Технически университет – София Машинoстроителен факултет ...

Технически университет – СофияМашинoстроителен факултетмаг. инж. Васил Пенчев ПенчевПОДХОД И СРЕДСТВА ЗА ДОКУМЕНТИРАНЕ, АНАЛИЗИ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ НА ПЪТНО – ТРАНСПОРТНИПРОИЗШЕСТВИЯ В WEB СРЕДАА В Т О Р Е Ф Е Р А ТНА ДИСЕРТАЦИЯ ЗА ПРИДОБИВАНЕ НАОБРАЗОВАТЕЛНА И НАУЧНА СТЕПЕН„ДОКТОР”ПРОФЕСИОНАЛНО НАПРАВЛЕНИЕ5.1 МАШИННО ИНЖЕНЕРСТВОНАУЧНА СПЕЦИАЛНОСТПРИЛОЖНА ГЕОМЕТРИЯ И ИНЖЕНЕРНА ГРАФИКАНаучен ръководител: доц. д-р инж. Борис Неделчев ТуджаровРецензенти: чл. кор. проф. д.т.н. инж. Венелин Стоянов Живковдоц. д-р инж. Станко Владимиров ЩраковСОФИЯ, 2013

Дисертационият труд е обсъден и насочен за защита от катедра“Основи и технически средства за конструиране” при Техническиуниверситет – София на заседание на катедрен съвет, проведено на21.01.2013 г.Дисертантът е главен асистент в катедра “Основи и техническисредства за конструиране” при Машиностроителен факултет на Техническиуниверситет – София. Трудът е разработен в същата катедра.Дисертацията съдържа 5 глави на 119 страници, литература от 137източника (19 на кирилица) на 7 страници. В заключение са отразениосновните приноси на дисертационния труд.В автореферата номерацията на фигурите, формулите и използванитесимволи и означения е както в дисертацията. Позовавания и цитирания саотразени ограничено.Защитата на дисертационния труд ще се състои на 09.05.2013 г. от 15.00ч.в зала 4244 на ТУ–София на открито заседание на Научното жури.Материалите по защитата са на разположение на интересуващите се вканцеларията на Машиностроителен факултет на ТУ–София, каб. 3242Автор: Васил Пенчев ПенчевЗаглавие: Подход и средства за документиране, анализ и визуализацияна пътно – транспортни произшествия в WEB средаТираж: 50 брояИзлязъл от печат на 08.04.2013 г.Печатна база на ТУ – София

БЛАГОДАРНОСТИ:Искам да изкажа искрените си Благодарности на моя научен ръководител доцентд-р инж. Борис Н. Туджаров, без чиято огромна морална, методическа и физическа подкрепаи помощ, която ми оказа при подготовката на дисертационния ми труд, той не би сеосъществил. Искам да му благодаря и за това, че ме въвлече в необятното пространствонаречено „Интернет” и широките възможности на средата не само за 3D визуализация, а и замногобройните и разнообразни области за нейното приложение.Благодаря на членовете на Семейството ми - съпругата ми Лазарина и двете мидъщери Василена и Стефани за разбирането, което те проявиха и помощта – физическа иморална, която ми oказваха по време на разработването на настоящия дисертационен труд.Специално Благодаря на Родителите ми Пенчо и Василка Пенчеви за това, което санаправили до сега за мен и за това, което сега съм аз.Благодаря на Човека, който се грижи за мен до настоящия момент – моята бабаМарийка Иванова Пенчева.Сърдечно благодаря на моя многоуважаван преподавател и пръв учител доц. д-ринж. Ангел Петков Ангелов за това, че беше човека, който първи ме въведе в дебрите наАвтотехническата експертиза и запали в мен пламъка за изследователска дейност в тазиобласт.Благодаря на Всички членове на катедра “ОТСК”, които ми оказваха особено силнаморална помощ и подкрепа при подготовката на дисертацията.Посвещавам настоящия дисертационен труд на Величка Петрова Орешкова, ВасилПенчев Иванов и Славчо Андонов Орешков.От автораОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА ДИСЕРТАЦИЯТАА Н О Т А Ц И ЯЦелта, поставена при разработването на настоящия дисертационен труд е: чрезинструменти с научно – приложен характер, да се подобри качеството на експертнитезаключения на съдебните експерти в областта на автотехническите експертизи, изготвяни зануждите на досъдебното и съдебно производство и улесни процедурата по документиране намероприятията, свързани с пътно – транспортните произшествия (ПТП) в системата наМинистерство на правосъдието и Министерство на вътрешните работи на РепубликаБългария.Разработени са отделни модули, чрез които, след интегрирането им в единен модулможе да се създаде система, чрез която се извършва документиране, анализ и визуализацияна пътно – транспортни произшествия в Web среда.Експерименталната част на дисертацията е свързана с изследването наприложимостта на системата и нейните съставни, за извършване на дейностите, обвързани спроцеса на разследване на пътно – транспортните произшествия.Резултатите от разработения дисертационен труд намират приложение в областта наавтотехническата експертиза, както и могат да бъдат внедрени в Министерство направосъдието и Министерство на вътрешните работи.АКТУАЛНОСТ НА ПРОБЛЕМАПрактиката при разследване на пътно – транспортни произшествия (ПТП) показва,че един от основните източници на доказателства при анализа се явява заключението наавтотехническата експертиза. Това обстоятелство, а също така и повишените изисквания,които следва да бъдат предявени към следствените действия, налагат изработването накачествени автотехнически експертизи на съвременно научно-техническо и инженерно нивос помощта на съвременни методики и средства.От проучената литература и софтуерни приложения се забелязва, че вследствие нанеизползване на всички фактори, (сили на въздействие и взимодействие – вътрешни ивъншни за системата, коефициенти на триене, възстановяване и др), както и тяхната3

