導語：對已經發生的交通事故，尤其是重大交通事故，往往需要對事故發生過程進行重建、再現分析、統計研究等，從而為交通事故的處理和預防提供必要依據。那麼，重建道路交通事故有哪些新技術？未來，事故重建的技術會如何發展？請看廣東警官學院治安系副主任、教授張新海的觀點。
一、重建道路交通事故對公安交管工作有哪些作用？
1、正確認識道路交通事故重建
道路交通事故重建是指具有道路交通事故處理職責和相關專業資質人員，根據交通事故現場證據（現場散落物、肇事車輛痕跡及其損壞情況、車輛碰撞點及停止位置及狀態、當事人傷情、當事人和目擊者陳述、行車記錄儀數據等）與非現場證據（鑑定結論、監控錄像、GPS信息、手機信息、雲端等信息）等調查獲取的各類證據材料，對道路交通事故作出的系統分析與科學推斷，並對道路交通事故發生過程依據運動、碰撞、應變、視頻、色彩等形成原理進行呈現的過程。道路交通事故重建不研究事故為什麼會發生，只關心事故發生的過程。
不同時期，事故重建結果呈現的形式不同，隨著模擬仿真技術的發展，現代道路交通事故重建結果通常以二維圖形、三維圖形或虛擬現實VR的形式進行呈現。
圖1：事故重建典型案例——汽車單方事故重建
圖2：事故重建典型案例——人-車碰撞事故重建
圖3：事故重建典型案例——車-車碰撞事故重建
道路交通事故重建涉及運動學、碰撞力學、材料力學、交通行為學、生物力學、車輛工程、道路工程、模擬仿真、偵查學、證據科學以及數字射影技術等相關學科。由此可見，道路交通事故重建工作確實是目前交管業務當中技術含量比較高、難度比較大、對人員素質要求比較高的工作。
2、重建道路交通事故對公安交管工作意義重大
重建道路交通事故的前提是對道路交通事故過程有比較全面、清晰的認識，科學、客觀地重建道路交通事故過程，對於目前交管工作而言意義重大。主要表現為以下幾個方面：
一是可以幫助執法人員科學認識事故發生的過程，正確分析道路交通事故成因，科學認定交通事故責任；
二是可以提高道路交通事故執法辦案的科學性與公正性，提高交通事故認定的的質量，提高執法辦案部門的公信力和權威性；
三是每起道路交通事故重建的結果都是一部典型、生動的交通安全宣傳教育材料，可以幫助不同的交通參與者正確參與交通、科學使用交通工具，有效預防道路交通事故的發生；
四是可以提高交通事故處理業務的水平，增強執法辦案的可視化效果，有助於辦案人員與當事人、執法監督部門、法官、保險部門等相關人員進行溝通和交流；
二、交通事故重建技術的發展歷程是什麼樣的？
回顧整個汽車工業發展歷程，在不同時期，機動車安全技術水平以及典型安全裝置有較大不同。
❖ 在汽車工業初期，汽車安全裝備中以被動安全裝置為主，這一時期交通事故重建主要依賴於地面上勘查獲得的各種痕跡物及散落物，事故信息主要依附於車體、輪胎與路面上，事故調查人員利用運動學原理、碰撞分析原理來分析重建事故過程。
❖ 現在，隨著汽車主動安全技術的發展，越來越多的ECU（Electronic Control Unit）在汽車上被廣泛使用，如制動防抱死系統ABS、制動力分配系統EBD、牽引力控制系統ASR、車身穩定控制系統ESP等裝置，輪胎在路面上的痕跡越來越少、越來越不清晰、越來越難提取；同時，電子控制裝置也時刻影響著汽車的運行狀態，汽車每個輪胎與地面之間的作用力大小和方向隨時都在改變，傳統的事故分析方法失去應有的效能；與此同時，各類ECU計算的數據在汽車內得以記錄和保存；EDR (Event Data Recorder：事件數據記錄器)可以為道路交通事故重建提供更加豐富和精確的數據支持，為道路交通事故重建工作帶來新的機遇。
