1緒論

引言

1.1車輛踫撞弱勢道路使用者案（事）件

1.1.1弱勢道路使用者

1.1.2弱勢道路使用者事故

1.2研究方法介紹

1.2.1事故調查

1.2.2事故統計

1.2.3事故重建

1.2.4駕駛模擬

1.3國內外研究概況

1.3.1事故統計研究

1.3.2事故重建研究

1.3.3基於多源數據和證據的研究

1.4全書內容簡介

參考文獻

2弱勢道路使用者踫撞特征傷害

引言

2.1車輛踫撞人體傷害 

2.1.1人體傷害概述

2.1.2人體各部位損傷的特點

2.1.3人體傷害的描述與分級

2.1.4人體損傷程度的應用 

2.1.5人體傷害的計算機模擬 

2.2弱勢道路使用者傷害

2.2.1行人傷害

2.2.2騎車人傷害

2.3人車接觸特征及典型參數

2.3.1人車接觸特征

2.3.2典型接觸特征參數

2.4傷害嚴重度應用討論

2.5本章小結

參考文獻

目錄

車輛弱勢道路使用者踫撞重建與安全分析

3復雜環境下行人交通安全分析與建模

引言

3.1基於交通衝突的信號交叉口行人安全分析

3.1.1行人安全分析現狀

3.1.2行人交通衝突提取

3.1.3行人交通衝突分類

3.2信號交叉口行人步行行為智能分析

3.2.1中國行人步行行為

3.2.2步態分析與測量方法

3.2.3行人步行速度

3.2.4行人違規行為

3.2.5基於視頻識別技術的行人數據收集

3.2.6實例分析

3.2.7步行速度和步態參數影響因素解析

3.3考慮異質性的信號交叉口行人闖紅燈行為預測

3.3.1基於視頻數據的行人違規行為獲取

3.3.2隨機參數邏輯回歸

3.3.3模型結果分析

3.4本章小結

參考文獻

4電動自行車交通安全分析與評價

引言

4.1基於視頻分析的電動自行車安全影響分析

4.1.1電動自行車的道路安全問題

4.1.2電動自行車交通衝突分析

4.1.3電動自行車的違規行為

4.1.4實例分析

4.1.5總結

4.2考慮異質性的電動自行車事故嚴重程度預測

4.2.1研究現狀

4.2.2實例分析

4.2.3多項邏輯回歸

4.2.4隨機參數多項邏輯回歸

4.2.5全貝葉斯估計

4.2.6風險因素分析

4.2.7結果分析

4.2.8總結

4.3Probit模型的電動自行車事故及牌照使用影響因素分析

4.3.1研究現狀

4.3.2實例分析

4.3.3研究方法

4.3.4模型估計與結果分析

4.3.5總結

4.4本章小結

參考文獻

5弱勢道路使用者事故傷害嚴重度數據挖掘

引言

5.1弱勢道路使用者事故嚴重程度分析模型 

5.1結果模型

5.1有序結果模型

5.1無序結果模型

5.1.4模型參數估計方法

5.2弱勢道路使用者交通事故嚴重程度分析數據集構建

5.2.1多源異構數據融合

5.2.2缺失和異常數據處理

5.2.3變量選擇與處理

5.2.4數據可視化

5.3弱勢道路使用者交通事故嚴重程度影響因素

5.3.1弱勢道路使用者自身特征

5.3.2肇事駕駛人特征

5.3.3肇事機動車特征

5.3.4道路交通特征

5.3.5環境特征

5.3.6事後救援特征

5.4降低弱勢道路使用者交通事故嚴重程度措施

5.4.1交通安全宣傳與教育

5.4.2交通安全執法

5.4.3道路交通基礎設施優化設計

5.4.4道路交通事故救援

5.5本章小結