употреба с некоректни значения, се достига до изводи, водещи до неточни крайни резултати,а и често пъти на резултати, които са грешни. Не са известни прилагани съвременни методиза оптимизация на получените решения, както и за конкретизиране на някои от основнитепараметри и коефициенти, използвани при началните изчисления. Не са разгледани случаина изследване на произшествия в условията на неопределености – наличие на липсващи илинепълни данни за произшествието. На експертите в областта на автотехническитеекспертизи, много често се налага да извършват анализи на произшествия с непълни инедостатъчни начални условия и данни. Тогава неопределеностите водят до груби исъществени грешки.Настоящият дисертационен труд е разработен с цел, чрез употребата на инструментис научно – приложен характер да се:- подобри качеството на експертните заключения на съдебните експерти в областтана автотехническите експертизи, изготвяни за нуждите на досъдебното и съдебнопроизводство;- усъвършенства процеса на документиране на мероприятията, свързани сдосъдебното и съдебното производство в системата на Министерството на Правосъдието иМинистерство на Вътрешните работи на Република България.НАУЧНА ЗНАЧИМОСТ И НОВОСТВ настоящата работа се представя комплексен подход към пътно-транспортнитепроизшествия – създаване на модули за тяхното документиране, анализ и визуализация,които могат да бъдат интегрирани в единна система. Разработен е широкообхватенкалкулатор на генетични алгоритми, чрез който могат да се решават задачи в условията нанепълна определеност. В работата се обвързват по оригинален начин в едно цяло съвременниподходи и средства: еволюционно оптимизиране, Cloud програмиране, XML (eXtensibleMarkup Language) документиране и 3D моделиране и симулиране в Web среда.ПРАКТИЧЕСКА ПОЛЕЗНОСТ И ПРИЛОЖИМОСТРазработените модули дават възможност да се въвежда, анализира, оптимизира ивизуализира информация, отнасяща се до разглежданите събития (пътно-транспортнитепроизшествия). Чрез интегрирането на модулите, става възможно създаването на единнасистема за документиране, анализ и визуализация на ПТП, което от своя страна води донамаляване на вложените ресурси – времеви и енергийни.ПУБЛИКУВАНЕ И АПРОБАЦИЯ НА РЕЗУЛТАТИТЕ ОТ ДИСЕРТАЦИЯТАРезултатите от дисертацията са публикувани в 6 статии на български език в сп.“Българско списание за инженерно проектиране” и 2 доклада на международни конференциив Полша и Китай.Дисертационният труд е апробиран на заседание на катедрен съвет на катедра ОТСК,МФ, ТУ – София, проведено на 21.01.2013 г.КРАТКО ИЗЛОЖЕНИЕ НА ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУДВ Първа глава е извършен обзор на съществуващите достъпни методи и на част отсъществуващите софтуерни продукти за анализ на пътно – транспортни произшествия и саразгледани условията на техните приложимости. Обърнато е особено внимание навъзможностите за визуализацията на събития, чрез съответния програмен продукт. Разгледане въпросът относно прецизирането на входните данни, необходими за извършването наанализ на произшествие. Направен е обзор на съвременни технологии, като е анализиранаприложимостта им. Формулирана е целта и задачите на дисертационния труд.Във Втора глава е направен избор на модел за решаване на задача от анализа наПТП. Изследванията са в условията на пълна неопределеност и непълна определеност и епредложено решение чрез апарата на аналитичната геометрия, чрез кинематичнитепараметри на движението на автомобилите и характерни точки. Задачата е решена чрезкоординати на характерните точки. Формулирано е значението на целева функция, която е4

