Размещено на http://www.allbest.ru/

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСПЕРТНО-ИМИТАЦИОННОГО ПОДХОДА В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ АНАЛИЗА ДТП

Чувиков Д.А.

Аннотация

В статье рассматривается использование экспертно-имитационного подхода в решении задач анализа дорожно-транспортных происшествий. Проводится обзор предметной области - проблематики экспертизы и анализа дорожно-транспортных происшествий. Также в статье рассматривается, в качестве эксперимента, реальное дорожно-транспортное происшествие. Где эксперту необходимо определить факт нарушения правил дорожного движения по скоростному режиму. Для этого используется экспертная система "Анализ ДТП". Также в статье представлена реконструкция событий рассматриваемого дорожно-транспортного происшествия, которая была смоделирована в среде Virtual CRASH 3.0.

Ключевые слова: экспертная система, система имитационного моделирования, трехмерное (3D) моделирование, симуляция, Virtual CRASH 3.0, ДТП, экспертиза, граф решения, визуализация, экспертно-криминалистический центр, экспертно-имитационный подход.

Chuvikov D.A. The use of expert-simulation approach to solving tasks of analysis of MVA

The article discusses the use of expert-simulation approach to solving tasks of analysis of motor vehicle accident (MVA). The paper describes subject area of issues of examination and analysis of traffic accidents. Also in the article is considered, as an experiment, a real traffic accident where an expert is necessary to determine the fact of violation of traffic rules on speed limits. The expert system "Analysis MVA" is for this purpose offered to use. Also in the article we carry out reconstruction of events road accident, which has been simulated in the Virtual CRASH 3.0 environment.

Keywords: expert system, simulation system, three-dimensional (3D) modeling, simulation, Virtual CRASH 3.0, MVA, expertise, graph solution, visualization, Criminal Expertise Centre, expert-simulation approach.

План

• Введение
• 1. Обзор предметной области и поставленной задачи
• 2. Результаты экспериментальных исследований. ДТП Toyota Carib и Lexus RX
• Заключение
• Литература


Введение

На сегодняшний день все чаще в различных отраслях и сферах деятельности человека возникает необходимость в формализации знаний для обработки информации и принятия обоснованных решений. По этой причине все больше появляется необходимость в разработке экспертных систем (ЭС). Но существуют классы задач, когда одной ЭС для полного решения задачи не достаточно и требуется проводить для получения результатов дополнительные имитационные эксперименты. Наиболее понятным и оптимальным способом представлением данных для человека является - визуализация. Поэтому необходимо применять технологию имитационного моделирования (ИМ) для того, что бы расширить и дополнить представляемую информацию для принятия решений человеком.

В работах [1-7] уже рассматривались способы объединения экспертных систем и систем имитационного моделирования (СИМ). Также в статье [8] рассмотрена методика объединения ЭС и СИМ и формы передачи данных между ЭС и СИМ. А в монографии [9] проведено обширное исследование использования универсальных систем для ИМ.

1. Обзор предметной области и поставленной задачи

На сегодняшний день наблюдается значительное увеличение дорожно-транспортных происшествий, в особенности в крупных мегаполисах. Одна из причин - это увеличение количества автотранспорта. К примеру, в России в 2016 году уровень автомобилизации составил 317 транспортных средств на 1000 человек. Однако, это не единственная причина дорожно-транспортных происшествий (ДТП) на дорогах. Основные причины - это превышение разрешенной скорости движения, нарушение правил обгона и опережения, несоблюдение требований дорожных знаков и сигналов светофора, неправильное маневрирование на проезжей части, несоблюдение дистанции и так далее. Важным аспектом является вопрос установления степени виновности водителя в ДТП. Как правило, экспертизу и анализ ДТП составляет сотрудник Госавтоинспекции. Расчеты спорных ситуаций при определении виновного, эксперт производит вручную. Необходимо понимать, что эксперту нужно учитывать для каждого конкретного случая все возможные факторы, которые могли оказать влияние на развитие дорожно-транспортной ситуации (ДТС).

Стоит отметить, что существуют специальные программные комплексы, которые предназначены для анализа и имитации ДТП. Однако, как правило, такие комплексы весьма дорогие, сложны в освоении и представляют собой модель "черного ящика". Кроме того, Российских аналогов подобных комплексов нет.

В работе предлагается в качестве исследования для демонстрации преимущества методики объединения ЭС и СИМ решить реальную задачу, которая стояла переде экспертом экспертно-криминалистического центра (ЭКЦ). Для этого была разработана ЭС "Анализ ДТП", причем таким образом, что выходные параметры, полученные из ЭС, можно внести в СИМ Virtual CRASH 3.0 с целью предоставления дополнительной визуальной информации для принятия решений экспертом.

2. Результаты экспериментальных исследований. ДТП Toyota Carib и Lexus RX

В рассматриваемом происшествии изменено название улицы и скрыты номера автомобилей, с целью сохранения анонимности.

