基于多源數據同步的駕駛人應急反應及時性分析

嚴 永，宋耀鑫，李平凡，魏 然

（公安部交通管理科學研究所 道路交通安全公安部重點實驗室，江蘇 無錫214151）

道路交通事故處理經常會遇到一類問題——駕駛人在事發前的應急反應是否及時、有無盡到“安全義務”。該問題對科學分析事故致因、合理認定事故責任十分關鍵。針對“行人突然闖出、非機動車突然闖出”等典型事故，由于駕駛人應急反應及時性分析缺少技術支撐，導致事故處理過程中判斷駕駛人有無盡到“安全義務”時，往往是通過詢問駕駛人事發前的操作過程及結合車輛運動狀態進行分析，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據，以及缺少能夠對駕駛行為進行準確分析的相關方法。隨著車載視頻、車載數據記錄系統的普及，事發前駕駛人操控回溯變得易于實現，為分析事故前駕駛人應急反應是否及時提供了必要的條件。基于此，本文根據事故中的車載數據、監控等信息重建事故過程，標記事故過程關鍵事件，在險情避讓理論基礎上提出了事故中駕駛人及時性判別方法。

1 多源數據同步方法

隨著信息化的快速發展，汽車行駛記錄儀、汽車事件數據記錄系統（Event Data Recorder,EDR）、監控視頻等在交通事故處理中的地位逐漸提升。由于電子數據工作機制的不同，導致數據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據及多源數據的同步方法。

1.1 汽車行駛記錄儀數據

在《道路交通安全法實施條例》《道路運輸車輛動態監督管理辦法》《機動車運行安全技術條件》（GB7258—2017）等法規標準的推動下，公路客車、旅游客車、危化品運輸車等重點車輛中行駛記錄儀的安裝使用率越來越高，為道路交通管理執法、事故調查提供了有效的工具。

國家標準《汽車行駛記錄儀》（GB/T 19056）于2012年發布實施，該標準規定了汽車行駛記錄儀應記錄車輛行駛速度、經/緯度、制動開關、燈光等信息。其中，車速信息中在車輛正常行駛時，記錄的車速數據采樣頻率為每秒記錄1次，當車輛行駛結束、斷電前等事件發生時，車輛會觸發事件前20 s的事故疑點記錄，事故疑點記錄中的記錄頻次為0.2 s記錄1次，包含車速、經緯度、制動開關、燈光等信息。從汽車行駛記錄儀中導出的數據為VDR格式的數據包，需使用汽車行駛記錄儀專業解讀軟件進行數據解讀。表1所示為解讀后得到的事故疑點數據示例，采樣頻率為5 Hz。

表1 汽車行駛記錄儀數據解讀結果示例

1.2 汽車事件數據記錄系統數據

表2 EDR數據解讀結果示例

1.3 多源數據同步方法

除了前文給出的汽車行駛記錄儀數據及EDR數據，交通事故中還可能存在道路監控視頻、車載視頻、筆錄等信息。數據采集途經不同會引起數據的時間軸差異、采樣頻率不同等問題，單組數據通常單獨使用分析，缺乏時空耦合的關聯性分析，制約了數據的應用深度。本文介紹的多源數據同步方法是基于特定事件標記的同步方法，以采樣頻率最高的數據源的時間軸為參考，標記特定事件（如停車、碰撞、制動等），并以此特定事件發生的時間點為基準時間，對齊其他數據源的時間軸。針對采樣頻率不同的多源數據，以高采樣頻率數據為基準時間軸，對低采樣頻率數據點進行數據擬合。以行駛記錄儀、EDR、監控視頻為例，行駛記錄儀事故疑點數據采樣頻率為每0.2 s采集一次，EDR車速數據一般為0.5 s采集一次，監控視頻一般為0.04 s一幀。以監控視頻時間軸為基準，將行駛記錄儀事故疑點中的車速數據、EDR車速數據擬合成采樣頻率25 Hz，其中車速的擬合方法是原始數據源中時間軸對應差值，車速值按照加速度進行擬合，得到多源數據同步結果，同步流程如圖1所示。

圖1 多源數據同步方法流程圖

根據同步流程，以行駛記錄儀事故疑點車速數據、EDR車速數據及監控視頻為例進行數據同步，同步后結果示例如表3所示。

表3 數據同步后的結果示例

2 分析方法

車輛事發前行駛速度、駕駛人采取制動時刻、險情出現時刻等關鍵信息的獲取變得更加方便，為判斷駕駛人應急反應及時性提供科學依據。為推算駕駛人在險情出現時是否能夠及時采取制動措施，本文從時間維度方面進行探索，構建駕駛人應急反應及時性判斷方法。

駕駛人應急反應時間包括兩部分：一是駕駛人的感知反應時間（Perception-Reaction Time,PRT），具體包括感知時間、決策時間，以及開始采取措施所需時間（如將腳從加速踏板移至剎車踏板所需時間），在該時間段內，車輛仍將維持其原有運行狀態；二是駕駛人采取措施時間（Maneuver Time，MT），即車輛制動減速至零時的所需時間。由于直接計算駕駛人應急反應時間時，存在駕駛人PRT的個體差異性，因此提出如下假設：駕駛人在險情出現時能夠采取及時緊急制動措施并恰好能夠避免事故發生，從而計算出在該起事故中駕駛人的PRT，則駕駛人PRT計算方法如式（1）所示：

