（载运工具运用工程专业论文）融合cbr与rbr道路交通事故处理专家系统原型研究.pdf

融合c b r 与r b r 道路交通事故处理专家系统原型研究摘要本文在简要分析我国当前交通事故及其处理状况的基础上，结合相关人工智能技术，提出将融合c b r 和r b r 的专家系统应用于道路交通事故处理，给出交通事故处理专家系统推理的实现框架。从道路交通事故的基本特征属性出发，通过分析事故处理相关的知识表示和知识获取的要求，设计相应的案例库并通过关系数据库耦合实现。根据交通事故处理的过程来进行系统的整体设计并给出系统的整体实现框架，在设计事故处理子系统的同时还设计了现场草图快速绘制、肇事车速确定两个辅助模块以保证整个系统的完整性。以b o r l a n dd e l p h i 6 0和s q ls e r v e r2 0 0 0 为开发工具，应用面向对象的程序设计方法，开发了本系统的原型，最后通过案例测试验证了系统有效性。关键词：专家系统，交通事故，案例推理，规则推理，案例表示，案例获取p r o t o t y p er e s e a r c ho nc a s e - b a s e dr e a s o n i n ga n dr u l e b a s e dr e a s o n i n gf o re x p e r ts y s t e mo ft r a f f i ca c c i d e n td i a g n o s i sa b s t r a c tn o w a d a y s ，t r a f f i ca c c i d e n ti sab i gp r o b l e ma l lo v e rt h ew o r l d t w ot a s k sc o n f r o n t e du s ：o n ei sh o wt op r e v e n ta n dr e d u c et r a f f i ca c c i d e n t s ，t h eo t h e ri sh o wt od e a lw i t ht h e mc o r r e c t l ya n dr a p i d l y i nt h i sp a p e r , o u ra i mi st h el a t t e r a tf i r s tw ea n a l y z e dt h ea c t i v i t yo fr o a dt r a f f i ca c c i d e n td i a g n o s i si no u rc o u n t r yi nb r i e f , a n dt h e np u tf o r w a r dm a k i n gu s eo ft h et e c h n o l o g yo fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c et ob u i l da ne x p e r ts y s t e m t or e a l i z ei t ，t h et o t a lf r a m eo fi n t e g r a t i n gc a s e - b a s e dr e a s o n i n ga n dr u l e b a s e dr e a s o n i n ge x p e r ts y s t e mf o rt r a f f i ca c c i d e n td i s p o s i n gi sp r o p o s e d b e g i n n i n gw i t ht h ee s s e n t i a lc h a r a c t e r i s t i c s ，b ya n a l y z e dt h ed e m a n do fc a s er e p r e s e n t a t i o na n dc a s er e t r i e v a li nt r a f f i ca c c i d e n te x p e r ts y s t e m ，w ed e s i g n e di t sc a s eb a n ka n dr e a l i z e di tb yr e l a t e dd a t a b a s e a c c o r d i n gt ot h ep r o c e s so ft r a f f i ca c c i d e n td i s p o s i n g ，t h em a i np r o b l e m so ft h es y s t e ms u c ha sar a p i ds k e t c ho ft h ea c c i d e n ts c e n e ，c o m p u t eo ft h er e l a t e da c c i d e n tv e h i c l e s s p e e da n dt h er e s p o n s i b i l i t yo ft h ea c c i d e n ta r ca n a l y z e d f u r t h e r m o r e ，t h i sp a p e rp u tf o r w a r dt h ef r a m e w o r ko ft h ee x p e r ts y s t e ma n dt h ea p p r o a c ht oi m p l e m e n tt h ed e s i g na b o v e a tl a s tt h ep r o t o t y p eh a sb e e nr e a l i z e dw i t ht h er a dt o o l s ( b o r l a n dd e l p h i 6 0a n ds q ls e r v e r 2 0 0 0 )a n dp a s s e dt h es o f t w a r et e s t 。