CN102156767A - 一种汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现系统 - Google Patents

Abstract

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汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现系统，本系统能够利用事故现场勘察得到的基本数据，计算得到汽车与地面固定物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。可被广泛推广应用，具有明显的行业共性和社会公益性。

Description

一种汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现系统

技术领域

本发明涉及计算机仿真应用技术领域，特别涉及汽车与地面固定物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

汽车与地面固定物碰撞事故是指事故车辆碰撞地面固定物（如电线杆、大树、护栏、护墩等）的一类特殊道路交通事故事故形态，其事故后果大都很严重，常常成为重特大道路交通事故。因此，其计算及模拟再现方法已受到交通事故分析鉴定人员和相关管理部门的特别关注。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，已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。

传统的汽汽车与地面固定物碰撞事故分析鉴定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勘验获得事故车辆的最终停止位置、道路结构、车辆制动痕迹等事故现场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，目前国内外针对汽车碰撞地面固定物事故计算与模拟再现的研究多为有限元分析模型，由于需要几小时乃至长达几天的网格生成过程而难以实现碰撞过程实时模拟，同时由于有限元模拟需要完整的力学参数，不同车型的参数也不相同，因此在交通事故模拟方面的应用尚停留在理论阶段。国外事故仿真软件例如PC-CRASH，需要用户确定碰撞过程的摩擦系数，回弹系数等参数，然后修改初始值和摩擦系数、回弹系数、碰撞中心位置、接触面角度等参数模拟事故的整个过程，而且PC-CRASH输入数据繁多，多为车辆专业技术参数，不具有普遍实用性。本系统提出了汽车碰撞地面固定物事故解析计算与模拟再现的整体方案，构建了汽车碰撞地面固定物事故分析计算与模拟再现系统，本系统为典型模块式结构，层次分明，操作简单，不要求使用人员具备较高的专业技术水平。使用本发明解决汽车碰撞地面固定物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

本发明的主要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汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现系统，本系统能够利用事故现场勘察得到的基本数据，计算得到汽车与地面固定物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：

一种汽车与地面固定物碰撞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：

汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，用于实现汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入、特征点自动校核、现场录入参数归一化与存储功能；

汽车与地面固定物碰撞后运动量计算子系统，用于根据归一化后的地面固定物碰撞中心地标位置、车辆最终停止位置与姿态、地面痕迹事故现场基础数据，求得汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值；

汽车与地面固定物碰撞瞬间运动量计算子系统，用于根据归一化处理的事故现场基础数据、汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值，逆向求得车辆与地面固定物碰撞瞬间的6自由度线速度值与角速度值；

汽车行驶车速模拟计算子系统，用于根据归一化处理的事故现场基本数据、碰撞中心点地标位置和汽车与地面固定物碰撞瞬间的6自由度线速度值与角速度值，计算得到事故车辆在碰撞发生前正常行驶时的行车速度；

汽车与地面固定物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基础数据、汽车与固定物作用前瞬间事故车辆的6自由度线速度和角速度及车辆正常行车速度，实现汽车与地面固定物碰撞事故轨迹状态的二维重构；

汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统，用于根据归一化处理的事故现场基础数据、汽车与固定物作用前瞬间事故车辆的6自由度线速度和角速度及车辆正常行车速度，实现汽车与地面固定物碰撞事故全景全过程状态的三维再现；

汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统，根据归一化校核处置的事故现场基础数据、车辆与地面固定物碰撞作用前瞬间事故车辆的6自由度线速度和角速度、车辆正常行车速度及事故轨迹二维重构，输出汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统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；

所述的汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统、汽车与地面固定物碰撞后运动量计算子系统、汽车与地面固定物碰撞瞬间运动量计算子系统、汽车行驶车速模拟计算子系统依次相连，同时汽车行驶车速模拟计算子系统分别与汽车与地面固定物碰撞事故轨迹二维重构子系统和汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统相连，汽车与地面固定物碰撞事故轨迹二维重构子系统和汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统再与汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统和汽车与地面固定物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征为：

所述的汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统包括汽车与地面固定物碰撞事故现场勘察数据输入与归一化模块和汽车与地面固定物碰撞事故数据存储模块；

所述的汽车与地面固定物碰撞事故现场勘察数据输入与归一化模块，依据交警对车碰撞交通事故现场勘验获得的事故车辆主要结构参数、性能参数及装载条件，路侧地面固定物位置、类别、形式、尺寸及材质，事故现场道路路段结构形式与平纵曲线参数，地面固定物碰撞中心位置、最终停车位置值、车体上碰撞痕迹位置值以及路侧地面固定物损坏状态事故现场勘察数据，完成汽车与地面固定物碰撞事故现场基本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，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；所述的汽车与地面固定物碰撞事故数据存储功能模块采用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，用于存储归一化处理的事故现场基本数据。

