基于多源數(shù)據(jù)同步的駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)及時(shí)性分析

嚴(yán) 永，宋耀鑫，李平凡，魏 然

（公安部交通管理科學(xué)研究所 道路交通安全公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫214151）

道路交通事故處理經(jīng)常會(huì)遇到一類問題——駕駛?cè)嗽谑掳l(fā)前的應(yīng)急反應(yīng)是否及時(shí)、有無盡到“安全義務(wù)”。該問題對(duì)科學(xué)分析事故致因、合理認(rèn)定事故責(zé)任十分關(guān)鍵。針對(duì)“行人突然闖出、非機(jī)動(dòng)車突然闖出”等典型事故，由于駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)及時(shí)性分析缺少技術(shù)支撐，導(dǎo)致事故處理過程中判斷駕駛?cè)擞袩o盡到“安全義務(wù)”時(shí)，往往是通過詢問駕駛?cè)耸掳l(fā)前的操作過程及結(jié)合車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，具有較大的主觀性，其主要原因是無法綜合分析事故中各類數(shù)據(jù)，以及缺少能夠?qū)︸{駛行為進(jìn)行準(zhǔn)確分析的相關(guān)方法。隨著車載視頻、車載數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的普及，事發(fā)前駕駛?cè)瞬倏鼗厮葑兊靡子趯?shí)現(xiàn)，為分析事故前駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)是否及時(shí)提供了必要的條件。基于此，本文根據(jù)事故中的車載數(shù)據(jù)、監(jiān)控等信息重建事故過程，標(biāo)記事故過程關(guān)鍵事件，在險(xiǎn)情避讓理論基礎(chǔ)上提出了事故中駕駛?cè)思皶r(shí)性判別方法。

1 多源數(shù)據(jù)同步方法

隨著信息化的快速發(fā)展，汽車行駛記錄儀、汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)（Event Data Recorder,EDR）、監(jiān)控視頻等在交通事故處理中的地位逐漸提升。由于電子數(shù)據(jù)工作機(jī)制的不同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的采樣精度和頻率等存在差異，在事故處理過程中的使用率不高且使用深度不夠。以下將介紹交通事故中常見的幾種數(shù)據(jù)及多源數(shù)據(jù)的同步方法。

1.1 汽車行駛記錄儀數(shù)據(jù)

在《道路交通安全法實(shí)施條例》《道路運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)監(jiān)督管理辦法》《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》（GB7258—2017）等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)下，公路客車、旅游客車、危化品運(yùn)輸車等重點(diǎn)車輛中行駛記錄儀的安裝使用率越來越高，為道路交通管理執(zhí)法、事故調(diào)查提供了有效的工具。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車行駛記錄儀》（GB/T 19056）于2012年發(fā)布實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了汽車行駛記錄儀應(yīng)記錄車輛行駛速度、經(jīng)/緯度、制動(dòng)開關(guān)、燈光等信息。其中，車速信息中在車輛正常行駛時(shí)，記錄的車速數(shù)據(jù)采樣頻率為每秒記錄1次，當(dāng)車輛行駛結(jié)束、斷電前等事件發(fā)生時(shí)，車輛會(huì)觸發(fā)事件前20 s的事故疑點(diǎn)記錄，事故疑點(diǎn)記錄中的記錄頻次為0.2 s記錄1次，包含車速、經(jīng)緯度、制動(dòng)開關(guān)、燈光等信息。從汽車行駛記錄儀中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)為VDR格式的數(shù)據(jù)包，需使用汽車行駛記錄儀專業(yè)解讀軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)解讀。表1所示為解讀后得到的事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)示例，采樣頻率為5 Hz。

表1 汽車行駛記錄儀數(shù)據(jù)解讀結(jié)果示例

1.2 汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)

