心位置、车辆最终停止位置、 路面制动痕迹等事故现场勘察数据绘制事故现场图，简单、近似地分析事故车辆的运动状 态和现场过程情况，并主要依据以上的证言和证物，鉴定处理交通事故。由于应用传统分析 计算方法进行复杂道路交通事故的参数确认和状态判别具有很大的局限性、随意性和盲目 性，分析鉴定结果的准确性和精度均不高，极易导致在交通事故责任划分问题上出现技术 性失误，从而引发社会纠纷。
经对现有技术文献检索发现，专利申请号为200810038173. 7，名称为汽车与两轮 车碰撞事故再现系统，该技术提供一种汽车与两轮车碰撞事故再现系统，包括信息采集、过 程仿真、优化再现和结果处理，采用多刚体方法建立汽车与两轮车碰撞模型，主要针对的是 汽车碰撞两轮车这一类别交通事故，不能够应用于摩托车与两轮或三轮车碰撞事故的分析 计算与模拟再现。本发明主要采用动量与动量矩守恒理论方法分析摩托车与两轮或三轮车 碰撞事故，提出了解析计算与模拟再现摩托车与两轮或三轮车碰撞事故的整体方案，构建 了摩托车与两轮或三轮车碰撞事故分析计算与模拟再现系统。本系统只需从碰撞事故现场 检测获得事故摩托车碰撞位置与最终停止位置、事故摩托车车体上碰撞痕迹位置、摩托车 地面制动印迹、两轮或三轮车倒地位置与姿态等道路交通事故现场痕迹数据以及事故摩托 车的主要结构与重量参数，即可求得在碰撞地面坐标系中的事故摩托车碰撞车速、事故前 瞬间的行驶车速，并实现事故车辆的二维轨迹描述、三维过程再现、摩托车与两轮或三轮车 碰撞事故主要计算数据表输出以及事故发生过程简述文本输出。使用本发明处理汽车碰撞 两轮或三轮车后再碰固定物组合事故，将有效地提高此类极其复杂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。发明内容
本发明的目的在于提供一种用于公安交通管理部门道路交通事故鉴定的摩托车 与两轮或三轮车碰撞事故形态分析与再现系统，本系统能够利用事故现场勘察得到的基本6数据，计算得到摩托车与两轮或三轮车碰撞事故中事故车辆的行驶车速和碰撞车速，并实 现事故车辆的二维轨迹描述、三维过程再现、汽车与地面固定物碰撞事故主要计算数据表 输出以及事故发生过程简述文本输出。
为了实现上述技术任务本发明采用如下技术方案予以实现一种摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟再现计算机系统，该计算机系统至少包括 摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，用于实现摩托车与 两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入、数据归一化处理、特征点校核、输入数据存储；摩托车与两轮或三轮车碰撞后瞬间运动量计算子系统，用于根据归一化处理后的事故 现场地面痕迹、摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车与两轮或三轮车最终停止位 置与姿态等事故现场勘察数据，逆向求得摩托车与两轮或三轮车碰撞作用后瞬间汽车的6 自由度线速度与角速度值、两轮或三轮车碰撞后的6自由度线速度与角速度值；摩托车与两轮或三轮车碰撞瞬间运动量计算子系统，用于根据归一化处理后的事故现 场勘察数据、事故车辆碰撞作用后瞬间车辆的3自由度线速度值与角速度值，采用基于车 辆变形能量理论或动量与动量矩守恒理论的计算方法，计算得到摩托车与两轮或三轮车碰 撞作用前瞬间的3自由度线速度值与角速度值；摩托车与两轮或三轮车碰撞事故行驶车速计算子系统，根据归一化处理的车辆碰撞前 制动距离值、车辆行驶方向等事故现场勘察数据、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用前瞬间 车辆3自由度速度和角速度，计算得到摩托车与两轮或三轮车在危险状态发生前的正常运 动状态行驶车速；摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹二维重构子系统，用于根据归一化处理的事故现 场勘察数据、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用前瞬间事故车辆的3自由度线速度和角速度 及车辆正常行车速度，实现摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹状态的二维重构；摩托车与两轮或三轮车碰撞事故三维模拟再现子系统，用于根据归一化校核处置的事 故现场勘察数据、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用前瞬间事故车辆的3自由度线速度和角 速度及正常行车速度，实现摩托车与两轮或三轮车碰撞事故全景全过程状态的三维再现；摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统，用于根据归一化校核 处置的事故现场勘察数据、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用前瞬间事故车辆的6自由度线 速度和角速度、行车速度及事故轨迹二维重构，输出汽摩托车与两轮或三轮车碰撞事故特 征计算数据表和事故发生过程简述文本，并实现事故案例数据存储；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统、摩托车与两 