k e yw o r d s ：e x p e r ts y s t e m c a s e b a s e dr e a s o n i n g ，t r a f 矗ca e c i d e n t ，r e a s o n i n gc a s er e p r e s e n t a t i o n ，r u l e b a s e d ，c a s er e t r i e v a l合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。主席：委员：导师：答辩委员会签名：( 工作单位、职称)7 童办最钮二犬农援一f 撕l入一7影叹垃欠蒡勃酗胡胁、敝拉似礁臂纺澎kl 长节硼毒艺莎1插图清单图1 11 9 7 3 2 0 0 3 年万车死亡率示意图2图卜21 9 7 3 2 0 0 3 年1 0 万人口死亡率示意图3图卜32 0 0 3 年全国交通事故死亡主要原因示意图4图1 42 0 0 3 年全国交通事故形态死亡人数示意图4图1 - 52 0 0 3 年全国不同类型道路的交通事故死亡人数示意图5图卜62 0 0 3 年全国交通事故驾驶员死亡原因示意图5图2 - 1 道路交通系统简图1 0图2 2 事故原因统计图1 1图2 3 交通事故处理流程图1 2图2 - 4 事故处理作业流程图1 2图2 5 轮胎回转滑移印迹变化示意图1 6图2 - 6 制动跑偏时的轮胎印迹1 6图2 7 后轮侧滑时的轮胎印迹1 8图2 8 碰撞后轮胎印迹1 8图3 一l 专家系统结构示意图2 3图3 2c b r 事故处理循环图2 8图3 3c b r 和r b r 的融合框架2 9图4 - 1 数据、信息和知识3 l图4 2 事故处理规则库图形表示3 5图4 - 3 面向对象的事故处理案例机构3 9图4 - 4 基于模拟的事故处理案例机构4 0图4 - 5 交通事故处理案例获取网络图4 2图4 - 6 案例获取网络数据库偶合实现4 4图5 - 1 系统整体框架图4 8图5 2 事故现场图绘制系统流程图5 0图5 3 小轿车车头变形形式5 1图5 - 4 斜碰撞中力的关系s 3图5 5 系统输入界面图5 5图5 6 系统输出界面图5 5表3 - 1表4 1表4 2表4 - 3表4 - 4表4 - 5表4 - 6表格清单加盯北鹳“蛎一一一一现一一一一一一实一达一一一一合一表一度一偶札现一关一库一瓤实型相一据态序类例度数储动程征案似络存的的特与相网收理解似体例取回处分相实案获的存例例息成例例缓案案信合案案独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外。论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盒罂王些盍堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名；孝嘶、签字日期拶件g 月形日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金胆兰些塞堂有关保留、使用学位论文的规定。有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅a 本人授权盒胆王些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密盾适用本授权书)学位论文作者签字日期：学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师繇l 岳柳j 苫饬签字日期：己谚s 广年多月彦日电话：邮编：致谢本文的研究工作是在张树强副教授和张代胜教授的悉心指导下完成的。两位老师严谨的治学态度、渊博的学识和丰富的实践经验以及分析解决问题的思路，使学生永远受益，终生难忘! 衷心感谢两位老师在我的研究生学习、工作和生活阶段给予我莫大的关心和帮助!本人在读期间受到了陈朝阳副校长、陈无畏教授、方锡邦副教授、姜武华老师、温千虹老师等多方面支持和帮助，在此，谨向他们表示衷心的感谢!安徽交警大队事故科石常林科长，交通部公路所何勇研究员、高海龙副研究员、张铁军工程师，中国公路咨询监理总公司陈建威高级工程师、靳恩勇高级工程师、罗石贵高级工程师等对本人的论文原始资料以及研究思路给予了无私的指导和帮助，在此，谨向他们表示诚挚的感谢!我的家人、朋友为我的论文完成分担了我的一些工作和压力，为我付出了许多，为此，向他们表示深深的谢意!