表2 EDR數(shù)據(jù)解讀結(jié)果示例

1.3 多源數(shù)據(jù)同步方法

除了前文給出的汽車行駛記錄儀數(shù)據(jù)及EDR數(shù)據(jù)，交通事故中還可能存在道路監(jiān)控視頻、車載視頻、筆錄等信息。數(shù)據(jù)采集途經(jīng)不同會(huì)引起數(shù)據(jù)的時(shí)間軸差異、采樣頻率不同等問題，單組數(shù)據(jù)通常單獨(dú)使用分析，缺乏時(shí)空耦合的關(guān)聯(lián)性分析，制約了數(shù)據(jù)的應(yīng)用深度。本文介紹的多源數(shù)據(jù)同步方法是基于特定事件標(biāo)記的同步方法，以采樣頻率最高的數(shù)據(jù)源的時(shí)間軸為參考，標(biāo)記特定事件（如停車、碰撞、制動(dòng)等），并以此特定事件發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)為基準(zhǔn)時(shí)間，對(duì)齊其他數(shù)據(jù)源的時(shí)間軸。針對(duì)采樣頻率不同的多源數(shù)據(jù)，以高采樣頻率數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)時(shí)間軸，對(duì)低采樣頻率數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合。以行駛記錄儀、EDR、監(jiān)控視頻為例，行駛記錄儀事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)采樣頻率為每0.2 s采集一次，EDR車速數(shù)據(jù)一般為0.5 s采集一次，監(jiān)控視頻一般為0.04 s一幀。以監(jiān)控視頻時(shí)間軸為基準(zhǔn)，將行駛記錄儀事故疑點(diǎn)中的車速數(shù)據(jù)、EDR車速數(shù)據(jù)擬合成采樣頻率25 Hz，其中車速的擬合方法是原始數(shù)據(jù)源中時(shí)間軸對(duì)應(yīng)差值，車速值按照加速度進(jìn)行擬合，得到多源數(shù)據(jù)同步結(jié)果，同步流程如圖1所示。

圖1 多源數(shù)據(jù)同步方法流程圖

根據(jù)同步流程，以行駛記錄儀事故疑點(diǎn)車速數(shù)據(jù)、EDR車速數(shù)據(jù)及監(jiān)控視頻為例進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，同步后結(jié)果示例如表3所示。

表3 數(shù)據(jù)同步后的結(jié)果示例

2 分析方法

車輛事發(fā)前行駛速度、駕駛?cè)瞬扇≈苿?dòng)時(shí)刻、險(xiǎn)情出現(xiàn)時(shí)刻等關(guān)鍵信息的獲取變得更加方便，為判斷駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)及時(shí)性提供科學(xué)依據(jù)。為推算駕駛?cè)嗽陔U(xiǎn)情出現(xiàn)時(shí)是否能夠及時(shí)采取制動(dòng)措施，本文從時(shí)間維度方面進(jìn)行探索，構(gòu)建駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)及時(shí)性判斷方法。

駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)時(shí)間包括兩部分：一是駕駛?cè)说母兄磻?yīng)時(shí)間（Perception-Reaction Time,PRT），具體包括感知時(shí)間、決策時(shí)間，以及開始采取措施所需時(shí)間（如將腳從加速踏板移至剎車踏板所需時(shí)間），在該時(shí)間段內(nèi)，車輛仍將維持其原有運(yùn)行狀態(tài)；二是駕駛?cè)瞬扇〈胧r(shí)間（Maneuver Time，MT），即車輛制動(dòng)減速至零時(shí)的所需時(shí)間。由于直接計(jì)算駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)時(shí)間時(shí)，存在駕駛?cè)薖RT的個(gè)體差異性，因此提出如下假設(shè)：駕駛?cè)嗽陔U(xiǎn)情出現(xiàn)時(shí)能夠采取及時(shí)緊急制動(dòng)措施并恰好能夠避免事故發(fā)生，從而計(jì)算出在該起事故中駕駛?cè)说腜RT，則駕駛?cè)薖RT計(jì)算方法如式（1）所示：

其中：為避免碰撞可用感知反應(yīng)時(shí)間；為駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)時(shí)間；為駕駛?cè)瞬扇〈胧r(shí)間。假設(shè)車輛制動(dòng)時(shí)為勻減速狀態(tài)，計(jì)算方法是通過獲取制動(dòng)前車輛速度ν及車輛充分發(fā)出的平均減速度（Mean Fully Developed Deceleration，MFDD），計(jì)算方法如式（2）所示：

