基于主成分分析法的轿车行驶速度与正面碰撞受损痕迹关系的研究

基于主成分分析法的轿车行驶速度与正面碰撞受损痕迹关系的研究

顾超,童星,王平洋,黄政杰

四川鼎诚司法鉴定中心、四川鼎诚司法鉴定中心、四川鼎诚司法鉴定中心、四川交通职业技术学院

摘要：本项目主要基于近几年轿车与行人发生广泛的、典型的正面碰撞案例收集与分析，构建轿车行驶速度与其受损痕迹之间的理论关系，基于主成分分析法分析主要的普遍的影响因素，从而优化鉴定方法和技术，提升道路交通事故中车辆速度鉴定的效率与准确性。

关键词：行驶速度 受损痕迹 道路交通事故 车辆速度鉴定

一、引言

在事故处理工作中，车辆行驶速度鉴定是推测事故的原因，再现事故的发生过程的有效手段，同时也为认定交通事故责任提供有力依据。在地面痕迹、声像资料、汽车事件数据记录系统数据缺失，在道路交通事故司法鉴定活动中大量获取伤者的病历资料非常困难，人体损伤程度的基础数据收集工作艰难而缓慢的现实大背景下，通过对车辆受损程度进行统计分析，从中找到规律，用于解决道路交通事故司法鉴定活动中部分车辆行驶速度无法计算的问题就有重要的现实意义。优化特定条件下道路交通事故鉴定流程、方法和鉴定技术，笔者从构建事故案例库、统计分析案例、构建假设模型、模型检验评价、优化鉴定方法与技术等五个方面予以实现。本文主要介绍基于主成分分析法分析轿车行驶速度与正面碰撞受损痕迹之间理论关系以及影响因素，为后续优化证据、数据收集，构建模型作铺垫。

二、案例库与统计

样本案例库共收集某司法鉴定中心2017年-2021年间关于计算轿车行驶速度的鉴定案例2875例，筛选出案例库中已完整且详细记录轿车的车辆型号、碰撞形态、受损位置以及受损部件的损伤程度、碰撞时行驶速度等要素的案例453例，并将这453例作为典型样本案例，在453个案例中结合实地勘验，形成轿车-行人碰撞事故有效数据案例361例。常态下事故数据记录表如表2-1所示。

表2-1 轿车——行人碰撞事故数据记录表                                      

除车辆基本信息外，在样本中提取到交通事故发生后与车辆速度有关的有效因子14项，包括上抛距离Xc、头部移距Yc、展开长度Lc、前舱盖前缘H、车辆损坏痕迹（内分为9项）、行人身高L、行人性别、制动方式、路面状况、天气。数据因子见下表：

表2-1 轿车——行人碰撞事故数据有效因子

三、主成分分析

主成分分析法是一种多指标评价方法，该方法是将多个指标简化为少数几个指标，使用主成分分析法能有效的将复杂问题简化，从而是问题分析更加直观有效，在评价过程中期评价的最终分值取决于指标数据间的相关性，能够客观反映指标间的线上关系。

根据主成分综合模型即可计算综合主成分值，并对其进行排序，可以更加直观了解相关影响因素、有效因子对于碰撞车速的相关水平。主成分得分是相应的因子得分乘以相应的方差的算术平方根。具体操作流程是：首先对统计的数据进行标准化处理，使变量的平均值为0，方差为1，从而获得标准化矩阵；利用统计软件，计算标准化矩阵X的协方差阵Σ的相关矩阵；然后在此基础上求矩阵特征根和构建特征根对应的特征向量，计算出主成分Y；最后由特征根的值，计算特征值得贡献率与累计贡献，根据结果加以运用。

对轿车行驶速度与正面碰撞受损痕迹项目收集数据采用主成分分析法进行结果分析，可以得到以下结论：

（1）通过相关系数矩阵和初始因子载荷矩阵可以看出，上抛距离、展开长度与车辆行驶速度相关性最高，而挡风玻璃的损伤位置与损伤程度也是影响影响车速计算的主要影响因子。从得分上，上抛距离分值最高，展开长度与损伤程度次之，挡风玻璃的损伤位置为第三。行人身高是最大的协变量，在155cm至165cm之间，显著性与相关性最强，分析误差最小。

（2）主成分分析及基于原始数据有将数据之间的差异性进行了考虑，使评价结果更具科学性，同时经过降维处理，将以前复杂的因素进行简化，降低了数据和影响因素的多重相关性，易于发现关键影响因素。有利于在质量计划和实践阶段做出很有针对性的决策与管理。

四、小结

本文依托丰富的事故鉴定实践经验和总结，利用动力学基本定理和经典碰撞力学的方法，结合汽车碰撞事故的特点，收集若干真实有效的现场碰撞案例。根据有关参数和数据，对事故过程、事故车辆参数、被碰撞行人参数作必要的简化或假设，对事故发生前瞬间的车辆行驶速度与车辆前部受损痕迹上的相关性进行了分析。进行车速计算时，宜采用多种计算方法相互验证。通过大量的研究分析得出，对于有明显制动痕迹和侧滑痕迹，同时也有大量散落物的事故，应优先采用制动痕迹或侧滑痕迹计算车辆速度，然后利用散落物进行进一步的验证。

其次，在进行汽车碰撞事故再现分析时，事故现场采集的某些参数受环境条件、人为因素、测量技术等方面的影响，往往是不精确的，即事故参数具有不确定性。事故参数的不确定性必然会导致交通事故车速计算结果的不确定。

本文以轿车正面碰撞行人事故为例，将主成分分析技术应用到碰撞车速的模型算法中，应用主成分分析理论可以获得各个参数对计算结果的影响程度，用以指导事故现场勘查人员加强重点参数的勘验精度的控制。

参考文献

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顾超，四川鼎诚司法鉴定中心，成都市，611130，中国，409553474@qq.com

作者简介：顾超（1976年11月）性别男，民族汉，籍贯四川省盐亭县，学历本科，单位四川鼎诚司法鉴定中心交通事故痕迹物证鉴定室，职称高级工程师，研究方向：交通事故痕迹物证鉴定

黄政杰，四川交通职业技术学院汽车工程系，成都市，611130，中国，409553474@qq.com

作者简介：黄政杰（1990年05月—），性别男，民族汉,籍贯(省市)四川省广安市，学历硕士研究生，单位四川交通职业技术学院汽车工程系，职称讲师/高级技师，研究方向：机动车司法鉴定

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