所述的汽车与地面固定物碰撞后运动量计算子系统，包括精细化车轮-地面力学模块、碰撞作用后车辆大侧偏运动力学描述模块和终端轨迹点迭代拟合计算模块；所述的精细化车轮-地面力学模块根据车辆与地面固定物碰撞中心点的轨迹，计算地面对轮胎的作用力；所述的碰撞作用后车辆大侧偏运动力学描述模块，根据车辆与地面固定物碰撞中心的轨迹、地面对轮胎的作用力，计算得到汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值；所述的终端轨迹点迭代拟合计算模块，根据归一化处理的事故现场基本数据，迭代计算得到汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度，该模块根据碰撞作用后车辆大侧偏运动力学描述模块和精细化车轮-地面力学模块，从碰撞现场勘测得到的车辆碰撞固定物初始位置开始，利用差分数字计算方法先求得对应的车辆计算停止位置，再逆向求解车辆碰撞固定物后瞬间车辆质心速度和横摆角速度等运动量，当计算运动量为0时，利用车辆运动状态迭代-收敛判断模型对计算停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；当误差大于允许误差要求时，则应用优化方法中的黄金分割原理重新迭代一组车辆碰撞固定物后瞬间运动量值，重复上述计算，直至在设定的允许误差范围内计算停止位置值收敛于实测停止位置值为止；当车辆停止位置在允许误差范围内时，根据最新一组碰撞后瞬间运动量值，得到汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值。

所述的汽车与地面固定物碰撞瞬间运动量计算子系统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地面固定物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地面固定物变形与剪切当量冲击速度计算模块，用于计算地面固定物受车辆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。

所述的汽车行驶车速模拟计算子系统包括汽车与地面固定物碰撞事故5质量15自由度车辆动力学计算模块和汽车与地面固定物碰撞事故逆向梯次组合计算模块；所述的汽车与地面固定物碰撞事故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；所述的汽车与地面固定物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，该模块根据计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态、车辆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或车辆失控侧滑距离值、事故车辆与固定物发生碰撞前的失控状态与形式、车辆碰撞前的行驶路线为计算条件，使用5质量15自由度车辆动力学计算模块，采用黄金分割原理自动变更迭代步长，进行逆向梯次组合计算，求得车辆在事故发生前的正常行驶车速值，初次计算终止后，利用车辆运动状态迭代-收敛判断模型对车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态及车辆最终停止位置，和碰撞现场实际勘测得到的车辆停止位置、计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态进行比较，检验其逼近程度是否达到预先设定的允许误差要求，当误差大于允许误差要求时，则应用优化方法中的黄金分割原理迭代一组新的车辆正常行驶车速值，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车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态为止；当计算终止位置值在允许误差范围内时，最新一组迭代获得的车辆正常行驶车速值就是所要求的值。

所述的汽车与地面固定物碰撞事故轨迹二维重构子系统包括基于CDC图形规则的汽车与地面固定物碰撞事故诸元二维图形库模块和汽车与地面固定物碰撞事故轨迹定位与图形驱动模块；所述的基于CDC图形规则的汽车与地面固定物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基础数据，调用二维图形库中车辆、道路结构等CDC图形规则的事故储元；所述的汽车与地面固定物碰撞事故图形驱动模块，实现利用二维图形对汽车与地面固定物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初始行驶路线及碰撞位置等事故现场勘察数据，以及根据汽车与地面固定物碰撞事故逆向梯次组合计算模块计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态、汽车正常行驶车速、车辆最终停止位置，应用车辆动力学计算模型，由始及终顺序计算车辆在各个环节和各个时段的瞬时姿态与瞬时运动量，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车辆在给定时间计算步长上的各瞬时形态和特征点包括车辆与固定物碰撞中心位置、汽车质心坐标位置，从而取得动画连续表现汽车与地面固定物碰撞事故轨迹状态的二维重构效果。

所述的汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统包括基于OpenGL图形技术的汽车与地面固定物碰撞事故诸元底层3维透视图形建模模块和汽车与地面固定物碰撞事故画驱动及印迹显示模块；所述的基于OpenGL图形技术的汽车与地面固定物碰撞事故诸元底层3维透视图形建模模块，根据归一化校核处置的事故现场基础数据，采用OpenGL三维图形开发技术来实现事故车辆、道路结构、地面固定物三维透视图形的底层建模；所述的汽车与地面固定物碰撞事故动画驱动及印迹显示模块，实现利用3维透视图形对汽车与地面固定物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初始行驶路线及碰撞位置等事故现场勘察数据，以及根据汽车与地面固定物碰撞事故逆向梯次组合计算模块计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态、车辆正常行驶车速、车辆最终停止位置，在三维透视图形的底层建模的基础上，实现利用5质量15自由度车辆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包括车辆质心坐标值及车身横摆、俯仰、侧倾等3自由度角度值与瞬时运动量包括6自由度线速度与角速度值，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和车轮地面印迹，取得动画连续表现汽车与地面固定物碰撞事故全景全过程状态的三维再现效果。

