道路交通事故分析技术
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作者：邹铁方 胡林
ISBN：978-7-111-72174-1
所属丛书：普通高等教育交通类专业系列教材
智能网联与新能源是未来汽车两大主攻方向，其中智能车辆安全性成为所有工作的重中之重。改善智能车辆安全性不仅需要保障其信息安全，还需要保障其功能安全及预期功能安全，后两者显然只能依据对现有交通事故数据的深度调查、深度分析才有可能获得解决方案。本书主要内容包括交通安全相关基础知识、交通事故再现技术的相关知识、数据挖掘的相关成果等，目的是为行业各类人员提供从事故现场勘察到事故再现，再到事故数据挖掘的相关知识。 本书可作为高等院校车辆类、交通类专业学生学习交通安全相关知识的教材，也可作为从事交通事故研究的工程技术人员、管理人员、教师及相关学者的参考用书。
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装订：平装
编辑：李军
开本：16
出版日期：
2023-03-02
字数：370 千字
最新版印次：1-1
最新印次时间：2023-03-02
定价：69.9
cip：2022231405
图书简介
智能网联与新能源是未来汽车两大主攻方向，其中智能车辆安全性成为所有工作的重中之重。改善智能车辆安全性不仅需要保障其信息安全，还需要保障其功能安全及预期功能安全，后两者显然只能依据对现有交通事故数据的深度调查、深度分析才有可能获得解决方案。本书主要内容包括交通安全相关基础知识、交通事故再现技术的相关知识、数据挖掘的相关成果等，目的是为行业各类人员提供从事故现场勘察到事故再现，再到事故数据挖掘的相关知识。 本书可作为高等院校车辆类、交通类专业学生学习交通安全相关知识的教材，也可作为从事交通事故研究的工程技术人员、管理人员、教师及相关学者的参考用书。
作者信息
邹铁方，主要从事弱势交通参与者事故再现及损伤防护的科研与教学工作：
1.通过引入证据、子区间、不确定度及优化等数学理论，突破快速获取仿真响应面模型、高效处理大不确定输入及准确判断结果信度等关键技术，提出系列方法以系统解决复杂不确定条件下获取客观事故再现结果的科学问题；
2.通过实践提出并改进标准化事故再现流程并获大量事故数据，进而通过挖掘数据，提取了未来人车碰撞的典型场景、定义了人车冲突中人体的典型姿态、揭示了未来人车冲突中人体损伤来源；
3.基于主被动安全一体化思路，提出行人自动紧急制动新方法以在碰撞前充分考虑行人应急能力而尽力避撞、碰撞后尽力保护人地碰撞损伤，进而揭示行人应急避撞可有效提升事故避免率、车辆运动控制能显著降低地面伤及地面伤降低机理等规律。
基于上述研究，获得包括2项国家自然科学基金、1项湖南省重点研发计划等25项横、纵向项目资助，发表科研论文近100篇，其中SCI检索24篇，中文期刊论文50篇，SCI论文H指数9、中文期刊H指数12；授权发明专利22项，转让1项；主编专著/教材《道路交通安全概论》、《基于Pc-Crash的事故再现快速入门教程》及《道路交通事故分析技术》且参编专著《车辆-弱势道路使用者碰撞重建与安全分析》及教材《工程热力学与传热学》，获得中国自动化学会科技进步奖一等奖1项。
胡林，男，湖南澧县人，1978年8月出生，博士，教授/博导，中国汽车工程学会理事，中国自动化学会车辆控制与智能化专委会委员，湖南省“芙蓉学者”，湖南省杰出青年基金获得者，长沙理工大学学术委员会委员、长沙理工大学汽车与机械工程学院教授委员会主任，国家重点研发计划项目咨询委员会专家，中国汽车工业科学技术奖会评专家，国家奖、国家重点研发计划、教育部人才计划、国家自科基金、中国汽车工程学会青年托举人才等函评专家。