基于多源数据同步的驾驶人应急反应及时性分析

严 永，宋耀鑫，李平凡，魏 然

（公安部交通管理科学研究所 道路交通安全公安部重点实验室，江苏 无锡214151）

道路交通事故处理经常会遇到一类问题——驾驶人在事发前的应急反应是否及时、有无尽到“安全义务”。该问题对科学分析事故致因、合理认定事故责任十分关键。针对“行人突然闯出、非机动车突然闯出”等典型事故，由于驾驶人应急反应及时性分析缺少技术支撑，导致事故处理过程中判断驾驶人有无尽到“安全义务”时，往往是通过询问驾驶人事发前的操作过程及结合车辆运动状态进行分析，具有较大的主观性，其主要原因是无法综合分析事故中各类数据，以及缺少能够对驾驶行为进行准确分析的相关方法。随着车载视频、车载数据记录系统的普及，事发前驾驶人操控回溯变得易于实现，为分析事故前驾驶人应急反应是否及时提供了必要的条件。基于此，本文根据事故中的车载数据、监控等信息重建事故过程，标记事故过程关键事件，在险情避让理论基础上提出了事故中驾驶人及时性判别方法。

1 多源数据同步方法

随着信息化的快速发展，汽车行驶记录仪、汽车事件数据记录系统（Event Data Recorder,EDR）、监控视频等在交通事故处理中的地位逐渐提升。由于电子数据工作机制的不同，导致数据的采样精度和频率等存在差异，在事故处理过程中的使用率不高且使用深度不够。以下将介绍交通事故中常见的几种数据及多源数据的同步方法。

1.1 汽车行驶记录仪数据

在《道路交通安全法实施条例》《道路运输车辆动态监督管理办法》《机动车运行安全技术条件》（GB7258—2017）等法规标准的推动下，公路客车、旅游客车、危化品运输车等重点车辆中行驶记录仪的安装使用率越来越高，为道路交通管理执法、事故调查提供了有效的工具。

国家标准《汽车行驶记录仪》（GB/T 19056）于2012年发布实施，该标准规定了汽车行驶记录仪应记录车辆行驶速度、经/纬度、制动开关、灯光等信息。其中，车速信息中在车辆正常行驶时，记录的车速数据采样频率为每秒记录1次，当车辆行驶结束、断电前等事件发生时，车辆会触发事件前20 s的事故疑点记录，事故疑点记录中的记录频次为0.2 s记录1次，包含车速、经纬度、制动开关、灯光等信息。从汽车行驶记录仪中导出的数据为VDR格式的数据包，需使用汽车行驶记录仪专业解读软件进行数据解读。表1所示为解读后得到的事故疑点数据示例，采样频率为5 Hz。

表1 汽车行驶记录仪数据解读结果示例

1.2 汽车事件数据记录系统数据

表2 EDR数据解读结果示例

1.3 多源数据同步方法

除了前文给出的汽车行驶记录仪数据及EDR数据，交通事故中还可能存在道路监控视频、车载视频、笔录等信息。数据采集途经不同会引起数据的时间轴差异、采样频率不同等问题，单组数据通常单独使用分析，缺乏时空耦合的关联性分析，制约了数据的应用深度。本文介绍的多源数据同步方法是基于特定事件标记的同步方法，以采样频率最高的数据源的时间轴为参考，标记特定事件（如停车、碰撞、制动等），并以此特定事件发生的时间点为基准时间，对齐其他数据源的时间轴。针对采样频率不同的多源数据，以高采样频率数据为基准时间轴，对低采样频率数据点进行数据拟合。以行驶记录仪、EDR、监控视频为例，行驶记录仪事故疑点数据采样频率为每0.2 s采集一次，EDR车速数据一般为0.5 s采集一次，监控视频一般为0.04 s一帧。以监控视频时间轴为基准，将行驶记录仪事故疑点中的车速数据、EDR车速数据拟合成采样频率25 Hz，其中车速的拟合方法是原始数据源中时间轴对应差值，车速值按照加速度进行拟合，得到多源数据同步结果，同步流程如图1所示。

图1 多源数据同步方法流程图

根据同步流程，以行驶记录仪事故疑点车速数据、EDR车速数据及监控视频为例进行数据同步，同步后结果示例如表3所示。

表3 数据同步后的结果示例

2 分析方法

车辆事发前行驶速度、驾驶人采取制动时刻、险情出现时刻等关键信息的获取变得更加方便，为判断驾驶人应急反应及时性提供科学依据。为推算驾驶人在险情出现时是否能够及时采取制动措施，本文从时间维度方面进行探索，构建驾驶人应急反应及时性判断方法。

驾驶人应急反应时间包括两部分：一是驾驶人的感知反应时间（Perception-Reaction Time,PRT），具体包括感知时间、决策时间，以及开始采取措施所需时间（如将脚从加速踏板移至刹车踏板所需时间），在该时间段内，车辆仍将维持其原有运行状态；二是驾驶人采取措施时间（Maneuver Time，MT），即车辆制动减速至零时的所需时间。由于直接计算驾驶人应急反应时间时，存在驾驶人PRT的个体差异性，因此提出如下假设：驾驶人在险情出现时能够采取及时紧急制动措施并恰好能够避免事故发生，从而计算出在该起事故中驾驶人的PRT，则驾驶人PRT计算方法如式（1）所示：

其中：为避免碰撞可用感知反应时间；为驾驶人应急反应时间；为驾驶人采取措施时间。假设车辆制动时为匀减速状态，计算方法是通过获取制动前车辆速度ν及车辆充分发出的平均减速度（Mean Fully Developed Deceleration，MFDD），计算方法如式（2）所示：