李先锋2 0 0 5 年5 月1 1 课题研究的目的与意义1 1 1 我国道路交通安全现状第一章绪论道路交通事故是涉及千家万户、人人关心的社会问题，它与战争、疾病、自然灾害一样，严重危害着人类的生命财产安全。自从有机动车道路交通事故死亡记录以来，全世界死于道路交通事故的人数已超过3 2 0 0 万。近年来，由于汽车工业的迅速发展，车辆总量的急剧增加，交通流量的增大，造成车辆与道路发展的比例严重失调，加之交通法规和管理工作的不完善，导致交通事故频繁发生，伤亡人数增多，交通事故已成为当今世界的一大社会公害。据世界卫生组织统计，全球每年发生的交通事故约为5 5 0 0 万起，其中直接死亡的人数达3 0 万人，受伤达8 0 0 万人，交通事故死亡率仅次于心血管疾病而居第二位i lj 。到2 0 0 0 年，因道路交通事故受重伤丙住院的人数每年达5 0 0 万人，受伤总人数达3 0 0 0 万人。也就是说，百年来累计死于道路交通事故的人数己超过两次世界大战中的死亡人数，全世界每年有1 2 0 多万人死予道路交通事故，全世界每年因道路交通事故造成的经济损失约为5 1 8 0 亿美元i j 】。与发达国家相比，我国的道路交通事故状况更为严峻，是交通事故发生频率最高的国家之一。我国的道路交通事故基本是随着国民经济的发展而逐步上升，并随当时的社会经济状况的影响发生很大的波动。1 9 9 1 年我国道路交通事故死亡率为3 2 8 人万车，是美国的1 2 6 倍、日本的1 7 2 倍。1 9 9 1 1 9 9 6 年间的死亡人数平均每年增加2 0 0 0 0 人【2 l 。1 9 9 7 年全国公安交通管理部门受理道路交通事故案件3 0 余万起( 平均每天发生道路交通事故8 3 4 起) ，全年死亡人数为7 3 万人，受伤1 9 万人，直接经济损失1 8 5 亿元，全年万车死亡率为1 7 3 人。1 9 9 8 年全国公安交通管理部门共受理道路交通事故3 4 6 1 9 2 起，7 8 0 6 8 人死亡、2 2 2 7 2 1 人受伤，直接经济损失1 9 3 亿元，分别比上年增长1 5 3 、6 9 、1 7 1 和4 3 。平均每天有2 0 0 多人死于车祸。1 9 9 9 年道路安全状况更为严峻，全国公安交通管理部门共受理道路交通事故4 1 2 8 6 0 起，8 3 5 2 9 人死亡，2 8 6 0 8 0人受伤，造成直接经济损失2 1 2 4 亿元，分别比上年增长1 9 3 、7 0 、2 8 4 和1 0 1 。2 0 0 0 年，道路安全状况进一步恶化，全国公安交通管理部门共受理道路交通事故6 1 6 9 7 4 起，9 3 4 9 3 人死亡，4 1 8 7 2 1 人受伤，造成直接经济损失2 6 6 9 亿元，分别比上年增长4 9 4 0 、1 1 9 、4 6 4 和2 5 ，7 。2 0 0 1 年全国公安交通管理部门共受理道路交通事故案件7 6 万起，因道路交通事故造成1 0 6万人死亡、5 4 9 万人受伤，直接经济损失3 0 9 亿元，分别比上年增长2 3 2 、1 3 _ 3 、3 3 和1 5 9 【4 j 。到2 0 0 3 年全国公安交通管理部门共受理一般以上道路交通事故6 6 7 5 0 7 起，造成1 0 4 3 7 2 人死亡、4 9 4 1 7 4 人受伤、直接经济损失3 3 7亿元，事故次数比2 0 0 2 年减少1 0 5 6 3 0 起，死亡人数增加5 8 7 0 人，受伤人数减少6 7 9 0 0 人，事故次数和受伤人数比2 0 0 2 年下降1 3 7 、1 2 1 ，死亡人数和直接经济损失比2 0 0 2 年上升4 6 、1 4 i5 1 。图1 1 和图1 2 为我国近年来万车死亡率和l o 万人口死亡率统计结果。从表中我们可以看出万车死亡率基本呈逐年下降趋势，但到1 9 9 7 年以后变化已经不大，基本已处在一个平稳的水平。而1 0 万人口死亡率从1 9 8 4 年以后急剧上升，虽然1 9 8 9 ，1 9 9 0 ，1 9 9 1 年有所下降，但整体的上升趋势非常明显，而且上升的幅度也明显加大，到2 0 0 3 年有所好转。图卜11 9 7 3 2 0 0 3 年万车死亡率示意图2图1 - 21 9 7 3 2 0 0 3 年1 0 万人口死亡率示意图1 1 2 我国交通事故总体分析根据公安部交通管理局2 0 0 3 年中华人民共和国交通事故统计资料，2 0 0 3年，全国共发生一般以上道路交通事故6 6 7 5 0 7 起，造成1 0 4 3 7 2 人死亡、4 9 4 1 7 4人受伤、百接经济损失3 3 7 亿元。与2 0 0 2 年相比事故起数减少1 0 5 6 3 0 起，死亡人数减少5 0 0 9 人，受伤人数减少6 7 9 0 0 人，直接经济损失上升o 4 5 亿元，分别下降1 3 7 、4 6 、1 2 1 和上升1 4 。万车死亡率为1 0 8 ，比2 0 0 2年下降2 9 i ”。2 0 0 3 年我国交通事故主要原因死亡人数构成、各种事故形态死亡人数构成、各种道路类型交通事故死亡人数构成以及机动车驾驶员死亡原因构成情况分别如图1 3 。图i 4 ，图1 5 ，图1 6 。