其中：為避免碰撞可用感知反應時間；為駕駛人應急反應時間；為駕駛人采取措施時間。假設車輛制動時為勻減速狀態，計算方法是通過獲取制動前車輛速度ν及車輛充分發出的平均減速度（Mean Fully Developed Deceleration，MFDD），計算方法如式（2）所示：

其中，ν=0。若車輛裝有汽車行駛記錄儀或EDR系統，可據此獲取車輛行駛速度值，若存在事發前的監控視頻，也可根據監控視頻測算速度值。MFDD可采用機動車路試制動性能檢測的方式獲取，若車輛損壞無法進行檢測時，可使用同種型號車輛在相同場景下的測試結果。

最后，以計算所得駕駛人PRT是否符合一般人員的反應能力來判斷應急反應是否及時。其中，若≤0，則表示沒有留給駕駛人感知反應時間。基于時間維度的分析方法流程如圖2所示。

圖2 基于時間維度的分析流程圖

3案例分析

為了更清楚地展現上述分析過程，使用實際案例進行詳細闡述分析過程。

對于孔子已經評價過的人物，司馬遷常常是直接采取孔子的評價，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”，子產為“古之遺愛”。這些都是孔子已經評價過的人物，司馬遷便因襲孔子的觀點，直接以孔子的評價作為自己的評價。而對于孔子以后或者孔子所未評論到的人物，司馬遷也非常善于使用孔子留下來的概念來進行評價，如評價呂不韋為“聞”，評價萬石、建陵、張叔為“君子”，評價田叔“居是國必聞其政”，這都是借用孔子留下的現成概念或標準來評價人物。由此我們可以看出，在評價歷史人物時，孔子的評價標準也是司馬遷的重要價值尺度，甚至取舍褒貶都與孔子一致。

3.1 簡要案情

2021年，一輛貨車在右轉彎時與一輛電動自行車發生碰撞，造成人員傷亡。辦案單位提取到一段事故現場監控視頻（幀率25 fps）和涉事貨車行駛記錄儀。

在事故調查中，需分析涉事貨車駕駛人在險情出現時能否及時采取制動措施避免事故發生，另外，該起案件中不能僅僅以駕駛人應急反應及時性作為駕駛人責任的認定依據，此次事故的責任認定還需結合路口信號燈、兩車車速、駕駛人是否涉嫌違法等其他因素進行判斷。

3.2 數據分析

3.2.1 監控視頻分析

通過對檢材監控視頻進行檢驗，得到事故過程中的關鍵事件如下（此部分出現的時間為監控視頻畫面顯示時間）：09:29:01第11幀涉事貨車車頭超過其左側車輛，可以觀察到行駛在人行橫道線上的電動自行車（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 監控視頻中事故過程示意圖

3.2.2涉事貨車行駛記錄儀數據分析

通過對涉事貨車行駛記錄儀進行數據解讀可得到事發前車輛事故疑點數據中的車速值，具體如表4所示。

表4 涉事貨車行駛記錄儀車速數據

3.2.3 數據同步

由于監控視頻與涉事貨車行駛記錄儀數據中的時間存在差異，監控視頻幀率為25 fps，即幀間隔時間為0.04 s，行駛記錄儀中數據間隔0.2 s采樣，且兩種數據源的時間存在誤差，在進行駕駛人應急反應及時性分析前對獲取的數據進行時間同步。本案中，以監控視頻中涉事貨車停車時刻（09:29:05第1幀）為基準時刻，此時行駛記錄儀數據中車速為0（09:29:13:800）。基于此，倒推監控視頻中涉事貨車停車前每一幀的車速，并以車速值計算下個采樣點的加速度，根據加速度計算拉伸后時間軸上每點的速度值，使得行駛記錄儀數據的采樣頻率與監控視頻保持一致，具體如圖4所示。

圖4 行駛記錄儀數據與監控視頻時間同步

3.3 應急反應及時性

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

圖5 事故中關鍵事件時間間隔測算示意圖

根據涉事貨車路試制動性能檢測結果，該車充分發出的平均減速度=5.6 m·s；根據同步數據可知涉事貨車在車頭超過其左側車輛時（視頻顯示時間：09:29:01第11幀）車速ν=25 km·h，則采取制動減速至0時所需時間為：

可得=1.24 s。

提出假設：涉事貨車駕駛人在險情出現時能夠采取及時緊急制動措施并恰好能夠避免事故發生，則駕駛人可感知反應時間根據式（1）計算，可得，=-＝-0.36 s。

3.4 分析意見

針對涉事貨車駕駛人在險情出現時能否及時采取制動措施，使得車輛在事故發生前停止的事項。經分析可知：涉事貨車車頭超過其左側車輛，可以觀察到行駛在人行橫道線上的電動自行車時，涉事貨車駕駛人采取緊急制動措施來避免事故發生的可用感知反應時間為-0.36 s，即此時該車駕駛人無法在險情出現時采取緊急制動措施來避免事故發生（一般駕駛人反應時間為0.5~2 s）。另外，此類事故的責任認定還需綜合考慮路口信號燈、兩車車速、駕駛人是否存在酒駕等其他因素進行綜合判斷。

4結語

隨著科技的快速發展，事故中能夠獲取的數據向多樣化方向發展。針對事故處理中數據的使用深度不足的問題，本文從部分典型數據的記錄機制出發，基于不同源數據之間的差異，以時間軸同步為基礎，構建多源數據同步方法。以多源數據時間同步為基礎，從時間維度作為切入點，研究了判斷駕駛人應急反應是否及時的分析思路，并通過案例應用詳解分析流程。