轮或三轮车碰撞后瞬间运动量计算子系统、摩托车与两轮或三轮车碰撞瞬间运动量计算子 系统、摩托车与两轮或三轮车碰撞事故行驶车速计算子系统依次相连，摩托车与两轮或三 轮车碰撞事故行驶车速计算子系统分别与摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹二维重构 子系统和摩托车和两轮或三轮车碰撞事故三维模拟再现子系统相连，摩托车与两轮或三轮 车碰撞事故轨迹二维重构子系统和摩托车和两轮或三轮车碰撞事故三维模拟再现子系统 同时再与摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统及摩托车与两轮 或三轮车碰撞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点为所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，包括摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场勘察数据输入与归一化模块和摩托车与两轮或三轮车碰 撞事故数据存储模块；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场勘察数据输入与归一 化模块，依据交警对事故现场勘验获得的事故现场道路结构、被撞两轮或三轮车结构与重 量参数、事故摩托车结构与重量参数、事故摩托车和两轮或三轮车损伤痕迹、事故现场地面 痕迹、摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车和两轮或三轮车最终停止位置事故现 场基本数据，完成摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场勘察数据录入以及碰撞位置数据校 核、公共参数装载与轨迹特征点预处理等，为后续的事故模拟计算、事故二维轨迹重构及三 维过程再现提供归一化数据支持；所述的摩托车碰撞两轮或三轮车事故数据存储功能模 块，采用Access数据库，利用VC++6. 0开发平台建立了事故现场勘察数据仓库用于存储归 一化校核处理的事故现场勘察数据。
所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞后瞬间运动量计算子系统，包括摩托车碰撞两 轮或三轮车后动力学计算模块、两轮或三轮车倒地滑移动力学计算模块及轨迹迭代拟合计 算模块；所述的摩托车碰撞两轮或三轮车后动力学计算模块，根据摩托车与两轮或三轮车 的事故现场地面痕迹、摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车与两轮或三轮车最终 停止位置与姿态等事故现场勘察数据，采用摩托车单质量3自由度动力学计算模块和摩托 车乘员7自由度动力学计算模块，计算得到摩托车及其乘员碰撞后运动中各瞬间的3自由 度线速度值与角速度；所述的两轮或三轮车倒地滑移动力学计算模块，根据摩托车与两轮或三轮车碰撞中心 位置、两轮或三轮车地面痕迹、两轮或三轮车最终停止位置等归一化处理的事故现场勘察 数据，应用地面接触面摩擦接触力学计算方法、能量守恒原理的当量冲击速度折算方法，计 算得到两轮或三轮车在碰撞后的3自由度线速度值；所述的轨迹迭代拟合计算模块，摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车、两轮或 三轮车及其乘员最终停止位置和姿态，迭代计算得到摩托车和两轮或三轮车碰撞作用后瞬 间的质心速度和横摆角速度等运动量；所述的轨迹迭代拟合计算模块，根据摩托车与两轮 或三轮车碰撞中心位置、摩托车、两轮或三轮车及其乘员最终停止位置和姿态，应用摩托车 单质量3自由度动力学计算模块和摩托车乘员7自由度动力学计算模块，从事故现场勘测 得到的碰撞中心位置开始，应用差分数字计算方法先求得对应的摩托车、两轮或三轮车、两 轮或三轮车乘员计算停止位置及姿态，在计算运动量为零时，利用车辆运动状态迭代-收 敛判断模型对两轮或三轮车乘员、两轮或三轮车及摩托车的计算终止位置值，和碰撞现场 实际勘测得到的停止位置进行比较，检验其逼近程度是否达到预先设定的允许误差要求， 当误差大时，应用优化方法中的黄金分割原理迭代一组新的碰撞后瞬间运动量值，重复上 述计算，直至在设定的允许误差范围内计算终止位置值收敛于实测停止位置值为止，当计 算终止位置值在允许误差范围内时，则根据该组碰撞后瞬间运动量值，得到摩托车和两轮 或三轮车碰撞作用后瞬间的3自由度线速度与角速度值，以及两轮或三轮车乘员在碰撞过 程中的抛出速度。
所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故行驶车速计算子系统包括摩托车单质量 3自由度动力学计算模块、摩托车乘员7自由度动力学计算模块和摩托车与两轮或三轮车 碰撞事故逆向梯次组合计算模块；所述的摩托车单质量3自由度动力学计算模块，用于计 算事故摩托车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；所述的摩托车乘员7自由度动力学计算模块，用于计算事故摩托车乘员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；述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故逆向梯次组合计算模块， 