何宇桐，趙 東

(1.上海聯(lián)合道路交通安全科學(xué)研究中心，上海 201804；2.道路交通安全公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214151)

1 引 言

當(dāng)前的交通事故研究中計(jì)算事故前車(chē)速方法很多，但都需要完整的證據(jù)如痕跡或視頻記錄作為計(jì)算基礎(chǔ)，在缺乏基礎(chǔ)時(shí)推測(cè)事故前車(chē)速非常困難。通過(guò)有視頻數(shù)據(jù)可以研究在事故前車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)而有針對(duì)性的進(jìn)行分析，綜合多方面因素得出最大概率的事故前車(chē)速，改善和提高在缺乏客觀直接證據(jù)條件下的車(chē)速計(jì)算方法和計(jì)算精度。在當(dāng)前中國(guó)城市道路視頻記錄的事故及車(chē)輛行車(chē)記錄儀記錄的事故數(shù)據(jù)增多的情況，通過(guò)基于各種視頻數(shù)據(jù)分析事故前車(chē)輛運(yùn)動(dòng)特征，可以解決事故前場(chǎng)景數(shù)據(jù)真實(shí)度代表性問(wèn)題，利用科學(xué)方法構(gòu)造車(chē)速預(yù)測(cè)函數(shù)已經(jīng)具有可行性。

2 參數(shù)指標(biāo)的確定

道路交通事故數(shù)據(jù)含視頻案例逐年增加，但是國(guó)內(nèi)的道路監(jiān)控的功能與事故場(chǎng)景研究需求有差異，大多不能用于事故中車(chē)輛精確運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析。大多數(shù)道路路口監(jiān)控主要用于治安，而用于交通違法監(jiān)管的高清設(shè)備中，絕大多數(shù)存在“視野范圍小”“視野角度窄”等問(wèn)題，加上復(fù)雜的設(shè)備型號(hào)和數(shù)據(jù)格式，能夠用來(lái)做精確定量分析的數(shù)據(jù)只占極小部分，因此必須設(shè)定篩選條件，使得視頻數(shù)據(jù)能夠滿足研究要求，而案例篩選前必須制定參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為篩選條件。

2.1 數(shù)據(jù)參數(shù)確定和案例篩選

(1)事故關(guān)鍵參數(shù)預(yù)選

通過(guò)觀察交通事故視頻數(shù)據(jù)的特點(diǎn)參考已有的研究成果，選擇一批參數(shù)作為關(guān)鍵分析對(duì)象，將重點(diǎn)考慮一些通過(guò)視頻才能獲得的獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)作為關(guān)鍵參數(shù)。經(jīng)過(guò)分析，篩選出了10個(gè)關(guān)鍵參數(shù)作為從視頻中的提取目標(biāo)。這些參數(shù)為：X1.車(chē)輛通過(guò)路口信號(hào)距變紅秒數(shù)；X2.路口的尺寸；X3.照明光線；X4.路口的限速條件；X5.車(chē)輛過(guò)停車(chē)線瞬間的車(chē)速；X6.路面干濕條件；X7.車(chē)輛的類(lèi)型；X8.碰撞對(duì)象的類(lèi)型；X9.碰撞時(shí)車(chē)速；X10.車(chē)輛的減速度；

(2)事故數(shù)據(jù)格式確定和獲取可行性分析

由于車(chē)速是最為關(guān)鍵的特征參數(shù)，應(yīng)要求所有的被選數(shù)據(jù)具有可計(jì)算車(chē)速的基本條件，為此必須定義規(guī)范的車(chē)速計(jì)算方法流程以及可接受的誤差許可范圍。參考GA/T1133-2014標(biāo)準(zhǔn)可以為每個(gè)符合要求的案例計(jì)算在某一時(shí)刻或某一位置的平均車(chē)速。由于大部分案例沒(méi)有精確的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪圖，且即便有測(cè)繪圖紙的案例，其測(cè)繪關(guān)鍵位置信息精度也不足以支持計(jì)算。因此使用相對(duì)車(chē)輛幾何尺寸的差分計(jì)算方法來(lái)估算車(chē)速。需要注意的是，由于車(chē)輛在視頻中出現(xiàn)的時(shí)長(zhǎng)限制，并非所有樣本都能夠得到完整的截圖。在有限的視頻長(zhǎng)度里，希望截取更多的圖像，以增加精度；越接近碰撞，精度要求越高。計(jì)算顯示視頻拍攝與車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的夾角有影響，為盡量減小偏差，只選擇夾角小于45°的視頻數(shù)據(jù)。除上述內(nèi)容外，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)視頻播放必須使用?？低暪俜杰浖拍苷_播放所有視頻資料，其它類(lèi)型播放器可能存在丟幀，跳幀等錯(cuò)誤。最終選用了視偵通V2.0.7.426018作為播放軟件。