其中，ν=0。若车辆装有汽车行驶记录仪或EDR系统，可据此获取车辆行驶速度值，若存在事发前的监控视频，也可根据监控视频测算速度值。MFDD可采用机动车路试制动性能检测的方式获取，若车辆损坏无法进行检测时，可使用同种型号车辆在相同场景下的测试结果。

最后，以计算所得驾驶人PRT是否符合一般人员的反应能力来判断应急反应是否及时。其中，若≤0，则表示没有留给驾驶人感知反应时间。基于时间维度的分析方法流程如图2所示。

图2 基于时间维度的分析流程图

3案例分析

为了更清楚地展现上述分析过程，使用实际案例进行详细阐述分析过程。

对于孔子已经评价过的人物，司马迁常常是直接采取孔子的评价，例如称吴太伯为“至德”，称微子、箕子、比干为殷之“三仁”，称董狐为“良史”，赵盾为“良大夫”，子产为“古之遗爱”。这些都是孔子已经评价过的人物，司马迁便因袭孔子的观点，直接以孔子的评价作为自己的评价。而对于孔子以后或者孔子所未评论到的人物，司马迁也非常善于使用孔子留下来的概念来进行评价，如评价吕不韦为“闻”，评价万石、建陵、张叔为“君子”，评价田叔“居是国必闻其政”，这都是借用孔子留下的现成概念或标准来评价人物。由此我们可以看出，在评价历史人物时，孔子的评价标准也是司马迁的重要价值尺度，甚至取舍褒贬都与孔子一致。

3.1 简要案情

2021年，一辆货车在右转弯时与一辆电动自行车发生碰撞，造成人员伤亡。办案单位提取到一段事故现场监控视频（帧率25 fps）和涉事货车行驶记录仪。

在事故调查中，需分析涉事货车驾驶人在险情出现时能否及时采取制动措施避免事故发生，另外，该起案件中不能仅仅以驾驶人应急反应及时性作为驾驶人责任的认定依据，此次事故的责任认定还需结合路口信号灯、两车车速、驾驶人是否涉嫌违法等其他因素进行判断。

3.2 数据分析

3.2.1 监控视频分析

通过对检材监控视频进行检验，得到事故过程中的关键事件如下（此部分出现的时间为监控视频画面显示时间）：09:29:01第11帧涉事货车车头超过其左侧车辆，可以观察到行驶在人行横道线上的电动自行车（图3（a））；09:29:02第8帧两车碰撞（图3（b））；09:29:05第1帧涉事货车停车（图3（c））。

图3 监控视频中事故过程示意图

3.2.2涉事货车行驶记录仪数据分析

通过对涉事货车行驶记录仪进行数据解读可得到事发前车辆事故疑点数据中的车速值，具体如表4所示。

表4 涉事货车行驶记录仪车速数据

3.2.3 数据同步

由于监控视频与涉事货车行驶记录仪数据中的时间存在差异，监控视频帧率为25 fps，即帧间隔时间为0.04 s，行驶记录仪中数据间隔0.2 s采样，且两种数据源的时间存在误差，在进行驾驶人应急反应及时性分析前对获取的数据进行时间同步。本案中，以监控视频中涉事货车停车时刻（09:29:05第1帧）为基准时刻，此时行驶记录仪数据中车速为0（09:29:13:800）。基于此，倒推监控视频中涉事货车停车前每一帧的车速，并以车速值计算下个采样点的加速度，根据加速度计算拉伸后时间轴上每点的速度值，使得行驶记录仪数据的采样频率与监控视频保持一致，具体如图4所示。

图4 行驶记录仪数据与监控视频时间同步

3.3 应急反应及时性

以检材监控视频中涉事货车车头超过其左侧车辆时刻09:29:01第11帧作为基准时刻，并记为第0帧，据此测算关键事件时间间隔（图5）为：涉事货车车头超过其左侧车辆至两车碰撞时间为0.88 s；两车碰撞至涉事货车车速为0时，时间为2.72 s。

图5 事故中关键事件时间间隔测算示意图

根据涉事货车路试制动性能检测结果，该车充分发出的平均减速度=5.6 m·s；根据同步数据可知涉事货车在车头超过其左侧车辆时（视频显示时间：09:29:01第11帧）车速ν=25 km·h，则采取制动减速至0时所需时间为：

可得=1.24 s。

提出假设：涉事货车驾驶人在险情出现时能够采取及时紧急制动措施并恰好能够避免事故发生，则驾驶人可感知反应时间根据式（1）计算，可得，=-＝-0.36 s。

3.4 分析意见

针对涉事货车驾驶人在险情出现时能否及时采取制动措施，使得车辆在事故发生前停止的事项。经分析可知：涉事货车车头超过其左侧车辆，可以观察到行驶在人行横道线上的电动自行车时，涉事货车驾驶人采取紧急制动措施来避免事故发生的可用感知反应时间为-0.36 s，即此时该车驾驶人无法在险情出现时采取紧急制动措施来避免事故发生（一般驾驶人反应时间为0.5~2 s）。另外，此类事故的责任认定还需综合考虑路口信号灯、两车车速、驾驶人是否存在酒驾等其他因素进行综合判断。

4结语

随着科技的快速发展，事故中能够获取的数据向多样化方向发展。针对事故处理中数据的使用深度不足的问题，本文从部分典型数据的记录机制出发，基于不同源数据之间的差异，以时间轴同步为基础，构建多源数据同步方法。以多源数据时间同步为基础，从时间维度作为切入点，研究了判断驾驶人应急反应是否及时的分析思路，并通过案例应用详解分析流程。