用于计算车辆在事故发生前的正常行驶车速值，该模块首先以计算得到的摩托车与两轮或 三轮车碰撞作用瞬间运动参量、摩托车及其乘员最终停止位置，两轮或三轮车及其乘员最 终停止位置为计算目标，以根据事故现场地面痕迹状况确定的车辆碰撞前制动距离值、摩 托车与两轮或三轮车碰撞前的行驶路线为计算条件，初次计算终止后，利用车辆运动状态 迭代-收敛判断模型对摩托车及其乘员最终停止位置、两轮或三轮车及其乘员最终停止位 置、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用瞬间运动参量，和碰撞现场实际勘测得到的车辆和乘 员停止位置、与计算得到的摩托车与两轮或三轮车碰撞作用瞬间运动参量进行比较，检验 其逼近程度是否达到预先设定的允许误差要求，当误差没有达到允许误差要求时，则应用 优化方法中的黄金分割原理自动变更迭代步长，重新迭代一组摩托车和两轮或三轮车正常 行驶车速值，重复上述计算，直至在设定的允许误差范围内计算终止位置值收敛于实测停 止位置值和上述步骤计算得到的摩托车与两轮或三轮车碰撞作用瞬间运动参量为止；当计 算终止位置值在允许误差范围内时，该组迭代获得的摩托车与两轮或三轮车正常行驶车速 值就是所要求的值。
所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹二维重构子系统包括基于⑶C图形 规则的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故诸元二维图形库模块和摩托车与两轮或三轮车碰 撞事故轨迹定位与图形驱动模块；所述的基于CDC图形规则的摩托车与两轮或三轮车碰撞 事故诸元二维图形库模块根据归一化校核处置的事故现场勘察数据，调用二维图形库中摩 托车、自行车、三轮车、道路结构CDC图形规则的事故储元；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹定位与图形驱动模块，实现利用二维图形 对摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹状态进行二维重构，该模块自动读入来自事故现场 的摩托车、两轮或三轮车及其乘员的停止位置、车辆初始行驶路线、摩托车与两轮或三轮车 的碰撞中心位置、地面轮胎印迹等事故现场勘察数据，以及摩托车与两轮或三轮车碰撞事 故逆向梯次组合计算模块计算得到的摩托车与两轮或三轮车碰撞作用瞬间运动参量、摩托 车、两轮或三轮车的最终停止位置、两轮或三轮车乘员的最终停止位置，应用摩托车单质量 3自由度动力学计算模块和摩托车乘员7自由度动力学计算模块，由始及终顺序计算摩托 车和两轮或三轮车在各个环节和各个时段的瞬时姿态，即摩托车和两轮或三轮车质心坐标 值、方位角与瞬时运动量，即平面线速度和横摆角速度，在取足够小的计算步长的前提下， 在计算机屏幕上适时显示事故摩托车和两轮或三轮车在给定时间计算步长上的各瞬时形 态和特征点，包括摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车和两轮或三轮车质心、两轮 或三轮车乘员质心，从而取得动画连续表现摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹状态的二 维重构效果。
所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故三维模拟再现子系统，包括基于OpenGL 图形技术的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故诸元底层3维透视图形建模模块和摩托车与 两轮或三轮车碰撞事故动画驱动及印迹显示模块；所述的基于OpenGL图形技术的摩托车 与两轮或三轮车碰撞事故诸元底层3维透视图形建模模块，根据归一化校核处置的事故现 场勘察数据，采用OpenGL三维图形开发技术来实现事故车辆、道路结构、人体三维透视图 形的底层建模；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故动画驱动及印迹显示模块，实现利用3维透视图形对摩托车与两轮或三轮车碰撞事故全景全过程的三维过程再现，该模块自 动读入来自事故现场的摩托车、两轮或三轮车及其乘员的停止位置、车辆初始行驶路线、摩 托车与两轮或三轮车的碰撞中心位置、地面轮胎印迹等事故现场勘察数据，以及摩托车与 两轮或三轮车碰撞事故逆向梯次组合计算模块计算得到的摩托车、两轮或三轮车的最终停 止位置、两轮或三轮车乘员的最终停止位置、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用瞬间运动参 量，在三维透视图形的底层建模的基础上，应用摩托车单质量3自由度动力学计算模块和 摩托车乘员7自由度动力学计算模块，由始及终顺序计算车辆在事故过程各个环节和各个 时段的瞬时姿态与瞬时运动量，并同时在屏幕上现场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、车轮地面印迹、摩托车最终停止位置、两轮或三轮车最终停止 位置、两轮或三轮车乘员最终停止位置，取得动画连续表现摩托车与两轮或三轮车碰撞事 故全景全过程状态的三维再现效果。
