Belgorod, Belgorod, Russian Federation
Voronezh, Voronezh, Russian Federation
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
Voronezh, Voronezh, Russian Federation
UDK 629.331 Автомобили. Автомобильный транспорт
Digitalization of human activity sphere is developing very actively nowadays. This trend has not bypassed the transport sector. It is dictated by the fact that the complication of computational processes, imperative for servicing the transport sector, increases with the vehicles growth on the road network. As a result, the road network load increases, which entails the road accidents growth. Using digital calculation capabilities and algorithms of typical versions, the process of investigating an accident takes less time, and the accuracy of calculations increases, allowing more expert operations to be performed.
DIGITAL MODEL, ROAD NETWORK, TRAFFIC ACCIDENT, CAR SPEED, ACCIDENT INVESTIGATION
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Рост автомобилизации в стране ускоряет логистические процессы в жизнедеятельности общества. Одновременно с этим происходит неизбежный рост потерь экономики от дорожно-транспортных событий, связанных с всевозможными видами происшествий (наездов на пешеходов, столкновений ТС, опрокидываний и т.д.) [1]. Возрастающий темп, связанный с процессом автомобилизации (да и в общем, от научного прогресса), не обходит стороной деятельность экспертных подразделений, которые сопровождают процесс расследования дорожно-транспортных происшествий. С увеличением количества происшествий растет потребность в количестве исследований их обстоятельств, что увеличивает нагрузку на экспертные учреждения, специализирующиеся на этом виде исследований. В этом случае на помощь могут прийти методы автоматизации математических процессов [2].
2 Материалы и методы
На текущей момент в автотехнических исследованиях к основным видам расчетов можно отнести расчет скорости движения транспортных средств. Основные варианты расчетов данных категорий для простоты восприятия приведены в табл. 1 [3-6, 8].
Таблица 1 – Основные виды расчетов при автотехнических исследованиях
|
Вид расчета |
Формула расчета |
|
|
1 |
2 |
|
|
Определения скорости движения автомобиля |
|
(1) |
|
Расчет скорости ТС при его движении по последовательным участкам с разными коэффициентами сцепления шин с дорожным покрытием |
А) В)
|
|
|
|
||
|
Продолжение табл. 1 |
||
|
1 |
2 |
|
|
Расчет скорости ТС при его движении по последовательным участкам с разными коэффициентами сцепления шин с дорожным покрытием |
Если А:
Если Б:
Если В:
Если Г:
|
(2)
(3)
(4)
(5) |
|
Расчет скорости при непостоянном торможении |
При незначительном оттормаживании:
|
(6)
|
|
|
||
|
Продолжение табл. 1 |
||
|
1 |
2 |
|
|
|
При незначительном оттормаживании:
При значительном разрыве в следах торможения:
При отсутствии расстормаживания:
|
(7)
(8) |
|
Расчет скорости при наличии разворота автомобиля |
|
(9) |
|
Обозначения:
B – размерность колеи транспортного средства, м; L – колесная база автомобиля, м;
а – расстояние от центра масс до передней оси, м; b – расстояние от центра масс до задней оси, м;
λ – величина угла между осевой линией кузова транспортного средства и границей пересекаемых участков с разными коэффициентами сцепления;
|
||
|
|
||
|
Продолжение табл. 1 |
||
|
λр – степень растормаживания;
α – угол разворота кузова транспортного средства относительно центра масс, град. |
||
3 Результаты исследований
Для автоматизации расчета скорости движения транспортных средств по различным сценариям составлена блок-схема, которая скомпилирована в программу на языке программирования «С++» и реализована на базе Rad Studio 11 [11-15].
Для удобства работы с программой был выбран оконный интерфейс, который обеспечивает понятную и удобную навигацию для удобства расчета (рис. 1).
Рисунок 1 – Интерфейс программы
Алгоритм расчетов сценариев в виде блок-схем представлен на рис. 2-5 [10].
Для проверки работоспособности программы были использованы несколько примеров реальных дорожно-транспортных происшествий.
