JAGIEŁOWICZ-RYZNAR Celina 1 Przegląd możliwości komputerowego wspomagania rekonstrukcji wypadków drogowych WSTĘP Szybki rozwój techniki, w szczególności informatyki opartej min. na programowaniu pozwolił specjalistom zajmującym się szerokorozumianą problematyką kolizji i wypadków drogowych uzyskać dostęp do oprogramowania wspomagającego ich pracę. Początki takiego oprogramowania sięgają lat 60-tych, gdzie w amerykańskich ośrodkach badawczych powstały pierwsze algorytmy komputerowe służące do symulacji ruchu i zderzeń pojazdów wraz z ruchem człowieka poddanego działaniom sił o dużych wielkościach. W latach 80-tych dzięki powstaniu bardzo wydajnego sprzętu i nowoczesnych systemów operacyjnych nastąpił dynamiczny i wielokierunkowy rozwój oprogramowania przeznaczonego do rekonstrukcji wypadków samochodowych. Rozwój programów ukierunkował się na dwie podstawowe grupy, pierwszą są programy specjalistyczne o fragmentarycznym zakresie zastosowania. Natomiast drugą grupą są programy interdyscyplinarne, o szerokiej analizie rekonstrukcji wypadków drogowych uwzględniającą wielotorowość zastosowania. Do pierwszej grupy możemy zaliczyć min. programy rysunkowe czy służące do fotogrametrii. Drugą stanowią programy symulacyjne wraz z dodatkowymi narzędziami min. do analizy psychomotorycznej, analizy widoczności i innych. CEL PRACY Celem pracy jest przedstawienie popularnych programów służących do wspomagania obliczeń dotyczących różnych problemów z zakresu rekonstrukcji wypadków drogowych. Klasyfikacja i charakterystyka programów została przedstawiona ze względu na zastosowanie i stopień złożoności. W artykule wykorzystano przykłady opracowane przez [3], natomiast wybór programów przyjęto wg. kryterium podawanego w literaturze [1]. 1. PROGRAMY RYSUNKOWE Programy rysunkowe przeznaczone są do zobrazowania rzeczywistego środowiska ruchu w postaci szkiców. Na miejscu wypadku drogowego sporządzane są odręczne szkice, z racji specyfiki gromadzenia i zabezpieczania materiału kryminalistycznego nie są wykonywane z zachowaniem skali. Stąd na dalszym etapie prowadzenia postępowania przygotowawczego istnieje konieczność wykonania wyskalowanych szkiców miejsca wypadku. Szkice te mogą być rysowane w wielu popularnych programach graficznych nie mających nic wspólnego z wypadkowością, obowiązującym i wystarczającym warunkiem jest by szkic został narysowany w skali i zawierał wszystkie ujawnione ślady powstałe podczas wypadku. Dla zmniejszenia nakładu pracy (głównie Policjantów, biegłych sądowych, rzeczoznawców samochodowych) powstały specjalne programy dostosowane do wykonywania tego rodzaju rysunków. Niektóre programy rysunkowe wyposażone są w dodatkowe narzędzia umożliwiające analizę porównawczą uszkodzeń wykorzystując dokumentację fotograficzną lub sylwetki pojazdów zaimportowanych z zewnętrznych bibliotek. Do grupy wymienionych programów należą min.: 1.1. Program PC-Draw (DSD Dr. Steffan Datentechnik, Austria) 1 Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Mechaniki Stosowanej i Robotyki 35-959 Rzeszów; al. Powstańców Warszawy 8. tel. +48 17 865-18-55, cjr@prz.edu.pl 1883
