1、本科毕业设计（论文）说明书叉车失稳事故可视化再现技术研究学院专业班级学生姓名学生学号指导教师提交日期华南理工大学广州学院学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名日期年月日学位论文版权使用授权书本人完全了解华南理工大学广州学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即按照有关要求提交学位论文的印刷本和电子版本；华南理工大学广州学院图书馆有
2、权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用复印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，可以公布论文的部分或全部内容。学位论文作者签名日期年月日指导教师签名日期年月日作者联系电话电子邮箱I摘要随着现代社会文明的发展，叉车作为一种机动灵活的运输工具，在港口、铁路、仓库、货场等货物运输、存储场所，发挥着越来越重要的作用。同样，叉车使用的普及率越来越高，它已广泛用于社会的各行各业，成为当今社会生产和人们生活中不可缺少的工具，根据相关资料统计，目前我国叉车的保有量在百万台左右，在中国，叉车的市场是很大的，叉车市场的激烈竞争促进了叉车技术的发展，因此，研究叉车失稳
3、事故对于叉车的安全可靠性有着重要意义。改善叉车的安全性，也越来越被人们所重视。本文主要针对运用事故可视化再现技术对叉车的四种基本的失稳情况进行分析，并通过运用虚拟现实技术,在深入分析叉车失稳时的动态过程的基础上,建立叉车失稳力学模型和三维场景模型,并将模型导入QUEST3D软件中,完成了叉车失稳事故可视化的虚拟现实环境的构建,真实地再现了叉车事故发生的全过程。另一方面，通过对车辆事故可视化再现技术的调查与研究，目前道路交通中车辆碰撞事故处理存在的一些问题，对车辆碰撞事故再现技术进行了全面、系统的研究，对传统的事故再现方法进行了扩展和补充。关键词叉车；稳定性；安全性；事故再现技术IIABSTRA
4、CTWITHTHEDEVELOPMENTOFMODERNSOCIALCIVILIZATION,FORKLIFT,ASAKINDOFFLEXIBLETRANSPORTINPORTS,RAILWAYS,WAREHOUSES,FREIGHTYARDANDOTHERPLACESOFGOODSTRANSPORT,STORAGE,PLAYSAMOREANDMOREIMPORTANTROLELIKEWISE,FORKLIFTUSEPENETRATIONISHIGHERANDHIGHER,ITHASBEENWIDELYUSEDINTHESOCIALFROMALLWALKSOFLIFE,BECOMEAINDIS
5、PENSABLETOOLINSOCIALPRODUCTIONANDPEOPLESLIVES,ACCORDINGTORELATEDSTATISTICS,ATPRESENTOURCOUNTRYOWNERSHIPOFFORKLIFTTRUCKISCONTROLLEDINONEMILLION,INCHINA,AFORKLIFTMARKETISBIG,FORKLIFTTRUCKMARKETCOMPETITIONWILLPROMOTETHEDEVELOPMENTOFFORKLIFTTECHNOLOGIES,THEREFORE,RESEARCHFORFORKLIFTFORKLIFTINSTABILITYAC
6、CIDENTHASGREATSIGNIFICANCETOTHESAFETYANDRELIABILITYTOIMPROVETHESAFETYOFTHEFORKLIFTTRUCK,ISBECOMINGMOREANDMOREATTENTIONBYPEOPLETHISARTICLEMAINLYAIMSATUSINGVISUALREPRESENTATIONTECHNOLOGYOFFORKLIFTACCIDENTFOURBASICINSTABILITYCONDITIONISANALYZED,ANDTHROUGHTHEUSEOFVIRTUALREALITYTECHNOLOGY,INTHETHOROUGHAN