參考文獻

6典型車輛衝撞行人特征計算機仿真

引言

6.1概述

6.2PCCrash仿真軟件

6.2.1軟件概述

6.2.2軟件功能介紹

6.2.3軟件主要算法

6.2.4軟件仿真效果

6.3仿真實驗設計

6.3.1基本原理

6.3.2車輛模型

6.3.3行人模型

6.4典型工況下車輛衝撞行人特征仿真

6.4.1不同車型的對比分析

6.4.2不同踫撞位置的對比分析

6.4.3不同踫撞車速的對比分析

6.4.4不同車輛加速度的對比分析

6.5本章小結

參考文獻

7多體動力學耦合的人車踫撞仿真

引言

7.1概述

7.2多體動力學耦合模型建立

7.2.1研究方法

7.2.2夾層玻璃建模

7.2.3行人頭部建模

7.3模型參數對踫撞響應的影響

7.3.1玻璃層屈服強度的影響

7.3.2頭部彈性模量的影響 

7.3.3玻璃層彈性模量的影響

7.3.4材料參數確定

7.4動力學仿真實現

7.4.1人體模型的構建

7.4.2車體模型的構建

7.5真實事故案例重建

7.6仿真結果後處理

7.7本章小結

參考文獻

8復雜多形態耦合案件重建分析

引言

8.1復雜多形態耦合案件重建的難點

8.2基於PCCrash的復雜多形態耦合案件重建方案

8.3基於PCCrash的復雜多形態耦合案件重建步驟

8.3.1事故現場重建

8.3.2事故參與者建模

8.3.3單剛體模型分步仿真

8.3.4多剛體模型損傷驗證

8.4典型案例研究

8.4.1車兩輪車踫撞過程重建

8.4.2一例真實復雜多形態耦合案件重建

8.5本章小結

參考文獻

9基於視頻圖像的事故車輛運動重建分析

引言

9.1概述

9.2基於視頻的車輛運動空間檢測

9.2.1空間距離檢測的一般方法

9.2.2近景攝影測量與畸變矯正

9.3基於視頻圖像的車輛運動時間標定

9.3.1穩定幀率視頻的車輛運動時間標定

9.3.2變化幀率視頻的車輛運動時間標定

9.4基於監控視頻的車輛運動重建

9.4.1基於路側監控的車輛運動重建

9.4.2基於車載視頻的車輛運動重建

9.5典型案例應用

9.5.1利用監控視頻重建車輛運動狀態的應用示例

9.5.2利用車載視頻重建車輛運動狀態的應用示例

9.6本章小結

參考文獻

10車輛避撞行人場景駕駛模擬

引言

10.1事故重建與駕駛模擬

10.2車輛避撞行人駕駛模擬實驗

10.2.1實驗設備簡介

10.2.2實驗分組

10.2.3場景設計

10.2.4實驗過程

10.2.5實驗結果

10.3計算機仿真踫撞過程

10.3.1方法介紹

10.3.2PCCrash仿真實驗

10.3.3行人頭部傷害程度計算分析

10.4車輛緊急避撞場景實驗

10.4.1研究背景

10.4.2實驗設計

10.4.3實驗結果

10.5本章小結

參考文獻

車輛踫撞事故是當今人類社會一直面臨的嚴重災害和嚴峻挑戰。隨著我國汽車保有量的不斷增加、道路建設的日新月異，交通事故的數量和傷亡人數也在不斷上升。近年來，隨著車輛安全、智能交通研發應用及管理的加強，中國的道路安全狀況正逐漸改善，但是包含行人、騎車人等弱勢道路使用者（或者弱勢交通參與者）(vulnerable road user, VRU)的踫撞事故依然保持較高的數量和占比。因此，車輛踫撞VRU事故的預防和處理需要引起社會的高度重視和學術界的重點研究關注。