图卜32 0 0 3 年全国交通事故死亡主要原因示意图图卜42 0 0 3 年全国交通事故形态死亡人数示意图4图卜52 0 0 3 年全国不同类型道路的交通事故死亡人数示意图图卜62 0 0 3 年全国交通事故驾驶员死亡原因示意图根据统计资料综合分析可见，目前我国道路交通事故的主要特点为：( 1 ) 从事故死亡主要原因看，机动车驾驶人违章肇事原因尽管近年来所占比例有所下降但仍占绝对主体地位，因机动车机械故障导致的交通事故死亡人数上升，超速行驶、酒后驾车和疲劳驾驶等重点违章行为造成的事故有所上升。( 2 ) 在各类事故形态死亡人数中，碰撞事故造成的死亡人数占绝对她位。其中正面碰撞和侧面碰撞是其主要组成。但近年来正面相撞事故死亡人数下降，坠车事故死亡人数上升。( 3 ) 从违章处理情况来看，违章超车、超速行驶、无证驾驶、酒后驾车是机动车驾驶员交通违章的主要形态。( 4 ) 从道路类型角度分析，公路交通事故造成死亡严重，高速公路事故死亡增加，混合交通和无控制的道路上事故居多。1 1 3 课题研究的目的近年来，尽管我国道路状况得到改善，但由于道路交通管理水平跟不上汽车保有量的不断增加和行车速度的不断提高，交通事故总量和所造成的人员伤亡和财产损失仍在不断上升。由于交通事故所造成的各种民事、刑事纠纷也越来越复杂，根据交通事故现场资料对该事故进行计算机模拟计算并通过计算机进行智能化处理，这对于准确、快速地进行事故责任的鉴定、高效管理交通事故档案以及从事故中找出减少交通事故的方法等具有十分重要的意义。目前我国一般采用传统的人工处理事故的方法，以办案人员个体为单位来处理事故，这种传统方法是根据事故鉴定人员在现场的测量、事故鉴定专家的推测评判，加以简单的解析计算得出结论。无疑这种方法也成功处理了许多各类交通事故，但多少带有主观片面性的成分，由不同的人来处理同一起交通事故，很可能会得到不同的结果。这是由于交通事故处理人员的经验、知识水平和掌握的材料不同，对有关法规的理解不同，致使处理上产生差异。再者，事故的处理直接涉及当事人的重大切身利益，由于责任认定缺乏权威性，使事故的调解( 损害赔偿) 难度较大，有时一起事故一、二年也结不了案，客观上在解决老问题的同时，又带来一系列新问题。事故处理人员骺受到诸如知识不到位，办案缺乏透明度，甚至指责他们办案不公正等多种埋怨。伴随现代科技的高速发展，人工智能系统为道路交通事故处理提供了一种十分有用的现代科学技术手段f 6 7 1 。交通事故处理人工智能系统是利用摄影测量技术，人工智能技术( 模式识别和专家系统) 并结合力学理论的综合高科技系统。道路交通事故人工智能处理系统主要由信息快速采集、事故过程再现和专家系统( 结案处理软件) 组成。研究通过采用人工智能的手段对已经处理的事故进行分析处理，达到初步结案的结果，并能找出引起交通事故的因素、找到相应的解决方法。达到减少交通6事故、提高道路交通安全的目的。1 1 4 课题研究意义因此，综上所述，摆在我们面前的主要的交通安全研究课题应该是：( 1 ) 怎样预防和减少交通事故发生；( 2 ) 如何迅速、公正地处理交通事故。本文研究的交通事故处理专家系统在着重研究迅速、公正地处理交通事故的同时分析造成事故原因，为怎样预防和减少交通事故发生提供分析数据。同时它还可以为交通事故数据的统计、分析、查询提供支持。事故处理作为交通安全研究领域的一个技术性和理论性都很强的重要课题，其借助于从事故现场收集到的信息、资料、数据等，科学地解释说明事故发生的原因，明确事故各方当事人应负的责任以及应该吸取的经验教训，分析降低事故后果应采取的必要措施等问题。道路交通事故智能处理系统研究对于汽车道路安全性研究、车辆自身安全性能的研究以及公正合理地处理事故方面都具有十分重要的意义。1 2 国内外研究现状及发展趋势道路交通事故的处理包括事故现场勘测，事故分析和责任认定3 部分。事故现场勘测完成的主要任务是现场测量( 包括事故现场定位测量及事故现场各事故元素的测量) 、绘制现场图、拍摄现场照片等。事故过程分析以事故现场勘测的结果为依据，分析事故发生的原因及过程。而责任认定则以事故过程分析的结果为基础，以政府关于“道路交通事故处理办法”的规定为依据，完成最后的事故处理。本文研究主要是建立一种新的推理机制下的道路交通事故处理专家系统。发达国家对交通事故智能处理系统主要是事故分析的过程，利用事故重建技术为事故分析提供了先进的、科学的手段。许多国家相继研究出了用于事故重建的应用软件，如c r a s h ( c a l s p a nr e c o n s t r u c t i o no fa c c i d e n ts p e e do nt h eh i g h w a yp r o g r a m ) 、e e s - a r m ( e q u i v a l e n te n e r g ys p e e da c c i d e n tr e c o n s t r u c t i o nm o - d e l ) 、h v o s m ( h i g h w a yv e h i c l eo b j e c ts i m u l a t i o nm o d e l ) 、i m a p c ( i m p a c tm o m e n t u mo fap l a n a ra n g l e dc o l l i s i o np r o g r a m ) 、s m a c ( s i m u l a t i o nm o d e lo fa u t o m o b i l ec o l l i s i o np r o g r a m ) 、t b s ( t r a c t o rb r a k i n ga n ds t e e r i n gs i m u l g t i o n ) 等。