7、ALYSISONTHEBASISOFTHEDYNAMICPROCESSOFTHEINSTABILITYOFTHETRUCK,FORKLIFTINSTABILITYMECHANICSMODELISESTABLISHEDANDTHREEDIMENSIONALSCENEMODEL,ANDTHEMODELIMPORTQUEST3DSOFTWARE,COMPLETEDTHEINSTABILITYOFFORKLIFTACCIDENTSOFTHECONSTRUCTIONOFTHEVIRTUALREALITYENVIRONMENTVISUALIZATION,TRULYREPRODUCETHEWHOLEPROC
8、ESSOFTHEFORKLIFTACCIDENTONTHEOTHERHAND,THROUGHTHEINVESTIGATIONANDSTUDYOFVEHICLEACCIDENTSVISUALREPRODUCTIONTECHNOLOGY,THECURRENTROADTRAFFICVEHICLECOLLISIONACCIDENTINDEALINGWITHSOMEPROBLEMS,FORVEHICLECOLLISIONACCIDENTREAPPEARANCETECHNOLOGYHASCARRIEDONTHECOMPREHENSIVEANDSYSTEMATICSTUDY,TOREPRODUCETHEAC
9、CIDENTSOFTHETRADITIONALMETHODSFORTHEEXTENSIONANDSUPPLEMENTKEYWORDSFORKLIFTTRUCKSTABILITYSECURITYACCIDENTREAPPEARANCETECHNOLOGYIII目录摘要IABSTRACTII第一章绪论111选题的背景和意义1111选题的背景1112选题的意义1113叉车工作安全要求1114叉车安全可靠性研究的意义212国内外事故可视化再现技术研究现状2121国内研究现状3122国外研究现状313本章小结3第二章叉车失稳事故分析421叉车失稳的四种力学模型4211下坡失稳模型4212刹车失稳模型42
10、13叉货失稳模型4214转弯失稳模型422叉车事故案例分析5221案例一6222案例二6223案例三7224案例四8225案例五823本章小结9第三章叉车三维模型的建立与仿真1031叉车三维模型的建立10311三维实体模型的建立流程10312实体模型的创建10313实体模型的导入11314运动学和动力学模型的建立与导入1132失稳过程的虚拟现实效果分析1233本章小结12第四章车辆碰撞事故再现技术的研究1341汽车碰撞事故再现模型的基本理论和方法1342车辆碰撞事故再现的基本解析流程1343车辆事故再现的模型14IV44根据事故现场的数据信息构建事故现场图1745事故再现的关键技术及其今后发展
11、的趋势18451车辆碰撞模型的深入研究18452对人、车、环境之间相互作用的模拟18453研发用于事故再现的人体模型18454建立严格的理论检验方法18455开发实用化的专家系统18456推进事故再现技术的应用1946本章小结19第五章结论及展望2051结论2052展望20521对碰撞过程进行模拟的虚拟现实技术的展望20522对碰撞过程解析模型的展望21参考文献22致谢23第一章绪论1第一章绪论11选题的背景和意义111选题的背景叉车是工业搬运车辆，它是一种广泛应用的装卸搬运设备，是现在人们常用的搬运车辆之一，是对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输、重物搬运作业的各种轮式搬运车辆。常用于仓
12、储大型物件的运输，通常使用燃油机或者电池驱动。工业搬运车辆广泛应用于港口、车站、机场、货场、工厂车间、仓库、流通中心和配送中心等，并可进入船舱、车厢和集装箱内进行托盘货物的装卸、搬运作业，是托盘运输、集装箱运输中必不可少的设备。112选题的意义叉车在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军。广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济中的各个部门。随着现代社会文明的发展，叉车作为一种机动灵活的运输工具，在港口、铁路、仓库、货场等货物运输、存储场所，发挥着越来越重要的作用。同样，叉车使用的普及率越来越高，特别是随着中国经济的快速发展，大部分企业的物料搬运已经脱离了原始的
13、人工搬运，取而代之的是以叉车为主的机械化搬运。它已广泛用于社会的各行各业，成为当今社会生产和人们生活中不可缺少的工具，根据相关资料统计，目前我国叉车的保有量在百万台左右，因此，在过去的几年中，中国叉车市场的需求量每年都以两位数的速度增长。在中国，叉车的市场是很大的，叉车市场的激烈竞争促进了叉车技术的发展。由于叉车一般都在空间狭窄的场地工作，需要经常转弯，前进与后退。大量的统计资料表明，绝大多数叉车失稳事故都是由横向失稳或纵向失稳引起的。因此，研究叉车失稳事故对于叉车的安全可靠性有着重要意义。改善叉车的安全性，也越来越被人们所重视。113叉车工作安全要求1门架不得有变形和焊缝脱焊现象，内外门架的