Program ten powstał na bazie programu PC-Crash, z którego zostały wyłączone procedury obliczeniowe. Jest łatwym, aczkolwiek uproszczonym i ograniczonym co do zasobu modułem graficznym a uzyskane rysunki mogą być łatwo eksportowane do programu obliczeniowego PC- Crash. 1.2. Program Plan (Cyborg Idea, Kraków) Służy do szybkiego i czytelnego sporządzania skalowanych szkiców miejsca zdarzenia drogowego jak również do ilustracji rekonstrukcji przebiegu wypadku. Jest wyposażony w bazę rysunkową sylwetek pojazdów (ponad 2500) oraz innych obiektów i elementów środowiska występujących w ruchu drogowym (ok.100, np. ludzi, zwierząt, drzew, krzewów czy takich przedmiotów jak czapka, teczka, parasol i innych). Baza programu plan posiada ponad 200 wzorów znaków drogowych - pionowych i poziomych. Program posiada rozbudowany system obliczeniowy elementów drogi (np. łuku) oraz system wymiarowania. Rys.1. Okna programu Cyborg-Idea PLANv1 [3] 2. PROGRAMY DO FOTOGRAMETRII Programy wchodzące w skład tej grupy służą do przekształceń fotogrametrycznych w rzutach 2D i 3D. W programach płaskich wykonywane jest przekształcenie płaszczyzny odwzorowanej w rzucie środkowym na rzut równoległy. Na przykład możliwa jest transformacja widoku jezdni ze śladami zdarzenia drogowego z perspektywy wzroku stojącego człowieka na widok z góry. Z kolei w programach przestrzennych istnieje możliwość tworzenia modeli przestrzennych na podstawie zebranej dokumentacji fotograficznej utworzonej z różnych ujęć rzeczywistych obiektów. Do wymienionych programów należą : 2.1 Program PhotoModeler Pro (Eos Systems Inc., Kanada) Program ten służy do tworzenia przestrzennych modeli obiektów na podstawie fotografii wykonanych z różnych stron pod różnymi kątami, inaczej mówiąc do trójwymiarowego przekształcania fotogrametrycznego obrazu przestrzeni z fotografii. PhotoModeler Pro umożliwia przekształcenie położenia śladów widocznych na zdjęciu z rzutu środkowego na rzut prostokątny, jak również budowanie trójwymiarowych modeli odkształconych pojazdów. 1884
a) b) c) Rys. 2 a) Widok uszkodzonego samochodu Jaguar X-J w rzucie środkowym, b) Widok uszkodzonego samochodu w rzucie równoległym, c) Widok uzyskanej głębokości deformacji [4] 2.2 Program PC-Rect (DSD Dr. Steffan Datentechnik, Austria) Program umożliwia płaską transformację fotogrametryczną zdjęć. Pozwala przetworzyć np. widoczny na zdjęciu fragment ulicy z widocznymi na niej śladami hamowania, zarzucania, rozbitego szkła itp. Na widok z góry w którym są zachowane wszystkie proporcje śladów ich wymiarów wzdłużnych i poprzecznych. Program ten służy też do przekształceń sekwencji obrazów utrwalonych na materiale video. 1885
b) a) Rys. 3 Okno programu PC-Rect. a) oryginalne zdjęcie z naniesionymi obszarami, pomiarowymi, b) przetransformowane na rzut równoległy [3] 3. PROGRAMY KALKULACYJNE Programy kalkulacyjne służą do obliczeń wykorzystywanych w analizie zdarzeń drogowych. W tej grupie programów występuje duże zróżnicowanie ze względu na złożoność i możliwości zastosowania. W klasyfikacji znajdują się wąsko wyspecjalizowane programy analizujące jedno zagadnienie lub programy do kompleksowej analizy wypadków drogowych. Programy uwzględniają kilka stopni swobody, możliwa jest też analiza wielokierunkowa uwzględniająca min. takie zagadnienia jak: czasowo-przestrzenna analiza przebiegu zdarzenia drogowego, analiza potrącenia pieszego, czas reakcji kierowcy, analiza zderzeń, analiza sił działających na pasażera, analiza widoczności, przewrócenie samochodu, zależności pomiędzy wielkościami tj. przyspieszenie, prędkość, droga, czas i wiele innych. 3.1. Program ARC (Accident Reconstruction Calculator) (Steven Wagner, USA) 1886