其中美国运输部资助研究的c r a s h 3 、s m a c 、h v o s m 模式是采用碰撞模式与轨迹模拟模式来描述车辆碰撞前、后的行为的；而早期的e s s a r m 、i m a p c仅采用碰撞模式；v t s 、t b s 则仅采用轨迹模拟模式。多数事故重建模式采用二维空间解释，而h v o s m 、p c c r a s h 模式采用三维空间解释。它们的求解万式也不同，v t s 、t b s 、s m a c 、h v o s m 和p c c r a s h 采用时间步骤分析，7c r a s h 3 、e s s a r m 与i m p a c 则采用衡量问题求解。美国的工程动态公司( e d c ：e n g i n e e r i n gd y n a m i c sc o r p o r a t i o n ) 结合了e d s v s ( e n g i n e e r i n gd y n a m i c sc o r p o r a t i o ns i n g l ev e h i c l es i m u l a t o r ) 、e d v t s ( e n g i n e e r i n gd y n a m i c sc o r p o r a t i o nv e h i c l et r a i l e rs i m u l a t o r ) 、e d - c r s a h ( e n g i n e e r i n gd y n a m i c sc o r p o r a t i o nr e c o n s t r u c t i o no f a c c i d e n ts p e e do nt h eh i g h w a yp r o g r a m ) 、e d h i s ( e g i n e e r i n gd y n a m i c sc o r p o r a t i o nh u m a ni m p a c ts i m u l a t o r ) 、e d v d s ( e n g i n e e r i n gd y n a m i c sc o r p o r a t i o nv e h i c l ed y n a m i c ss i m u l a t o r ) 、e d s m a c ( e n g i n e e r i n gd y n a m i c sc o r p o r a t i o ns i m u l a t i o nm o d e lo fa u t o m o b i l ec o l l i s i o n s ) 与e d c a d ( e n g i n e e r i n gd y n a m i c sc o r p o r a t i o nc o m p u t e ra i d e dd r a f t i n g ) 7 项子系统，开发了车辆分析套装软件和三维碰撞模拟系统。另外，奥地利的刑事研究所( i n s t i t u t eo ff o r e n s i cr e s e a r c h ) ，根据车辆动态行为、碰撞行为，结合电脑绘图、图像输入软件，开发了p c c r a s h 车辆碰撞模拟软件，来进行事故模拟，可达到三维效果。基本方法主要根据交通事故现场特征，如碰撞后车辆位移、损坏程度、拖痕长度、路面情况等，运用力学中的动量守恒与能量守恒的基本理论，对事故发生过程进行理论推理与验证。动量守恒理论以碰撞的动量总和与碰撞后的动量总和相等为依据，在车辆重量已知情况下，根据其行驶方向与碰撞后的相关位置，来推导碰撞前、后的车速变化及碰撞角度并完成参数优化；而能量守恒则以事故发生后车辆位移、损坏程度、碰撞后两车角度等因素为依据，运用碰撞力学理论，来研究车辆动能与势能的变化，从而推导出碰撞前、后车速变化及碰撞角度。重建工作就是将实际案例资料或实验设计资料，通过统计回归分析预测、事故现场模拟及碰撞轨迹分析等方法，来研究事故发生前、后车辆速度变化及运行轨迹，最后将运算的结果或模拟的运行轨迹图，以屏幕显示或打印的形式输出，具体说明事故发生过程。我国也在对交通事故处理应用专家系统进行广泛的研究，主要有台湾中央警察大学交通管理研究所陈高村教授等对交通事故笔录专家系统的研究【1 ，其研究内容是为解决交通事故笔录内容常有缺漏、各当事人陈述互相矛盾或作与目的无关的讯问等问题，为使得笔录能满足事故处理及事故原因分析需求，采用v i s u a lf o x p r o 为开发工具，以多变量分析的因子分析法及间接式人际沟通模式的流程图法，提取交通事故迹证以及制作笔录所具备的专业知识，以法则式知识表现及前后链结的推理方式，设计知识库，再以原型系统设计法构件专家系统原型。清华大学李一兵教授等对道路交通事故处理系统设计与应用研究 5 6 1 j 开发出基于客户端服务器端结构并应用数据库和计算机网络技术的道路交通事故处理系统。能够按照交通事故处理的实际流程，录入、扫描、打印、修改、存储、审批事故处理过程中的所有相关文档，依据案件的基本信息能辅助交通事故的原因分析和责任认定同时还有办案提示功能等。