目前，車輛交通活動中有眾多的車載電子證據，主要包括事件數據記錄器EDR數據、汽車行駛記錄儀數據、行車記錄儀數據及車載多媒體數據等，這些載體都客觀、全面、準確地記錄道路交通事故有關的信息，將來都會成為道路交通事故重建的重要信息來源。
圖4：眾多的車載電子證據
即便是在惡劣條件下，車載電子設備的數據仍然可以獲取，例如，一些重型車輛發生劇烈事故後著火、車體嚴重變形、車內一些零部件損壞嚴重、甚至被燒焦等，由於芯片存在，這些芯片裡面記錄了當時事故發生時的客觀數據，有了這些準確的數據信息，我們可以藉助一些功能強大的事故重建平臺，如PC-Crash、Virtual Crash等重建道路交通事故過程，科學重建事故發生時的情形。
圖5：即便是在惡劣條件下，車載電子設備的數據仍然可以獲取
目前，國家也賦予了公安交管等相關執法部門利用車載電子證據進行事故調查、檢驗鑑定的職責，主要依據如：
《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》規定：用於公路營運的載客汽車、重型載貨汽車、半掛牽引車應當安裝、使用符合國家標準的行駛記錄儀；
《道路運輸車輛動態監督管理辦法》規定：用於公路營運的載客汽車、危險貨物運輸車輛、半掛牽引車以及重型載貨汽車（總質量為12噸及以上的普通貨運車輛）應安裝、使用具有行駛記錄功能的衛星定位裝置；
《機動車運行安全技術條件》GB7258-2017 規定：校車、公路客車、旅遊客車、危險貨物運輸車、半掛牽引車和總質量大於或等於12000kg的其他貨車需要安裝符合標準的行駛記錄儀或具有行駛記錄功能的衛星定位裝置；
❖ 在未來，隨著汽車智能安全技術ADAS的發展，車輛上會有更多可採集的信息，這些信息對提高交通事故重建的水平將會發揮更大作用。未來隨著汽車的網聯化與智能化，交通事故調查取證的數據可能在雲端。可以看出，獲得道路交通事故重建所需要的信息，過去只能通過勘查輪胎、地面、車體等方式進行採集，現在主要通過汽車主動安全裝置ECU記錄的電子數據獲取，而未來則通過雲端即可採集獲得。
三、交通事故重建有哪些新技術？
這裡主要介紹2010年以來，全球出現並應用的10個方面的交通事故重建新技術：
1、事故現場點雲數據輔助事故重建技術
利用三維掃描技術對交通事故現場進行掃描，是國外重大交通事故現場勘查普遍採用的現場勘查技術。利用該技術可以在短時間內（一般20分鐘左右）獲得事故現場比較客觀、全面的圖像數據，利用這些現場掃描的數據，可以十分逼真地重建交通事故過程。
2、汽車主動安全裝置工作過程模擬
現代汽車裝備了越來越多的主動安全裝置，在事故預防與減少傷害中發揮了重要作用。事故發生後，重建道路交通事故就必須模擬事故發生時車輛的運動情形，而利用傳統的方法是無法實現的。一些事故重建系統（如PC-Crash）開發了汽車主動安全裝置的功能模塊，有效模擬裝備有ABS、AEB、ACC及ESP等系統起作用時汽車的運動情況。這些軟件裡建立的這些模塊，可以設定主動安全裝置的工作頻率等工作參數，另外還可以根據系統給出的模塊自行設計出active safety主動安全裝置。
3、EDR(事件數據記錄器)數據輔助乘用車事故重建
通過EDR（事件數據記錄器）採集的數據比較客觀、精確，因此在歐美國家已經普遍使用車載電子證據、EDR數據來輔助事故重建。在歐美每年都有EDR高峰論壇（EDR Summit，CDR│EDR Summit，CDR Users Summit），在論壇中一定有關於EDR(事件數據記錄器)數據輔助乘用車事故重建的相關內容。目前，國內也有公司開發了名為“汽車取證大師”的技術，通過新一代取證技術對車輛數據進行全面提取，讓汽車電子數據取證更高效。