14、滚动间隙应调整合理，不得大于15MM，滚轮转动应灵活，滚轮及轴应无裂纹、缺陷。轮槽磨损量不得大于原尺寸的10。2两根起重链条张紧度应均匀，不得扭曲变形，端部联接牢靠，链条的节距不得超出原长度的5，否则应更换链条。链轮转动应灵活。3货叉架不得有严重变形，焊缝脱焊现象。货叉表面不得有裂纹、焊缝开焊现象。货叉根角不得大于93，厚度不得低于原尺寸的90。左、右货叉尖的高度差不得超过货叉水平段长度的3。货叉定位应可靠，货叉挂钩的支承面、定位面不得有明显缺陷，货叉与货叉架的配合间隙不应过大，且移动平顺。华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书24起升油缸与门架联接部位应牢靠，倾斜油缸与门架、车架的铰
15、接应牢靠、灵活，配合间隙不得过大。油缸应密封良好，无裂纹，工作平稳。在额定载荷下，门架自沉量不大于20MM，倾角不大于05。满载时起升速度不应低于标准值的一半。5护顶架、挡货架须齐全有效。6货叉上下严禁站人，不允许用单支货叉叉取高过载荷的货物。7配备有叉车驾驶证的叉车司机，避免一台叉车多个司机。114叉车安全可靠性研究的意义对于产品来说，可靠性问题和人身安全，经济效益密切相关。因此，研究产品的可靠性问题，显得十分重要，非常迫切。1提高产品可靠性，可以防止故障和事故障的发生，尤其是避免灾难性的事故发生。86年1月28日，美航天飞机”挑战者号”由于1个密封圈失效，起飞76S后爆炸，其中7名宇航员丧
16、生，造成12亿美元的经济损失92年我国发射”澳星号”时由于一个小小零件的故障，发射失败，造成了巨大的经济损失和政治影响到。2提高产品的可靠性，能使产品总的费用降低。提高产品的可靠性，首先要增加费用，如选用好的元器件，研制部分冗余功能的电路及进行可靠性设计、分析、实验，这些都需要经费。然而，产品可靠性的提高使得维修费及停机检查损失费大大减小，使总费用降低。3提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可用率，一台设备可顶几台用，可以发挥几倍的效益。美国GE公司经过分析认为，对于发电、冶金、矿山、运输等连续作业的设备，即使可靠性提高1，成本提高10也是合算的。4对于公司来讲，提高产品的可靠性，可以
17、改善公司信誉，增强竞争力，扩大市场份额，从而提高经济效益。由于叉车一般都在空间狭窄的场地工作，需要经常转弯，前进与后退。大量的统计资料表明，绝大多数叉车失稳事故都是由横向失稳或纵向失稳引起的。以上讨论了下坡、刹车、叉车滑架瞬时起升与转弯4种危险情况下的运动仿真。直现体现了支持力与其典型因素影响的变化关系，即只要满足上述条件之一、叉车的事故就会发生。因此，研究叉车失稳事故对于叉车的安全可靠性有着重要意义。12国内外事故可视化再现技术研究现状叉车是用于提升和运输物料的工业动力货车，它通过装在负载下的钢叉来完成提升和运输过程。如今叉车种类的不断增多，叉车技术的不断更新，叉车性能的不断提高都在说明人们
18、对叉车的要求越来越高，对自身的需求也越来越高，很多商品都已走向国际。但是由于行业内企业自主创新能力薄弱、缺少核心技术，导致出口产品技术含量低，效益不高，第一章绪论3因此市场还是由国外产品主导。尽管说现在叉车种类已经基本能够满足各种需要，但是基于人们需求的可变性以及企业基于市场的需求分析和效益分析使得叉车的生产依旧受到限制。121国内研究现状在我国，车辆碰撞研究领域的发展尚处于初级阶段，碰撞试验研究和计算机模拟碰撞研究都尚未成熟。随着再现技术研究的不断深入，构造更合理的模型，把握车辆碰撞仿真技术发展的脉搏，提高交通事故再现的技术水平，完善事故再现系统的功能，不仅能为快捷、准确地处理交通事故提供令
19、人信服的科学依据，对车辆工业的发展以及交通的组织和交通设计同样具有特别重要的意义。国内一些高校和科研机构正在积极从事车辆碰撞理论与仿真技术的研究。尽管总体上与国外相比还有很大差距，但预计不久的将来，在我国会有适于工程应用的仿真软件问世，车辆碰撞的计算机仿真技术将会有更为广泛的应用。车辆碰撞计算机仿真技术的一个主要应用方面就是交通事故的再现，辅助事故处理人员快速、高质量地进行现场勘察、参数计算和事故分析，进而研究事故发生的原因，探求避免事故、减少损失的策略。122国外研究现状随着交通运输业和汽车工业的高速发展，交通事故成为全球性主要公害之一，如何提高事故处理分析的科学性、准确性已经成为当前一个重