наречена фитнес функция, с оглед нейното приложение в специално създаден за целта наанализа широкообхватен калкулатор на генетични алгоритми и неговата разновидносткалкулатор на бактериални алгоритми. Извършен е анализ на влиянието нанеопределеностите във входните данни при решаване на задачи от автотехническатаекспертиза.Трета глава е посветена на избора на средства и технологии за реализацията на Webбазираните модули (средства) за документиране, анализ и визуализация на ПТП. С помощтана XML е разработено описание на пътно – транспортно произшествие (XML модел наПТП). Също на базата на XML е изграден широкообхватен калкулатор на генетичниалгоритми. Визуализационната технология, подбрана за решаване на поставените задачи,също е базирана на XML.Четвърта глава е посветена на техническата реализация на модулите (средствата)които е необходимо да се създадат. Представени са форми за въвеждане на началнатаинформация, широкообхватен калкулатор на генетични алгоритми и средство завизуализация на изследваното събитие. Извършени са експерименти за установяване наприложимостта и адекватността на предложените средства.ПЪРВА ГЛАВА СЪСТОЯНИЕ НА ПРОБЛЕМА, ЦЕЛ И ЗАДАЧИ НАИЗСЛЕДВАНЕТО1.1. Общ преглед и анализ на съществуващите достъпни методи за изследванена пътно-транспортни произшествия (ПТП).В световната експертна практика се използват известен брой методи за изследванена различни типове ПТП. Основно методите за изследване са основани на базата на теориятана класическата механика. Моделите или методите служат за опростяване на обективнатареалност и неминуемо водят до погрешности в резултатите. Хипотезите, използвани вдосъдебните и съдебни процедури задължително трябва да дават възможности за оценки навеличините, както и да се отчита влиянието върху тях на евентуалните грешки, така, че приизползването им да се получават категорични и еднозначни изводи.1.2 Анализ на съществуващи софтуерни приложения за изследване на пътно –транспортни произшествия.Компютърната симулация играе важна роля в съвременната автотехническаекспертиза. За целите на създаването на достоверни експертни заключения, използването наутвърден компютърен софтуер е наложително. Чрез него се решава не само задачата на ударамежду участниците в произшествието, но съществуват и възможности за симулиране надвижението на участниците при различни условия. В световната експертна практика сеизползват голям брой софтуерни продукти с различeн тип и качество на прилаганите в тяхмехано-математически и визуализационни модели1.3 Обзор и анализ на методи, средства и технологии, даващи възможности зарешаване на задачи и реализация на приложения за документиране и онагледяване припровеждане на мероприятия свързани с пътно-транспортните произшествия (ПТП).1. Средства за създаване на 3D модели от снимкиШироко използвани фотограметрични софтуери, даващи възможност за създаване наточни и с високо качество 3D модели на обектите и измерване на разстояния от снимки. Товадава възможност бързо да се снемат необходимите данни за произшествието и участниците внего, което е начален момент за всички следващи анализи.2. Методи за оптимизация на решения на задачи при анализа на пътно –транспортни произшествия.1. Метод на линейното оптимиране и симплекс – методМетодът се основава на необходимостта от намиране на екстремум – съответнофункция Z(x 1 ,x 2 ,….,x n ). Тази функция се нарича целева на задачата. Ограниченията, които сеспазват са зададени от множество Х. Ако съществува вектор х, който удовлетворяваограниченията на Х, то той се нарича план на задачата и се записва, че хϵХ. Планът, за койтосе достига екстремум на целевата функция се нарича оптимален план или решение на5

основната задача на линейното оптимиране. Ако не съществува такъв план, то тогава хϵØ(принадлежи на празното множество).1.2. Симплекс методСимплекс методът е универсален и ефективен начин за решаване на задачата налинейното оптимиране. Симплекс методът представлява итерационен алгоритъм. Най –често критерият за спиране е т.нар. тест за оптималност. Симплекс методът се прилага вусловията на физически налични, дадени ограничения. Той не може да се приложи прилипсващи ограничителни условия, налични при неопределености от различно естество.2. Метод „Монте Карло”Математическите процедури за моделиране на сложни проблем, които не могат да серешат теоретично са известни като методи “Монте Карло” „Монте Карло” методът сеизползва за решаване на проблеми, които се определят вероятностно – задачи при коитофизическият експеримент е неизпълним и извеждането на точни математически зависимостие невъзможно. Методът има две важни особености:1. Проста структура на изчислителния алгоритъм;2. Грешката при изчисленията е пропорционална на броя на извършените експерименти.Методът „Монте Карло” позволява да се моделира произволен процес, напротичането на който влияят и случайни фактори и за него може да се говори като зауниверсален метод за решаване на задачи.Методът е много подходящ при оценката и прогнозиране на поведението на сложнисистеми.3. Генетични алгоритмиСлед своето зараждане изкуственият интелект създава широка гама от методи, коитонамират все по-голямо приложение. В най-често използваните методи на изкуственияинтелект, които са намерили приложение в практиката са и генетичните алгоритми.Тези алгоритми се използват: 1. Когато се преследва определен резултат (цел), анамирането на решение изисква относително голям времеви ресурс и/или 2. В случаи, вкоито не е известно или липсва решение.3. Средства за 2D и 3D визуализация.Виртуалната реалност е технология, която се превръща в една от най-горещитеобласти на научни изследвания и развойна дейност в днешно време. Тя позволявапотребителя да взаимодейства с компютърно симулирана среда, като това от своя странаосигурява възможности за създаване на 3D модели на продуктите, за създаване и обработкана обекти в реални или виртуални условия, моделиране и симулиране на техните основнисвойства.За визуализации на по – ниско ниво в 2D и 3D се използват различните растерни ивекторни формати. При необходимост от анимация най – често се изготвя такава, базиранана съответния анимиран формат. Често за анимация се използват известните .flv (Flash)файлове.При наличие на по – високи изисквания към визуализационните модели е необходимоте да се изготвят чрез съвременни технологии.X3D [32] (Extensible 3D language) и O3D са подобни технологии.Накратко, силни страни O3D са, че това е многоплатформен, безплатен и дававъзможност на JavaScript разработчиците да правят буквално „каквото си искат”.X3D също осигурява един чудесен начин да се изградят помощни средства за богати3D приложения с използване на JavaScript, но тук са разработени множество средства отразлични фирми за работа с него, но всяко от тези средства идва със своите уникалниплюсове и минуси. От тази гледна точка X3D разработчиците следва да бъдат по-единни иорганизирани.XML (eXtensible Markup Language)Въпреки, че за XML се говори като за стандарт на бъдещето и, че днес XML е една отнай-използваните думи, все още малко хора са запознати с неговата същност.XML е бързо развиваща се технология, чрез която XML информацията се представя вдървовидна (йерархична) структура при спазването на определените в стандарта на World6