Пример фабулы дорожно-транспортного происшествия: «** июля 202* года около 19 часов 25 минут Н**** В. С., управляя автомобилем Skoda Octavia, государственный регистрационный знак ******31 RUS, передвигался по автодороге со стороны пос. Волоконовка в направлении г. Шебекино и на 33 км +25 метров автодороги Белгород-Волоконовка на территории Шебекинского района Белгородской области совершил наезд на пешехода Т**** Д. Ф., пересекавшую проезжую часть слева направо по ходу движения автомобиля. В результате дорожно-транспортного происшествия пешеходу Т**** Д. Ф. были причинены повреждения, от которых она впоследствии скончалась в больнице.»
С целью определения адекватности модели расчет вначале был проведен стандартным способом путем расчета вручную с использованием рекомендованных методик.
Рисунок 2 – Блок-схема расчета скорости движения ТС при различных сценариях расчета
Рисунок 3 – Блок-схемы сценариев (блоки 1-3) расчета скоростей движения ТС
Рисунок 4 – Блок-схемы сценариев расчета (блок 4) скоростей движения ТС
Величина минимального расстояния, необходимого для полного растормаживания определяется по следующей формуле [7]:
, (10)
где jа – замедление транспортного средства категории М1 (Skoda Octavia) при экстренном торможении на сухом асфальтобетонном покрытии, м/с2: 5,83; 5,91; 5,85 (установлено экспериментально с использованием прибора «Эффект-02»; 5,86 – среднее значение для простоты расчета) [9]; jк – замедление транспортного средства категории М1 (Skoda Octavia) при перемещении без торможения (накатом), м/с2: 9,8∙0,016 ≈ 0,16 [7]; t5 – время оттормаживания, с: 0,3 [7]; t3 – время нарастания замедления транспортного средства категории М1 (Skoda Octavia), с: 0,35 [7]; Sю2 – перемещение центра масс автомобиля Skoda Octavia на втором участке торможения, м: 42,4.
= 14,7.
Рисунок 5 – Блок-схемы сценариев расчета (блок 5) скоростей движения ТС
Поскольку Sпр > Sр (14,7 м > 8,8 м), то можно констатировать, что полное растормаживание транспортного средства в данном примере не имело места, поэтому в расчет скорости движения автомобиля Skoda Octavia необходимо ввести величину степени растормаживания, которая определяется решением кубического уравнения:
; (11)
, откуда
.
Решением данного кубического уравнения получено значение λ = 0,58.
Откуда по формуле (8) определяем начальную скорость, км/ч:
= 100,2.
Таким образом, скорость движения автомобиля Skoda Octavia до начала экстренного торможения транспортного средства в данном примере составляла величину около 100,2 км/ч, если расчет проводить путем ручной калькуляции с наслоением погрешностей расчета от взаимосвязи нескольких расчетных операций.
Однако, используя предложенную программу и подставляя исходные данные обозначенного выше примера, расчет скорости движения автомобиля Skoda Octavia показал величину 95, 2 км/ч (рис. 6).
Рисунок 6 – Пример расчета скорости движения ТС с оттормаживанием
С целью определения адекватности предложенного программного обеспечения была проведена сравнительная оценка между аналитическим ручным методом и автоматическим расчетом. Результаты данного сравнения приведены в табл. 2.
Таблица 2 – Сравнение результатов расчетов разными способами
|
|
Переменная (Sю2) |
Скорость, км/ч |
Разница, % |
|
|
Аналитический |
Автоматический |
|||
|
1 |
20 |
79,5 |
74,2 |
6,7 |
|
2 |
30 |
89,5 |
84,3 |
5,8 |
|
3 |
42,4 |
100,2 |
95,2 |
5 |
|
4 |
50 |
106,2 |
101,4 |
4,6 |
|
5 |
60 |
113,6 |
108,9 |
4,2 |
С учетом полученных значений очевидно, что программа уточняет расчет, значительно сокращая степень влияния погрешности и время расчета, которое тратит эксперт, выполняя калькуляционные действия. При этом погрешность расчета находится в пределах инструментальной погрешности.
4 Обсуждение и заключение
Используя предложенные алгоритмы и средства автоматизации процесса расчета возможно в значительной степени снизить трудовые затраты эксперта-автотехника на исследование обстоятельств дорожно-транспортного происшествия. Современные технологии позволяют обрабатывать большие объемы данных за незначительное время. С использованием автоматизации появляется возможность комплексного анализа различных исходных данных, которые, в свою очередь, позволяют учесть многовекторность событий, приводящих к ДТП. Данный подход способствует выявлению закономерностей и аномалий, которые приводят к корреляционному анализу информации, способствующей разработке стратегий предотвращения большого количества ДТП.