20、要的研究课题。当前国际上用于事故再现分析的计算机软件逐渐发展并趋于完善，主要集中在欧美和日本等发达国家。其中具有代表性的应用软件有美国的CRASH和IMPAC，日本的J2DACS和CARS，德国的WACCAR，法国的ANAC等。该类软件大都是在大量的实车碰撞实验基础上，采用正向模拟、反复迭代的算法，通过验证模拟痕迹与实际的事故现场痕迹是否吻合来推断碰撞前后的速度。其研究历程是在大量的实车碰撞试验基础上，由试验往计算机模拟技术过渡，并逐步走向二者紧密结合的过程。13本章小结本章主要介绍叉车的作用，工作范围，以及对叉车安全可靠性的研究意义。叉车是工业搬运车辆，它是一种广泛应用的装卸搬运设备，在企业
21、的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军。特别是随着中国经济的快速发展，大部分企业的物料搬运已经脱离了原始的人工搬运，取而代之的是以叉车为主的机械化搬运。因此，在过去的几年中，中国叉车市场的需求量每年都以两位数的速度增长。由于叉车一般都在空间狭窄的场地工作，需要经常转弯，前进与后退。大量的统计资料表明，绝大多数叉车失稳事故都是由横向失稳或纵向失稳引起的。因此，研究叉车失稳事故对于叉车的安全可靠性有着重要意义。华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书4第二章叉车失稳事故分析21叉车失稳的四种力学模型叉车一是一种应用广泛的装卸搬运设备，它一般都在空间狭窄的场地工作需要经常转
22、弯、前进、后退。大量的统计资料表明，绝大多数叉车事故都是由横向失稳或纵向失稳引起的。本章主要对叉车4种基本的失稳情况进行了分析，并以3T平衡重式叉车为研究对象进行了事故仿真。叉车的纵向或横向失稳主要由刹车、下坡、叉货和转弯等4种基本本操作失误造成。这些失稳最直观的体现就是车轮的受力，因此对叉车进行受力分析是十分必要的。本文结合广泛应用的3T平衡重式叉车进行力学分析和计算。211下坡失稳模型下坡时由于坡度角的缘故，重力的分量会形成倾翻力矩，对叉车的正常运行造成严承隐患。经过分析与计算，当叉车载重为额定载重且货叉距地面300MM，坡度角大约为12度时支持力为零，即此时已是临界点，所以在此工况下驾驶
23、员下坡的坡度一定要有严格的限制。212刹车失稳模型在紧急刹车时，由一惯性作用下发生“载荷转移”现象，此时叉车后桥载荷会瞬时变得很小，容易发生危险。经分析计算可知，面对叉车后轮的支持力随加速度的增大而剧烈减小。并且当叉车载重为额定载重且货叉距地面300MM，加速度约为025M/S2时就会倾翻。所以在非紧急情况下不能制动，而紧急情况时，其大小也有很严格的限制。213叉货失稳模型在叉车叉货时。由于滑架起升有一个瞬时加速度。可使叉车后桥翻起，导致叉车纵向失稳，造成争故。经过分析计算可知，该加速度对支持力有很大影响，而且当叉车载重为额定载重且货叉距地面300MM，在加速度为18M/S2时就会发生纵向倾翻
24、。214转弯失稳模型转弯时由于离心力的作用使叉车有横向倾翻的趋势，而叉车的重力力矩，可以平衡这个力矩，来维持叉车的稳定。现在考虑极限情况，当叉车以一定速度行驶时，求其最大倾覆力矩，并比较其与稳定力矩的大小关系即可判断安全与否。第二章叉车失稳事故分析50051152250051152253354图21支持力与转弯速度的变化曲线当叉车载重为额定载重且货叉距地面300MM时，做出叉车侧轮支持力与速度的关系曲线，见图21。图21表明，地面对轮胎的支持力大小变化随速度的变化非常剧烈，因而在转弯时的速度必须严格控制，防止横向倾翻。22叉车事故案例分析从大量事故情况来看，造成叉车事故有多方面的原因，但主要是
25、涉及人驾驶员、行人、装卸工、车叉车与非机动车、道路环境这三个综合因素。在这三者中，人是最为重要的，据有关资料分析，一般情况下，驾驶员是造成事故的主要因素，负直接责任的占统计的70以上。在日常工作中，一般经常见到的叉车事故有以下几种1无证上岗。叉车属机动车辆、特殊工种，驾驶员需具备相应的驾运资质和维护保养技术，并经主管部门考试合格后取证，才准许上岗作业。但部分企业往往是“候缺做官”，“拉来黄牛当马骑”，未经过资质部门的培训教育和考试取证，只经过几天简单的跟车作业，就上车操作，结果由于技术不精，装载运送屡出差错，发生事故。2带病作业。由于生产忙、任务重或怕麻烦、省费用，长期未请技术部门维修检验，驾