Wide Web Consortium синтактични правила. Целта му е да описва данните по такъв начин, чеда се реализира възможно най – безпроблематично: обмена им между софтуернитеприложения; автоматичното им обработване; организирането на платформено – независимакомуникация и лесното разширяване и еволюция на приложенията.XML всъщност не е „език”, а стандарт за създаване на езици, които отговарят направилата на XML или казано с други думи, той описва синтаксиса, който да се използувапри създаването на нови езици за решаване на конкретни проблеми.1.4 Анализ на актуалното състояние на системата за провеждане на дейности,свързани с ПТП.Дейностите, пряко свързани с ПТП и тяхното разследване могат да се опишат като:оглед на местопроизшествието, включващ в себе си оглед на пътния участък, непосредственоглед на местопроизшествието, оглед на участниците в него, външен оглед на жертвите (приналичие на такива), разпити на свидетели и участници в събитието, анализ на механизма ипричините за възникване на произшествието, изготвяне на автотехническа експертиза. Влитературата са дадени основни препоръки и методически указания за провеждане на еднаили друга от упоменатите дейности. Необходимо е да се отбележи, че все по – широкоприложение във визираните дейности, важна роля играе персоналния компютър. Глобалнатамрежа не се използва пълноценно, поради факта, че не са на разположение модули, коитобиха облекчили до голяма степен лицата ангажирани с тези дейности.1.6 Цел и задачи на изследванетоЦелта поставена в настоящия дисертационен труд е: да се разработят модули задокументиране, анализ и визуализация на пътно – транспортни произшествия в Web среда,базирани на съвременни средства и технологии и основавайки се на комплексен подход с оглединтегрирането им в единна система.За реализиране на поставената цел е необходимо да се решат следните задачи:1. Да се предложи и обоснове теоретичен модел, който да е основата на апарата зарешаване на поставените задачи, свързани с пътно – транспортното произшествие;2. Да се разработят средства (апарат) за графо - аналитично решаване на поставенитезадачи.3. Да се създаде Web базирана експериментална система за еволюционно оптимизиране (замоделиране и калкулиране на генетични алгоритми) с възможности за решаване на задачи вусловия на различна конкретизация на входните данни (с различна степен на непълноти инеточности във входните данни).4. По предложения графо - аналитичен апарат да се разработи модел на генетиченалгоритъм (да се използва подходяща фитнес функция, да се уточни съдържанието нахромозомите, вида на гените и да се конкретизират диапазоните на търсене, да се определятосновните параметри на модела като размер на популацията, генерации и т.н.).5. Да се разработи верификационен модул за решаване на задачата за намирането натраекториите на движение на обекта въз основа на приетия графо – аналитичен модел с целсъпоставката на получените решения (при експериментите) с тези от създадения за целтакалулатор на генетични алгоритми.6. Да се разработят експериментални модули за въвеждане на данни в XML интегриранасистема, свързани с документирането и анализа на пътно – транспортните произшествия (ПТП).7. Да се предложи функционална структурна схема на Web базирана система (реализиранасъс средствата на „Cloud programming”) за документиране, анализ и визуализация на ПТП и серазработи експериментален модул за 3D визуализиране на изследванoто и анализиранопроизшествие.ВТОРА ГЛАВА ИЗБОР И ОБОСНОВКА НА МОДЕЛ ЗА АНАЛИЗ НА ПЪТНО –ТРАНСПОРТНИ ПРОИЗШЕСТВИЯ В УСЛОВИЯ НА НЕОПРЕДЕЛЕНОСТ2.1 Модел за изследване и моделиране на движението на автомобилитеМного често, при анализа на пътно-транспортните произшествия движението напревозните средства се разглежда само в една равнина, а самото движение е равнинно,съгласно терминологията на теоретичната механика. Движението на материалния обект7