北京理工大学谷中丽教授等【47 1 、长安大学魏朗教授等【1 1 1 、大连理工大学宋根寰教授等【1 5 】对事故模拟与再现研究，通过建立车辆的物理模型并在此模型基础上进行碰撞事故力学分析，并运用优化算法对车辆碰撞前、中、后的车辆的运行轨迹进行计算模拟，同时适时分析整个事故过程中车辆各种运动参数的变化规律。吉林大学李江教授等对交通事故智能处理、交通事故结案处理专家系统的研究主要是将交通事故处理专家系统的知识与经验以知识库的形式存入计算机并模仿交通事故处理人员处理事故的程序和原则，对交通事故的当事人进行违章推理和责任认定，最后形成相关的事故文档【2 9 ”】。重庆交通学院李伟博士后等对汽车交通事故分析处理专家系统的研究是以专家系统理论和交通事故学为基础，用数据库语言开发了一个大型智能化软件，能完成事故证据登记、事故处理、事故查询与统计分析等功能1 3 。中国人民警官大学路峰、何骥等对基于归纳式学习的交通安全分析的研究将人工智能领域中的归纳式学习方法引入交通事故责任认定中来，构造交通事故责任认定模型，提取责任等级指数与判别指标间相关模式，构造交通事故责任认定的组合判别规则等4 们。这些研究目前基本都处在实验室阶段，还没有成熟的产品应用。1 3 课题研究主要内容本课题主要目的在于提供道路交通事故处理专家系统的整体框架和设计方法，具体是以s q ls e r v e r 7 0 作为后台数据库、以d e l p h i 6 0e n t e r p r i s e 作为开发工具来开发本专家系统原型。整个系统由现场图的绘制、车速判断以及辅助处理三个子系统组成。研究内容主要包括分析目前的交通事故处理状况，将r b r 和c b r 融合的推理机制引入事故处理专家系统，案例库结构的设计以及构建，开发包括人机接口、绘图模块、车速计算模块、案例搜索模块、适配器、c b r 处理系统、r b r 调度系统、案例库管理模块、法规库模块等一共9 大功能模块的交通事故处理专家系统的原型。概括如下：( 1 ) 专家系统的研究以及事故处理应用人工智能的可行性，主要是将r b r与c b r 融合推理模型引入到交通事故处理智能系统领域。( 2 ) 案例和案例库建构模式的研究，其中包括：案例表示方法的研究。案例库建构模式的研究。( 3 ) 案例获取方法的研究。( 4 ) 系统后台数据库的建立，其中包括：数据的抽象与数据库模式设计。相关业务规则的编制。 现场简图的绘制。( 5 ) 系统前台用户界面的程序的编写。( 6 ) 系统框架、设计方法和工作质量的案例验证。9第二章道路交通事故处理所涉及内容2 1 交通事故基本知识2 1 1 交通事故定义“道路交通事故”在不同的国家，根据各自的国情，有不同的定义方法，如美国国家安全委员会将其定义为“在道路上所发生的意想不到的有害的或危险的事件”；日本则定义为“由于车辆在交通中所引起的人的死伤或物的损坏”。我国对交通事故的定义是根据国情、民情和道路交通状况提出来的，即中华人民共和国道路交通安全法给出的定义：交通事故是指车辆在道路上因过错或者意外造成的人身伤亡或者财产损失的事件1 3 】。从以上定义可以看出，无论哪个国家的定义，构成交通事故都需具各6 要素：道路：指公路、城市道路以及公共广场、公共停车场等提供车辆、行人通行的地方，不包括厂区、校园、矿区、庭院的道路。车辆：指机动车和非机动车。在运动中：指车辆在行驶或停车过程中。发生事态：即发生有碰撞、碾压、翻车、坠车、爆炸、失火等事态。造成事态的原因是人的过失，不是人力无法抗拒的自然原因。有后果：即要有人、畜伤亡或车物损坏的后果。2 1 2 交通事故发生的环境系统从系统科学的观点分析，道路交通是人类为满足人们出行和货物运输的需要，由人员、车辆和道路环境等交通元素所构成的复杂运动系统。在交通过程中，系统各元素的状态随着时间的推移与外界环境的改变而发生变化，从而它们之间的配合、协调关系也发生变化。当它们之间的这种关系被某一因素破坏时，便会导致交通事故的发生。可以用简图2 - 1 来描述道路交通系统中各元素之间的协调配合关系。图2 - 1 道路交通系统1 0道路交通系统的复杂性决定了事故发生原因的多样性。在行车过程中，外界传给驾驶员的信息数量很多，有交通信号、交通标志、其它车辆、行人和动物以及耀眼的路边广告、美妙音乐等。这些信息的摄入无疑增加了驾驶员的感观负荷，势必影响到其正确驾驶。美国学者的研究资料表明【s j ，汽车每行驶1千米遇到各种事件约为3 0 0 起，其中被驾驶员注意到的约1 3 0 起，需要驾驶员作出判断的约1 3 起；每行驶3 千米可能有一次判断失误；每行驶8 0 0 千米可能遇到一次非常危险的情况，并可能导致实际的撞车事故；每行驶1 0 万千米可能会发生一次实际的撞车事故。英国t r r l 的交通事故资料表明【9 】，人、车、道路作为事故原因的比例大致如图2 2 。图2 - 2 事故原因统计( 单位：)图2 2 中的“单因素”是指引起事故的原因是唯一因素；“双因素”是指b起事故的原因是两个因素；三因素和三因素以上的情况约占1 5 。2 。2 交通事故处理基础2 2 1 交通事故处理的一般程序一个比较完整的事故调查处理步骤，包括受理报案、派遣事故处理人员到事故现场进行调查处理、完成事故调查报告，并由事故调查报告中进行事故原因分析和判定。