Program ARC służy do wykonywania prostych obliczeń, które są wykorzystywane w analizie wypadków drogowych. Są to min. : zależności kinematyczne, współrzędne środka masy pojazdu, prędkość graniczna na łuku, prędkość wyznaczona na podstawie śladów znoszenia, odległość i kąt odrzutu motocyklisty, maksymalną prędkość motocykla (na podstawie maksymalnej mocy silnika, dynamicznego promienia koła i całkowitego przełożenia układu napędowego), parametry ruchu na podstawie długości śladów znoszenia kół, prędkość dynamicznego aquaplaningu (wg formuły Horney a), prędkość na spadku i wzniesieniu drogi, prędkość jednego z dwóch zderzających się pojazdów (z zasady zachowania pędu) i inne. [1] 3.2. Program CRASH2000 (Reconstruction Software, Wielka Brytania) Program CRASH2000 umożliwia wyznaczenie parametru kinematycznego jakim jest prędkość; np. prędkość początkowa pojazdu na podstawie drogi hamowania, prędkość graniczna na zakręcie, prędkość zderzeniowa z zasady zachowania pędu, prędkość potrącenia na podstawie długości odrzutu pieszego. Program również zawiera bazę danych pojazdów. 3.3. Program Analyzer Pro (Sachwerstandigen-Buro Gratzer, Austria) Program pozwala na przeprowadzenie analizy: czasowo-przestrzennej przebiegu wypadku, zderzeń z zasady zachowania pędu oraz zasady zachowania energii, zderzeń wielokrotnych, wyprzedzania, sił działających na pasażera, potrącenia pieszego [1]. Program ze względu na rozbudowane środowisko graficzne umożliwia tworzenie szkicu miejsca wypadku z uwzględnieniem obrazów w postaci bitmap lub wektorowych. Otrzymane wyniki obliczeń kinematycznych można przedstawić w formie animacji w rzucie z góry. a) b) Rys. 4 Okno programu Analyzer-Pro. a) grafika b) animacja [1] 3.4. Program WinKol (Kollision) (w. Deppe, J. Kneifel, Niemcy) W programie z wykorzystaniem zasady zachowania pędu i zasady zachowania energii możliwe jest przeprowadzenie obliczeń mechaniki zderzeniowej dwóch pojazdów z wykorzystaniem metody graficzno-analitycznej przekroju romboidalnego i pierścienia energii. 1887
Rys. 5 Okno programu WinKol [1] 3.5. Program CRASH3 (Computer Reconstruction of Accident Speeds on the Highway, USA) W pierwotnej wersji program powstał jako procesor programu SMAC, służący do oszacowania prędkości zderzeniowych, obecnie stanowi moduł baz kilku programów. Prostota algorytmu sprawiła że uzyskał on urzędowe zatwierdzenie Departamentu Transportu USA i został udostępniony w postaci otwartego kodu. CRASH3 uwzględnia analizę dwukierunkową tj. algorytm analizy ruchu po zderzeniu oszacowuje parametry ruchu w chwili rozdzielenia pojazdów natomiast algorytm analizy deformacji umożliwia obliczenie zmiany prędkości podczas zderzenia z wykorzystaniem zasady zachowania pędu. Ponadto analiza deformacji umożliwia również wyznaczenie parametru EBS z uwzględnieniem odkształceń kontaktowych z podziałem sztywności nadwozia dla różnych kategorii pojazdów jak również różnych kierunków uderzenia. 3.6. Program RWD (Rekonstrukcja Wypadków Drogowych, IES Polska) Program RWD stanowi logiczny, prosty w obsłudze, dokładnie opisany w zwięzłej formie moduł ułatwiający i skracający czas pracy biegłego. W ramach RWD znajdują się dwa programy odnoszące się do: RWD Potrącenie pieszego, RWD Zderzenie pojazdów. Potrącenie pieszego możliwa analiza czasowo-przestrzenna w formie analitycznej wraz z możliwościami uniknięcia wypadku. Rys 6. Okno dialogowe programu RWD potrącenie pieszego [3] Zderzenie pojazdów w tej wersji możliwa jest etapowość rekonstrukcji wypadków, od oszacowania prędkości rozdzielenia pojazdów na podstawie pozderzeniowych przemieszczeń i kątów 1888