X 1in , Y 1in , X 2in , Y 2in – началните координати на точките на центровете на тежестта навсеки един от автомобилите – участници в произшествието в момент преди настъпване наудара;X cp , Y cp –координати на точкaтa на съприкосновение между двата автомобила;X 1p , Y 1p , X 2p , Y 2p – координати на центровете на тежестта на всеки един отавтомобилите – участници в произшествието в крайния на произшествието момент –мястото, в което са се установили в покой след удара (мястото, на което са намерени приогледа на местопроизшествието);Скоростите u i и v i , (i=1,2), са тези, описани във фиг.2.4.Фиг. 2.5 Основни геометрични параметри на произшествиетоКакто стана ясно по-горе е необходимо да се извършат някои допускания иограничения. В разглеждания от нас случай са направени следните такива:1. Автомобилите се разглеждат като материални точки, с маси съответно m 1 и m 2 ;2. Движението на автомобилите преди момента на удара е равномерно,праволинейно – т.е водачите им не са предприели действия са промяна наскоростта или посоката на движение преди момента на удара;3. Моментът на удара протича мигновено – за време t→0, т.е времетраенето на ударае безкрайно малко;4. По време на удара не се отчита промяната на формата и размерите на удрящите сетела. Не се отчитат влиянията на деформациите по каросерите на превознитесредства, участващи в произшествието върху тяхното движение по време на удара5. След момента на удара участниците се движат праволинейно, под действието насилите на взаимодействие между автомобилната гума и пътната настилка, катохарактера на това взаимодействие не се взима под внимание, т.е. движението научастниците е праволинейно, равнозакъснително.Целта, да се създаде математически модел, който да описва движението наавтомобилите преди, по време и след произшествието, както и неговото приложение зацелите на настоящият научен труд, ще се осъществи с помощта на апарата на аналитичнатагеометрия на равнината и векторната алгебра. Този инструментариум е избран, порадиналичието на кинематични параметри, описващи самото движение, които от своя страна сасами по себе си векторни величини. Векторите с които се оперира при аналитичноторешаване на поставената задача са u i и v i , (i=1, 2) – скоростите на движение на автомобилитесъответно преди и след удара.1. Теоретично решаване на задачата чрез прилагане на аналитично –геометричен подходС цел адекватното определяне на неизвестните величини, приемаме, че единственитенеизвестни са крайните условия – скоростите след удара и положенията на автомобилитеслед произшествието. Решаваме т.нар „права задача” – дадени са началните условия –9

скорости на движение преди удара, положение на автомобилите преди удара, място на удара,търсим скоростите на движение на участниците след удара и пътят изминат от тях.Основното равенство, което се използва е: (2.1) (2.2)От изразът (2.2) е видно, че произведението на вектора скорост с масата наавтомобила също е вектор.Основавайки се на уравнение (2.1) можем да проектираме равенството върху двевзаимоперпендикулярни оси, в нашия случай това са осите X и Y. Проекциите на импулсавърху съответната ос е:Проекция по оста X: cos cos cos cos (2.3)Проекция по оста Y: sin sin sin sin (2.4)Уравненията (2.3) и (2.4) ще се използват за проверка на резултатите в края наизчислителния процесСъгласно казаното по-горе, се приема, че мястото на удара между автомобилите еизвестно. То може да бъде фиксирано посредством координатите му X cp и Y cp (точката Т1на фиг.2.6). Основните уравнения, които се прилагат в изчислителния процес са представенипо – долу. Значенията на техните съставни са дадени след формулите.Основните уравнения са равенствата на проекциите на ударните импулси напревозните средства преди и след момента на съприкосновението между тях върху осите n иτ (2.5) (2.6)Чрез отношението между разликите в направление по нормалата в скоростите научастващите в удара тела се въвежда коефициент на възстановяване k (2.7)В тангенциално направление се въвежда коефициента λ, чиято стойност е = 1 поради(2.11) и (2.12). 1 1 (2.8)След заместване и преобразуване се получават (2.9) и (2.10) 1 (2.9) 1 (2.10) (2.11) (2.12)10