Данное программное обеспечение проходит апробацию на адекватность использования в БГТУ им. В. Г. Шухова и ЭКЦ УМВД России по Белгородской области.
Работа выполнена в рамках реализации федеральной программы поддержки университетов «Приоритет 2030» с использованием оборудования на базе Центра высоких технологий БГТУ им. В.Г. Шухова. (This work was realized in the framework of the Program "Priority 2030" on the base of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. The work was realized using equipment of High Technology Center at BSTU named after V.G. Shukhov.).
1. Evtyukov, S.A. Forensic auto-technical examination of road accidents/S.A. Evtyukov, V.A. Puchkin//Petropolis Publishing House. - St. Petersburg, 2017. - 416 s.
2. Hilarionov, V.A. Autotechnical expertise ./V.A. Hilarionov. - M.: Transport, 1989. - 240 s.
3. Evtyukov S.A. Investigation and examination of road accidents/S.A. Evtyukov, Y. V. Va-siliev; under the general. ed. S. A. Evtyukova. - 2nd ed., Stereotype. - St. Petersburg: LLC "DNA Publishing House," 2005. - 288 s.
4. Novikov, A.N. Research of loss of heading and vertical stability of the vehicle during road transport expertise/A.N. Novikov, I.A. Novikov, D.A. Lazarev, V.L. Makhonin//World of transport and technological machines. 2022. № 3-1 (78). S. 41-49.
5. Suvorov, Yu.B. Judicial road and transport examination. Forensic assessment of the ac-tions of drivers and other persons responsible for ensuring road safety at road accident sites: Train-ing manual for universities/Yu.B. Suvorov. - M.: Exam, 2004. - 208 s.
6. Novikov, I.A. Analysis of vehicles complex displacement in the process of investigation of vehicle crash/ I.A. Novikov, A.N. Degtyar, D.A. Lazarev, V.L. Makhonin// MATEC Web of Con-ferences 341, 00070 (2021). https:// DOIhttps://doi.org/10.1051/matecconf/202134100070.
7. Mironova, Yu. A. Study of braking processes of cars of foreign and domestic production: Methodological recommendations/Yu.A. Mironova, E.A. Kitaigorodsky - M.: ECC of the Ministry of Internal Affairs of Russia, 2005. - 176 s.
8. Standard expert methods for the study of material evidence: Ch.1/Ed. Cand. technical sci-ences Yu.M. Dildin. General Revision of Candidate Teh. sciences V.V. Martynova. - M.: INTER-KRIM-PRESS, 2010. - 568 s.9. Al Sawafi, M. Kh. Geo-information technologies in urban plan-ning/M. Kh. Al Sawafi//Bulletin of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, number: 6. - Founders: Belgorod State Technological University named after V.G. Shu-khov. - 2021. - S. 52-62.
9. Novikov, I.A. Experimental Installation for Calculation of Road Adhesion Coefficient of Locked Car Wheel/ I.A. Novikov, D.A. Lazarev// Transportation Research Procedia, v. 20, pp 463-467 (2017).
10. Danets, S.V. Application of automated means of investigation of accident accidents/S.V. Danets//Vestnik KHNADU: sat. scientific. tr. 2013. No. 61-62. S. 190-194.
11. Ketkov, Yu. Programming practice. Visual Basic, C++ Builder, Delphi/Yu. Ketkov, A. Ketkov. - M.: BHV-Petersburg, 2007. - 464 c.
12. Pakhomov, Boris C/C + + and Borland C++ Builder for beginners/Boris Pakhomov. - M.: BHV-Petersburg, 2006. - 630 c.
13. Pakhomov, Boris Self-Teacher S/S + + and C++ Builder 2007 (+ DVDROM )/Boris Pakhomov. - M.: BHV-Petersburg, 2008. - 672 c.
14. Paul, Ire Object-oriented programming using C + +/Ire Paul. - M.: DiaSoft Ltd, 2014. - 480 c.
15. Fedorenko, Yu.P. Algorithms and programs on C++ Builder (+ CDROM )/Yu.P. Fe-dorenko. - M.: DMK Press, 2010. - 544 c.