《中国公路学报》、《Sustainability》、《长沙理工大学学报（自然科学版）》、《公路与汽运》编委，《IEEE transactions on vehicular technology》、《Accident Analysis and Prevention》、《Experts System and Applications》、《机械工程学报》、《中国公路学报》等权威期刊审稿人。主要研究方向为车辆控制与智能化、车辆与交通安全。主持国家自然科学基金国际合作项目一项，主持国家自然科学基金面上项目三项，主持湖南省重点研发计划项目一项，主持湖南省自然科学杰出青年基金一项，共计主持10余项国家及省部级纵向项目及总计近1000万的企业横向课题，在国内外知名期刊上发表论文130余篇（其中ESI热点论文2篇，高被引论文12篇，SCI/SSCI收录70余篇、中文权威期刊论文40余篇）；授权发明专利47项（其中3项获美国PCT授权，3项入选湖南省百项重点专利），获得软件著作权11项，获得2021年度湖南省科学技术进步一等奖（排名第一）、获得2022年度中国自动化学会科学进步一等奖（排名第一）。
章节目录
前言
第1 章 绪论 .. 1
1.1 我国交通安全的现状 .. 1
1.2 智能网联汽车安全 .. 3
1.2.1 功能安全 .. 3
1.2.2 预期功能安全 .. 4
1.2.3 信息安全 .. 6
1.3 现代交通与未来交通的纽带 .. 8
1.4 事故深度调查的技术及意义 .. 9
1.5 本书主要内容 .. 9
第2 章 道路交通安全影响因素 ..11
2.1 人的因素 ..11
2.1.1 驾驶人的生理、心理特征及可靠性 ..11
2.1.2 行人的特征 ..15
2.1.3 骑行者特征 ..18
2.2 车的因素 ..19
2.2.1 汽车的安全性能 ..19
2.2.2 汽车的技术状况 ..21
2.2.3 汽车的安全结构 ..22
2.2.4 汽车的速度 ..23
2.3 路的因素 ..24
2.3.1 公路 ..25
2.3.2 城市道路 ..25
2.3.3 道路条件对行车安全的影响 ..25
2.4 环境因素 ..28
2.4.1 道路景观 ..28
2.4.2 气候条件 ..29
2.5 管理因素 ..30
2.5.1 机动车管理 ..31
2.5.2 驾驶人管理 ..31
2.5.3 交通违法行为处理 ..32
2.6 小结 ..32
第3 章 事故现场勘查的内容与方法 .. 33
3.1 现场勘察的基本流程 ..33
3.2 现场信息采集的基本内容与方法 ..34
3.2.1 标记定位 ..34
3.2.2 现场测量 ..36
3.2.3 拍照记录 ..38
3.3 问询记录 ..42
3.3.1 车内人员问询内容 ..42
3.3.2 行人问询内容 ..43
3.3.3 骑车人/ 乘员问询内容 ..43
3.3.4 目击者问询内容 ..43
3.4 事故参与者损失信息采集的内容与方法 ..44
3.4.1 车损信息采集的内容及方法 ..44
3.4.2 人员损伤信息采集的内容及方法 ..50
3.5 事故现场图绘制 ..50
3.5.1 定义 ..50
3.5.2 现场图绘制规范 ..53
3.6 事故现场分析与复核 ..55
3.7 小结 ..55
第4 章 基于Pc-Crash 的事故再现技术 .. 56
4.1 基于Pc-Crash 的事故再现流程 ..56
4.1.1 事故现场再现 ..57
4.1.2 事故参与者建模 ..57
4.1.3 事故仿真 ..57
4.1.4 仿真结果的分析与验证 ..57
4.2 道路交通事故现场重建 ..58
4.2.1 拖入图片法 ..58
4.2.2 基于Edit DXF Drawing 模块的事
故现场图绘制方法 ..60
4.2.3 基于3D Road object 模块的事故现场三维图绘制方法 ..63
4.2.4 其他交通设施的重建方法 ..66
4.3 事故参与者仿真建模 ..67
4.3.1 事故车辆建模 ..67
4.3.2 行人及两轮车建模 ..69
4.3.3 其他事故参与者建模 ..72