所述的汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统包括汽车与地面固定物碰撞事故主要特征计算数据表输出模块、汽车与地面固定物碰撞事故发生过程简述输出模块以及汽车与地面固定物碰撞事故案例数据存储模块；所述的汽车与地面固定物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基础数据、汽车与固定物碰撞作用前瞬间的6自由度线速度和角速度、车辆正常行车速度，输出事故发生的时间、地点、天气、道路结构、路面状况、汽车行驶状态、汽车质量、固定物名称、固定物被撞中心点坐标位置、汽车与被撞固定物碰撞接触摩擦距离、碰撞瞬间位置、脱离瞬间位置、最终停止位置、车速碰撞位置、侧翻滑移距离、碰撞前制动距离、道路路面宽度、采取制动措施时的车速、碰撞前瞬间的车速等能够概括表现汽车与地面固定物碰撞事故特征的主要数据；所述的汽车与地面固定物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基础数据及事故轨迹二维重构结果，输出事故发生的时间、天气、事故发生地点、事故车辆行驶状态、计算行驶车速、碰撞固定物类型、事故过程二维轨迹描述；所述的汽车与地面固定物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，实现存储模拟计算生成的事故案例数据。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。

附图说明

图1为汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现系统框图；

图2为汽车与地面固定物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为汽车与地面固定物碰撞后运动量计算子系统数据流程图；

图4为汽车与地面固定物碰撞瞬间运动量计算子系统数据流程图；

图5为汽车行驶车速模拟计算子系统数据流程图；

图6为汽车与地面固定物碰撞事故轨迹二维重构子系统数据流程图；

图7为汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统数据流程图；

图8为汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统数据流程图

图9为本发明实施例事故现场勘察图；

图10为本发明实施例事故基本信息数据输入对话窗口；

图11为本发明实施例碰撞车辆的主要结构参数设置对话窗口；

图12为本发明实施例事故现场道路结构设置对话窗口；

图13为本发明实施例事故现场痕迹数据录入对话框；

图14为本发明实施例事故车辆在碰撞前的运动痕迹点设置对话窗口；

图15为本发明实施例汽车车轮状态设置对话窗口；

图16为本发明实施例事故车速计算结果；

图17为本发明实施例事故三维过程再现；

图18为本发明实施例事故二维轨迹重构；

图19为本发明实施例车速计算数据表；

图20为本发明实施例事故过程描述。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：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，本系统包括七大模拟计算子系统：（1）汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统、（2）汽车与地面固定物碰撞后运动量计算子系统、（3）汽车与地面固定物碰撞瞬间运动量计算子系统、（4）汽车行驶车速模拟计算子系统、（5）汽车与地面固定物碰撞事故轨迹二维重构子系统、（6）汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统、（7）汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统。利用本系统的人-机交互界面，输入汽车与地面固定物碰撞事故现场勘察数据并经过系统自动校核和预处理后，完成事故车辆运动力学状态分析计算、事故二维轨迹重构、三维过程再现、事故案例存档、汽车与地面固定物碰撞事故主要特征计算数据表输出以及事故发生过程简述输出等功能。

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）参加图2，汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，用于实现汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入、特征点自动校核、现场录入参数归一化与存储功能。现场录入参数归一化主要是对现场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：汽车与地面固定物碰撞事故现场勘察数据输入与归一化模块和汽车与地面固定物碰撞事故数据存储模块。

a) 汽车与地面固定物碰撞事故现场勘察数据输入与归一化模块，依据交警对车碰撞交通事故现场勘验获得的事故车辆主要结构参数、性能参数及装载条件，路侧地面固定物位置、类别、形式、尺寸及材质，事故现场道路路段结构形式与平纵曲线参数，地面固定物碰撞中心位置、最终停车位置值、车体上碰撞痕迹位置值以及路侧地面固定物损坏状态等事故现场勘察数据，完成汽车与地面固定物碰撞事故现场基本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）汽车与地面固定物碰撞事故数据存储功能模块，用于存储归一化处理的事故现场基本数据；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，汽车与地面固定物碰撞后运动量计算子系统，根据归一化后的地面固定物碰撞中心地标位置、车辆最终停止位置与姿态、地面痕迹等事故现场基础数据，求得汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值。本子系统包括三个模块：终端轨迹点迭代拟合计算模块、碰撞作用后车辆大侧偏运动力学描述模块、精细化车轮-地面力学模块。

a) 精细化车轮-地面力学模块根据车辆与地面固定物碰撞中心点的轨迹，计算地面对轮胎的作用力。对于运动中的汽车而言，除空气作用和重力外，几乎所有其他影响汽车运动状态的外力（或力矩）都是以地面作用于轮胎的形式来传递给车体的。当事故车辆在碰撞冲击惯性作用下，从碰撞作用结束瞬间开始“自由运动”直至车辆最后停止，此期间碰撞车辆只受重力和车轮—地面作用力的作用，空气作用力可以忽略不计。轮胎—地面作用力计算与车轮侧偏角、轮胎特性及垂直载荷相关，本模块采用具有大侧偏角运动适应性的G.Gim轮胎理论力学模型计算地面对轮胎的作用力。（G.Gim轮胎理论力学模型具体公式参见：魏朗.用于碰撞事故中车辆动力学模拟的轮胎模型分析.西安公路交通大学学报,1999.2(1)）

b) 碰撞作用后车辆大侧偏运动力学描述模块，根据车辆与地面固定物碰撞中心的轨迹、地面对轮胎的作用力，计算得到汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值。车辆轮胎所受的纵向力、侧向力和回正力矩对汽车瞬态运动状态及轨迹路线起着决定作用。本模块利用车辆11自由度运动力学计算模型和具有大侧偏角运动适应性的G.Gim轮胎理论力学模型，计算汽车与地面固定物碰撞作用后车辆各瞬间的6自由度线速度与角速度值。