4、EDRfinder 輔助獲取EDR數據技術
利用BOSCH CDR TOOL獲取碰撞車輛事故數據時，通常會面臨一個突出的困難，就是全球的汽車品牌、型號太多，無法確定CDR是否支持某個車型，也很難準確知道使用CDR配備的某一條專用數據線和轉接頭，甚至無法準確知道數據的接口在哪裡等問題。為了解決這個問題，德國人發明了EDRfinder，來幫助事故調查人員通過錄入車輛品牌、型號、出廠年份等信息，快速確定是否可以利用BOSCH CDR TOOL 來獲取EDR數據，獲取數據時使用的接頭型號與專用數據線編號。通過這一個平臺可以幫助事故調查人員加快數據調查進程，高效輔助道路交通事故重建工作。
5、重型車輛HVEDR（Heavy Vehicles EDR）數據輔助事故重建
像小汽車和乘用車一樣，大型客車、牽引車等實際上有很多ECU來記錄汽車行駛的過程，如：Caterpillar 、Detroit Diesel、Mack、Cummins、Volvo、PACCAR等品牌的重型車輛，發生事故後ECU也會記錄時間、車輛行駛速度、發動機轉速、發動機負荷、制動狀態、離合器狀態及燈光使用情況等信息，利用這些數據也可以幫助事故重建師重建事故過程。
6、EDR數據自動分析技術
通過BOSCH CDR TOOL獲取的EDR數據量非常龐大，利用這些數據揭示車輛發生事故時的運動情況往往是一件非常專業和有挑戰性的工作。EDR ANALYTICS系統平臺，利用從EDR讀取的車輛數據，特別是大型貨車、牽引車以及大型客車的車載電子數據來自動分析車輛在事故時是如何行駛的、駕駛人操作了哪些動作等，然後自動生成分析報告。
需要說明的是，前面我們介紹了EDR數據在道路交通事故重建工作中有其自身的優越性，但EDR數據也存在一定的侷限性，主要表現在以下幾個方面：
一是EDR數據僅是交通事故現場數據的其中一種，不宜過分誇大其作用；二是人、車、路、環境等因素中，僅有關於車輛一方面的部分信息； 三是EDR數據中不包含車輛材料性質的有關信息（如附著係數、車身摩擦係數等）； 四是不包含車輛位置、車輛行駛監控錄像等信息；五是不包含駕駛人感知、判斷與反應的信息； 六是EDR數據有延遲，也有誤差。
應用EDR數據需要從事故過程的全局分析數據包含的意義，否則容易得出錯誤結論。
7、不同道路環境與照明條件下的事故重建技術
為了使交通事故重建的結果不僅符合車輛碰撞時的運動情況，還需要符合事故發生時的環境變化情況，PC-Crash從11.0版本開始，允許事故重建人員根據事故發生的地點和時間，通過谷歌與必應地圖，就可以知道事發時天氣情況及陽光相對於交通事故環境的照射方向、事故發生時環境的明暗程度，並可將車輛、路燈杆與行道樹當時的陰影呈現在地面上。這樣，使事故重建結果更加符合事故發生時的情景，也有助於事故調查人員判定交通事故現場哪些痕跡是真實的，哪些痕跡是容易造成誤解的。
8、重建平臺支持Google地圖數據
目前，無論是PC-Crash還是Virtual Crash均全面支持谷歌地圖數據，可以直接將地圖數據導入重建系統，無論是平面的還是三維的，由此可以幫助事故重建師提高事故重建的效率。
9、3D場景任意切換技術
場面比較大的交通事故現場，人們往往需要從不同地點、不同高度、不同位置、不同視角瞭解事故過程，例如可以以旁觀者的角度，也可以從駕駛人角度，可以從空中俯瞰，也可以從轉彎處觀察事故發生的過程。PC-Crash三維顯示窗口支持從任意位置和視角顯示交通事故的演變過程。
10、實驗測試及案例數據在線支持技術