所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统包括摩托 车与两轮或三轮车碰撞事故主要特征计算数据表输出模块、摩托车与两轮或三轮车碰撞事 故发生过程简述输出模块以及摩托车与两轮或三轮车碰撞事故案例数据存储模块；所述的 摩托车与两轮或三轮车碰撞事故主要特征计算数据表输出模块，根据归一化校核处置的事 故现场勘察数据、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用前瞬间事故车辆的3自由度线速度和角 速度、摩托车与两轮或三轮车的行车速度，输出事故发生时的公有参数即时间、地点、天气、 路面状况；输出摩托车与两轮或三轮车相关的参数有车牌号、摩托车和人总质量、两轮或 三轮车与人的总质量、碰撞前轨迹点、碰撞点、方位角、停止点、两轮车上碰撞位置、翻倒方 向、乘员摔出后最后停止位置、乘员最后停止位置时方位角、乘员被抛出后的落地位置点， 若两轮或三轮车是摩托车或者电动自行车，还将输出摩托车或电动自行车采取制动时的车 速、碰撞前瞬间的车速；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故发生过程简述输出模块，根据归一化校核处置 的事故现场勘察数据及事故轨迹二维重构结果，输出事故发生的时间、天气、道路状况、事 故发生地点、事故车辆行驶状态、计算行驶车速、事故过程文字描述及2维轨迹描述；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故案例数据存储模块，采用Access数据库技术， 利用VC++6. 0开发平台建立了事故案例数据仓库，用于存储模拟计算生成的事故案例数 据。使用本发明系统经过对摩托车与两轮或三轮车碰撞事故的分析计算与模拟再现，其结 果以三维动画过程再现、二维轨迹重构、摩托车与两轮或三轮车碰撞事故主要特征计算数 据表以及事故发生过程简述文本的形式表述出来，可以作为公安交警部门进行摩托车与两 轮或三轮车碰撞事故技术鉴定和事故责任认定的证据材料。
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、减少社会不稳定因数、增进社会生活的和谐运行等重要作 用，是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为摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟再现系统框图；图2为摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统数据流程图；图3为摩托车与两轮或三轮车碰撞后瞬间运动量计算子系统统数据流程图；图4为摩托车与两轮或三轮车碰撞瞬间运动量计算子系统数据流程图；图5为摩托车与两轮或三轮车碰撞事故车辆行驶车速计算子系统数据流程图；图6为摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹二维重构子系统数据流程图；图7为摩托车与两轮或三轮车碰撞事故三维模拟再现子系统数据流程图；图8为摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统数据流程图；图9为本发明的实施例事故基本信息数据输入对话窗口 ；图10为本发明的实施例事故车辆的主要结构参数设置对话窗口 ；图11为本发明的实施例事故现场道路结构设置对话窗口 ；图12为本发明的实施例事故现场数据输入对话窗口 ；图13为本发明的实施例碰撞前摩托车与两轮车运动轨迹特征点输入对话窗口 ； 图14为本发明的实施例摩托车与两轮车碰撞车速计算结果； 图15为本发明的实施例摩托车与两轮车碰撞事故三维模拟再现结果； 图16为本发明的实施例摩托车与两轮车碰撞事故二维轨迹重构； 图17为本发明的实施例摩托车与两轮车碰撞事故车速计算数据表； 图18为本发明的实施例摩托车与两轮车碰撞事故过程描述。
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，本发明包括七个子系统(1)摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场基 本数据录入与存储子系统、(2)摩托车与两轮或三轮车碰撞后瞬间运动量计算子系统、(3) 摩托车与两轮或三轮车碰撞瞬间运动量计算子系统、(4)摩托车与两轮或三轮车碰撞事故 车辆行驶车速计算子系统、(5)摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹二维重构子系统、(6) 摩托车与两轮或三轮车碰撞事故三维模拟再现子系统、(7)摩托车与两轮或三轮车碰撞事 故模拟计算结果输出描述子系统。利用本发明系统的人机交互界面，可以实现摩托车与两 轮或三轮车碰撞事故现场勘察数据读入与存储、事故车辆运动力学参数计算、事故二维轨 迹重构、三维过程再现、摩托车与两轮或三轮车碰撞事故主要计算数据表输出以及事故发 生过程简述文本输出等交互操作。
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，摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，用于 实现摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入、数据归一化处理、特征点校核、输 入数据存储功能。数据归一化主要是对录入参数进行标准化处理，消除量纲和数量级的差 异。本子系统包括两个功能模块摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场勘察数据输入与归 一化模块和摩托车与两轮或三轮车碰撞事故数据存储模块。