(3)數(shù)據(jù)滿足條件要求

考慮研究的必要性，將事故瞬時(shí)車(chē)速和車(chē)過(guò)停車(chē)線位置車(chē)速作為兩個(gè)目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過(guò)觀察還發(fā)現(xiàn)一些其它條件無(wú)法滿足，如：①事故制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)位置存在不可在同一視頻同時(shí)準(zhǔn)確觀察到的問(wèn)題；②可滿足精確計(jì)算車(chē)速的案例無(wú)法同時(shí)準(zhǔn)確地觀察到制動(dòng)時(shí)刻；③制動(dòng)時(shí)刻與制動(dòng)位置無(wú)法同時(shí)準(zhǔn)確觀察；因此必須將數(shù)據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整，以期達(dá)到滿足計(jì)算的基本要求。

表1 預(yù)期影響因素的字段類(lèi)型整理

2.2 視頻數(shù)據(jù)矩陣的構(gòu)建

通過(guò)篩選，最終得到了88組滿足大部分要求的視頻，進(jìn)過(guò)對(duì)每個(gè)視頻按計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。車(chē)輛長(zhǎng)度和軸距等中間過(guò)程計(jì)算資料數(shù)據(jù)不列入表中。通過(guò)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算處理，得到了一個(gè)量化數(shù)據(jù)矩陣。

數(shù)據(jù)格式說(shuō)明：因路口存在信號(hào)燈時(shí)間差異，把通過(guò)停車(chē)線瞬間至燈色變紅時(shí)間作為條件因素，因其主要影響駕駛?cè)烁泄?，故精度定? s；路口具體尺寸難以測(cè)量，故表征為汽車(chē)行駛通過(guò)路口時(shí)垂直行駛方向車(chē)道數(shù)；事故中無(wú)論貨車(chē)還是大中型客車(chē)都有著與小客車(chē)顯著的視野差異，故分為小車(chē)與大車(chē)兩類(lèi)；統(tǒng)計(jì)路口最常見(jiàn)的路口限速為40和60占比為39%和35%；路面干濕程度從視頻難以判斷，故而僅分干濕兩個(gè)指標(biāo)；統(tǒng)計(jì)碰撞對(duì)象的類(lèi)型可得到，82%為VRU，18%為其他機(jī)動(dòng)車(chē)，考慮到VRU在駕駛員視覺(jué)特性與機(jī)動(dòng)車(chē)輛的差別故分為兩種。根據(jù)以上分析確定每個(gè)事故案例獲取的數(shù)據(jù)字段和格式列表。通過(guò)篩選，最終得到88組滿足要求的視頻，通過(guò)上文方法處理得到了88×10矩陣。

3 研究參數(shù)指標(biāo)的分析

利用SPSS中的相關(guān)性分析工具對(duì)X組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，得到以下強(qiáng)相關(guān)性關(guān)聯(lián)：

(1)有減速行為的案例中，X1與X5～X4具有強(qiáng)負(fù)向相關(guān)性；分析認(rèn)為當(dāng)X1越小時(shí)，汽車(chē)越有從下方逼近甚至超過(guò)限速值的趨勢(shì)；X1的平均值為11.6 s。在無(wú)減速的48個(gè)案例中，X1全部小于9 s，平均值為5.7 s；符合汽車(chē)過(guò)路口的綠燈時(shí)間窗口下限影響司機(jī)對(duì)速度選擇。