obrotów pojazdów, następnie przez wyznaczenie prędkości zderzeniowych z wykorzystaniem zasady zachowania pędu (bez lub z uwzględnieniem zasady zachowania energii), kończąc na wyznaczeniu obliczeń kinematycznych dotyczących fazy przed zderzeniem. Rys. 7 Okno dialogowe programu RWD zderzenie pojazdów [3] 3.7. Program Lichttechnik (G. Melegh, Węgry) Program do analizy widoczności w warunkach jazdy nocnej. Uwzględniono w nim: rozkład luminancji jezdni, współczynnik odbicia przeszkody, współczynnik odbicia tła, stopień zabrudzenia reflektorów, pozycję reflektorów względem kierowcy, położenie, kierunek ruchu i prędkość przeszkody a także wpływ olśnienia światłami pojazdu jadącego z naprzeciwka. [2] Istotną niedogodnością programu jest konieczność podania trudno dostępnych danych dotyczących charakterystyki luminancji jezdni dla rożnych typów reflektorów oraz współczynników odbicia przeszkody i tła, które nie są gromadzone przez Policję na miejscu wypadku. Subiektywna ocena obserwatorów dotycząca widoczności przeszkód ujęta została w tzw. Współczynniku praktycznym. Rys.8 Analiza widoczności przeszkody w światłach mijania, z uwzględnieniem świateł pojazdu jadącego z naprzeciwka [1],[2] 3.8. Drive3 (Accident Dynamics Research Center, USA) 1889
Program Drive3 dostępny jest jako osobny program lub moduł programu Rec-Tec. Umożliwia on obliczenie czasu reakcji kierowcy z uwzględnieniem różnych warunków jazdy i czynników mających wpływ na jego wartość oraz związanych z tym zagadnieniem relacji czasowo-przestrzennych. [1],[2] 3.9. Rec-Tec (Reconstruction Technology,USA) Program Rec-Tec służy do analizy czasowo-przestrzennej, umożliwia obliczenie parametru EBS, EES na podstawie głębokości odkształcenia, prędkości granicznej na łuku, prędkości na początku śladów znoszenia na podstawie ich krzywizny. Zastosowanie mechaniki zderzeń z wykorzystaniem zasady zachowania pędu lub modelu SMAC. Możliwość zmiany pasa ruchu. Wyniki obliczeń można przedstawić w postaci graficznej tj. rysunków, wykresów, animacji płaskiej lub tabel. 4. PROGRAMY DO ANALIZY CZASOWO-PRZESTRZENNEJ Analiza czasowo-przestrzenna przebiegu wypadku drogowego oraz możliwości jego uniknięcia pozwala na szybką weryfikację przebiegu zdarzenia. Programy przedstawiające zależności pomiędzy parametrami ruchu uczestników tj. drogą, czasem, pozycją i prędkością w formie wykresów, raportów matematycznych, animacji są wygodnym i efektywnym narzędziem do analizy czasowoprzestrzennej. Obliczenia kinematyczne można w niektórych przypadkach przeprowadzić w programach matematycznych, arkuszach kalkulacyjnych czy złożonych symulacjach, jednak w wielu przypadkach zwłaszcza potrącenia pieszego najszybszym sposobem uzyskania przejrzystych wyników jest wykorzystanie programów zaprojektowanych specjalnie pod kątem analizy czasowo-przestrzennej. Do takich programów zaliczamy: 4.1. Program Slibar+ Program Slibar + przeznaczony jest do analizy zdarzeń i wypadków drogowych z udziałem pieszych. Umożliwia on graficzne wyznaczenie zakresu prędkości pojazdów w chwili potracenia pieszego wraz ze wskazaniem prawdopodobnego odcinka na jezdni na którym doszło do uderzenia. Program nie służy do przeprowadzenia analizy czasowo-przestrzennej, ale wyniki obliczeń mogą być podstawa do wykonania dalszych obliczeń. Zastosowano metodę opracowaną przez prof. Alfreda Slibara, która polega na wyznaczeniu w układzie współrzędnych prędkości i odległości, wykresów hamowania pojazdu, odrzutu wzdłużnego pieszego, odrzutu szkieł szyby czołowej, lub reflektorów, oraz długości rozwinięcia pieszego. Wszystkie krzywe nanoszone są we wspólnym układzie współrzędnych i obejmują przypadki skrajne z dopuszczalnych zakresów. Ich wspólny obszar stanowi trójkąt ufności określający przedział prędkości potrącenia i obszar jezdni na którym doszło do uderzenia. Zastosowane zależności dotyczą potrącenia samochodem osobowym, o kształcie klinowym, trapezowym, pontonowym, lub skrzyniowym. [1] W obecnej chwili ograniczenia zastosowania powyższego programu dotyczą przypadków uwzględniających zależności empiryczne dotyczące szyb ze szkła hartowanego i szklanych reflektorów których na dzień dzisiejszy się nie stosuje. 1890