Във формулите (2.1)...(2.12) означенията са както следва: m 1 и m 2 са масите научастниците в произшествието; u 1,2 и v 1,2 са скоростите на движение на участниците,съответно преди и след момента на удара.Чрез използването на зависимости между кинематични параметри на движението стяхната геометрична интерпретация могат да се решават поставените задачи, отнасящи се доанализа на произшествието.Тук се приемат за известни: марка и модел на автомобилите с техните геометрични имасови параметри, направлението на движение на автомобилите преди удара, както итехните скорости. Мястото на удара също се приема за известно.Приема се за “даден” коефициентът на възстановяване k (2.7).Задачата, която трябва да бъде решена, може да се нарече „права”, тъй като сазададени началните условия, а търсим крайния резултат.Решението на поставената задача се осъществява в равнинна правоъгълнакоординатна система (X-Y), като се определят възможните положения на участниците вразглежданото събитие чрез аналитично – геометрични зависимости, основавайки се наапарата на класическата механика и в частност теорията на удара.За решаване на задачатa е приложен гореописания подход и базирайки се на него есъставен следния алгоритъм:Разглеждаме равнинна правоъгълна координатна система, свързана спроизшествието. Всички координати на точки представени в алгоритъма се измерват в тазикоординатна система1. „Известно” е мястото на удара с неговите координати Т1х и Т1у (фиг. 2.6)Фиг. 2.6 Място на удара с координатите му2. Определяме положението на T2 (като вектора T 2 T1= u1), отчитайки посоката наединичните вектори на u 1 - eU1x и eU1y и големината на |u 1 | (фиг.2.7) :T2x=T1x-eU1x.|cos (α 1 )|u 1 (2.13),T2y=T1y-eU1y.|sin (α 1 )|u 1 (2.14),където “α 1 ” е ъгълът, който u 1 сключва с оста X.Фиг. 2.7 Определяне на положението на Т211

3. Определяме положението на T3 (като вектора T 3 T1= u2), отчитайки посоката наединичните вектори на u 2 - eU2x и eU2y и големината на |u 2 | (фиг.2.8):T3x=T1x-eU2x.|cos (α 2 )|u 2 (2.15),T3y=T1y-eU2y.|sin (α 2 )|u 2 (2.16),където “α 2 ” е ъгълът, който u 2 сключва с оста X.Фиг. 2.8 Определяне на положението на Т34. Построяваме нормалата “n” – (приемаме я по посока на сближаването на дветепревозни средства по време на съприкосновението между тях) т.е. разликата на векторите наскоростите преди съприкосновението между тях u1 − u2– т.е. това е векторътT 2T 3 .Определяме ъглите на нормалата “n” и тангeнтата (правата перпендикулярна къмнормалата) “τ”, които те сключват с положителната посока на оста Х. За целите на по –нататъшното приложение в софтуерна реализация на модела, ъглите са означени като„Angle…” – в смисъл Angle “n”= arg (n)= ∠ nX :Angle “n”= atan ((T3y–T2y) / (T3x–T2x)) (2.17)Angle “τ”=π/2+ Angle “n”. (2.18)Правата “n” е разположена между точките T2 и T3. Знаейки Angle “τ” и фактът, че“n” минава през точка T1 построяваме правата “n”. Имайки вече уравненията на двете правиможем да намерим T4, която е пресечената точка на “n’ ” и “τ”. (фиг.2.9)T4x=(T1y-T2y+tan(Angle“n”).T2x-tan(Angle“τ”).T1x)/(tan(Angle“n”)-tan(Angle“τ”)) (2.19)T4y=T1y+tan(Angle “τ”).(T4x-T1x) (2.20)Фиг. 2.9 Определяне на положението на Т4, n и τ12

5. Намираме проекциите на u 1 и u 2 по n и по τ. Това са съответно за u 1 24 и41 и за u 2 34 и 41 т.е. τ са еднакви, а за n е важно да се определят също така иединичните вектори. Определянето на дължините на проекциите и посоките на единичнитевектори, се извършва само чрез използване на координати на точките. Дължината наотсечката 24 например е: 4 2 4 2 като по подобен начинопределяме и дължините на останалите проекции. С помощта на формулите от динамиката,изчисляваме проекциите на v 1 и v 2 след удара между участниците по правите n и τ. Приусловие, че ъглите на n и τ спрямо X са известни, лесно можем да намерим проекциите на v 1и v 2 , съответно върху X и Y, като отчитаме и посоките на единичните им вектори e x и e y .(фиг.2.10)Фиг.2.10 Определяне проекциите на u 1 и u 2 по n и τ6. Построяваме T6 като векторът T1T6 e идентичен с вектора на скоростта v 1 (фиг.2.11):T6x=T1x+|v 1n .cos(Angle“n”)|.v 1n e x +|v 1t .cos(Angle “τ”)|.v 1t e x (2.21)T6y=T1y+|v 1n .sin(Angle “n”)|.v 1n e y +|v 1t .sin(Angle “τ”)|.v 1t e y (2.22)Фиг.2.11 Определяне положението на Т67. Построяваме T7 като векторът T1T7 е идентичен с вектора на скоростта v 2 (фиг.2.12):T7x=T1x+|v 2n .cos(Angle “n”)|.v 2n e x +|v 2t .cos(Angle “τ”)|.v 2t e x (2.23)T7y=T1y+|v 2n .sin(Angle “n”)|.v 2n e y +|v 2t .sin(Angle “τ”)|.v 2t e y (2.24)13