Автомобиль Toyota Carib, следовавший по ул. Учебной, столкнулся с автомобилем Lexus RX, следовавшим также по ул. Учебной. Со слов водителя Toyota Carib, на его автомобиле частично отказала тормозная система, в результате он растерялся и не смог вовремя остановиться перед ТС Lexus RX. Также водитель Toyota Carib утверждает, что в момент удара скорость его автомобиля составляла 30 км/ч. Водитель Lexus RX показал, что он следовал по главной дороге, не нарушая скоростного режима.

Дорога на ул. Учебной с асфальтобетонным покрытием, в момент ДТП была сухая погода. Разрешенная максимальная скорость на данном участке дороги - 60 км/ч. По замерам длина тормозного пути Toyota Carib составила 20 м.

Эксперту необходимо установить, нарушил ли водитель Toyota Carib правила дорожного движения по скоростному режиму?

Исходные данные: V = 30 км/ч; S₄ = 20 м; f = 0,75; SpeedLimit = 60 км/ч.

Найти: Установить, нарушил ли водитель Toyota Carib правила дорожного движения по скоростному режиму?

Фотоматериалы происшествия представлены на рисунках 1, 2, 3 и 4.

Рисунок 1. Фотоматериалы происшествия: Общая картина ДТП

Рисунок 2. Фотоматериалы происшествия: Повреждения ТС Lexus RX

Рисунок 3. Фотоматериалы происшествия: Повреждения ТС Toyota Carib

Рисунок 4. Фотоматериалы происшествия: Тормозной путь ТС Toyota Carib

Решение: Входные данные занесем в ЭС "Анализ ДТП". Данные с полученным результатом представлены на рисунке 5.

Рисунок 5. Занесенные данные в ЭС "Анализ ДТП"

Граф решения представлен на рисунке 6.

Рисунок 6. Граф-решения происшествия

Рассмотрим листинг решения, который состоит из 5 шагов:

Шаг № 0

Отношение: Перевод V (км/ч) > V (м/с)

Правило: V (км/ч) > V (м/с)

Входные параметры:

V (км/ч) - перевод=30;

Формула:

y=(x*1000)/3600

Результат: V (м/с)=8.33333333333333;

------------------------------------

Шаг № 1

Отношение: Vо - скорость ТС перед началом торможения

Правило: Vо - скорость ТС перед началом торможения

Входные параметры:

S4 (м)=20;

g (м/c2)=9.81;

f (0,08 - 0,8)=0.75;

Формула:

y=Math.sqrt(2*x1*x2*x3)

Результат: Vo (м/с)=17.155174146595;

------------------------------------

Шаг № 2

Отношение: Vо_добавочная - скорость автомобиля перед началом торможения при добавочной скорости V в момент столкновения ТС

Правило: Vо_добавочная - скорость автомобиля перед началом торможения при добавочной скорости V в момент столкновения ТС

Входные параметры:

V (м/с)=8.33333333333333;

Vo (м/с)=17.155174146595;

Формула:

y=Math.sqrt(Math.pow(x1,2)+Math.pow(x2,2))

Результат: Vо_добавочная (м/с)=19.0720854770642;

------------------------------------

Шаг № 3

Отношение: Перевод V (м/с) > V (км/ч)

Правило: Vо_добавочная (м/с) > Vо_добавочная (км/ч)

Входные параметры:

Vо_добавочная (м/с)=19.0720854770642;

Формула:

y=(x*3600)/1000

Результат: Vо_добавочная (км/ч)=68.6595077174312;

------------------------------------

Шаг № 4

Отношение: SpeedLimit - ограничение максимальной скорости

Правило: Анализ SL Vо_добавочная - параметр определяющий нарушение скоростного режима водителем по Vо_добавочная

Входные параметры:

SpeedLimit (км/ч)=60;

Vо_добавочная (км/ч)=68.6595077174312;

Формула:

if (x1+20 >= x2) {y = 'Скорость ТС V (км/ч) ? SpeedLimit, Водитель соблюдал скоростной режим';} else {y = 'Скорость ТС V (км/ч) ? SpeedLimit, Водитель не соблюдал скоростной режим';}

Результат: Анализ SL Vо_добавочная=Скорость ТС V (км/ч) ? SpeedLimit, Водитель соблюдал скоростной режим;

------------------------------------

При помощи ЭС "Анализ ДТП", получаем следующий ответ: V₀ > SpeedLimit = 68,65 км/ч > 60 км/ч. Так как допустимое превышение скорости 20 км/ч, водитель Toyota Carib соблюдал скоростной режим. Водитель Toyota Carib двигался с допустимым превышением скорости, он соблюдал правила дорожного движения по скоростному режиму.

Для полноты представляемой информации, опираясь на данные полученные из ЭС "Анализ ДТП" реконструируем происшествие при помощи СИМ Virtual CRASH 3.0. На рисунке 6 представлена реконструкция событий ДТП, которая разделена на три основных этапа: момент торможения ТС Toyota Carib, момент первого контакта и момент остановки ТС.

Рисунок 7. Реконструкция происшествия

Таким образом, можно сделать следующий вывод: если бы тормозная система на автомобиле Toyota Carib частично не отказала, то ДТП можно было бы избежать. ДТП произошло по причине неисправности ТС Toyota Carib.