Rys. 9 Okno programu Slibar+ [1],[2] 4.2. Program Titan (Cyborg Idea, Kraków) Program umożliwia przeprowadzenie wielowariantowej analizy czasowo-przestrzennej zdarzeń drogowych. Dzięki bardzo przejrzystemu środowisku pracy pozwala w wygodny sposób analizować przebieg zdarzeń o dużym stopniu komplikacji. Analizę przeprowadza się dla umownie przyjętych dwóch rodzajów poruszających się obiektów tj. typ pojazd ( zmiana prędkości w sposób płynny) oraz typ pieszy (zmiana prędkości w sposób skokowy) min. w przypadkach : potrącenia pieszego przechodzącego przez jezdnię, kolizji przy wyprzedzaniu i jednoczesnym skręcie pojazdu wyprzedzającego, oraz innych gdzie niezbędne jest wyznaczenie wzajemnych położeń w danym czasie. Wyniki obliczeń prezentowane są w formie graficznej w postaci wykresów oraz protokołu obliczeń. Rys. 10 Analiza czasowo-przestrzenna wypadku z pieszym w programie Titan [1] 5. PROGRAMY SYMULACYJNE Wykorzystując programy symulacyjne możemy przeprowadzić kompleksową analizę zdarzeń drogowych na podstawie obliczeń parametrów ruchu pojazdów, pieszych i obiektów towarzyszących na podstawie równań dynamiki. Zastosowanie programów symulacyjnych pozwala również na przeprowadzenie wirtualnych eksperymentów, mających na celu ułatwienie jakościowego zrozumienia natury występującego zjawiska. Możliwości tych programów są bardzo zaawansowane, wykorzystywane modele mogą być rozbudowane, wieloczłonowe, o wielu stopniach swobody. Narzędzia do modelowania środowiska ruchu pozwalają dokładnie odzwierciedlić topografię terenu wraz z rzeczywistymi szczegółami np. geometrią drogi, rodzajem i stanem nawierzchni, występującą infrastrukturę drogową wraz z otoczeniem. 1891
Modele uwzględniają min. geometrię i modele nadwozia, układy : napędowy, kierowniczy, hamulcowy z korektorami sił hamowania i ABS, modele zawieszeń, model koła ogumionego, czy rozmieszczenia mas w/na pojeździe i inne. Do tej grupy programów możemy zaliczyć : 5.1. Program SMAC (Calspan Corp. USA) Program umożliwia kompleksowe rozwiązanie problemów dotyczących symulacji ruchu pojazdów i zderzeń. Analiza wypadku przeprowadzana jest w trzech fazach : symulacja ruchu po zderzeniu, analiza zderzenia i symulacja ruchu przed zderzeniem. Przy czym prędkość i położenie samochodów w chwili zderzenia musza być wprowadzone przez użytkownika. Zastosowano tu płaski model ruchu pojazdu o trzech stopniach swobody, prosty model opony i koło przyczepności Kamma. Możliwa jest analiza zderzenia dwóch pojazdów oraz pojazdu z przeszkodą stałą. 5.2. Program CARAT (Computer Aided Reconstruction of Accidents In Trafic, IbB Informatic) Jest to nowoczesny program, który jest nadal rozwijany, służy do symulacji ruchu i zderzeń pojazdów oraz obliczeń rekonstrukcyjnych. Wyposażony w bogate środowisko graficzne. Model dynamiki pojazdu posiada 10-stopni swobody (6 dla nadwozia i 4 dla kół), zastosowany model opony jest nieliniowy, uwzględniono również konwencjonalny układ hamulcowy z korektorem sił hamowania, układ ABS, układ ESP oraz model kierowcy. W programie CARAT możliwa jest równoczesna symulacja ruchu wielu pojazdów a także zespołów pojazdów. Rys. 11 Okna dialogowe programu CARAT [1] 5.3. Program V-SIM (Cyborg Idea, Kraków) Program umożliwia symulację ruchu i zderzeń dowolnej liczby pojazdów ze sobą z uwzględnieniem złożonego środowiska ruchu