Фиг.2.12 Определяне положението на Т78. Определяме ъглите, които векторите на скоростите след момента на удара, сключват с остаХ – β 1 и β 2 (фиг.2.13):β 1 =atan((T6y-T1y)/(T6x-T1x)) (2.25)β 2 =atan((T7y-T1y)/(T7x-T1x)) (2.26)При известни горните ъгли (2.25) и (2.26) може да построим точки T8 и T9 – точките, докоито участниците в произшествието достигат след съприкосновението между тях, приусловие, че спирачното закъснение (отрицателното ускорение) е известно и е съответно a 1 иa 2 . Използвайки уравненията (2.5),...,(2.12) намираме положенията на точките T8 и T9;T8x=T1x+e x .v 1 2 .|cos(β 1 )|/a 1 (2.27)T8y=T1y+e y .v 1 2 .|sin(β 1 )|/a 1 (2.28)T9x=T1x+e x .v 2 2 .|cos(β 2 )|/a 2 (2.29)T9y=T1y+e y .v 2 2 .|sin(β 2 )|/a 2 (2.30)По този начин могат да се намерят положенията на участниците в произшествиетовъз основа на моделирането на движението им по време на произшествието, настъпиломежду тях.2 Mодел за намиране на параметри на движението на участници впроизшествието в условия на неопределености от различен характерМоделът, представен по горе е за моделиране и изследване на движението наавтомобили в процес на пътно – транспортно произшествие, като се разглеждат движениетопреди и след момента на удара с направените в началото на настоящата глава допускания.14

Фиг. 2.13 Геометрично представяне на кинематични параметри и характерни точки заместопроизшествиетоИзвестен е фактът, че много често данните, свързани с анализа на произшествието ипредоставени на експерта са непълни или неточни. В някои случаи дори има липсващитакива. Тази неопределеност или липса на начални условия (данни), прави задачата наексперта трудно реализуема, което от своя страна води до непълни и много често грешниекспертни заключения.На фиг. 2.14 е представена графика на различните нива на неопределеност вначалните данни.Фиг. 2.14 Нива на неопределености в началните данниНа горната фигура са показани възможните варианти относно съдържанието наинформацията в началните данни при анализа. Представени са 2 (две) нива нанеопределеност:Ниво на пълна определеност („Зона с известни стойности”) и Зона на определенистойности с ограничения („Зона на стойности с горна и долна граница”).Възможни са три различни комбинации на стойностите на началните данни.15

1 8 1 8 2 9 2 9 (2.32)Изискванията към фитнес функцията е тя да бъде с минимална стойност т.е f = minНа фиг. 2.15 е показан цялостния модел на решаваната задача заедно с положениятана участниците в характерни за произшествието моменти (точки). Чрез тези характерниточки може да се моделира движението на участниците не само преди, но и след удара, катотези точки могат да служат за корекционни репери, при самия анализ.ТРЕТА ГЛАВАИЗБОР НА СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ ЗА РЕАЛИЗАЦИЯ НА WEB БАЗИРАНИМОДУЛИ ЗА ДОКУМЕНТИРАНЕ, АНАЛИЗ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ НА ПЪТНО-ТРАНСПОРТНИ ПРОИЗШЕСТВИЯВъз основа на направения обзор и анализ в първа глава е установено, че многоподходящ за приложение при решаването на поставените в настоящият дисертационен трудзадачи се оказва XML – (eXtensible Markup Language) – Разширяемият маркиращ език.Той е набор от правила, при спазването на които и употребата на конкретен език запрограмиране (Java, Java Script, Visual Basic, PHP, Html и т.н.) позволява реализирането наинтегрирани и разширяеми Web базирани системи.3.1 Експериментален XML модел на пътно – транспортно произшествиеСъздаването на XML модел на ПТП е необходимо с цел интегрирането на различнисъздадени Web базирани модули в единна система. Самият XML модел представлява еднадървовидна структура в която основните елементи са елементите на произшествието,свързани в йерархична зависимост един от друг и един с друг. Структурата на XML модела епоказана на фиг. 3.1. Основните звена в модела „ПТП” са: „Информация ПТП”,„Участници”, „Местопроизшествие”. Във всяко едно от тези звена се извършва описание наопределена информация. В „Информация ПТП” се записва информацията относнонастъпването на произшествието и данните за времето и мястото му. Този възел има предивсичко информационен характер, необходим за съставянето на протокола за оглед. В„Участници” се прави описание на всички участници в разглежданото събитие с цялатанеобходима за последващия анализ на произшествието информация, касаеща технитегеометрични и масови характеристики, информация за техническите параметри наоборудването и т.н. В „Местопроизшествие” се описва подрoбно местопроизшествието,параметрите на пътния участък, метеорологичните условия, находките наместопроизшествието и др. Информацията, която се въвежда от потребителя в специалносъздадени за целта форми (описани в четвърта глава на настоящия труд) се записва чрезXML документа и се представя като данни от символен тип (набор от отделни символи –букви и/или числа), които по подходящ начин се записват в съответните полета на XMLдокументa.17