车辆11自由度运动力学计算模型用于计算碰撞车辆车体在急速横摆旋转运动过程中各瞬间的运动姿态。具体计算方法：采用车辆车身六自由度（在空间坐标系中，在X、Y、Z方向所受的力以及绕X轴旋转的侧倾运动，绕Y轴旋转地俯仰运动以及绕Z轴旋转地横摆运动）、四个车轮所受的垂直载荷及前轮平均转向角这11自由度的汽车动力学解析计算方程，求解车辆各瞬间的运动姿态。（具体公式参见——魏朗等.车对车碰撞事故再现计算机模拟系统的研究.中国公路学报.1996.9(4).）

c) 终端轨迹点迭代拟合计算模块，根据归一化处理的事故现场基本数据，迭代计算得到汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度。

其中车辆运动状态迭代—收敛判断模型：

式中：

为设定的允许误差值；

 、

、

为从碰撞后的瞬间至最终停止位置之间车辆瞬态运动量差分方程式函数。X、Y为车辆质心在地面坐标系中的位置坐标值(m )；

为车体纵向中心线与X 轴所成角度(逆时针为正，rad)；V为速度（km/h）, 

为角速度( rad/s )；下标意义：x、y为X轴向、Y轴向分量；su为终停止处的值；g为碰撞后瞬间的值；A 、B 为A 车、B 车的值；s为计算值(或设定值)。

差分数字计算方法：

（3）参加图4，汽车与地面固定物碰撞瞬间运动量计算子系统，根据归一化处理的事故现场基础数据、汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值，逆向求得车辆与地面固定物碰撞瞬间的6自由度线速度值与角速度值。本子系统包括两个模块：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地面固定物变形与剪切当量冲击速度计算模块。

a) 首先根据有限元网格划分原理圆整事故车辆大面积复杂变形（域）为等效规整变形（域）并计算车辆在失控状态下撞击地面固定物产生塑性变形后所吸收的能量值，然后依据能量守恒原理，折算得到与车身变形能量相当的当量冲击速度。

b) 基于有限元网格划分原理的地面固定物变形与剪切当量冲击速度计算模块，用于计算地面固定物受车辆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。首先根据有限元网格划分原理圆整地面固定物变形复杂变形（域）为等效规整变形（域）并计算在事故车辆撞击下地面固定物产生塑性变形后所吸收的能量值，并根据材料力学理论计算地面固定物发生剪切折断的能量值，然后依据能量守恒原理，折算得到与地面固定物变形和折断能量相当的当量冲击速度。

（4）参加图5，汽车行驶车速模拟计算子系统，根据归一化处理的事故现场基本数据、碰撞中心点地标位置和汽车与地面固定物碰撞瞬间的6自由度线速度值与角速度值，计算得到事故车辆在碰撞发生前正常行驶时的行车速度。本子系统根据归一化处理的车辆碰撞前制动距离（痕迹）值或车辆失控侧滑距离（痕迹）值等事故现场基础数据、车辆与地面固定物碰撞瞬间的6自由度线速度值与角速度值，采用5质量15自由度车辆动力学计算模块和汽车与地面固定物碰撞事故逆向梯次组合计算模块，计算得到事故车辆在危险状态发生前的正常运动状态值（行驶车速）。本子系统包括两个模块：汽车与地面固定物碰撞事故5质量15自由度车辆动力学计算模块和汽车与地面固定物碰撞事故逆向梯次组合计算模块。

a) 汽车与地面固定物碰撞事故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。具体包括：车辆车身质量（汽车簧载质量）6自由度（在空间坐标系中，分别沿X、Y、Z方向的3个的线速度以及绕X轴旋转的侧倾运动，绕Y轴旋转的俯仰运动以及绕Z轴旋转的横摆运动）、4个车轮独立质量（汽车簧载质量）所具有的垂直运动和滚动运动，以及前轮平均转向（角）运动。

b) 汽车与地面固定物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。具体方案是：根据以前节计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态、车辆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（痕迹）值或车辆失控侧滑距离（痕迹）值、事故车辆与固定物发生碰撞前的失控状态与形式、车辆碰撞前的行驶路线为计算条件，使用5质量15自由度车辆动力学计算模块，采用黄金分割原理自动变更迭代步长，进行逆向梯次组合计算，求得车辆在事故发生前的正常行驶车速值。初次计算终止后，利用车辆运动状态迭代-收敛判断模型对车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态及车辆最终停止位置，和碰撞现场实际勘测得到的车辆停止位置、上述步骤计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态进行比较，检验其逼近程度是否达到预先设定的允许误差要求。如果误差还大，则应用优化方法中的黄金分割原理迭代一组新的车辆正常行驶车速值，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车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态为止。当计算终止位置值在允许误差范围内时，最新一组迭代获得的车辆正常行驶车速值就是所要求的值。