a)摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场勘察数据输入与归一化模块，依据交警 对事故现场勘验获得的事故现场道路结构、被撞两轮或三轮车结构与重量参数、事故摩托 车结构与重量参数、事故摩托车和两轮或三轮车损伤痕迹、事故现场地面痕迹、摩托车与两 轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车和两轮或三轮车最终停止位置等事故现场基本数据，完 成摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场勘察数据录入以及碰撞位置数据校核、公共参数装 载与轨迹特征点预处理等，为后续的事故模拟计算、事故二维轨迹重构及三维过程再现提 供归一化数据支持。
b)摩托车碰撞两轮或三轮车事故数据存储功能模块，用于存储归一化校核处理的 事故现场勘察数据；采用Access数据库技术，利用VC++6. 0开发平台建立了事故现场勘察 数据仓库。
(2)参见图3，摩托车与两轮或三轮车碰撞后瞬间运动量计算子系统，根据归一化 处理后的事故现场地面痕迹、摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车与两轮或三轮 车最终停止位置与姿态等事故现场勘察数据，逆向求得摩托车与两轮或三轮车碰撞作用后 瞬间汽车的6自由度线速度与角速度值、两轮或三轮车碰撞后的6自由度线速度与角速度 值。本子系统包括三个模块摩托车碰撞两轮或三轮车后动力学计算模块、两轮或三轮车倒 地滑移动力学计算模块、轨迹迭代拟合计算模块。
a)摩托车碰撞两轮或三轮车后动力学计算模块，本模块主要根据摩托车与两轮 或三轮车的事故现场地面痕迹、摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车与两轮或三 轮车最终停止位置与姿态等事故现场勘察数据，采用摩托车单质量3自由度动力学计算模 块和摩托车乘员7自由度动力学计算模块，计算得到摩托车及其乘员碰撞后运动中各瞬间 的3自由度线速度值与角速度。
在摩托车与两轮或三轮车的碰撞事故中，把乘员和摩托车的运动看成是二维的， 摩托车的运动有三个自由度，乘员的运动有7个自由度。
摩托车单质量3自由度动力学计算模块，用于计算事故摩托车在各种受力和各种 运动状况下的瞬时运动姿态与运动量值。摩托车整体被视为刚体运动，摩托车车身质量3 自由度具体包括在地面坐标系中的X方向平移运动，Y方向的平移运动及绕其质心的旋转 运动。
摩托车乘员7自由度动力学计算模块，用于计算事故摩托车乘员在各种受力和各 种运动状况下的瞬时运动姿态与运动量值。摩托车乘员运动的自由度为7个乘员整体质 心沿地面坐标系X方向和Y方向的平移运动、躯干绕其质心的旋转运动；手臂与腿脚分别被 看成2个杆系，各杆系的质量集中于杆件的质心处，分别作绕乘员躯干质心的回转运动。通 过分析可以对摩托车和乘员列出两组运动方程。但由于摩托车和乘员的两组运动方程并不 独立，应加上反映摩托车乘员的某一部分与摩托车发生牵连运动的约束方程，从而联立求 解两组运动方程，求解摩托车乘员在碰撞过程中的抛出速度。
b)两轮或三轮车倒地滑移动力学计算模块，根据摩托车与两轮或三轮车碰撞中 心位置、两轮或三轮车地面痕迹、两轮或三轮车最终停止位置等归一化处理的事故现场勘 察数据，应用地面接触面摩擦接触力学计算方法、能量守恒原理的当量冲击速度折算方法， 计算得到两轮或三轮车在碰撞后的3自由度线速度值。
在自行车与摩托车的碰撞事故中，自行车与摩托车碰撞的运动过程可分为接触、 自由飞行及滑移三个阶段。发生碰撞时，自行车与摩托车相接触，在碰撞冲量作用下，自行 车乘员下肢及自行车向上抛，然后自行车和自行车乘员先后被抛向摩托车前方倒(落)地 后，自行车和自行车乘员分别以滑动或滚动的形式向前运动至最终停止位置。从碰撞开始 至自行车和自行车乘员最后静止位置的距离分别被定义为自行车和自行车乘员的抛距。在 事故计算中，自行车和自行车乘员的抛距可以从事故现场勘测得到。为了在对事故进行计 算分析室引入自行车对自行车乘员运动的影响作用，引入了当量抛距Ld的概念。其定义 为
权利要求
1.一种摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟再现计算机系统，该计算机系统至少包括摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，用于实现摩托车与 两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入、数据归一化处理、特征点校核、输入数据存储；摩托车与两轮或三轮车碰撞后瞬间运动量计算子系统，用于根据归一化处理后的事故 现场地面痕迹、摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车与两轮或三轮车最终停止位 置与姿态等事故现场勘察数据，逆向求得摩托车与两轮或三轮车碰撞作用后瞬间汽车的6 自由度线速度与角速度值、两轮或三轮车碰撞后的6自由度线速度与角速度值；摩托车与两轮或三轮车碰撞瞬间运动量计算子系统，用于根据归一化处理后的事故现 