CC BY
68
УДК 656.1
ОЦ1НКА ДАЛЬНОСТ1 ВИДИМОСТ1 ДОРОЖН1Х ОБ'еКТ1В У ТЕМНУ ПОРУ ДОБИ ПРИ ЕКСПЕРТИЗ1 ДТП ЗА ДОПОМОГОЮ НЕЧ1ТКО1 ЛОГ1КИ
В.П. Кужель, асшрант, В1нницький нацюнальний техн1чний ун1верситет
Анотаця. Запропоновано методику визначення дальностг видимостг дорожшх об 'ект1в при експертиз1 ДТП, як сталися в темну пору доби. В основу методики покладено принципи побудови моделей на баз1 теорИ' нечгтких множин.
Ключовi слова: автомобыь, дальшсть видимост1, ¡дентифтащя нелттних об'ект1в, темна пора доби, експертиза ДТП.
Вступ
У темну пору доби, коли безпечний режим руху визначасться допустимою швидюстю руху, яку водш мае обирати залежно вщ дальност видимосп у вщповщносп з п. 12.2 Правил дорожнього руху Украши, 70 - 80 % часу автомобш рухаються у вшьному режимi (замюью дороги), тобто з ввiмкненим дальнiм свiтлом фар [1]. Також вщомо, що б^ 50 % ДТП (в темну пору доби до 90%) складають на!зди на пiшоходiв, якi й були вибраш як основнi об'екти розрiзнення в темну пору доби [2]. Задача ощнки дальност видимостi виникае при проведеннi автотехшчно! експертизи ДТП. Вiд точностi И визначення залежить об'ективнiсть прийняття ршення про виннiсть або невиннiсть водiя. За iснуючою методикою [2] дальшсть видимост визначають при проведеннi дорожнього експерименту, який е трудомютким i потребуе залучення фахiвцiв.
Мета та постановка задачi
Метою дослiдження, результати якого подаються в цiй статп, була розробка математично! моделi ощнки дальносп видимостi дорожнiх об'ектiв в темну пору доби, яка б дозволяла визначати И без проведення дорожшх експерименлв з достатньою точнютю для формулювання висновку експерта-автотехнiка.
Методика щентифжацп
Модель оцiнки дальностi видимосп була розроблена на основi методу щентифшацп нелiнiйних об'ектiв нечiткими базами знань [3, 4]. Побудова моделi виконувалась в два етапи - структурна i параметрична щентифшаци. На першому етапi була побудована структура залежносп дальностi видимостi вiд факторiв впливу iз застосуванням експертних правил «якщо-то», використовувався узагальнений елемент лопчного висновку, який описуе залежшсть
У = 1У (х1, х2, • -, хп) мiж причинами х{ ( I = 1, п ) та наслiдком у у виглядi системи нечiтких висловлювань [3].
Якщо
то
у = , ] = 1т. (1)
де Yj, Х!Р - неч^ю терми для оцiнки у-го рiвня вихщно1 змшно1 у та вхщно! змшно1 х^ в р-му рядку матриц знань, що вiдповiдае терму Yj вiдповiдно; т - кшьюсть термiв для оцiнки змшно1 у ; р = 1, kj ; -
кшьюсть рядюв, що вiдповiдають терму У]; и ( п) - операщя АБО(1).
На другому етат проводилась настройка моделi шляхом шдбору таких параметрiв форми функцiй належносп нечiтких термiв i ваг правил «якщо-то», якi б забезпечували найбшьшу наближенiсть модельних та експериментальних даних.
Системi (1) вщповщае такий взаемозв'язок функцiй належност змiнних у та х1, 1 = 1п [3]
т 7] (у )= шах \а]р Чтт т]р (X) Щ,
р= щ К ^ 1 = 1,п 'Ы (2)
] = 1, т,
де а]р - вага правила з номером ]р ; т (у) i т 1р (х1) - функци належностi змiнних у та х1 до термiв У] 1 Х] вщповщно.
