Modeling the trajectory of the car in the study of traffic accidents
DOI:
https://doi.org/10.31649/2413-4503-2019-9-1-53-65Keywords:
car, road safety, traffic accident, auto-technical examination, braking, trajectory estimationAbstract
The article proposes one of the ways to evaluate the trajectory of the cars movement in the study of the causes of the occurrence and reconstruction of the traffic accidents circumstances. The aim is to propose, based on the theory of fuzzy sets and experimental studies, a method for reducing the uncertainty of constructing the calculated trajectory of a vehicle during braking under inaccurate initial data. The basis of the proposed method is a mathematical model for evaluating the trajectory of a vehicle during braking, which allows for the redistribution of vertical reactions not only along the axes, but along the sides of the car, and makes it possible to determine the instant of occurrence of the skid of each wheel by the criterion j/g. A feature of the proposed method is the use of previously developed expert systems for evaluating the braking torques on the wheels of the car and determining the coefficient of adhesion of the car with the road. The use of fuzzy expert information on the importance of factors that affect brake moments and the coefficient of adhesion allows to reduce the volume of experimental studies and significantly shorten the time to reach an objective decision on the causes of emergencies. The discrepancy between the results of the expert system forecast and the experimental data is 5% and 3%, respectively. Presented are the results of experimental studies of the behavior of the car during braking in road conditions, taking into account the magnitude of the braking torques that were applied to the wheels of the car, the magnitude of the coefficient of adhesion along the sides of the car, as well as the transverse displacement of the center of mass of the car due to uneven distribution of cargo. The maximum error in the discrepancy between the simulation results and the experimental data does not exceed 8%. A reference algorithm for estimating the trajectory of a vehicle during braking is presented, which allows one to take into account the stochastic and indistinct uncertainty of the initial data and reduce the range of possible modeling error by 39%. Investigation of road accidents related to changing the trajectory of the car during braking, confirmed the possibility of applying the proposed method in the auto-technical examination.
References
Road traffic injuries // World Health Organization. Дата оновлення: 23.01.2018. URL: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs358/en/ (дата звернення 11.02.2018).
Рейтинг країн за рівнем смертності у ДТП: Україна в десятці (інфографіка) // Інформаційне агентство УНІАН. Дата оновлення: 18.08.2017. URL: https://www.unian.ua/society/2088789-reyting-krajin-za-rivnem-smertnosti-u-dtp-ukrajina-v-desyattsi-infografika.html (дата звернення 27.11.2017).
Про схвалення Транспортної стратегії України на період до 2020 року: Розпорядження від 20 жовтня 2010 р. № 2174-р // База даних «Законодавство України»/Кабінет Міністрів України. – URL: http://zakon2.rada.gov.ua/
laws/show/2174-2010-р (дата звернення 27.11.2017).
Говорущенко Н. Я., Волков В. П., Шаша И. К. Обеспечение безопасности движения на автомобильном транспорте. – Харьков: ХНАДУ, 2007. 361 с.
Кашканов А. А., Грисюк О. Г. и Гуменюк І. І. Безпека дорожнього руху: навч. посіб. Вінниця: ВНТУ, 2017. 90 с.
Автотехнічна експертиза. Дослідження обставин ДТП: підручник для вищих навчальних закладів / Туренко А. М. та ін. Харків, Україна: ХНАДУ, 2013. 320 с.
Кашканов А. А., Ребедайло В. М. і Кашканов В. А. Оцінка експлуатаційних гальмових властивостей автомобілів в умовах неточності вихідних даних. – Вінниця, Україна: ВНТУ, 2010. 148 с.
Hu W., Xiao X., Xie D., Tan T. and Maybank S. “Traffic accident prediction using 3-D model-based vehicle tracking,” IEEE Transaction on Vehicular Technology, v. 53, no. 3, pp. 677–694, 2004.
Xu W., Lu J., Zhang Y. and Wang J. “A Novel Method for Trajectory Analysis in Surveillance,” in Fourth International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation, Shenzhen, Guangdong. 2011. P. 34-37.
Oh C., Kim T. “Estimation of rear-end crash potential using vehicle trajectory data,” Accident Analysis & Prevention, v. 42, no. 6, pp. 1888-1893.
Pariota L., Bifulco G. N., Markkula G., Romano R. “Validation of driving behavior as a step towards the investigation of Connected and Automated Vehicles by means of driving simulators,” in 5th IEEE International Conference on Models and Technologies for Intelligent Transportation Systems (MT-ITS), Naples. 2017. pp. 274–279.
Houenou A., Bonnifait P., Cherfaoui V., Wen Y. “Vehicle Trajectory Prediction based on Motion Model and Maneuver Recognition,” in IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2013), Tokyo, Japan, 2013. pp. 4363-4369.
Jacob B., Violette E. “Vehicle trajectory analysis: an advanced tool for road safety,” Procedia – Social and Behavioral Sciences, vol. 48. Issue of the Transport Research Arena – Europe, pp. 1805–1814, 2012.
Zhang R., Cao L., Bao S., Tan J. “A method for connected vehicle trajectory prediction and collision warning algorithm based on V2V communication,” International Journal of Crashworthiness, vol. 22, no. 1, pp. 15-25, 2017.
Laugier C. et al., “Probabilistic analysis of dynamic scenes and collision risks assessment to improve driving safety,” IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine, vol. 3, pp. 4–19.
Rieger L., Scheef J., Becker H., Stanzel M. and Zobel R. “Active safety systems change accident environment of vehicles significantly – a challenge for vehicle design,” in Nineteenth International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles, Washington. 2005. Paper 05-0074.