目前，我國車輛與VRU之間還存在著較大的交通安全隱患，包括VRU對車輛的橫縱向干擾、VRU動態意圖模糊、交互行為存在博弈等現實問題，車輛VRU交互行為具有種類多、不確定性大以及突發性強等特點，車輛的避撞預警處理既要滿足實時判斷動態性，又要保證決策操作的準確可靠性，從而導致車輛踫撞VRU事故成為易發的道路交通事故形態，此外，一些車輛衝撞VRU的惡性案件也時有發生，影響惡劣並危害公共安全。因此，對車輛衝撞VRU事件進行深入研究分析成為了專業熱點。交通事故中車輛踫撞VRU導致的傷亡後果為嚴重，目前不少學者針對此類事故中的車輛踫撞過程及特點進行了數值建模、仿真模擬和重建研究，進而為案（事）件科學、快速的研判分析提供必要依據，並由此進行相應的事故預防和安全改進。
針對上述現狀深入開展相關研究是當務之急。本專著內容關注廣大的VRU，分別從事故數據統計挖掘和計算機仿真重建兩個角度對車輛踫撞VRU案（事）件進行深入研究。內容主要隸屬於作者承擔的“十三五”國家重點研發計劃課題和國家自然科學基金項目，力圖通過完整地分析案（事）件多源信息並充分利用先進的計算機模擬、分析手段，達到對車輛踫撞VRU案（事）件的可視化研究和深度數據挖掘分析，為實際的此類案（事）件預防和安全改進提供充足的科學方法和依據。
全書共分為10章內容論述，分別是緒論、弱勢道路使用者踫撞特征傷害、復雜環境下行人交通安全分析與建模、電動自行車交通安全分析與評價、弱勢道路使用者事故傷害嚴重度數據挖掘、典型車輛衝撞行人特征計算機仿真、多體動力學耦合的人車踫撞仿真、復雜多形態耦合案件重建分析、基於視頻圖像的事故車輛運動重建分析、車輛避撞行人場景駕駛模擬。聚焦的對像是車輛踫撞弱勢道路使用者案（事）件，研究主題為車輛踫撞傷害嚴重度，研究方法主要包括兩大方面，一個維度是統計建模與數據挖掘，另一個維度是計算機仿真與重建分析，兩者相輔相成、同樣重要。本書內容豐富，數據翔實，彙編了當前的研究成果，可直接應用於車輛衝撞弱勢道路使用者案（事）件的分析實踐。
本書關於車輛踫撞重建仿真的研究內容受到“十三五”國家重點研發計劃“案事件現場勘驗與目標關聯分析關鍵技術研究”課題二“現場四維重建與信息融合技術”專題四“車輛衝撞案件動力學模型構建及研判技術”(課題編號： 2017YFC0803802)的支持，該項目由公安部物證鋻定中心牽頭負責，課題由武漢大學承擔，主要負責人： 王明直、闫利、石屹； 專題負責人： 袁泉； 專題主要參與人員： 金益峰、楊豪傑、王田等。
本書由清華大學牽頭，東南大學、華南理工大學、長沙理工大學和司法鋻定科學研究院四個單位聯合編撰，感謝上述單位參與本書內容編寫和素材整理的人員：
清華大學博士研究生李清坤，碩士研究生郭銳，本科畢業生譚浚哲、楊豪傑、覃川洲等； 
東南大學博士研究生趙晶婭、李清韻，碩士研究生劉佩； 
北京航空航天大學博士研究生趙俊瑋； 
中國政法大學碩士研究生於洋、朱蔣琪、高毅巍； 
長沙理工大學吳良偉； 
司法鋻定科學研究院關闖； 
法大法庭科學技術鋻定研究所劉斌、程剛、紀偉； 
山東交通學院鋻定中心李國慶、張冰。
同時感謝如下項目的資助及項目研發人員的參與支持：
（1) 國家自然科學基金項目“基於混合弱勢道路使用者行為認知的行車避撞決策方法”(編號： 52072214)；
（2) 中央高校基本科研業務費專項資金(編號： 2020ZYGXZR007)。
因作者水平所限，對於書中內容可能存在的問題疏漏和不足之處，敬請讀者指正。

作者

2022年5月