场勘察数据、事故车辆碰撞作用后瞬间车辆的3自由度线速度值与角速度值，采用基于车 辆变形能量理论或动量与动量矩守恒理论的计算方法，计算得到摩托车与两轮或三轮车碰 撞作用前瞬间的3自由度线速度值与角速度值；摩托车与两轮或三轮车碰撞事故行驶车速计算子系统，根据归一化处理的车辆碰撞前 制动距离值、车辆行驶方向等事故现场勘察数据、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用前瞬间 车辆3自由度速度和角速度，计算得到摩托车与两轮或三轮车在危险状态发生前的正常运 动状态行驶车速；摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹二维重构子系统，用于根据归一化处理的事故现 场勘察数据、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用前瞬间事故车辆的3自由度线速度和角速度 及车辆正常行车速度，实现摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹状态的二维重构；摩托车与两轮或三轮车碰撞事故三维模拟再现子系统，用于根据归一化校核处置的事 故现场勘察数据、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用前瞬间事故车辆的3自由度线速度和角 速度及正常行车速度，实现摩托车与两轮或三轮车碰撞事故全景全过程状态的三维再现；摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统，用于根据归一化校核 处置的事故现场勘察数据、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用前瞬间事故车辆的6自由度线 速度和角速度、行车速度及事故轨迹二维重构，输出汽摩托车与两轮或三轮车碰撞事故特 征计算数据表和事故发生过程简述文本，并实现事故案例数据存储；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统、摩托车与两 轮或三轮车碰撞后瞬间运动量计算子系统、摩托车与两轮或三轮车碰撞瞬间运动量计算子 系统、摩托车与两轮或三轮车碰撞事故行驶车速计算子系统依次相连，摩托车与两轮或三 轮车碰撞事故行驶车速计算子系统分别与摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹二维重构 子系统和摩托车和两轮或三轮车碰撞事故三维模拟再现子系统相连，摩托车与两轮或三轮 车碰撞事故轨迹二维重构子系统和摩托车和两轮或三轮车碰撞事故三维模拟再现子系统 同时再与摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统及摩托车与两轮 或三轮车碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统相连。
2.如权利要求1所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟再现计算机系统，其特 征在于所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，包括摩 托车与两轮或三轮车碰撞事故现场勘察数据输入与归一化模块和摩托车与两轮或三轮车 碰撞事故数据存储模块；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场勘察数据输入与归一 化模块，依据交警对事故现场勘验获得的事故现场道路结构、被撞两轮或三轮车结构与重量参数、事故摩托车结构与重量参数、事故摩托车和两轮或三轮车损伤痕迹、事故现场地面 痕迹、摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车和两轮或三轮车最终停止位置事故现 场基本数据，完成摩托车与两轮或三轮车碰撞事故现场勘察数据录入以及碰撞位置数据校 核、公共参数装载与轨迹特征点预处理等，为后续的事故模拟计算、事故二维轨迹重构及三 维过程再现提供归一化数据支持；所述的摩托车碰撞两轮或三轮车事故数据存储功能模 块，采用Access数据库，利用VC++6. 0开发平台建立了事故现场勘察数据仓库用于存储归 一化校核处理的事故现场勘察数据。
3.如权利要求1所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟再现计算机系统，其特征 在于所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞后瞬间运动量计算子系统，包括摩托车碰撞两轮 或三轮车后动力学计算模块、两轮或三轮车倒地滑移动力学计算模块及轨迹迭代拟合计算 模块；所述的摩托车碰撞两轮或三轮车后动力学计算模块，根据摩托车与两轮或三轮车的 事故现场地面痕迹、摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车与两轮或三轮车最终停 止位置与姿态等事故现场勘察数据，采用摩托车单质量3自由度动力学计算模块和摩托车 乘员7自由度动力学计算模块，计算得到摩托车及其乘员碰撞后运动中各瞬间的3自由度 线速度值与角速度；所述的两轮或三轮车倒地滑移动力学计算模块，根据摩托车与两轮或三轮车碰撞中心 位置、两轮或三轮车地面痕迹、两轮或三轮车最终停止位置等归一化处理的事故现场勘察 