（5）参见图6，汽车与地面固定物碰撞事故轨迹二维重构子系统，根据归一化处理的事故现场基础数据、汽车与固定物作用前瞬间事故车辆的6自由度线速度和角速度及车辆正常行车速度，实现汽车与地面固定物碰撞事故轨迹状态的二维重构。本子系统包括二个功能模块：基于CDC（Visual C++设备环境）图形规则的汽车与地面固定物碰撞事故诸元（车辆、现场道路与环境）二维图形库模块和汽车与地面固定物碰撞事故轨迹定位与图形驱动模块。为了在实际操作中提高计算模拟的精确度，可将本系统的二维重构结果与事故现场采集到的真实情况作对比，如果准确度达到精度要求，则可输出事故模拟计算结果；如果准确度不高，应当在保证事故碰撞中心点基本准确的前提下，适当调整事故现场基本输入参数及经验推测参数，提高计算模拟的准确度，达到优化计算结果的目的。

a) 基于CDC（Visual C++设备环境）图形规则的汽车与地面固定物碰撞事故诸元（车辆、现场道路与环境）二维图形库模块，根据归一化校核处置的事故现场基础数据，调用二维图形库中车辆、道路结构等CDC图形规则的事故储元。

b) 汽车与地面固定物碰撞事故图形驱动模块，实现利用二维图形对汽车与地面固定物碰撞事故轨迹状态进行二维重构。本模块自动读入来自事故现场的初始行驶路线及碰撞位置等事故现场勘察数据，以及根据汽车与地面固定物碰撞事故逆向梯次组合计算模块计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态、汽车正常行驶车速、车辆最终停止位置，应用前述的车辆动力学计算模型，由始及终顺序计算车辆在各个环节和各个时段的瞬时姿态（车辆质心坐标值、方位角）与瞬时运动量（平面线速度和横摆角速度），在取足够小的计算步长（为了提高精度，本子系统计算中取为0.0002s）的前提下，在计算机屏幕上适时显示事故车辆在给定时间计算步长上的各瞬时形态和特征点（包括车辆与固定物碰撞中心位置、汽车质心坐标位置），从而取得动画连续表现汽车与地面固定物碰撞事故轨迹状态的二维重构效果。

（6）参见图7，汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统，根据归一化处理的事故现场基础数据、汽车与固定物作用前瞬间事故车辆的6自由度线速度和角速度及车辆正常行车速度，实现汽车与地面固定物碰撞事故全景全过程状态的三维再现。本子系统包括二个功能模块：基于OpenGL图形技术的汽车与地面固定物碰撞事故诸元（车辆、现场道路与环境）底层3维透视图形建模模块和汽车与地面固定物碰撞事故画驱动及印迹显示模块。为了在实际操作中提高计算模拟的精确度，可将本系统的三维过程再现结果与事故现场采集到的真实情况作对比，如果准确度达到精度要求，则可输出事故模拟计算结果；如果准确度不高，应当在保证事故碰撞中心基本准确的前提下，适当调整事故现场基本输入参数及经验推测参数，提高计算模拟的准确度，达到优化计算结果的目的。

a) 基于OpenGL图形技术的汽车与地面固定物碰撞事故诸元（车辆、现场道路与环境）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、道路结构、地面固定物等三维透视图形的底层建模。

b) 汽车与地面固定物碰撞事故动画驱动及印迹显示模块，实现利用3维透视图形对汽车与地面固定物碰撞事故全景全过程的三维过程再现。本模块自动读入来自事故现场的初始行驶路线及碰撞位置等事故现场勘察数据，以及根据汽车与地面固定物碰撞事故逆向梯次组合计算模块计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态、车辆正常行驶车速、车辆最终停止位置，在三维透视图形的底层建模的基础上，实现利用5质量15自由度车辆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（车辆质心坐标值及车身横摆、俯仰、侧倾等3自由度角度值）与瞬时运动量（6自由度线速度与角速度值），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和车轮地面印迹，取得动画连续表现汽车与地面固定物碰撞事故全景全过程状态的三维再现效果。