полягае в тому, що вона вперше поеднуе таю фактори впливу на дальнють видимосп, як W - за-гальна дальнють видимост^ м; F -розташування перешкоди на дорозi вiдносно ос руху автомобiля, м; С - коефщент заслiплення, у.о.; G - рiвень завантаження автомобiля, кг; Е - освiтленiсть дороги, лк; Т - тривалють роботи водiя за кермом, год; К - контраст розрiзнення об'екта з фоном, у.о.; В - гострота зору водiя, у.о.
0
Ь х
Оэп. 2. I Т ааёй о 6í ë63¿ í аёает Т по3.
Рис. 1. Модель функцш надежностi
Функци надежностi змшно! х до довiльного нечiткого терму Т = X], визначались за допомогою узагальнено! моделi [4]
тТ (х ) =
, ж X - Ъ ц 1 + з ч и с Ш
(3)
де Ъ i с - параметри настройки: Ъ -
координата максимуму функци, т Т (х) = 1; с
- коефiцiент концентраци-розтягування функци (рис. 1).
Перетворення неч^кого ршення (2) в чiтку форму проводиться за принципом «центру ваги» [4]
т И у - у Щ У
е ку +(]- 1) ЧъЧтГ] (у)
]=1 к" т - 1 ы
у =
(4)
У 7 I \
е т ( у ) ]=1
де у( у) - нижне (верхне) кiлькiсне значення змшно! у .
Структурна щентифжащя
Структура запропоновано! моделi представлена на рис. 2. Особливють моделi
Рис. 2. Структура моделi дадьностi видимост
визначення
Всi фактори впливу, зведенi в табл. 1, розглядаються як лшгвютичш змiннi, що заданi на вщповщних унiверсадьних множинах.
Таблиця 1 Фактори впливу як лшгв1стичт змшт
Позначення 1 назва фактора Ушвер-сальна множин а Терми для оцшок
W - загальна дальнють видимосп для дальнього сштла фяп (160... 300) м низька Wl
нижча (н.) сепелньо! Wч
сепелня Wз
вита (в.) середто! W4
висока W5
к - контраст розр1знення об'екта з фоном (0...0,9) у^. низький К1
нижче середнього К
сеnелнiй Кз
вите середнього К4
високий К5
л1ве узб1ччя
1
Експертна матриця знань для ощнки дальносп видимостi залежно вiд факторiв впливу побудована за методикою [3] i подана в табл. 2. Застосування ще! матриц знань та моделi нечiткого логiчного висновку (2) - (4) дозволяе прогнозувати дальнють видимость
Параметрична iдентифiкацiя
Настройка моделi проводилась за допомогою навчаючо! вибiрки, яка являе собою сукупшсть пар «фактори впливу - дальнiсть видимосп». Для отримання навчаючо! вибiрки проводилась серiя спецiально спланованих натурних експериментiв з автомоб^ми Opel Astra - G; Chery Amulet; Daewoo Lanos, Sens; ВАЗ - 11183, 11193, 2170, 2110, 2111, 2112, 2115, 2114, 2113, 21099, 21093; ЗАЗ - 110307 - 42, 110207 - 40, 110557 - 51, тд час яких фшсувались фактори впливу (табл. 1) i вимiрювалась вщповщна дальнють видимость Знаючи величину дальносп видимостi i значення факторiв впливу для кожного дослщу, було отримано навчаючу вибiрку. Настройка моделi проводилась за методикою [4] з використанням пакету програм FUZZY EXPERT, розробленого на кафедрi КСУ. В результат настройки отримаш функци належностi
(рис. 3) неч^ких термiв, якi використовуються в базi знань (табл. 3).