z elementami takimi jak drzewo, ściana, bariera, itp. Przeprowadzone symulacje mają na celu odtworzenie rzeczywistego ruchu pojazdu lub rzeczywistego pojazdu w hipotetycznym ruchu lub przebiegu ruchu pojazdu o hipotetycznych parametrach. Kolizje są analizowane w trybie ręcznym lub automatycznym. Program zawiera bazę pojazdów oraz rozbudowany moduł graficzny. W programie uwzględniono min. dwa modele opony HSRI i TMeasy (opcjonalnie), kinematyczny model układu kierowniczego o zastępczej podatności, układ hamulcowy z korektorem sił hamowania, uproszczony model układu napędowego, możliwość skrętu dowolnych osi, zmiana sztywności zawieszenia, sprawność amortyzatorów oraz liniową charakterystykę tłumienia amortyzatorów oraz zmianę obciążenia pojazdu. Program pozwala na łatwe definiowanie zdarzeń występujących podczas jazdy. Wyniki symulacji mogą być prezentowane w postaci protokołu, wykresów oraz rysunków w rzucie z góry. Poprawne wykorzystanie możliwości programu wymaga wiedzy o założeniach fizycznych oraz doświadczenia w obsłudze programu. 1892
a) b) Rys. 12. Okna dialogowe w programie V-SIM, a) symulacja zderzenia, b)rozmieszczenie pasażerów [1] 5.4. Program PC-Crash (DSD Dr. Steffan Datentechnik, Austria) Program który pozwala zasymulować większość zdarzeń drogowych. Służy on do wspomagania obliczeń związanych z rekonstrukcją wypadków drogowych poprzez symulacje ruchów oraz zderzeń pojazdów, pozwalając zasymulować ciąg zdarzeń złożony z ruchu przedwypadkowego, kolizji i ruchu powypadkowego. Umożliwia także przeprowadzenie symulacji ruchu układów wielobryłowych, np. potrącenie pieszego, zderzenie pojazdu jednośladowego i ruchu pasażerów znajdujących się wewnątrz samochodu. Model nadwozia ma 6 stopni swobody z uwzględnieniem niezależnych ruchów resorowania każdego z kół. Natomiast model zdarzenia bazuje na hipotezie Newtona z możliwością zastosowania parametrów EES. W programie uwzględniono następujące wielkości : wiatr boczny, obszary o zróżnicowanych współczynnikach przyczepności, układy ABS i ESP, uproszczony model układu napędowego (charakterystyki silników, przełożenia skrzyni biegów, przekazywanie napędu na dowolne osie), model rozdziału sil hamowania z korekcją siły hamowania kół osi tylnej, modele opony liniowy i nieliniowy TMesay, obliczenia pola tolerancji wszystkich wprowadzonych parametrów symulacji z wykorzystaniem metody Monte-Carlo, optymalizacje parametrów zderzenia, 2 modele kierowcy (model rozproszony oraz model PID) umożliwiające nadążenie pojazdu za zadanym torem ruchu, model zderzenia zespołu pojazdów, integrację obliczeń zderzenia z katalogiem EES, szacowanie parametrów EBS (EES), symulacje uderzenia w obiekty wielobryłowe, w tym możliwość biomechanicznej symulacji potrącenia pieszych i zderzeń z pojazdami jednośladowymi, z uwzględnieniem kształtu nadwozia i symulacji ruchu pasażerów wewnątrz samochodu (dla pasażerów zapiętych bądź nie zapiętych pasami bezpieczeństwa), procesor do definiowania i konfigurowania układów wielobryłowych (piesi, motocykliści, rowerzyści, pasażerowie i inne dowolne układy), symulacje ruchu przesuwającego się ładunku, z możliwością zastosowania pasów mocujących ładunek, model przewracania pojazdu, grafikę i animacje trójwymiarową, możliwość przestrzennego kształtowania powierzchni drogi i pobocza, jak również nierówności terenu, automatyczne obliczanie deformacji pojazdów i uwzględnienie ich przy rysowaniu sylwetek trójwymiarowych, możliwość uwzględnienia kinematyki i układu kierowniczego autobusów przegubowych, możliwość dowolnego, niezależnego skręcania i przemieszczania każdego z kół pojazdu, okno widoku bocznego umożliwiające dopasowanie wysokości miejsc kontaktów (zwłaszcza przy nadjechaniach wielokrotnych). Program zawiera również moduł kinematyczny do przeprowadzania szybkiej analizy czasowoprzestrzennej, procesor umożliwiający przygotowanie danych do biomechanicznej symulacji ruchu pasażerów w programie MADYMO for PC-Crash, posiada też możliwość odtworzenia i analizy 1893