4.4 车辆运动控制及碰撞仿真 ..73
4.5 车- 车碰撞及乘员运动仿真 ..77
4.6 车与车外多刚体模型碰撞仿真 ..82
4.7 碰撞前各事故参与者运动仿真 ..86
4.8 人体损伤验证 ..88
4.8.1 头部损伤指标与耐受极限 ..88
4.8.2 胸部损伤指标与耐受极限 ..89
4.8.3 下肢损伤指标与耐受极限 ..89
4.8.4 臀部损伤指标与耐受极限 ..90
4.8.5 人体损伤分析 ..90
4.9 小结 ..93
第5 章 基于MADYMO 的事故再现技术 .. 95
5.1 MADYMO 简介 ..95
5.1.1 MADYMO 软件特点 ..95
5.1.2 MADYMO 界面操作简介 ..96
5.1.3 MADYMO 在事故再现中的应用 ..97
5.2 MADYMO 理论基础 ..99
5.2.1 多体系统 ..99
5.2.2 约束 .. 102
5.2.3 接触 .. 103
5.2.4 迟滞模型 .. 104
5.3 事故参与者多体系统建模 .. 106
5.3.1 车辆- 行人碰撞系统建模 .. 106
5.3.2 车辆- 两轮车碰撞系统建模 .. 115
5.4 MADYMO 仿真分析与结果读取 .. 116
5.4.1 设置模型控制卡片和输出 .. 116
5.4.2 仿真结果分析与验证 .. 120
5.5 小结 .. 121
第6 章 典型交通事故再现 ..122
6.1 车- 人碰撞事故再现 .. 122
6.1.1 事故简介 .. 122
6.1.2 事故现场重建 .. 122
6.1.3 模型建立 .. 123
6.1.4 再现仿真 .. 124
6.1.5 结果验证 .. 126
6.2 车- 车碰撞事故再现 .. 126
6.2.1 事故简介 .. 126
6.2.2 事故现场重建 .. 127
6.2.3 车辆仿真模型创建 .. 128
6.2.4 再现仿真 .. 128
6.2.5 仿真结果分析与验证 .. 129
6.3 车- 两轮车事故再现 .. 129
6.3.1 事故简介 .. 129
6.3.2 事故现场重建 .. 129
6.3.3 面包车和摩托车- 骑乘人员模型重建 .. 130
6.3.4 仿真结果 .. 130
6.3.5 结果的有效性分析及验证 .. 131
6.4 单车事故再现 .. 133
6.4.1 事故简介 .. 133
6.4.2 单车事故再现流程 .. 133
6.4.3 事故分析 .. 134
6.4.4 事故现场重建 .. 134
6.4.5 再现车辆侧滑运动 .. 135
6.4.6 再现车- 车碰撞过程 .. 136
6.4.7 再现奥迪车碰撞前的运动过程 .. 137
6.4.8 结果分析 .. 138
6.5 复杂多形态耦合案件再现 .. 138
6.5.1 事故简介 .. 138
6.5.2 复杂多形态耦合事故重建流程 139
6.5.3 事故现场重建 .. 140
6.5.4 事故分析及解耦 .. 141
6.5.5 车- 电动自行车碰撞过程单刚体模型再现 .. 141
6.5.6 电动自行车- 自行车碰撞过程单刚体模型再现 .. 142
6.5.7 电动自行车- 共享单车单刚体仿真 .. 143
6.5.8 车- 电动自行车多刚体模型再现及损伤验证 .. 143
6.5.9 电动自行车- 自行车多刚体模型再现及损伤验证 .. 145
6.5.10 结果分析 .. 146
6.6 基于MADYMO 的车- 自行车事故再现 .. 147
6.6.1 事故简介 .. 147
6.6.2 事故参与者建模 .. 147
6.6.3 事故再现结果验证 .. 149
6.7 小结 .. 150
第7 章 事故再现中的不确定性问题 ..151
7.1 事故再现不确定性 .. 151
7.1.1 痕迹不确定性 .. 151
7.1.2 模型不确定性 .. 152