奧地利DSD公司研發的PC-Crash事故重建系統目前集中了579宗他們曾經做過的試驗驗證的案例，這些案例包含各種事故形態，如果事故重建人員正在重建的事故過程屬於其中某一種事故形態，系統提供了分析的方法和數據可供事故重建人員參考，典型測試案例包括照片、視頻以及文字說明等信息。
四、未來，交通事故重建技術會如何發展？
未來，汽車的網聯化、智能化、電動化、輕量化、共享化進程加快，交管業務將面臨諸多挑戰，未來汽車將攜帶更加豐富、更有價值的交通信息。傳統事故調查與重建手段由於其精度差、經驗型、效率低、獲取成本高等不足，其應用的侷限性越來越明顯。而基於新技術、新智慧的手段正逐漸興起，並得到推廣應用。
在未來，事件自動檢測、數據直接調取、圖像自動捕捉、過程自動重建、動畫自動生成將成為可能，主要體現在以下五個方面：
1、ADAS助力事故自動重建技術
在未來，先進的駕駛輔助系統ADAS（Advanced Driver Assistance System）將得到普及應用，利用安裝於車上的各式各樣的傳感器，在第一時間收集車內外的環境數據，進行靜、動態物體的辨識、偵測與追蹤等技術上的處理，特殊事件（如交通事故）發生時的凍結數據，有助於提高事故重建水平。德國的科學家正在研究探索利用GIDAS數據根據事故形態和碰撞模型，讓事故分析系統自動重建交通事故發生的過程，提高事故重建的效率，降低事故重建的成本。
2、虛擬現實輔助事故重建技術
未來VR技術和AR技術對事故重建工作將帶來很多挑戰。未來，人們可以利用VR技術重建交通事故過程，VR技術帶來的沉浸感會使事故重建結果更加逼真、更加生動，並可成為交通安全宣傳教育的生動教材。目前，國外已經開始探索VR技術在事故重建工作中的應用。
3、新一代EDR技術有助於提高事故重建水平
基於現在的EDR技術，EDR數據可以幫助人們進行事故調查、事故重建以及事故鑑定；但是， EDR技術也在不斷髮展，現在的EDR記錄了車輛行駛速度、安全帶、油門、剎車、燈光等車輛自身事故發生時的數據，未來汽車的EDR技術還將記錄更多的數據，下一代的EDR技術將會記錄車與車、車輛與周邊車輛以及周邊設施的通信數據，這些數據更加豐富，可以幫助人們提高事故重建的效率和水平。
4、摩托車EDR數據輔助事故重建技術
汽車有EDR數據，未來摩托車也可能採用EDR技術，前面已經介紹很多汽車EDR數據在事故重建工作中的優勢。在交通事故重建工作中，重建摩托車事故是比較複雜、難度比較大的一項工作，如果摩托車有了EDR數據，對交通事故重建會帶來更大的便利。目前日本川崎重工Kawasaki和龐巴迪Can Am已經嘗試在摩托車上裝備EDR，未來摩托車裝備EDR之後，將會大大提高重建摩托車事故的效率。
5、事故重建中的多體優化技術
對於汽車與汽車間的碰撞事故，PC-Crash研發的優化器（Optimizer）有效幫助初學者加快事故重建的進程，通過Linear Method 、Genetic Method、Monte Carlo Method對碰撞速度、碰撞點位置、碰撞點高度、接觸面方向、車輛位置、車頭方向、恢復係數、車體間摩擦係數等8個參數進行優化。但對於重建摩托車與行人事故則大不相同，摩托車和行人在事故重建過程中是作為多剛體進行分析處理，系統研發的優化器（Optimizer）失效，事故重建的過程是基於事故重建人員根據經驗和對事故過程的理解進行反覆調試，重建過程艱辛漫長，也很難獲得最優的事故重建結果。事故重建科學家經過研究，正試圖解決多剛體碰撞的優化問題，並取得技術突破，未來PC-Crash將可實現對行人碰撞事故的優化運算，提高事故重建的成效。
（文 / 廣東警官學院治安系副主任、教授 張新海）
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