（7）参见图8，汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统，根据归一化校核处置的事故现场基础数据、车辆与地面固定物碰撞作用前瞬间事故车辆的6自由度线速度和角速度、车辆正常行车速度及事故轨迹二维重构，输出汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统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。本子系统包括三个模块：汽车与地面固定物碰撞事故主要特征计算数据表输出模块、汽车与地面固定物碰撞事故发生过程简述输出模块以及汽车与地面固定物碰撞事故案例数据存储模块。

a）汽车与地面固定物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基础数据、汽车与固定物碰撞作用前瞬间的6自由度线速度和角速度、车辆正常行车速度，输出事故发生的时间、地点、天气、道路结构、路面状况、汽车行驶状态、汽车质量、固定物名称、固定物被撞中心点坐标位置、汽车与被撞固定物碰撞接触摩擦距离、碰撞瞬间位置、脱离瞬间位置、最终停止位置、车速碰撞位置、侧翻滑移距离、碰撞前制动距离、道路路面宽度、采取制动措施时的车速、碰撞前瞬间的车速等能够概括表现汽车与地面固定物碰撞事故特征的主要数据。

b）汽车与地面固定物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基础数据及事故轨迹二维重构结果，输出事故发生的时间、天气、事故发生地点、事故车辆行驶状态、计算行驶车速、碰撞固定物类型、事故过程2维轨迹描述。

c）汽车与地面固定物碰撞事故案例数据存储模块，用于存储模拟计算生成的事故案例数据。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。

使用本发明系统经过对汽车与地面固定物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、汽车与地面固定物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汽车与地面固定物碰撞事故技术鉴定和事故责任认定的证据材料。

以下发明人给出现实发生的真实案例，通过利用本分析模拟再现系统所完成的整个交通事故鉴定的全过程。

实施例1

如图9所示，为实施例事故现场图。2009年5月4日4时20分许，在铜川延安路铜川公路段门前路段，由南向北行驶的江淮牌轿车与路右侧大树发生碰撞事故。事故现场为公路道路，南北方向为4车道，路面总宽14m。事故发生时晴天，干燥沥青路面。

事故模拟计算结果：汽车驾驶员采取制动措施时的行驶车速为：88.2km/h；与路侧大树计算碰撞车速为：74.1km/h。

数据输入对话窗口操作步骤：

① 如图10所示，运行软件，执行【汽车碰撞固定物事故】命令，弹出【车碰固定物事故基本情况录入】对话框。根据交警对事故现场勘验获得的事故基本信息数据，在各文本框中依据字段要求输入事故发生时的基本信息。

② 如图11所示，第一步对话框内容输入完毕后，单击【下一步】按钮，弹出【事故车辆类型录入】对话框。根据交警对事故现场勘验获得的车辆结构参数数据，输入事故发生时汽车参数等数据。

③ 如图12所示，第二步对话框内容输入完毕后，单击【下一步】按钮，弹出【事故现场道路结构对话窗口】对话框。根据交警对事故现场勘验获得的道路结构参数数据，在对话框中输入道路结构信息。

④ 如图13所示，第三步对话框内容输入完毕后，单击【下一步】按钮，弹出【事故现场痕迹数据录入】对话框。根据交警对事故现场勘验获得的碰撞位置参数、固定物类型和地面痕迹检测数据，在对话框中输入汽车碰撞位置点、最后停止点及地面固定物的状态等数据。

数据输入注意事项：侧翻后车体与地面滑动摩擦系数推荐值为0.35-0.65，由低到高取值顺序为：混凝土路面、沥青路面、土石路面；事故车辆为半挂车时，前述停止位置车辆方位角输入为挂车的方位角，此偏差值为主车方位角与挂车方位角的差值，主车相对挂车向左偏时，此偏差角取正值。对于农用三轮车，其碰撞时及停止时位置坐标应输入该车前轮位置坐标。发生汽车与别的固定物再碰撞时，此时相应的停车位置为车辆与在碰撞固定物碰撞瞬间点位置。碰撞圆形固定物或没有碰撞摩擦滑动过程时，碰撞前、后瞬间为同一数值。

⑤ 如图14所示，第四步对话框内容输入完毕后，单击【下一步】按钮，弹出【碰撞前车辆运动轨迹点录入】对话框。根据交警对事故现场勘验获得的碰撞位置参数和地面痕迹检测数据，在对话框中输入汽车在碰撞瞬间的质心位置和运动痕迹质心点等数据。

数据输入注意事项：在有路面制动痕迹时，第1点为路面制动痕迹起点到事故碰撞瞬间车辆质心点之间的点；第2点为路面制动痕迹起点；第3及第4点顺序为制动痕迹起点前的车辆行驶轨迹质心点。没有路面制动痕迹时，全部点顺序为碰撞瞬间车辆质心点前的车辆行驶轨迹质心点。

⑥ 如图15所示，第五步对话框内容输入完毕后，单击【下一步】按钮，弹出【汽车车轮状态对话窗口】对话框。根据交警对事故现场勘验获得的事故车辆参数数据，在对话框中输入车辆车轮状态。

数据输入注意事项：车轮没有制动抱死时输入0；车轮制动抱死时输入1；前轮转角以左转向角为正值，右转向角为负值；只有重型货车在碰撞后可为转向操控行驶状态。

⑦ 第六步对话框内容输入完毕后，单击【下一步（确定）】按钮。屏幕显示事故现场数据输入完毕。至此，汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现系统对话窗口数据输入的操作结束，可执行系统的数据存储和事故计算功能。