Таблиця 2 Нечпта база знань
№ правила W К F G E C B Т s Вага правила № правила W К I G E C B Т S Вага правила
1 Wi Ki F G Ei C3 Bi Т5 1,000 17 W3 К4 I Gi E2 Ci B2 Т3 0,950
2 Wi Ki G Ei C3 Bi Т s, 0,975 18 W4 К4 II G2 E2 c, B2 Т2 S 5 0,950
3 Wi Ki 3 G E2 C3 B2 Т5 0,950 19 W4 К4 II Gi E2 Ci B2 Т2 0,950
4 Wi K2 II G Ei C2 Bi Т4 1,000 20 W4 К4 II G2 E3 C, B2 Т2 0,950
5 Wi K4 II G Ei C3 Bi Т 1,000 21 W4 К4 II G2 E2 C, B2 Т2 0,950
6 Wi Ki II G Ei C2 B2 Т s2 0,975 22 W4 К4 II G3 E2 C, B2 Т2 S 6 1,000
7 Wi Ki II G Ei C2 Bi Т5 0,975 23 W4 К II G2 E2 C, B3 Т2 1,000
8 W2 K2 II G Ei C2 Bi Т4 0,950 24 W5 К II G2 E2 C, B3 Т, 1,000
9 W2 Ki II G Ei C2 Bi Т4 s3 0,950 25 W4 К II Gi E2 C, B3 Т2 s 7 0,950
10 W2 K2 II G Ei C2 Bi Т5 1,000 26 W4 К II G2 E2 C, B3 Т2 0,950
11 W2 K2 II G E2 C2 Bi Т4 0,950 27 W5 К II G2 E3 C, B3 Т, 1,000
I - (0...7,5) м на ос дороги I2
розташування праве узб1ччя I3
Заюнчення табл.1
Позначення i назва фактора Ушвер-сальна множина Терми для оцшок
g - р1вень завантаження автомобшя (70... 500) кг без нявянтяження G.
середне g2
повне g3
е - освгглешсть (10...30) лк понижена E
нормальна E2
шдвитттеня e3
с - коефь щент заслшлення (1...1,35) у.°. заслшлення втсутне С.
заслшлення середне с
заслшлення високе С3
в - гострота зору вод1я (0,6...1) у.°. нижча середньо! В1
середня в2
висока В3
т - тривалють роботи за кермом (0...16) год < 2 год низькя Т1
2-4 год. н. середньо! Т
4-8 год. середня Т3
8-12 год в середньо! Т
>12 год. висока Т5
12 W2 К2 F о Е; с: В: т4 0,950 28 ш5 к5 о1 Ез с, Вз т, 0,950
13 W2 Кз 1? о Е; с, В: т4 0,950 29 ш5 к5 о, Е: с, Вз т, 0,950
14 1г2 к, о Е: с, В: т4 1,000 30 ш5 к5 с: Ез с, Вз т, 55 0,950
15 к, о Е, с, В: Тз 0,950 31 ш5 к5 с: Ез с, Вз Т; 0,950
16 к, о Е: с, В: т: 0,975 32 ш5 к5 Сз Ез с, Вз т, 1,000
160.000 300.00(
ТУ - загальна дальшсть видимосп
Е - розташування перешкоди на дороз1
10 000
Е - освплешсть дороги
0.600 1.000
В - гострота зору водш
0.000 0.900
К - контраст розр1знення об'екта з фоном
70.000 500.00
Ст - р1вень завантаження автомобшя
С1 С2
1 ООО 1.350
С - коефкцент заслшлення
0.000 16.000 Т - тривалгстъ роботи за кермом
Таблиця 3 Параметры функцш належносп теля настройки
Терм ъ с Терм ъ с
IV, 169,94 9,32 Оз 438,5 166,62
И\ 200,0 4,62 Е, 15,71 3,25
1Гз 240,0 7,0 Е: 25,71 1,067
1¥4 260,0 4,13 Ез 28,57 5,95
Ш5 289,96 23,81 С, 1,02 0,0035
К, 0,22 0,45 С: 1,049 0,0057
К: 0,32 0,043 Сз 1,125 0,135
Кз 0,51 0,043 В1 0,64 0,2
к4 0,67 0,056 в: 0,74 0,1
к5 0,9 0,044 Вз 0,97 0,021
Л 1,07 3,75 т, 3,56 0,76
1,97 1,19 Т; 4,56 2,48
7,49 0,32 Тз 9,14 4,4
О, 223,48 71,32 т4 10,11 4,4
О: 346,43 166,56 т5 11,79 8,0
Рис. 3. Функцн належносп неч1тких терм1в шсля настройки Таблиця 4 Порiвняння експерименталъних та розрахункових рiшенъ
Г к f g е с в т £
експеримент модель
248,5 0,89 7,5 150 16 1 1 2 218 214,3
234 0,88 2,5 120 19 1 1 2,5 221 217,4
230 0,79 7,1 90 17 1 0,9 4 197 193,7