其中，ν=0。若車輛裝有汽車行駛記錄儀或EDR系統(tǒng)，可據(jù)此獲取車輛行駛速度值，若存在事發(fā)前的監(jiān)控視頻，也可根據(jù)監(jiān)控視頻測(cè)算速度值。MFDD可采用機(jī)動(dòng)車路試制動(dòng)性能檢測(cè)的方式獲取，若車輛損壞無法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可使用同種型號(hào)車輛在相同場(chǎng)景下的測(cè)試結(jié)果。

最后，以計(jì)算所得駕駛?cè)薖RT是否符合一般人員的反應(yīng)能力來判斷應(yīng)急反應(yīng)是否及時(shí)。其中，若≤0，則表示沒有留給駕駛?cè)烁兄磻?yīng)時(shí)間。基于時(shí)間維度的分析方法流程如圖2所示。

圖2 基于時(shí)間維度的分析流程圖

3案例分析

為了更清楚地展現(xiàn)上述分析過程，使用實(shí)際案例進(jìn)行詳細(xì)闡述分析過程。

對(duì)于孔子已經(jīng)評(píng)價(jià)過的人物，司馬遷常常是直接采取孔子的評(píng)價(jià)，例如稱吳太伯為“至德”，稱微子、箕子、比干為殷之“三仁”，稱董狐為“良史”，趙盾為“良大夫”，子產(chǎn)為“古之遺愛”。這些都是孔子已經(jīng)評(píng)價(jià)過的人物，司馬遷便因襲孔子的觀點(diǎn)，直接以孔子的評(píng)價(jià)作為自己的評(píng)價(jià)。而對(duì)于孔子以后或者孔子所未評(píng)論到的人物，司馬遷也非常善于使用孔子留下來的概念來進(jìn)行評(píng)價(jià)，如評(píng)價(jià)呂不韋為“聞”，評(píng)價(jià)萬(wàn)石、建陵、張叔為“君子”，評(píng)價(jià)田叔“居是國(guó)必聞其政”，這都是借用孔子留下的現(xiàn)成概念或標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)人物。由此我們可以看出，在評(píng)價(jià)歷史人物時(shí)，孔子的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也是司馬遷的重要價(jià)值尺度，甚至取舍褒貶都與孔子一致。

3.1 簡(jiǎn)要案情

2021年，一輛貨車在右轉(zhuǎn)彎時(shí)與一輛電動(dòng)自行車發(fā)生碰撞，造成人員傷亡。辦案單位提取到一段事故現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控視頻（幀率25 fps）和涉事貨車行駛記錄儀。

在事故調(diào)查中，需分析涉事貨車駕駛?cè)嗽陔U(xiǎn)情出現(xiàn)時(shí)能否及時(shí)采取制動(dòng)措施避免事故發(fā)生，另外，該起案件中不能僅僅以駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)及時(shí)性作為駕駛?cè)素?zé)任的認(rèn)定依據(jù)，此次事故的責(zé)任認(rèn)定還需結(jié)合路口信號(hào)燈、兩車車速、駕駛?cè)耸欠裆嫦舆`法等其他因素進(jìn)行判斷。

3.2 數(shù)據(jù)分析

3.2.1 監(jiān)控視頻分析

通過對(duì)檢材監(jiān)控視頻進(jìn)行檢驗(yàn)，得到事故過程中的關(guān)鍵事件如下（此部分出現(xiàn)的時(shí)間為監(jiān)控視頻畫面顯示時(shí)間）：09:29:01第11幀涉事貨車車頭超過其左側(cè)車輛，可以觀察到行駛在人行橫道線上的電動(dòng)自行車（圖3（a））；09:29:02第8幀兩車碰撞（圖3（b））；09:29:05第1幀涉事貨車停車（圖3（c））。

圖3 監(jiān)控視頻中事故過程示意圖

3.2.2涉事貨車行駛記錄儀數(shù)據(jù)分析

通過對(duì)涉事貨車行駛記錄儀進(jìn)行數(shù)據(jù)解讀可得到事發(fā)前車輛事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)中的車速值，具體如表4所示。

表4 涉事貨車行駛記錄儀車速數(shù)據(jù)