26、驶员工作责任心又不强，或缺乏维修保养技术，叉车发生了前后灯碰破不亮、刹车不灵、华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书6方向盘失控、嗽叭不响、轮胎打滑、齿轮箱漏油、水箱缺水等情况时，“小车不倒只管推”直至闯祸。3车速过快厂内公路狭窄，车多，人多，交叉口多，按照化工企业安全管理规定，机动车辆在厂内行驶的速度，在拐弯处为5KM/H，直线路为1015KM/H，可绝大多数叉车在行驶时，往往超过规定时速，遇到前面有紧急情况时，手忙脚乱，终致车仰物翻，伤人又损物。4超限运载。在装载货物时，求快图省贪方便，往往超高、超宽、超重装载运输；在运送庞大物品时，无人指挥引导；运送超高易倒物品时不捆扎牢固；更有
27、基者，在超过叉车自身装能力时，用增加车后重的方法作业，野蛮操作。5人货混载。装卸高处物件时，作业人员图方便，乘叉车架超落上下；运送物料时，装卸作业人员随车一同往来；致使装卸者手被轧伤、从叉车上跌落等现象屡见不鲜。6冒运危险化学品。叉车轮小、车距狭，易巅簸震荡，装卸工贪方便图省力，冒险长距离运送明令禁止的易燃易爆、强腐蚀性的危险化学品，既不捆扎牢固，又不密封，结果是一路上晃荡抛溅，或倾倒，或碰撞，损失物料，祸及行人。221案例一驾驶前移式叉车在倒退行驶时，脚被夹在叉车和货架中间造成受伤。（图22）图22案例一1事故状况受害人装载着货物倒退行驶时，只顾注意装载货物，结果撞到后方的货架上。由于一只脚
28、伸到了脚踏板外边，因此脚被夹在货架和前移式叉车中间。2事故原因以不良驾驶姿势（单脚伸到脚踏板外边）驾驶前移式叉车。3事故对策A驶前移式叉车时，应把双脚放在脚踏板上，保持正确的驾驶姿势。B驾驶员务必充分注意行驶方向。222案例二人站在叉车上以平衡重量，摔落。（图23）第二章叉车失稳事故分析7图23案例二1事故状况叉车叉起堆有货物的托盘（339吨）欲行驶时，因货物超重，车体后部翘起。为了保持平衡，附件的3名作业人员站到车体后部。行驶了一会后停下来升起货物时，后部突然翘起，3人摔落。货物从失去平衡的叉车上落下，恢复平衡的叉车左后轮压到1人的胸膛上，造成死亡。2事故原因叉车装载超过容许载重。叉车作业人
29、员站在座椅以外的部位。3事故对策A叉车上不能乘坐除驾驶员以外的人。B装载切勿超过容许载重。C不仅要对驾驶员，对相关工作人员也要进行安全教育223案例三被夹在倒退行驶的叉车和板之间。（图24）图24案例三1事故状况驾驶员在倒退行驶时，发现了接近车辆的受害人。留意了2、3次，一边慢行一边倒退行驶后，被害人的身影看不到了。驾驶员以为受害人已通过了，便直接倒退行驶。但是受害人正在蹲着数板子的张数，结果头部被夹在车辆后部和板子之间致死。华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书82事故原因A未安装后视镜及倒车蜂鸣器。B报警器发生故障。C驾驶员的安全确认不足。2事故对策A安装后视镜及倒车蜂鸣器。B坚持
30、开始作业前检查，维护不良部位。C驾驶员须充分确认行驶方向的安全。D步行者应迅速避让。224案例四无驾驶资格驾驶员急转弯时翻倒。死亡。（图25）图25案例四1事故状况平时的驾驶员没来上班，空出来1辆叉车，某无驾驶资格人员根据自己的判断驾驶该车。装载着托盘行驶到90M左右的转弯处，在急转弯时叉车翻倒。当时，头部猛撞到顶部护板的角钢上，又被甩到混凝土路面上，倒下后被压在叉车下面，造成死亡。2事故原因A无驾驶资格驾驶员驾驶。B未带安全帽，速度过快，拐弯时急转弯。C钥匙没拨下，管理上的问题。3事故对策A叉车的小转弯机动性比轿车好，因此转弯时应降低速度。B叉车必须只限于持有驾驶的人驾驶。C妥善管理叉车，务
31、必注意不要忘记拨下钥匙。225案例五步行者在工作场地内被撞，死亡。（图26）第二章叉车失稳事故分析9图26案例五1事故状况在正式作业开始之前，被安排进行临时作业的驾驶员用货叉叉起14个托盘高195M,由于这个时间平时没有人，就直接前进了，不幸撞到偶尔步行的受害人，受害人因出血过多而死亡。2事故原因A自认为工作场地内没人，在视野被挡住的情况下仍向前行驶。B未通知相关人员在正式作业前有临时作业，此属管理上的问题。3事故对策A装载货物导致不能确认前方视野时应倒退行驶。B不得不在视野被遮挡的情况下行驶时，应安排引导员等，建立万全的监视体制。C即使是临时作业，也应制定作业计划，并将作业内容详细通知相关人