7.1.3 计算不确定性 .. 153
7.2 面向案例的不确定性分析方法 .. 153
7.2.1 证据理论简介 .. 154
7.2.2 面向案例方法简介 .. 155
7.3 区间痕迹下不确定再现结果描述 .. 157
7.3.1 一般区间痕迹不确定性再现结果描述 .. 157
7.3.2 特殊区间痕迹不确定性再现结果描述 .. 159
7.3.3 案例分析 .. 161
7.4 概率痕迹下不确定再现结果描述 .. 163
7.4.1 分析步骤 .. 163
7.4.2 两个数值算例 .. 164
7.5 混合痕迹下不确定再现结果描述 .. 167
7.5.1 分析步骤 .. 167
7.5.2 数值算例 .. 167
7.5.3 真实汽车碰撞事故案例 .. 169
7.6 多模型事故再现结果融合 .. 172
7.6.1 多模型事故再现确定性结果融合 .. 173
7.6.2 多模型事故再现区间结果融合 .. 178
7.6.3 多模型事故再现概率结果融合 .. 184
7.6.4 多模型事故再现混合结果融合 .. 187
7.7 小结 .. 191
第8 章 基于事故深度调查及再现技术的扩展研究 ..193
8.1 人- 车事故中人体损伤来源及相关性 .. 193
8.1.1 数据来源及研究方法 .. 194
8.1.2 头部损伤来源 .. 194
8.1.3 胸部损伤来源 .. 195
8.1.4 臀部损伤来源 .. 196
8.1.5 下肢损伤来源 .. 197
8.1.6 人体不同部位损伤相关性分析 .. 199
8.1.7 结论 .. 201
8.2 智能车防护人地碰撞损伤的新思路 .. 201
8.2.1 研究方法 .. 202
8.2.2 结果 .. 204
8.2.3 讨论 .. 206
8.2.4 结论 .. 213
8.3 载人摩托车事故中骑乘人员损伤差异 .. 213
8.3.1 试验方案 .. 214
8.3.2 结果及分析 .. 215
8.3.3 结论 .. 220
8.4 自行车座高对骑车人脊背前倾角和头部损伤的影响规律 .. 221
8.4.1 引言 .. 221
8.4.2 背角影响因素及与座高关系 .. 222
8.4.3 典型自行车座高对头部损伤的影响及耐受座高范围 .. 226
8.4.4 讨论 .. 230
8.4.5 结论 .. 232
8.5 小结 .. 232
第1 章 绪论 .. 1
1.1 我国交通安全的现状 .. 1
1.2 智能网联汽车安全 .. 3
1.2.1 功能安全 .. 3
1.2.2 预期功能安全 .. 4
1.2.3 信息安全 .. 6
1.3 现代交通与未来交通的纽带 .. 8
1.4 事故深度调查的技术及意义 .. 9
1.5 本书主要内容 .. 9
第2 章 道路交通安全影响因素 ..11
2.1 人的因素 ..11
2.1.1 驾驶人的生理、心理特征及可靠性 ..11
2.1.2 行人的特征 ..15
2.1.3 骑行者特征 ..18
2.2 车的因素 ..19
2.2.1 汽车的安全性能 ..19
2.2.2 汽车的技术状况 ..21
2.2.3 汽车的安全结构 ..22
2.2.4 汽车的速度 ..23
2.3 路的因素 ..24
2.3.1 公路 ..25
2.3.2 城市道路 ..25
2.3.3 道路条件对行车安全的影响 ..25
2.4 环境因素 ..28
2.4.1 道路景观 ..28
2.4.2 气候条件 ..29
2.5 管理因素 ..30
2.5.1 机动车管理 ..31
2.5.2 驾驶人管理 ..31
2.5.3 交通违法行为处理 ..32
2.6 小结 ..32
第3 章 事故现场勘查的内容与方法 .. 33
3.1 现场勘察的基本流程 ..33
3.2 现场信息采集的基本内容与方法 ..34
3.2.1 标记定位 ..34
3.2.2 现场测量 ..36
3.2.3 拍照记录 ..38