3.2.3 數(shù)據(jù)同步

由于監(jiān)控視頻與涉事貨車行駛記錄儀數(shù)據(jù)中的時(shí)間存在差異，監(jiān)控視頻幀率為25 fps，即幀間隔時(shí)間為0.04 s，行駛記錄儀中數(shù)據(jù)間隔0.2 s采樣，且兩種數(shù)據(jù)源的時(shí)間存在誤差，在進(jìn)行駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)及時(shí)性分析前對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步。本案中，以監(jiān)控視頻中涉事貨車停車時(shí)刻（09:29:05第1幀）為基準(zhǔn)時(shí)刻，此時(shí)行駛記錄儀數(shù)據(jù)中車速為0（09:29:13:800）。基于此，倒推監(jiān)控視頻中涉事貨車停車前每一幀的車速，并以車速值計(jì)算下個(gè)采樣點(diǎn)的加速度，根據(jù)加速度計(jì)算拉伸后時(shí)間軸上每點(diǎn)的速度值，使得行駛記錄儀數(shù)據(jù)的采樣頻率與監(jiān)控視頻保持一致，具體如圖4所示。

圖4 行駛記錄儀數(shù)據(jù)與監(jiān)控視頻時(shí)間同步

3.3 應(yīng)急反應(yīng)及時(shí)性

以檢材監(jiān)控視頻中涉事貨車車頭超過其左側(cè)車輛時(shí)刻09:29:01第11幀作為基準(zhǔn)時(shí)刻，并記為第0幀，據(jù)此測(cè)算關(guān)鍵事件時(shí)間間隔（圖5）為：涉事貨車車頭超過其左側(cè)車輛至兩車碰撞時(shí)間為0.88 s；兩車碰撞至涉事貨車車速為0時(shí)，時(shí)間為2.72 s。

圖5 事故中關(guān)鍵事件時(shí)間間隔測(cè)算示意圖

根據(jù)涉事貨車路試制動(dòng)性能檢測(cè)結(jié)果，該車充分發(fā)出的平均減速度=5.6 m·s；根據(jù)同步數(shù)據(jù)可知涉事貨車在車頭超過其左側(cè)車輛時(shí)（視頻顯示時(shí)間：09:29:01第11幀）車速ν=25 km·h，則采取制動(dòng)減速至0時(shí)所需時(shí)間為：

可得=1.24 s。

提出假設(shè)：涉事貨車駕駛?cè)嗽陔U(xiǎn)情出現(xiàn)時(shí)能夠采取及時(shí)緊急制動(dòng)措施并恰好能夠避免事故發(fā)生，則駕駛?cè)丝筛兄磻?yīng)時(shí)間根據(jù)式（1）計(jì)算，可得，=-＝-0.36 s。

3.4 分析意見

針對(duì)涉事貨車駕駛?cè)嗽陔U(xiǎn)情出現(xiàn)時(shí)能否及時(shí)采取制動(dòng)措施，使得車輛在事故發(fā)生前停止的事項(xiàng)。經(jīng)分析可知：涉事貨車車頭超過其左側(cè)車輛，可以觀察到行駛在人行橫道線上的電動(dòng)自行車時(shí)，涉事貨車駕駛?cè)瞬扇【o急制動(dòng)措施來避免事故發(fā)生的可用感知反應(yīng)時(shí)間為-0.36 s，即此時(shí)該車駕駛?cè)藷o法在險(xiǎn)情出現(xiàn)時(shí)采取緊急制動(dòng)措施來避免事故發(fā)生（一般駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間為0.5~2 s）。另外，此類事故的責(zé)任認(rèn)定還需綜合考慮路口信號(hào)燈、兩車車速、駕駛?cè)耸欠翊嬖诰岂{等其他因素進(jìn)行綜合判斷。

4結(jié)語(yǔ)

隨著科技的快速發(fā)展，事故中能夠獲取的數(shù)據(jù)向多樣化方向發(fā)展。針對(duì)事故處理中數(shù)據(jù)的使用深度不足的問題，本文從部分典型數(shù)據(jù)的記錄機(jī)制出發(fā)，基于不同源數(shù)據(jù)之間的差異，以時(shí)間軸同步為基礎(chǔ)，構(gòu)建多源數(shù)據(jù)同步方法。以多源數(shù)據(jù)時(shí)間同步為基礎(chǔ)，從時(shí)間維度作為切入點(diǎn)，研究了判斷駕駛?cè)藨?yīng)急反應(yīng)是否及時(shí)的分析思路，并通過案例應(yīng)用詳解分析流程。