数据，应用地面接触面摩擦接触力学计算方法、能量守恒原理的当量冲击速度折算方法，计 算得到两轮或三轮车在碰撞后的3自由度线速度值；所述的轨迹迭代拟合计算模块，摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车、两轮或 三轮车及其乘员最终停止位置和姿态，迭代计算得到摩托车和两轮或三轮车碰撞作用后瞬 间的质心速度和横摆角速度等运动量；所述的轨迹迭代拟合计算模块，根据摩托车与两轮 或三轮车碰撞中心位置、摩托车、两轮或三轮车及其乘员最终停止位置和姿态，应用摩托车 单质量3自由度动力学计算模块和摩托车乘员7自由度动力学计算模块，从事故现场勘测 得到的碰撞中心位置开始，应用差分数字计算方法先求得对应的摩托车、两轮或三轮车、两 轮或三轮车乘员计算停止位置及姿态，在计算运动量为零时，利用车辆运动状态迭代-收 敛判断模型对两轮或三轮车乘员、两轮或三轮车及摩托车的计算终止位置值，和碰撞现场 实际勘测得到的停止位置进行比较，检验其逼近程度是否达到预先设定的允许误差要求， 当误差大时，应用优化方法中的黄金分割原理迭代一组新的碰撞后瞬间运动量值，重复上 述计算，直至在设定的允许误差范围内计算终止位置值收敛于实测停止位置值为止，当计 算终止位置值在允许误差范围内时，则根据该组碰撞后瞬间运动量值，得到摩托车和两轮 或三轮车碰撞作用后瞬间的3自由度线速度与角速度值，以及两轮或三轮车乘员在碰撞过 程中的抛出速度。
4.如权利要求1所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟再现计算机系统，其特 征在于所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故行驶车速计算子系统包括摩托车单质量3 自由度动力学计算模块、摩托车乘员7自由度动力学计算模块和摩托车与两轮或三轮车碰 撞事故逆向梯次组合计算模块；所述的摩托车单质量3自由度动力学计算模块，用于计算 事故摩托车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；所述的摩托车乘 员7自由度动力学计算模块，用于计算事故摩托车乘员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；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故逆向梯次组合计算模块， 用于计算车辆在事故发生前的正常行驶车速值，该模块首先以计算得到的摩托车与两轮或 三轮车碰撞作用瞬间运动参量、摩托车及其乘员最终停止位置，两轮或三轮车及其乘员最 终停止位置为计算目标，以根据事故现场地面痕迹状况确定的车辆碰撞前制动距离值、摩 托车与两轮或三轮车碰撞前的行驶路线为计算条件，初次计算终止后，利用车辆运动状态 迭代-收敛判断模型对摩托车及其乘员最终停止位置、两轮或三轮车及其乘员最终停止位 置、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用瞬间运动参量，和碰撞现场实际勘测得到的车辆和乘 员停止位置、与计算得到的摩托车与两轮或三轮车碰撞作用瞬间运动参量进行比较，检验 其逼近程度是否达到预先设定的允许误差要求，当误差没有达到允许误差要求时，则应用 优化方法中的黄金分割原理自动变更迭代步长，重新迭代一组摩托车和两轮或三轮车正常 行驶车速值，重复上述计算，直至在设定的允许误差范围内计算终止位置值收敛于实测停 止位置值和上述步骤计算得到的摩托车与两轮或三轮车碰撞作用瞬间运动参量为止；当计 算终止位置值在允许误差范围内时，该组迭代获得的摩托车与两轮或三轮车正常行驶车速 值就是所要求的值。
5.如权利要求1所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟再现计算机系统，其特 征在于所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹二维重构子系统包括基于⑶C图形规 则的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故诸元二维图形库模块和摩托车与两轮或三轮车碰撞 事故轨迹定位与图形驱动模块；所述的基于CDC图形规则的摩托车与两轮或三轮车碰撞事 故诸元二维图形库模块根据归一化校核处置的事故现场勘察数据，调用二维图形库中摩托 车、自行车、三轮车、道路结构CDC图形规则的事故储元；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹定位与图形驱动模块，实现利用二维图形 对摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹状态进行二维重构，该模块自动读入来自事故现场 的摩托车、两轮或三轮车及其乘员的停止位置、车辆初始行驶路线、摩托车与两轮或三轮车 的碰撞中心位置、地面轮胎印迹等事故现场勘察数据，以及摩托车与两轮或三轮车碰撞事 故逆向梯次组合计算模块计算得到的摩托车与两轮或三轮车碰撞作用瞬间运动参量、摩托 车、两轮或三轮车的最终停止位置、两轮或三轮车乘员的最终停止位置，应用摩托车单质量 3自由度动力学计算模块和摩托车乘员7自由度动力学计算模块，由始及终顺序计算摩托 车和两轮或三轮车在各个环节和各个时段的瞬时姿态，即摩托车和两轮或三轮车质心坐标 值、方位角与瞬时运动量，即平面线速度和横摆角速度，在取足够小的计算步长的前提下， 在计算机屏幕上适时显示事故摩托车和两轮或三轮车在给定时间计算步长上的各瞬时形 态和特征点，包括摩托车与两轮或三轮车碰撞中心位置、摩托车和两轮或三轮车质心、两轮 或三轮车乘员质心，从而取得动画连续表现摩托车与两轮或三轮车碰撞事故轨迹状态的二 维重构效果。