32、员。23本章小结大量的统计资料表明，绝大多数叉车失稳事故都是由横向失稳或纵向失稳引起的。本章主要对叉车四种基本的失稳情况进行了分析，主要包括下坡、刹车、叉货、转弯四种危险工况，另外根据不同的危险工况建立叉车失稳力学模型，对失稳事故进行详细的分析，同时也列举了五个叉车事故案例，并对事故发生的状况，原因，对策一一分析。华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书10第三章叉车三维模型的建立与仿真31叉车三维模型的建立311三维实体模型的建立流程三维实体建模是虚拟现实场景构建的主要内容，它要在所构建场景地形地貌的基础之上，完成场景中的建筑物和外部景观的建模。本章建立的叉车训练场地实体包括叉车、托盘
33、、货物以及训练场其他设施。通过对叉车结构、建模方法以及绘图软件间的数据格式兼容性等方面进行分析研究，确定了仿真所需模型的构建方式。312实体模型的创建由于QUEST3D软件不能直接创建复杂的几何模型，一般选取3DMAX、SOLIDWORKS等其他专业建模软件来完成模型的建立。本文主要用3DMAX完成场景的三维实体建模、而对一些尺寸参数要求比较精确的零部件，则采用SOLIDWORKS来完成，这样使得模型的建立和修改更加方便。几何模型的构建流程见（图31）。图31几何模型的构建流程图对于虚拟现实环境中的外部场景，托盘、货物等精度要求不高的模型，本章直接采用3DMAX软件完成模型的建立和初步渲染。场
34、景分析实物照片图纸分析几何建模模型优化叉车模型结构简化工作环境模型简化实物照片优化处理第三章叉车三维模型的建立与仿真11对于核心模型3T平衡重式叉车，首先按照设计图纸，利用SOLIDWORDS软件将叉车的各个零部件进行厂参数化实体建模，然后对其进行精确装配，最后将装配的模型导入3DMAX软件中进行优化和渲染。将SOLIDWORDS模型导入3DMAX中主要有一下四种方法1将SOLIDWORDS文件转换成STL文件后导人。2将SOLIDWORKS文件转换成IGS文件后导入。3将SOLIDWORKS文件转换成WRL文件后导入。4采用POWENURBSR271插件。安装该插件后能能够直接将SOLIDW
35、ORKS文件导人到3DMAX中。以上方法各有利弊方法1适合单个零件的导入，如果导入装配体则会非常繁琐；方法2虽然文件体积较小，导入快，但是对于一些复杂的面可能会出现导入后缺失的对象；方法3格式适用很多软件，而且可以将装配体中的多个零件同时导人3DMAX中，方便快捷；方法4虽然导人效果不错，但是导入过程较长。综合考虑以上多种因素，在本系统的叉车模型的建模上采用方法3，既能保证模型质量，同时也能减少工作量。313实体模型的导入在完成实体模型的创建后需要将模型导入到QUEST3D软件中完成模型的实时显示和驱动，通过设置一些窗口参数、系统参数，建立场景，引入运动对象和场景对象。通过加入视点，实现多视点
36、的切换；通过加人驱动对象，驱动运动对象或视点按设定的运动模型运动；通过加入干涉对象，当被驱动物体与场景中的其他物体碰撞时，能够检测出物体间的干涉；可以设置环境效果或加入光源，使运动场景更加直观和逼真。314运动学和动力学模型的建立与导入1一般运动模型的建立根据3T平衡重式叉车的技术参数对叉车进行动态特性分析，建立叉车的运动学模型，并将模型导入QUEST3D中作为叉车运动的物理准则，从而实现叉车模型的实时显示和驱动。模型的建立是将运动物体依据其相对运动关系进行分解，把复杂物体分解成多个独立运动部件，用基本运动参数如起升高度、倾斜角度建立运动物体与整个场景的图形变换关系，以及运动部件之间的相对运动
37、变换关系。2四种基本危险工况模型的建立叉车失稳主要由四种基本危险工况及这几种危险工况的组合组成，即刹车模型、转弯模型、上下坡模刑、货叉叉取货物模型。这些动作分别涉及到驾驶员驾驶时的制动踏板踩踏力度、方向盘转动角度与速度、爬坡斜度与方向、货叉起升速度与油门大小。通过对叉车作业时的运动状态进行分析，建江了4种叉车失稳的数学模型，得出了叉车的稳定运行的边界曲线面。华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书1232失稳过程的虚拟现实效果分析通过失稳力学模型的建立，并通过QUEST3D平台将力学模型和三维模型结合构建出叉车运动的虚拟环境。失稳力学模型是虚拟环境中判断叉车是否失稳的依据。通过这种完关的