255 0,85 7,0 90 17 1 1 4 220 215,1
250 0,7 2 110 16 1 1 6 190 187,8
224 0,9 7,5 240 22 1 1 2 203 199,6
250 0,82 7,1 170 17 1 1 1 218 211,5
210 0,9 6,9 175 15 1 1 1 152 147,4
230 0,85 7,4 90 21 1 0,9 1 179 183,4
220 0,35 6,8 80 19 1 1 2 112 108,9
240 0,65 7,4 220 17 1 1 1 166 155,8
248,7 0,1 7,5 150 16 1 1 2 108,7 110,3
249 0,45 7,1 120 17 1 1 1 145 146,2
250 0,3 7,5 140 16 1 1 2 110 107,2
220 0,6 7 90 18 1 1 14 125 129,6
210 0,7 6,9 80 16 1 0,9 9 130 134,4
Зашнчення табл. 4
205 0,5 6,4 100 17 1 1 2 113 115,5
170 0,85 5,3 80 19 1 1 2 104 100,3
240 0,65 5,6 100 14 1 0,8 10 127 131,2
260 0,3 4,8 80 16 1 0,8 7 112 116,8
220 0,35 1,8 80 16 1 0,8 10 87 88,4
200 0,6 2,2 90 17 1 0,6 9 84 78,1
190 0,8 3,8 140 16 1,05 0,6 14 62 76,3
184 0,5 4,8 100 16 1,05 0,7 10 68 71,9
190 0,4 4,8 120 17 1 0,8 8 80 79,0
Г к f g е с в т £ 84,8
експеримент модель
180 0,5 2,5 80 15 1 1 2 82 79,7
198 0,4 7,1 80 17 1 0,7 1 79 74,8
180 0,9 7,2 106 17 1 1 1 94 96,3
180 0,5 3 80 15 1 1 5 86 86,9
195 0,2 3,8 80 18 1 0,8 2 62 68,4
185 0,8 2,4 100 18 1 1 11 75 77,1
Параметри центр1в (Ь) i крутизни (с) настроених функцш належносп зведеш в табл. 3. Ваги неч1тких правил, яю отримаш шсля настройки, наведет в табл. 2. Пор1вняння модельних та
експериментальних результапв оцшки дальност видимост об'екпв на дороз1 в темну пору доби, яке подане в табл. 4, свщчить про задовшьну для практики автотехшчно! експертизи адекватнють отримано! модель
Висновки
Оцшка дальносп видимост об'екпв на дороз1 в темну пору доби являеться необхвдним елементом проведення автотехшчно! експертизи при розслщуванш ДТП, що сталися в цей перюд. 1снуюча методика дозволяе визначити дальнють видимост лише при проведенш дорожнього експерименту, який призводить до значних матер1альних затрат та до потреби залучення певно! кшькосп висококватфшованих спещатспв. Запропонована модель, на вщмшу вщ вщомо! методики, дозволяе вщмовитися вщ дорожнього експерименту, врахувати вс доступш фактори впливу,
занесет в протоколи, { звузити д1апазон можливих оцшок, що, в свою чергу, шдвищуе об'ективнють прийняття ршень. Задовшьна зб1жшсть модельних { експериментальних результапв (табл. 4) дозволяе рекомендувати отриману модель як альтернативу юнуючш методищ для застосування в практищ автотехшчно! експертизи.
Лггература
1. Боровский Б.Е. Безопасность движения автомо-
бильного транспорта. - Л.: Лениздат, 1984. -305с.
2. Галаса П.В. та шшь Експертний анал1з
дорожньо-транспортних пригод. - Ки!в: Експерт- серв1с, 1995. - 192 с.
3. Ротштейн А.П. Медицинская диагностика на
нечеткой логике. - Винница: Континент-ПРИМ, 1996. - 132 с.
4. Ротштейн О.П., Кательшков Д.1. 1дентиф1кащя
нелшшних об'екпв нечеткими базами знань. // В1сникВП1. - 1997. - №4. - С.98 - 103.
Рецензент: €.В. Нагорний, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття над1йшла до редакцп 14 лютого 2008 р.