本发明的汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算系统界面具体操作步骤：

① 如图16所示，单击工具栏【事故计算】按钮，进行碰撞运动力学计算。

② 如图17所示，单击工具栏【三维再现】按钮，实现事故三维过程再现。

③ 如图18所示，单击工具栏【二维重构】按钮，实现事故二维轨迹重构。

④ 如图19所示，单击工具栏【数据表输出】按钮，实现车速计算数据表输出。

⑤ 如图20所示，单击工具栏【过程描述】按钮，实现事故过程描述。

Claims (8)

1.一种汽车与地面固定物碰撞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：

汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，用于实现汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入、特征点自动校核、现场录入参数归一化与存储功能；

汽车与地面固定物碰撞后运动量计算子系统，用于根据归一化后的地面固定物碰撞中心地标位置、车辆最终停止位置与姿态、地面痕迹事故现场基础数据，求得汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值；

汽车与地面固定物碰撞瞬间运动量计算子系统，用于根据归一化处理的事故现场基础数据、汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值，逆向求得车辆与地面固定物碰撞瞬间的6自由度线速度值与角速度值；

汽车行驶车速模拟计算子系统，用于根据归一化处理的事故现场基本数据、碰撞中心点地标位置和汽车与地面固定物碰撞瞬间的6自由度线速度值与角速度值，计算得到事故车辆在碰撞发生前正常行驶时的行车速度；

汽车与地面固定物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基础数据、汽车与固定物作用前瞬间事故车辆的6自由度线速度和角速度及车辆正常行车速度，实现汽车与地面固定物碰撞事故轨迹状态的二维重构；

汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统，用于根据归一化处理的事故现场基础数据、汽车与固定物作用前瞬间事故车辆的6自由度线速度和角速度及车辆正常行车速度，实现汽车与地面固定物碰撞事故全景全过程状态的三维再现；

汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统，根据归一化校核处置的事故现场基础数据、车辆与地面固定物碰撞作用前瞬间事故车辆的6自由度线速度和角速度、车辆正常行车速度及事故轨迹二维重构，输出汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统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；

所述的汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统、汽车与地面固定物碰撞后运动量计算子系统、汽车与地面固定物碰撞瞬间运动量计算子系统、汽车行驶车速模拟计算子系统依次相连，同时汽车行驶车速模拟计算子系统分别与汽车与地面固定物碰撞事故轨迹二维重构子系统和汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统相连，汽车与地面固定物碰撞事故轨迹二维重构子系统和汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统再与汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统和汽车与地面固定物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所述的汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现计算机系统，其特征在于：所述的汽车与地面固定物碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统包括汽车与地面固定物碰撞事故现场勘察数据输入与归一化模块和汽车与地面固定物碰撞事故数据存储模块；

所述的汽车与地面固定物碰撞事故现场勘察数据输入与归一化模块，依据交警对车碰撞交通事故现场勘验获得的事故车辆主要结构参数、性能参数及装载条件，路侧地面固定物位置、类别、形式、尺寸及材质，事故现场道路路段结构形式与平纵曲线参数，地面固定物碰撞中心位置、最终停车位置值、车体上碰撞痕迹位置值以及路侧地面固定物损坏状态事故现场勘察数据，完成汽车与地面固定物碰撞事故现场基本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，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；所述的汽车与地面固定物碰撞事故数据存储功能模块采用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，用于存储归一化处理的事故现场基本数据。

3.如权利要求1所述的汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现计算机系统，其特征在于：所述的汽车与地面固定物碰撞后运动量计算子系统，包括精细化车轮-地面力学模块、碰撞作用后车辆大侧偏运动力学描述模块和终端轨迹点迭代拟合计算模块；所述的精细化车轮-地面力学模块根据车辆与地面固定物碰撞中心点的轨迹，计算地面对轮胎的作用力；所述的碰撞作用后车辆大侧偏运动力学描述模块，根据车辆与地面固定物碰撞中心的轨迹、地面对轮胎的作用力，计算得到汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值；所述的终端轨迹点迭代拟合计算模块，根据归一化处理的事故现场基本数据，迭代计算得到汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度，该模块根据碰撞作用后车辆大侧偏运动力学描述模块和精细化车轮-地面力学模块，从碰撞现场勘测得到的车辆碰撞固定物初始位置开始，利用差分数字计算方法先求得对应的车辆计算停止位置，再逆向求解车辆碰撞固定物后瞬间车辆质心速度和横摆角速度等运动量，当计算运动量为0时，利用车辆运动状态迭代-收敛判断模型对计算停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；当误差大于允许误差要求时，则应用优化方法中的黄金分割原理重新迭代一组车辆碰撞固定物后瞬间运动量值，重复上述计算，直至在设定的允许误差范围内计算停止位置值收敛于实测停止位置值为止；当车辆停止位置在允许误差范围内时，根据最新一组碰撞后瞬间运动量值，得到汽车与地面固定物碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值。

4.如权利要求1所述的汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现计算机系统，其特征在于：所述的汽车与地面固定物碰撞瞬间运动量计算子系统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地面固定物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地面固定物变形与剪切当量冲击速度计算模块，用于计算地面固定物受车辆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。