38、结合，系统能判断并记录下每次驾驶员的危险操作，并分析其危险出现的具体原因。如转弯和刹车这两种情况同时出现，通过在虚拟机上的模拟操作可发现，当叉车在高速行驶要转,如转弯和刹车这两种情况同时出现，通过在虚拟机上的模拟操作可发现，当叉车在高速行驶要转弯时，如果先打方向盘，再踩刹车，叉车很容易就会出现横向失稳现象。出现这种失稳情况，系统会将此次操作的所有信息都记录下来并分析出导致失稳的具体原因。驶员通过这些分析可以调整自己的操作。比如上面所说的这种情况，通过系统的分析，驾驶员可调整自己的操作，将先打方向盘再踩刹车调整为先踩刹车再打方向盘，从而避免失稳的发生。33本章小结通过对叉车的4种基本失稳现象的分
39、析，建立叉车基本失稳的数学模型；将几种模型进行合理的组合，利用3DMAX和QUEST3D仿直软件完成这几种失稳场景的仿真建模，真实地模拟叉车常见的几种失稳状态；通过对这几种基本失稳情况进行组合来模拟现实中的各种复杂的失稳情况，实现叉车事故的可视化；通过对叉车各种失稳情况的模拟，分析失稳的原因，指导驾驶员的实际操作。第四章车辆碰撞事故再现技术的研究13第四章车辆碰撞事故再现技术的研究41汽车碰撞事故再现模型的基本理论和方法汽车碰撞交通事故往往都是瞬间发生并结束，许多细节无从知道，而且当事人或旁观者极易判断错误，很难对事故全过程做出正确的描述，甚至有时会对事故发生过程做出违背事实的陈述，因而建立在
40、调查当事人或旁观都基础上的定性分好是不可靠的，很难科学、准确地查明事故原因，不利于公正地裁决事故责任。因此有必要对车辆碰撞交通事故做系统地、全面地、科学地定量分析与研究。车辆碰撞交通事故再现ACCIDENTRECONSTRUCTION是指对已发生的事故重新描述、模拟和重演事故的过程，目的在于了解车辆碰撞前的行为及整个过程，借以合理地判定事故责任的归属。传统的事故再现，是根据事故现场所遗留的痕迹，利用专家的经验来进行再现的工作。但是，事故现场的痕迹，往往因为人为调查的疏忽或自然的消退而无法完全取得，再加上事故再现领域专家的稀少，使得再现工作十分困难。随着道路交通事故处理法治化的进程，必须寻求更科
41、学可靠的定量分析鉴定方法。为了克服上述缺点，可从两方面解决这一问题。一方面是建立碰撞事故再现的计算机模拟系统，即根据事故现场所遗留的痕迹，利用合理的运动和动量方程式，反推求得车辆碰撞前的行为，或根据反推求得的碰撞初速度，配合已知车体损坏等相关资料，通过模拟计算得知技术对汽车碰撞交通事故进行研究，可以可视化再现汽车碰撞交通事故过程，定量分析导致事故发生的原因，提高事故鉴定的正确性和权威性。42车辆碰撞事故再现的基本解析流程车辆碰撞事故再现的基本流程见图41是从事故现场所遗留的种种迹证路面特性、刹车痕迹、洒落物、车辆的最终状态车辆结构特性、损坏程度、位移和滑行角度开始分析，根据相关理论方法和事故现
42、场痕迹，构建运动学和动力学模型，通过对碰撞点、碰撞形态、碰撞过程的分析得出肇事车辆的行驶方向与相关位置、碰撞前后的车速、角速度、位移和损毁程度，使整个事故的实际情况在时间和空间上得以重现。华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书14结束NYYNYNNNY图41汽车碰撞解析流程图43车辆事故再现的模型开始事故现场数据碰撞车辆结构参数碰撞车辆结构参数碰撞点面参数，恢复参数碰撞位置，分离速度估计碰撞速度，位置估计值实际停车位置轮胎结构参数，车轮状况碰撞过程计算模型碰撞后速度，冲量，能量碰撞位置示意图显示事故现场示意图运动过程计算模型计算位置，速度，加速度绘制车辆位移示意图动画模拟运动轨迹屏幕显
43、示，文件保存选择碰撞、运动过程模拟碰撞模拟计算运动过程计算结果输出显示动画模拟运动模拟计算第一章绪论15车辆碰撞交通事故再现ACCIDENTRECONSTRUCTION是指对已发生的事故重新描述、模华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书16拟和重演事故的过程，目的在于了解车辆碰撞前的行为及整个过程，借以合理地判定事故责任的归属。传统的事故再现，是根据事故现场所遗留的痕迹，利用专家的经验来进行再现的工作。但是，事故现场的痕迹，往往因为人为调查的疏忽或自然的消退而无法完全取得，再加上事故再现领域专家的稀少，使得再现工作十分困难。随着道路交通事故处理法治化的进程，必须寻求更科学可靠的定量分析
44、鉴定方法。为了克服上述缺点，可从两方面解决这一问题。一方面是建立碰撞事故再现的计算机模拟系统，即根据事故现场所遗留的痕迹，利用合理的运动和动量方程式，反推求得车辆碰撞前的行为，或根据反推求得的碰撞初速度，配合已知车体损坏等相关资料，通过模拟计算得到车辆碰撞后的相关位置，另一方面是建立事故再现专家系统，即经过对事故再现领域专家的访谈、相关文献等，积累事故再现的经验知识库，构造事故再现的专家系统。事故再现模型主要是根据交通事故现场所遗留的种种痕迹，如碰撞后车辆的位移、滑行方向角、损坏程度、拖印长度、路面特性、车辆特性等资料，运用理论力学知识，对事故发生过程进行理论推算与验证。根据采用的力学理论基础