目前，国内对道路交通事故处理的一般流程如图2 3 。图2 - 3交通事故处理流程图2 2 2 道路交通事故处理作业阶段道路交通事故处理的作业流程如图2 - 4 。图2 - 4道路交通事故处理一般程序1 2由此可知，道路交通事故处理主要分为如下阶段：( 1 ) 资料审阅主要包括事故现场图、相片、验伤单、讯问笔录、其它记录。核对事故发生逻辑、再现事故现场、直接找出事故发生原因，事故案例的初步整理。如果资料充足，则事故原因已经明确，这种情况多属于轻微事故的鉴定，比较简单。如果资料不足，则进行如下工作：资料搜集、现场二次勘查进行合理化假设( 2 ) 事故现场再现从当事人讯问记录与现场图资料，再现事故现场，由已重建的事故现场图分析事故发生原因，主要考察撞击刮擦痕迹、落土、散落物、血迹、刹车痕迹、碰撞终止位置、车辆损毁部位特征、人员受伤部位特征等。( 3 ) 事故再现假设完成初步事故现场再现，仍然不能分析出事故发生的原因，则需要进行不确定因子的假设，在假设条件下进行事故实质内容的再现，包括碰撞前运行轨迹的推定。事故碰撞形态的推定、碰撞点的推定、地面碰撞位置的推定、碰撞后运行轨迹的推定等，根据上述推定结果完成碰撞过程的校核，达到事故再现的目的。( 4 ) 假设条件的校验根据鉴定结果，进行对假设条件的校验并加以修正，再进行事故的再现分析，使假设条件下的再现结果更符合事故发生的实际。2 3 事故原因分析与调查产生交通事故的原因是多种多样的，很难找到完全相同的交通事故，也很少有单一原因的事故。要寻找交通事故发生的直接和间接原因必须对构成交通要素的人、车、路( 环境) 予以全面的调查分析l l 。( 1 ) 人的因素调查作为交通系统主体元素的人来说。既是交通事故的制造者，又是交通事故的受害者。统计的结果表明9 5 以上的实际交通事故都与人直接或间接相关。人引起事故的因素很多，最明显的是人的反应能力、疾病和药品与受教育程度。通常对当事司机的调查内容包括：车辆行驶路线，车辆间距和行驶速度。发现危险时的初期行为至认识危险的反应时间。发现危险时所在的位置，如何判断并采取何种措施，以及如何应变，两车碰撞接触部位。违章内容及其动机，车辆的技术状况及行驶中对车辆性能的感觉。对交通环境、道路标志、标线的认识程度，以及对本人的影响。驾驶经历及本人技能上、作业时生理和生理方面的变化。本人对事故责任的认识。对事故当事者一一行人调查的要点包括：使用道路的目的，在什么时间、何种状态下发生事故-对发现危险情况的认识及其初始行动。穿越道路时的心里状态，穿越时间和形态，穿越时离车辆的距离违章项目及违章动机，与机动车冲突的形式，冲突时所在位置及冲突中的部位。当事人的社会经历、性别、年龄及个人的生活背景，有无身心方面的缺陷和运动功能方面的障碍。( 2 ) 车辆的因素调查车辆也是现代交通系统的主体元素，车况的好坏也是影响道路交通安全的直接因素之一。影响汽车安全性的主要因素有车辆转向系统、制动系统、行驶系统和电器系统等。一般包括：有关车辆的资料，如车型、厂牌、出厂时间、外廓尺寸、轮距、轴距、轮胎型号、胎面花纹以及车辆自重等如需要还应了解前后悬及最小转弯半径等。载货和乘员情况：包括货物种类、装载状况、载质量、质心偏离程度及乘员情况等。痕迹和破损状况：车辆上遗留的痕迹和破损状态是分析碰撞速度及相对运动状态的重要依据。调查时应记录痕迹破损部分或部位的名称及其位置；破损形状、大小、方向及其变化程度；破损处附着的异物、颜色以及引起破损的原因等，位置及大小应用准确的数字说明，离车体前端水平距离，离地面高度等来表示；用面积表示其大小等。操纵机构状况：指事故后车辆操纵机构状况，它在一定程度上可反应事故前车辆的使用情况。知变速器档位，驻车制动拉杆位置、转向盘自由行程、制动踏板自由行程，转向轮偏转角度、气压表指示置以及车辆转向、制动、行走机构的渗漏、磨损、松旷情况。安全装置：主要指制动装置、灯光装置以及安全运行上所必须的指向指示器、喇叭、后视镜等装置及其效能的检验。动力性能：为了了解汽车起步后行驶过某段距离，能否加速到某一速度的问题，以及在交叉口是否停车，或进入交叉路口时最低速度，有必要进行动力性能调查。制动性能：车辆制动性能的优劣，可从制动印迹中加以判断，在一定的车速下，它是根据制动距离和制动时车辆的稳定性来评价的，这二者都与车辆1 4技术状况有关。车辆部件损坏及失效。( 3 ) 道路因素调查除了人员、车辆因素以外，道路环境作为构成交通系统的基本要求，也可能成为导致交通事故发生的主要因素。由于道路设计的不合理或路况差等原因，会给驾驶员错误的信息，甚至导致错误的操作，在一定条件下很容易引起事故。如道路的几何线形、交叉口布局、路面状况等都是影响交通安全的道路因素。道路方面的调查是为了确定道路通行条件对事故的影响提出证据，并为判定事故防止措施和道路修建提供基础资料。其调查内容包括：道路宽度：包括行车路面宽度，路肩宽度。以及路面宽度在一定路面内的变化情况，如弯道加宽、路肩崩塌、隆起等。路面状况调查：包括路面材料、条件及路面平整度。道路条件调查：包括道路纵断面坡度、弯道曲率半径、视距等。交通管理设施调查：包括肇事地点有无交通标志、路面划线，护栅、护栏等以及可视距离。路面障碍调查：包括路面堆积物和路面施工占用路面情况，有无设置明显标志等。道路调查还可以根据现场的具体要求进行其它项目的调查。