(2)發(fā)現(xiàn)X3與X10有強(qiáng)相關(guān)性，X3與X5，X9均無(wú)相關(guān)性；進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)夜間事故的車(chē)輛減速度均值為5.0 m/s2是日間減速度均值4.2m/s2的1.19倍。

(3)發(fā)現(xiàn)X6與X10具有強(qiáng)相關(guān)性，濕滑路面制動(dòng)減速度均值為3.4 m/s2，干燥路面制動(dòng)減速度均值為4.5 m/s2，雨天平均制動(dòng)減速度為晴天的0.75倍。

(4)發(fā)現(xiàn)X8與X9、X10具有弱相關(guān)性，與VRU事故中的速度分布中值為11.9 m/s，減速度分布中值為3.3 m/s2，而與其它機(jī)動(dòng)車(chē)事故中的速度分布中值為10.8 m/s減速度分布中值為3.1 m/s2；顯示在與VRU事故中的車(chē)速更高，減速度更大。

4 車(chē)速預(yù)測(cè)模型構(gòu)造

受樣本容量限制，無(wú)法就每種情況給出統(tǒng)計(jì)規(guī)律。對(duì)車(chē)速變化從三個(gè)角度擬合，得出：

(1)單獨(dú)按光照條件擬合

夜間車(chē)輛碰撞前車(chē)速y=5.016 7x+19.409 1 4.4

(1)

日間車(chē)輛碰撞前車(chē)速y=4.207 9x+17.206 8 4.5

(2)

(2)單獨(dú)按碰撞對(duì)象擬合

與機(jī)動(dòng)車(chē)碰撞前車(chē)速y=4.801 4x+16.941 2 4.6

(3)

與兩輪車(chē)碰撞前車(chē)速y=4.275 2x+18.645 5 4.7

(4)

(3)單獨(dú)按路面濕滑程度擬合

濕滑路面 車(chē)輛碰撞前車(chē)速y=3.401 3x+16.142 5 4.8

(5)

干燥路面 車(chē)輛碰撞前車(chē)速y=4.527 0x+17.956 3 4.9

(6)

式中:時(shí)間為自變量x，單位：s，碰撞前兩秒作為時(shí)間原點(diǎn)；車(chē)速大小為因變量y；

經(jīng)過(guò)多次獨(dú)立迭代試算，得到一個(gè)具有一定代表性的預(yù)測(cè)車(chē)速擬合函數(shù)：

f(x)=3.6[-4.218 5a1a2a33.6x/K+17.426 9b1b2b3]K/K1

(7)

對(duì)函數(shù)不變參量整理得到：

f(x)=62.737b1b2b3K/K1-54.67 2 a1a2a3x/K1

(8)

式中，距離為自變量x(m)；車(chē)速大小為因變量f(x)；

由于數(shù)據(jù)條件限制和最大程度的控制精度，函數(shù)具有以下使用限制：

(1)事故必須發(fā)生在十字路口四條斑馬線包圍的范圍內(nèi)；

(2)事故從車(chē)輛進(jìn)入視野至事故發(fā)生時(shí)間小于3 s；

(3)是必須為轎車(chē)直行正面碰撞其它參與方的事故；

(4)事故中研究的目標(biāo)車(chē)輛必須有連續(xù)減速行為，或假設(shè)其持續(xù)減速。

5 總 結(jié)

通過(guò)對(duì)視頻數(shù)據(jù)矩陣的分析，可以得到以下結(jié)論，在具本文特征的路口事故中，影響車(chē)輛事故前車(chē)速的因素主要為光照條件、地面濕滑情況、路口限速條件以及事故碰撞對(duì)象；在已知上述情況條件下，可以將上述數(shù)據(jù)整理為與駛?cè)肼房诰嚯x的線性方程函數(shù)，計(jì)算得到預(yù)測(cè)轎車(chē)過(guò)停車(chē)線瞬間車(chē)速。通過(guò)案例測(cè)試，其計(jì)算精度可以滿足一般條件下路口事故車(chē)速估算，有一定的應(yīng)用價(jià)值。