3.3 问询记录 ..42
3.3.1 车内人员问询内容 ..42
3.3.2 行人问询内容 ..43
3.3.3 骑车人/ 乘员问询内容 ..43
3.3.4 目击者问询内容 ..43
3.4 事故参与者损失信息采集的内容与方法 ..44
3.4.1 车损信息采集的内容及方法 ..44
3.4.2 人员损伤信息采集的内容及方法 ..50
3.5 事故现场图绘制 ..50
3.5.1 定义 ..50
3.5.2 现场图绘制规范 ..53
3.6 事故现场分析与复核 ..55
3.7 小结 ..55
第4 章 基于Pc-Crash 的事故再现技术 .. 56
4.1 基于Pc-Crash 的事故再现流程 ..56
4.1.1 事故现场再现 ..57
4.1.2 事故参与者建模 ..57
4.1.3 事故仿真 ..57
4.1.4 仿真结果的分析与验证 ..57
4.2 道路交通事故现场重建 ..58
4.2.1 拖入图片法 ..58
4.2.2 基于Edit DXF Drawing 模块的事
故现场图绘制方法 ..60
4.2.3 基于3D Road object 模块的事故现场三维图绘制方法 ..63
4.2.4 其他交通设施的重建方法 ..66
4.3 事故参与者仿真建模 ..67
4.3.1 事故车辆建模 ..67
4.3.2 行人及两轮车建模 ..69
4.3.3 其他事故参与者建模 ..72
4.4 车辆运动控制及碰撞仿真 ..73
4.5 车- 车碰撞及乘员运动仿真 ..77
4.6 车与车外多刚体模型碰撞仿真 ..82
4.7 碰撞前各事故参与者运动仿真 ..86
4.8 人体损伤验证 ..88
4.8.1 头部损伤指标与耐受极限 ..88
4.8.2 胸部损伤指标与耐受极限 ..89
4.8.3 下肢损伤指标与耐受极限 ..89
4.8.4 臀部损伤指标与耐受极限 ..90
4.8.5 人体损伤分析 ..90
4.9 小结 ..93
第5 章 基于MADYMO 的事故再现技术 .. 95
5.1 MADYMO 简介 ..95
5.1.1 MADYMO 软件特点 ..95
5.1.2 MADYMO 界面操作简介 ..96
5.1.3 MADYMO 在事故再现中的应用 ..97
5.2 MADYMO 理论基础 ..99
5.2.1 多体系统 ..99
5.2.2 约束 .. 102
5.2.3 接触 .. 103
5.2.4 迟滞模型 .. 104
5.3 事故参与者多体系统建模 .. 106
5.3.1 车辆- 行人碰撞系统建模 .. 106
5.3.2 车辆- 两轮车碰撞系统建模 .. 115
5.4 MADYMO 仿真分析与结果读取 .. 116
5.4.1 设置模型控制卡片和输出 .. 116
5.4.2 仿真结果分析与验证 .. 120
5.5 小结 .. 121
第6 章 典型交通事故再现 ..122
6.1 车- 人碰撞事故再现 .. 122
6.1.1 事故简介 .. 122
6.1.2 事故现场重建 .. 122
6.1.3 模型建立 .. 123
6.1.4 再现仿真 .. 124
6.1.5 结果验证 .. 126
6.2 车- 车碰撞事故再现 .. 126
6.2.1 事故简介 .. 126
6.2.2 事故现场重建 .. 127
6.2.3 车辆仿真模型创建 .. 128
6.2.4 再现仿真 .. 128
6.2.5 仿真结果分析与验证 .. 129
6.3 车- 两轮车事故再现 .. 129
6.3.1 事故简介 .. 129
6.3.2 事故现场重建 .. 129
6.3.3 面包车和摩托车- 骑乘人员模型重建 .. 130
6.3.4 仿真结果 .. 130
6.3.5 结果的有效性分析及验证 .. 131
6.4 单车事故再现 .. 133
6.4.1 事故简介 .. 133
6.4.2 单车事故再现流程 .. 133
6.4.3 事故分析 .. 134