( 4 ) 车体破损调查车体破损形态是事故现场的重要痕迹之一，它在事故分析过程中起着和轮胎痕迹一样的证据作用。真实可靠的破损形态可以帮助推断事故过程车辆碰撞方位，测定造成破坏力的方向，可以判别碰撞前行驶路线，碰撞后的运动轨迹以及停止位置；估计车辆运行速度，同时车体破损往往伴随着附着物，如漆膜、粘土等或有玻璃屑等撒落在路面，是分析碰撞时冲突位置的宝贵资料。为了和公安部交通管理局的年度道路交通事故统计资料一致，并方便对交通事故进行分析，本系统对导致交通事故的原因做如下分类：( a ) 机械故障制动失效、制动不良、转向失效、灯光失效、其他。( b ) 机动车驾驶员酒后驾车、疲劳驾车、超速行驶、逆向行驶、违章超车、违章会车、违章转弯、违章装载、违章倒车、违章停车、违章掉头、违章滑行、违章变更车道、不按规定让行、违章占道行驶、违章使用灯光、纵向间距不够、人工直接供油、疏忽大意、判断错误、措旋不当、准驾车型不符、违章操作、违反交通信号、违反交通标志标线、其他。( c ) 非机动车驾驶员醉酒驾驶、违章装载、突然猛拐、攀扶行驶、逆向行驶、抢道行驶、追逐曲折行驶、违章占用机动车道、畜力车其它违章、其它。( d ) 道路原因非法占用挖掘道路、视距不足、路拱不符、超高不符、路面光滑、其他e( e ) 行人乘车人违章穿行车行道、违章拦车扒车、违章跳车、其他。2 4 现场数据采集与分析2 4 1 轮胎印迹的识别】轮胎印迹是交通事故现场普遍存在的痕迹，也是事故分析过程最有价值的资料之一。它不仅仅可以反映事故前后车辆的运动轨迹、行驶路线、轮胎状态和制动措施，同时也可根据拖印长度、形态，分析车辆碰撞前的瞬时速度、碰撞特性和接触部位及接触点。拖印是指车轮在不能自由转动时，滑行轮胎留在路面上的印迹。它的产生机理是轮胎与路面接触部分因滑移摩擦而剧烈发热，使胎面物质分子问的引力降低，橡胶分子留在路面而形成的平面痕迹。路面上拖印的末端位置比较容易认定，一般在车辆的停止位置，丽始端位置往往比较难以确定。其原因一是轮胎从滚动压印过渡到滑动拖印无明显界限；二是易受到人为的或自然的原因破坏，使得痕迹模糊和消失。因此，始端位置的确定往往取决于勘查人员的判断能力。通常情况下，制动拖印的起点，在水泥路面上，拖印起点即为滑移起始点。在沥青路面上，拖印起点之前大约2 43 米处才是滑移开始点。拖印终点，在车辆没有移开时，可用停车位置确定，如果已经移开，则可根据暗斑尾端或者留在终端的泥灰、胎屑来识别。( 1 ) 轮胎的印迹特点：轮胎回转滑移的印迹特点：轮胎与地面的接触形状，近似为椭圆形，因而纵向滑移的印迹比横向滑移的印迹窄，当留在事故现场的轮胎痕迹有宽窄变化时，则说明肇事车有回转运动。如图2 5 所示。图2 - 5 轮胎回转滑移印迹变化示意图图2 - 6 制动跑偏时的轮胎印迹1 6汽车转弯时的印迹特点：轮胎受横向力作用，载荷转移到外侧轮胎，特别是在气压不足时，变形更为明显。而内侧轮胎载荷变轻，所以汽车转弯时，外侧车轮印迹重而宽，内侧车轮印迹轻而窄。( 2 ) 不同制动状态的拖印区别由于制动时轮胎滑移率和滑移状态的不同，印迹也不同。当制动刚开始时，滑移率由零开始增长，轮胎边滚边滑，留在路面上的胎面花纹形状起始仅局部变的模糊，随着滑移率的增长，胎面花纹在车辆行驶的方向上被拉长，但尚可辨认，这就是通常所说的制动轧印。当车辆制动至抱死，滑移率等于l ，车轮纯滑移，路面上的花纹已无法辨认，形成一条连续的黑色拖印，即制动拖印。在事故现场，车辆作紧急制动时不一定都有制动拖印出现，这与车辆的制动性能和驾驶员的操作技能有关。根据制动理论，制动拖印的出现并不是制动的最理想效果，具有防抱死装景的车辆，一般不出现制动拖印。因此，没有制动拖印并不等于没有采取制动措施或措施不力。正常的制动拖印正常的制动拖印是两条与制动轮轮距相同的平行线，当前后轴轮距相同的情况下，前后轮的印迹产生重叠，重叠处印迹加深。制动跑偏印迹制动跑偏是指汽车制动时自动向左或向右偏驶。主要原因是制动时左右两侧车辆制动力不一致或悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的互相干涉，车辆偏向先抱死或制动力大的一侧。制动跑偏印迹如图2 6 所示。其特征为：i 印迹是一条比较圆滑的直线，没有曲率发生突变的区域；弧线曲率随跑偏的程度不同而不同，跑偏愈严重曲率愈大；m 车轮两边印迹不等长，内侧长，外侧短，甚至没有明显印迹( 外侧) ；一般情况下，前后轮印迹不重叠，后轮的印迹向内侧偏离。制动侧滑印迹制动侧滑是指制动时，汽车某一轴的车轮或全都车轮抱死而发生横向滑移的现象。产生的原因如下：i 汽车在作曲线运动时制动；h 为回避障碍物绕行时制动减速：急回方向制动。侧滑时汽车常发生急剧的回转运动，尽管制动系统工作状况正常的汽车，在较高的车速或滑溜的路面上，也可能发生后轴侧滑。侧滑的印迹如图2 7 所示。其特征是左右车轮的印迹曲率发生突变，突变点即为侧滑的开始，且印迹变宽严重侧滑时，车辆将绕其垂直轴作大幅度回转，重心保持向前移动，其回转轮胎印迹如同摆线。1 7图2 7 后轮侧滑时的轮胎印迹图2 - 8 碰撞后轮胎印迹( 3 ) 利用轮胎印迹判断碰撞点车辆发生碰撞时，由于作用时间短，车辆相互间将有很大的作用力。对于被碰撞的车辆而言，这个力在作用时间内将使车辆产生很大的加速度向前运动，峰值可达到2 0 0 m s 2 ，造成在路面上留下明显的印迹。通常情况下，后轮印迹最为明显，它直接反映