45、不同，再现模型的建立主要分为基于动量守恒定理的方法和基于车体变形特性的直接求解运动方程式的方法。一般把前者的碰撞模型称为动量守恒模型，而后者称为能量守恒模型。动量法以碰撞前的动量总和与碰撞后的动量总和相等为基础，在车辆的质量为已知的情况下，考虑其行驶方向与碰撞后的相对位置，结合碰撞恢复系数等参数建立车辆碰撞的力学模型，借以推算碰撞前后车速的变化，再现车辆碰撞事故。动量法简便可靠，在事故再现软件中被普遍采用。利用动量守恒模型不需要车体的变形特性，但是在根据车体变形求取碰撞能量的吸收量时需要车体变形特性。能量法以能量损失为基础，以碰撞力做功的概念来探讨动能的变化，根据事故发生后车辆位移、车辆碰撞损
46、坏变形的大小、位置、形状等因素和车辆材料的性能等，结合己有的碰撞实验数据，相互对比确定碰撞过程的能量损失，以此推算碰撞前、后车速的变化及碰撞角度，再现事故的全过程。能量法的使用须获得有意义的变形量与变形能的关系，包括不同碰撞宽度和不同楔入深度对变形能的影响，这只有通过不同的实车碰撞实验来得到，费用高昂。并且在我国道路上行驶的不同国家生产的不同年代的汽车，许多情况下无法找到肇事车的变形能与变形量的实验数据。因此国内很少采用这种方法，但国外应用较多，如CRASH,EESARM软件在应用动量法的同时也使用能量法等。另外，事故再现模型的建立方法根据计算顺序又可分为反推算法或分析方法和正推算法或模拟方法
47、。正推算法是“以因求果”，从碰撞前的情况求解碰撞后的情况，反推算法是“以果推因”，正推算法的逆过程。车辆碰撞的事故再现是在事故发生后，由车辆的最终位置开始，运用按相关理论方法、实验数据以及专家经验建立的运动学和动力学模型往回推算，即碰撞后阶段、碰撞阶段、碰撞前阶段，使整个事故过程的实际情况在时间和空间上得以重现。将事故再现的模型与第一章绪论17方法、理论与技术研究的各方面进行归纳综合。44根据事故现场的数据信息构建事故现场图准确的事故再现依赖于准确的交通事故信息,事故勘察报告是交通事故信息的主要来源,如果没有完整且详细的事故信息记录,则给事故再现分析带来困难。通过适当的方法手段从事故现场拍摄的
48、照片中提取需要的信息对交通事故再现有重要意义。随着计算机视觉技术的发展,使运用摄影图像分析事故现场的三维信息成为可能见图42。利用拍摄的图像进行现场三维重建,关键在于对图像进行精确标定和对图像上的对应点进行准确匹配,提取事故再现计算中所需要的数据信息,绘制完整的现场图。目前我国此项研究还处在初步阶段,可以进一步提高A根据交通事故现场的特点,优化标定物的大小和标定点的分布对事故现场三维重建精度的影响,提高基于标定点识别的事故现场三维重建精度；B深入研究事故现场的道路形状,车辆的车型和位置的识别、描述方法,完善碰后车辙轨迹模拟的算法,提高重建的智能化水平和对事故再现的说服力；C提高现场图在现场勘查
49、和事故再现中的承接作用,提高现场图绘制环节的效率。图42事故现场图与事故再现一体化解析流程现场比例图文件再现参数输入现场图数据的预处理距离，角度的换算线状痕迹的估算坐标转换现场图图形再现参数调整事故二维再现再现效果评价再现结论事故再现数据库华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书1845事故再现的关键技术及其今后发展的趋势随着车辆碰撞计算机仿真技术的不断发展，事故再现不仅成为可能，而且已在汽车安全性研究中发挥作用。今后还需围绕以下几个方面进行深入研究，以利于促进事故再现技术的不断发展。451车辆碰撞模型的深入研究现在，有关正面碰撞、追尾等方面的碰撞模型已经趋于成熟，侧面碰撞方面的研究也取得了一定的进展。对于斜碰撞、翻车和行人事故等碰撞类型的实验研究难度较大，而且存在接触点位置的断定、动量的不守恒性、塑性变形与速度变化的关系、理论与实践的核对等方面问题，由此使得基于碰撞理论和实验的计算机仿真的难度相应加大，还需寻求各种新的解决途径。452对人、车、环境之间相互作用的模拟在车辆碰撞过程中，人体、汽车和环境三者之间在极短时间发生了强烈的相互作用，比如翻车事故中，车辆与地面都因此发生了大幅度变形，而现有事故再现软件不能予以准确反映。为此，建立完善的力学模型，改进接触算法，加入二次碰撞分析，确切描述碰撞阶段发生的变化，以便从不同角度了解事故过程，更加准确地进行再现。然而这