6.4.4 事故现场重建 .. 134
6.4.5 再现车辆侧滑运动 .. 135
6.4.6 再现车- 车碰撞过程 .. 136
6.4.7 再现奥迪车碰撞前的运动过程 .. 137
6.4.8 结果分析 .. 138
6.5 复杂多形态耦合案件再现 .. 138
6.5.1 事故简介 .. 138
6.5.2 复杂多形态耦合事故重建流程 139
6.5.3 事故现场重建 .. 140
6.5.4 事故分析及解耦 .. 141
6.5.5 车- 电动自行车碰撞过程单刚体模型再现 .. 141
6.5.6 电动自行车- 自行车碰撞过程单刚体模型再现 .. 142
6.5.7 电动自行车- 共享单车单刚体仿真 .. 143
6.5.8 车- 电动自行车多刚体模型再现及损伤验证 .. 143
6.5.9 电动自行车- 自行车多刚体模型再现及损伤验证 .. 145
6.5.10 结果分析 .. 146
6.6 基于MADYMO 的车- 自行车事故再现 .. 147
6.6.1 事故简介 .. 147
6.6.2 事故参与者建模 .. 147
6.6.3 事故再现结果验证 .. 149
6.7 小结 .. 150
第7 章 事故再现中的不确定性问题 ..151
7.1 事故再现不确定性 .. 151
7.1.1 痕迹不确定性 .. 151
7.1.2 模型不确定性 .. 152
7.1.3 计算不确定性 .. 153
7.2 面向案例的不确定性分析方法 .. 153
7.2.1 证据理论简介 .. 154
7.2.2 面向案例方法简介 .. 155
7.3 区间痕迹下不确定再现结果描述 .. 157
7.3.1 一般区间痕迹不确定性再现结果描述 .. 157
7.3.2 特殊区间痕迹不确定性再现结果描述 .. 159
7.3.3 案例分析 .. 161
7.4 概率痕迹下不确定再现结果描述 .. 163
7.4.1 分析步骤 .. 163
7.4.2 两个数值算例 .. 164
7.5 混合痕迹下不确定再现结果描述 .. 167
7.5.1 分析步骤 .. 167
7.5.2 数值算例 .. 167
7.5.3 真实汽车碰撞事故案例 .. 169
7.6 多模型事故再现结果融合 .. 172
7.6.1 多模型事故再现确定性结果融合 .. 173
7.6.2 多模型事故再现区间结果融合 .. 178
7.6.3 多模型事故再现概率结果融合 .. 184
7.6.4 多模型事故再现混合结果融合 .. 187
7.7 小结 .. 191
第8 章 基于事故深度调查及再现技术的扩展研究 ..193
8.1 人- 车事故中人体损伤来源及相关性 .. 193
8.1.1 数据来源及研究方法 .. 194
8.1.2 头部损伤来源 .. 194
8.1.3 胸部损伤来源 .. 195
8.1.4 臀部损伤来源 .. 196
8.1.5 下肢损伤来源 .. 197
8.1.6 人体不同部位损伤相关性分析 .. 199
8.1.7 结论 .. 201
8.2 智能车防护人地碰撞损伤的新思路 .. 201
8.2.1 研究方法 .. 202
8.2.2 结果 .. 204
8.2.3 讨论 .. 206
8.2.4 结论 .. 213
8.3 载人摩托车事故中骑乘人员损伤差异 .. 213
8.3.1 试验方案 .. 214
8.3.2 结果及分析 .. 215
8.3.3 结论 .. 220
8.4 自行车座高对骑车人脊背前倾角和头部损伤的影响规律 .. 221
8.4.1 引言 .. 221
8.4.2 背角影响因素及与座高关系 .. 222
8.4.3 典型自行车座高对头部损伤的影响及耐受座高范围 .. 226
8.4.4 讨论 .. 230
8.4.5 结论 .. 232
8.5 小结 .. 232
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