Заключение

Представленная в статье ЭС "Анализ ДТП" позволяет повысить эффективность принятия решений экспертом ЭКЦ в анализе и экспертизе ДТП. Также, в качестве эксперимента, в статье рассмотрена реальная задача ДТП, которое произошло между ТС Toyota Carib и Lexus RX. На примере решения этой задачи, моно сделать следующий вывод: использование ЭС "Анализ ДТП" позволяет снизить трудоемкости процесса расчета спорных ДТС, минимизировать возникновение ошибок при расчете, сэкономить кадровые ресурсы на экспертах и качественно повысить скорость в принятии решения. экспертный транспортный происшествие нарушение

Кроме того, методика объединения ЭС и СИМ является универсальной. Она подходит не только для решения задач, связанных с проблематикой анализа ДТП [3, 13-16]. В статьях уже доказано ее применение в различных сферах, таких как: робототехника [7, 10-12], следственная деятельность [13-16], анализ поведения толпы [16], оптимизация городского пассажирского транспорта [17] и так далее.

Литература

1. Чувиков Д.А. Роль использования синтеза систем имитационного и экспертного моделирования // Труды Конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям. "IS&IT'16". - Т. 2. - 2015. - С. 125-128.

2. Чувиков Д.А. Особенности объединение экспертной системы и технологии имитационного моделирования // Автоматизация и управление в технических системах. - 2017. - № 1; URL: auts.esrae.ru/22-397 (дата обращения: 19.03.2017).

3. Чувиков Д.А. Применение миварного логического ядра в решении задач, связанных с ситуационным трехмерным моделированием // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. - 2016. - Т. 8. - № 6. - С. 53-58.

4. Чувиков Д.А., Петерсон А.О. Применение миварных технологий в интеллектуальном имитационном моделировании // Автоматизация и управление в технических системах. - 2015. - № 4.1; URL: auts.esrae.ru/16-346 (дата обращения: 19.03.2017).

5. Чувиков Д.А. Применение миварного логического ядра в решении задач, связанных с имитационным моделированием // Автоматизация и управление в технических системах. - 2016. - № 1; URL: auts.esrae.ru/18-362 (дата обращения: 19.03.2017).

6. Чувиков Д.А. Использование среды Wi!Mi 2.1 для создания интеллектуальных систем // Научный альманах. - 2017. - № 1-3 (27). - С. 137-140.

7. Чувиков Д.А., Сараев Д.В. Моделирование поведения автономного робота-гида в среде V-REP с использованием миварного конструктора алгоритмов // XXVIII Международная инновационно-ориентированная конференция молодых ученых и студентов (МИКМУС - 2016) сборник трудов конференции. - 2017. - С. 302-305.

8. Чувиков Д.А. Методика объединения экспертной системы и системы имитационного моделирования // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2017. - № 3. - С. 11-18

9. Чувиков Д.А. Разработка игрового виртуального симулятора. М.: БИБЛИО-ГЛОБУС, 2017. 164 с. ISBN: 978-5-9909278-5-8. DOI: 10.18334/9785990927858.

10. Жданович Е.А., Чернышев П.К., Юфимычев К.А., Елисеев Д.В., Чувиков Д.А. Вычисление произвольных алгоритмов функционирования сервисных роботов на основе миварного подхода // Радиопромышленность. - 2015. - № 3. - С. 226-242.

11. Варламов О.О., Лазарев В.М., Чувиков Д.А., Джха П. О перспективах создания автономных интеллектуальных роботов на основе миварных технологий // Радиопромышленность. - 2016. - № 4. - С. 91-100.

12. Варламов О.О., Чувиков Д.А. Создание автономных интеллектуальных медицинских роботов на основе миварных технологий // XXVIII Международная инновационно-ориентированная конференция молодых ученых и студентов (МИКМУС - 2016) сборник трудов конференции. - 2017. - С. 223-226.

13. Чувиков Д.А. Применение процедурной анимации в решении интеллектуальных задач и проблем, связанных с ситуационным трехмерным моделированием // Радиопромышленность. - 2015. - № 3. - С. 184-190.

14. Чувиков Д.А. Роль процедурной анимации в решении интеллектуальных задач, связанных с ситуационным трехмерным моделированием // Труды Конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям. "IS&IT'15". - Т. 2. - 2015. - С. 170-173.

15. Чувиков Д.А. Применение физического движка в решении задач, связанных с ситуационным трехмерным моделированием в реальном времени // Радиопромышленность. - 2015. - № 3. - С. 191-199.

16. Чувиков Д.А. Применение графического движка в решении интеллектуальных задач, связанных с ситуационным трехмерным моделированием // Радиопромышленность. - 2015. - № 3. - С. 200-209.

17. Чувиков Д.А., Теплов Е.В., Сараев Д.В., Варламов О.О., Джха П. Методика автоматизации системы диспетчерского контроля на основе экспертной системы городского пассажирского транспорта // Радиопромышленность. - 2016. - № 4. - С. 80-90.

Размещено на Allbest.ru