5.如权利要求1所述的汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现计算机系统，其特征在于：所述的汽车行驶车速模拟计算子系统包括汽车与地面固定物碰撞事故5质量15自由度车辆动力学计算模块和汽车与地面固定物碰撞事故逆向梯次组合计算模块；所述的汽车与地面固定物碰撞事故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；所述的汽车与地面固定物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，该模块根据计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态、车辆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或车辆失控侧滑距离值、事故车辆与固定物发生碰撞前的失控状态与形式、车辆碰撞前的行驶路线为计算条件，使用5质量15自由度车辆动力学计算模块，采用黄金分割原理自动变更迭代步长，进行逆向梯次组合计算，求得车辆在事故发生前的正常行驶车速值，初次计算终止后，利用车辆运动状态迭代-收敛判断模型对车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态及车辆最终停止位置，和碰撞现场实际勘测得到的车辆停止位置、计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态进行比较，检验其逼近程度是否达到预先设定的允许误差要求，当误差大于允许误差要求时，则应用优化方法中的黄金分割原理迭代一组新的车辆正常行驶车速值，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车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态为止；当计算终止位置值在允许误差范围内时，最新一组迭代获得的车辆正常行驶车速值就是所要求的值。

6.如权利要求1所述的汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现计算机系统，其特征在于：所述的汽车与地面固定物碰撞事故轨迹二维重构子系统包括基于CDC图形规则的汽车与地面固定物碰撞事故诸元二维图形库模块和汽车与地面固定物碰撞事故轨迹定位与图形驱动模块；所述的基于CDC图形规则的汽车与地面固定物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基础数据，调用二维图形库中车辆、道路结构等CDC图形规则的事故储元；所述的汽车与地面固定物碰撞事故图形驱动模块，实现利用二维图形对汽车与地面固定物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初始行驶路线及碰撞位置等事故现场勘察数据，以及根据汽车与地面固定物碰撞事故逆向梯次组合计算模块计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态、汽车正常行驶车速、车辆最终停止位置，应用车辆动力学计算模型，由始及终顺序计算车辆在各个环节和各个时段的瞬时姿态与瞬时运动量，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车辆在给定时间计算步长上的各瞬时形态和特征点包括车辆与固定物碰撞中心位置、汽车质心坐标位置，从而取得动画连续表现汽车与地面固定物碰撞事故轨迹状态的二维重构效果。

7.如权利要求1所述的汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现计算机系统，其特征在于：所述的汽车与地面固定物碰撞事故三维模拟再现子系统包括基于OpenGL图形技术的汽车与地面固定物碰撞事故诸元底层3维透视图形建模模块和汽车与地面固定物碰撞事故画驱动及印迹显示模块；所述的基于OpenGL图形技术的汽车与地面固定物碰撞事故诸元底层3维透视图形建模模块，根据归一化校核处置的事故现场基础数据，采用OpenGL三维图形开发技术来实现事故车辆、道路结构、地面固定物三维透视图形的底层建模；所述的汽车与地面固定物碰撞事故动画驱动及印迹显示模块，实现利用3维透视图形对汽车与地面固定物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初始行驶路线及碰撞位置等事故现场勘察数据，以及根据汽车与地面固定物碰撞事故逆向梯次组合计算模块计算得到的车辆与固定物碰撞瞬间的位置和姿态、车辆正常行驶车速、车辆最终停止位置，在三维透视图形的底层建模的基础上，实现利用5质量15自由度车辆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包括车辆质心坐标值及车身横摆、俯仰、侧倾等3自由度角度值与瞬时运动量包括6自由度线速度与角速度值，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和车轮地面印迹，取得动画连续表现汽车与地面固定物碰撞事故全景全过程状态的三维再现效果。

8.如权利要求1所述的汽车与地面固定物碰撞事故分析计算与模拟再现计算机系统，其特征在于：所述的汽车与地面固定物碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统包括汽车与地面固定物碰撞事故主要特征计算数据表输出模块、汽车与地面固定物碰撞事故发生过程简述输出模块以及汽车与地面固定物碰撞事故案例数据存储模块；所述的汽车与地面固定物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基础数据、汽车与固定物碰撞作用前瞬间的6自由度线速度和角速度、车辆正常行车速度，输出事故发生的时间、地点、天气、道路结构、路面状况、汽车行驶状态、汽车质量、固定物名称、固定物被撞中心点坐标位置、汽车与被撞固定物碰撞接触摩擦距离、碰撞瞬间位置、脱离瞬间位置、最终停止位置、车速碰撞位置、侧翻滑移距离、碰撞前制动距离、道路路面宽度、采取制动措施时的车速、碰撞前瞬间的车速等能够概括表现汽车与地面固定物碰撞事故特征的主要数据；所述的汽车与地面固定物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基础数据及事故轨迹二维重构结果，输出事故发生的时间、天气、事故发生地点、事故车辆行驶状态、计算行驶车速、碰撞固定物类型、事故过程二维轨迹描述；所述的汽车与地面固定物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，实现存储模拟计算生成的事故案例数据。

Images