danych z urządzenia UDS połączenie DDE umożliwiające automatyczną komunikacje pomiędzy programem PC-Crash i aplikacjami Microsoft Office. Zawiera szeroko rozbudowaną bazę pojazdów (ponad 5000), bazę trójwymiarowych wektorów rysunków pojazdów i bazę fotograficznych widoków pojazdów w rzucie z góry i z boku. PC-Crash jest wielozadaniowym programem, jednak poprawne wykorzystanie systemu wymaga dogłębnego poznania założeń fizycznych, a także wykazania się znaczną praktyką w obsłudze. Należy wspomnieć że funkcjonuje w wielu wersjach językowych. Rys. 13. Symulacja następujących po sobie zderzeń 4 samochodów i ich ruchów pozderzeniowych, z wykorzystaniem jako bitmapy policyjnego szkicu miejsca wypadku drogowego [3] Rys. 14 Symulacja potrącenia dwóch pieszych przez samochód VW Golf III. [3] 5.5. Program MADYMO for PC-Crash (MAtematical DYnamical MOdels, Holandia) Służy do biomechanicznej symulacji ruchu człowieka i głównie jest wykorzystywany w celach badawczych oraz konstrukcyjnych. Program rozwiązuje równania manekina Hybrid III modelując 1894
kierowcę lub pasażera, z opcjonalnym użyciem poduszki gazowej, pasów bezpieczeństwa i urządzeń napinających pas. Pasy bezpieczeństwa i poduszka gazowa opisane są metodą elementów skończonych, natomiast manekin za pomocą układu wielobryłowego. [1] Obecnie program MADYMO zawarty jest w wersji systemu PC-Crash. Rys. 15 Symulacja ruchu kierowcy (manekina Hybrid III) w programie Madymo for PC-Crash [1] 5.6. HVE (Human Vehicle - Environment, Engineering Dynamics Corp., USA) Pakiet programów do symulacji ruchu pojazdów i zderzeń oraz ruchu człowieka w czasie wypadku. Wyniki obliczeń opcjonalnie są przedstawiane w postaci tabel, wykresów lub animacji. [2] Do pakietu HVE należą następujące programy: EDCRASH algorytm programu CRASH, wizualizacja ruchu pojazdów w środowisku trójwymiarowym, natomiast ruch pojazdów w ruchu płaskim. EDSMAC - symulacja ruchu i zderzeń wielu pojazdów również z przyczepami czy naczepami, z uwzględnieniem środowiska ruchu. Model pojazdu posiada 3 stopnie swobody, natomiast model zderzenia wykorzystany z programu SMAC rozszerzony o parametry sztywności nadwozi pojazdów z podziałem na strony pojazdu. Program pozwala na wyznaczenie czasowego przebiegu siły uderzenia. EDVSM - trójwymiarowa symulacja ruchu pojazdów, uwzględniająca przewrócenie i odrzut w powietrzu po utracie kontaktu z nawierzchnią. W programie uwzględnia się min. model dynamiki układu kierowniczego z tarciem wewnętrznym, model niezależnego zawieszenia kół lub z osią sztywną, model kierowcy, model hamulcowy, model napędowy, model opony VSM oraz wiatr boczny. Ważnym elementem jest uzyskanie odpowiedzi zachowania pojazdu ze względu na spadek ciśnienia w oponach zarówno nagły jak I stopniowy. EDVDS - trójwymiarowa symulacja ruchu zespołu pojazdów w przestrzennie kształtowanej jezdni. Aplikacja uwzględnia zawieszenie kół z osią sztywną, liniowy I nieliniowy model opony, układ hamulcowy i model siodła do zaczepienia naczepy. SIMON - trójwymiarowa symulacja ruchu dowolnej liczby pojazdu i zespołów drogowych. Program uwzględnia nadwozie o sześciu stopniach swobody, pojedynczą oś kół pojazdu do pięciu