Franck H., Franck D. Mathematical methods for accident reconstruction: a forensic engineering perspective. Boca Raton: CRC Press, 2009. 328 p.
Кашканов А. А., Кашканов В. А., Грисюк О. Г. “Автоматизовані системи повідомлення про ДТП та перспективи їх використання,” Сучасні технології в машинобудуванні та транспорті, № 1(5), c. 78-82, 2016.
Marco P daSilva. “Analysis of Event Data Recorder Data for Vehicle Safety Improvement 2008,” National Highway Traffic Safety Administration/United States Department of Transportation. URL: http://www.nhtsa.gov/DOT/NHTSA/NRD/Multimedia /PDFs/EDR/Research/811015.pdf (дата звернення 27.11.2017).
Hynd D., McCarthy M. Study on the benefits resulting from the installation of Event Data Recorders // European Commission/Transport. Дата оновлення: 22.09.2016. URL: https://ec.europa.eu/transport/sites/transport/files/docs/ study_edr_2014.pdf (дата звернення 27.11.2017).
Struble D. Automotive accident reconstruction: practices and principles. Boca Raton: CRC Press, 2013. 498 p.
Steffan H. Accident reconstruction methods // Vehicle System Dynamics. 2009. Volume 47. Issue 8: State of the art papers of the 21st IAVSD symposium. P. 1049-1073.
Modeling Vehicle Collision Angle in Traffic Crashes Based on Three-Dimensional Laser Scanning Data / N. Lyu, G. Huang, C. Wu, Z. Duan, P. Li // Sensors (Basel, Switzerland): електрон. наук. фахове вид. 2017. Vol 17(3), 482. URL: http://doi.org/10.3390/s17030482 (дата звернення 27.11.2017).
Огородніков В. А., Перлов В. Є. Визначення енергії пластичної деформації елементів конструкцій транспортних засобів і параметрів розкриття подушок безпеки при ДТП // Збірник наукових праць Вінницького державного аграрного університету. Серія: технічні науки. Вінниця, 2009. №3. С. 5-9.
Подригало, М. А. Управляемость и устойчивость автомобиля. Определение понятий // Автомобильная промышленность. 2008. №11. С. 22-23.
Сахно В. П., Макаров В. А., Костенко А. В. Курсова стійкість руху автомобілів та її характеристики // Проблеми транспорту : зб. наук. праць. Київ: НТУ. 2009. С. 222-230.
Подригало М. А., Клец Д. М., Артемов Н. П. Устойчивость колесных машин как сложное эксплуатационное свойство // Автомобильный транспорт. 2011. вып. 29. С. 179-183.
Сахно В. П., Вербицкий В. Г., Кондратьев В. В. К вопросу о сравнительном анализе математических моделей плоскопараллельного движения с учетом и без учета влияния продольных и поперечных сил // Вісник Донецької академії автомобільного транспорту. 2012. №4. С. 36-42.
Палагута К. А., Алексеев А. А. Построение кинематической траектории движения автомобиля в экстремальных условиях // Машиностроение и инженерное образование. 2012. №3. С. 36-43.
Писаренко А. В., Белоус А. В., Кононенко Д. В. Компьютерное моделирование поведения транспортного средства с антиблокировочной системой // Збірник наукових праць Харківського університету Повітряних Сил. 2013. випуск 3(36). С. 162-166.
Сахно В. П., Вербицкий В. Г., Кондратьев В. В. Вплив поздовжньої сили у плямі контакту ведучих коліс на курсову стійкість руху автомобілів // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Автомобіле- та тракторобудування. 2013. № 30 (1003). С. 3-9.
Bosch Automotive Handbook; [Translated from the German]. – 9th Edition / Konrad Reif; Karl-Heinz Dietsche & others. Karlsruhe : Robert Bosch GmbH, 2014. 1544 p.
Lister, R. Retention of directional control wheel braking // S.A.E. Prepr. s.a. №650092. P. 432-449.
Кашканов А. А., Кужель В. П., Грисюк О. Г. Комплексна програма оцінювання експлуатаційних гальмових властивостей автомобілів при експертизі ДТП // Вісник Севастопольського національного технічного університету: зб. наук. пр. Серія: Машиноприладобудування та транспорт. Севастополь: СевНТУ, 2011. Вип.121/2011. С. 54-57.
Клец Д.М. Разработка мобильного регистрационно-измерительного комплекса для проведения динамических испытаний колесных машин // Вісник Національного транспортного університету. Науково-технічний збірник. К.: НТУ, 2012. Вип. 25. С.234-241.
Rotshtein A., Rebedailo V., Kashkanov A. Fuzzy Logic-based Identification of Car Wheels Adhesion Factor with a Road Surface // Fuzzy Systems & A.I. Reports and Letters. 1997. vol. 6, Nos. 1-3. P. 53-64.
Кашканов А. А. Оцінювання невизначеності значень коефіцієнта зчеплення та її вплив на результати автотехнічної експертизи дорожньо-транспортних пригод // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Серія: Автомобіле- та тракторобудування. – Харків: НТУ «ХПІ», 2014. №8(1051). С. 61-66.
Кашканов А. А. Оцінка гальмових моментів на колесах автомобіля за допомогою нечіткої логіки / А. А. Кашканов // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – Хмельницький: ТУП, 1999. – №1. – С. 139–143.
Ротштейн, А. П. Интеллектуальные технологи идентификации: нечеткие множества, генетические алгоритмы, нейронные сети: монография. Винница: «УНІВЕРСУМ-Вінниця», 1999. 320 с.
Downloads
-
PDF (Русский)
Downloads: 780