6.如权利要求1所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟再现计算机系统，其特征 在于所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故三维模拟再现子系统，包括基于OpenGL图形 技术的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故诸元底层3维透视图形建模模块和摩托车与两轮 或三轮车碰撞事故动画驱动及印迹显示模块；所述的基于OpenGL图形技术的摩托车与两 轮或三轮车碰撞事故诸元底层3维透视图形建模模块，根据归一化校核处置的事故现场勘 察数据，采用OpenGL三维图形开发技术来实现事故车辆、道路结构、人体三维透视图形的底层建模；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故动画驱动及印迹显示模块，实现利用3 维透视图形对摩托车与两轮或三轮车碰撞事故全景全过程的三维过程再现，该模块自动读 入来自事故现场的摩托车、两轮或三轮车及其乘员的停止位置、车辆初始行驶路线、摩托车 与两轮或三轮车的碰撞中心位置、地面轮胎印迹等事故现场勘察数据，以及摩托车与两轮 或三轮车碰撞事故逆向梯次组合计算模块计算得到的摩托车、两轮或三轮车的最终停止位 置、两轮或三轮车乘员的最终停止位置、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用瞬间运动参量，在 三维透视图形的底层建模的基础上，应用摩托车单质量3自由度动力学计算模块和摩托车 乘员7自由度动力学计算模块，由始及终顺序计算车辆在事故过程各个环节和各个时段的 瞬时姿态与瞬时运动量，并同时在屏幕上现场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、车轮地面印迹、摩托车最终停止位置、两轮或三轮车最终停止位置、 两轮或三轮车乘员最终停止位置，取得动画连续表现摩托车与两轮或三轮车碰撞事故全景 全过程状态的三维再现效果。
7.如权利要求1所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟再现计算机系统，其特 征在于所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统包括摩托车 与两轮或三轮车碰撞事故主要特征计算数据表输出模块、摩托车与两轮或三轮车碰撞事故 发生过程简述输出模块以及摩托车与两轮或三轮车碰撞事故案例数据存储模块；所述的摩 托车与两轮或三轮车碰撞事故主要特征计算数据表输出模块，根据归一化校核处置的事故 现场勘察数据、摩托车与两轮或三轮车碰撞作用前瞬间事故车辆的3自由度线速度和角速 度、摩托车与两轮或三轮车的行车速度，输出事故发生时的公有参数即时间、地点、天气、路 面状况；输出摩托车与两轮或三轮车相关的参数有车牌号、摩托车和人总质量、两轮或三 轮车与人的总质量、碰撞前轨迹点、碰撞点、方位角、停止点、两轮车上碰撞位置、翻倒方向、 乘员摔出后最后停止位置、乘员最后停止位置时方位角、乘员被抛出后的落地位置点，若两 轮或三轮车是摩托车或者电动自行车，还将输出摩托车或电动自行车采取制动时的车速、 碰撞前瞬间的车速；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故发生过程简述输出模块，根据归一化校核处置 的事故现场勘察数据及事故轨迹二维重构结果，输出事故发生的时间、天气、道路状况、事 故发生地点、事故车辆行驶状态、计算行驶车速、事故过程文字描述及2维轨迹描述；所述的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故案例数据存储模块，采用Access数据库技术， 利用VC++6. 0开发平台建立了事故案例数据仓库，用于存储模拟计算生成的事故案例数 据。
全文摘要
本发明公开了一种用于公安交通管理部门道路交通事故鉴定的摩托车与两轮或三轮车碰撞事故形态分析与再现系统，本系统能够利用事故现场勘察得到的基本数据，计算得到摩托车与两轮或三轮车碰撞事故中事故车辆的行驶车速和碰撞车速，并实现事故车辆的二维轨迹描述、三维过程再现、汽车与地面固定物碰撞事故主要计算数据表输出以及事故发生过程简述文本输出。本发明将改变传统的低效、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，对事故鉴定起到分清责任、避免激化矛盾、减少社会不稳定因数、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。
文档编号G06F17/50GK102043885SQ20101061700
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者周维新, 张维峰, 张韦, 李春明, 袁望方, 赵晨, 陈涛, 魏朗 申请人:长安大学