stopni swobody, niezależne zawieszenie kół lub zawieszenie z pojedyńczą lub podwójną osią sztywną, model dynamiki układu kierowniczego z tarciem wewnętrznym, model nieliniowy opony EDVDS, model kierowcy, model hamulcowy z ABS, model spadku cisnienia w oponie, wiatr boczny, nierówności terenu, model zderzenia DyMESH. DyMESH przestrzenna symulacja zderzenia pojazdów poprzez uogólnienie metody energetycznej. Szczególnie przydatny do analizy przewrócenia pojazdu i zderzeń z przeszkodami o skomplikowanym kształcie przestrzennym. Składnik programu SIMON. EDHIS biomechaniczna symulacja ruchu człowieka znajdującego się w pojeździe oraz potrąconego pieszego. Zastosowano tu dwunastostopniowy model człowieka HISR-3D, wykorzystywane tu wartości opóźnień i prędkości pobierane są z obliczonych w programach EDCRASH/EDSMAC. EDHIS umożliwia przewidywanie obrażeń (kryterium HIC), obciążenia 1895
klatki piersiowej i obciążenia kości udowych, po uprzednio podanych danych dotyczących odporności organizmu i danych antropometrycznych człowieka pochodzących z włąsnej bazy danych [2]. GATB symulacja potracenia pieszego oraz ruchu pasażerów wewnątrz pojazdu z uwzględnieniem kształtu wnętrza. Zawiera biomechaniczny, wielomasowy model człowieka o czterdziestoośmiu stopniach swobody. EDGEN kinematyczna analiza przebiegu wypadku, obliczenia czasowo-przestrzenne. WNIOSKI Rekonstrukcja wypadków i kolizji drogowych jest procesem bardzo skomplikowanym i pracochłonnym. O jakości rezultatów przeprowadzonej analizy rekonstrukcji zdarzenia drogowego decyduje wiele czynników. Na pierwszym miejscu należy postawić dane i wiedzę otrzymaną z materiału dowodowego przez prowadzącego proces analizy. Drugim ważnym czynnikiem jest doświadczenie, umiejętności praktyczne i bardzo dobre przygotowanie naukowe przez osobę przeprowadzającą rekonstrukcję. Kolejnym, a zarazem końcowym czynnikiem jest wykorzystanie programów komputerowych do wspomagania dwóch pierwszych czynników mających doprowadzić do uzyskania pozytywnych rezultatów rekonstrukcji. Należy pamiętać o właściwym doborze aplikacji komputerowej, stopniu rozbudowy ww. programów i przygotowaniu merytorycznym użytkownika Streszczenie Artykuł przedstawia programy elektroniczne aktualnie stosowane do wspomagania rekonstrukcji przebiegu wypadków i kolizji drogowych z udziałem pojazdów i pieszych zaistniałych na drogach o różnej geometrii. Praca ma charakter poglądowy i opisuje podstawowe zakresy możliwości tych programów, co do ich funkcjonalności i wzajemnej współpracy. Słowa kluczowe: pojazd, pieszy, rekonstrukcja, wypadek samochodowy, wypadek drogowy, program komputerowy The overview of the capabilities of computer-aided road accident reconstructions. Abstract The paper shows the computer programs currently used to assist the reconstruction of proceedings and reasons of the road accidents, that involve road vehicles and pedestrians and occur on roads with different geometry. The paper is illustrative and describes the basic ranges of these programs capabilities as to their functionality and cooperation. Key words: vehicle, pedestrian, reconstruction, car accident, road accident, application program BIBLIGRAFIA 1. Praca zbiorowa : Wypadki drogowe. Vademecum biegłego sądowego, Wydawnictwo IES, Kraków 2011, wydanie II 2. Prochowski L., Unarski J., Wach W., Wicher J.: Podstawy rekonstrukcji wypadków drogowych, Pojazdy samochodowe, WKiŁ, Warszawa 2008 3. Ryznar Zbigniew, biegły sądowy - materiały własne, 2014 4. Technical paper for students and young engineers Fiesta World Automative Congress, Barcelona 2004 1896