Фиг 3.3 Структура и съдържание на блок „Превозно средство (ПС)”, част от блок„Участници”блок „Пешеходец” – за пешеходец. Всеки един от представените подблокове - „МПС” и„ППС” – съдържат подблокове, в които се съхранява информация относно превознотосредство, неговия собственик и водача му в момента на възникване на разглеждното събитие.Съдържанието на тези подблокове е представено на фиг. фиг. 3.3, фиг. 3.4 и фиг. 3.5.Фиг. 3.5 Структура и съдържание на блок „Водач”, част от блок „Участници”В блока „Участници” има още един подблок. Това е блок „Пешеходец”. В него сезаписват и съхраняват данни за пешеходец – участник в събитието (фиг. 3.6). Блокът„Участници” и неговата структурата са създадени, така че в него да се съхраняват даннитесвързани с участниците в разглежданото събитие. Цялата налична в блока информациянамира приложение при документирането на събитието, а част от нея служи за входна такаваза извършване на последващ анализ на произшествието чрез предварително зададенматематически апарат. Технологията, която е използвана при създаването на блока, дававъзможност при възникване на необходимост да се разширяват обхватите на съответнитеподблокове и техните елементи - по подходящ за всеки разглеждан, конкретен случай начин.19

Представеният XML документ с неговата експериментална структура и съдържание,с неговите съставни подблокове и елементи се използва като база за създаване на единнаинтегрирана система за документиране, анализ и визуализация на ПТП в WEB среда. Едно отосновните предимства на XML е възможността за реализация на интегрируеми разширяемисистеми и документът може да се обработва в средата на различни браузери (фиг.3.9 и фиг.3.10).Фиг.3.9 Визуализация чрез„InternetExplorer 8” на основните елементина XML документа “ПТП”Фиг.3.10 Визуализация чрез„Google Chromе” на основните елементина XML документа “ПТП”3.2 XML моделиране на генетични алгоритмиРазработването на средство за работа с генетични алгоритми в Web среда, позволяварешаването на различни задачи, без да изисква специална предварителна подготовка напотребителите – необходимо е само познаването на основните идеи и терминология нагенетичните алгоритми.Алгоритъмът се стартира с множество от решения (представени от хромозоми сконкретна информация за гените) наречени начална популация. Съгласно тяхнатажизнеспособност се избират решения, които да формират следващата популация(потомство). На по – подходящите решения (решенията се сравняват от гледна точка напреследвания резултат / цел) се дават по-големи шансове при репродукцията. Очаква сеновата популация да бъде по – добра от старата. Това се повтаря докато някакво условие(примерно: определен брой поколения или намиране на достатъчно добро решение) еудовлетворено.Последователността при генетичния алгоритъм може да се представи по следнияначин:1) генерира се начална случайна популация от N хромозоми (решения на проблема);2) изчислява се жизнеспособността f(x) на всеки хромозом N в популацията (поопределена целева функция – наричана „фитнес функция“) и се идентифицират хромозомитес приоритет за следващото поколение (m на брой, m

4) проверка - ако крайното условие е удовлетворено, спиране, и връщане на най –доброто решение;5) цикъл – ако условието 4) не е изпълнено, да се премине към стъпка 2)..При разработването на предложената система са предвидени съответнитеинтерактивни средства за моделиране на генетичните алгоритми. Използват се технологии,позволяващи адаптирането и интегрирането на разработката с други системи с конкретнанасоченост, без да е необходимо допълнително преработване на модули от системата.• Основният алгоритъм на разработеният Web базиран пренастройваем калкулатор нагенетични алгоритми с разширена функционалност следва стъпките от 1) до 5) представенипо – горе. за реализиране на специализирания XML редактор (User Side) се използват: HTML,JavaScript, XMLDOM, XML Data Islands и ActiveXObject, Microsoft.XMLHTTP;• за запис на XML модела на сървъра и генериране на работен файл (Server Side),калкулиращ генетичния алгоритъм, се използва PHP;• за извършване на калкулациите по зададения генетичен алгоритъм и изпращане нарезултатите от пресмятанията на потребителя отново се ползва PHP .Както беше посочено по-горе тук се обръща внимание на XML моделирането нагенетичните алгоритми – т.е. е пряко свързана със страната на потребителя и по-специалносъс съдържанието на XML модела и средствата за неговото създаване и редактиране. Леснотоизползване на реализираната система се предоставя чрез съответните интерактивниинструменти за моделиране и редактиране на генетичните алгоритми. XML технологиитепозволяват работата на системата да се интегрира и адаптира с други системи, без да енеобходимо създаване на допълнителни модули за обработка на информацията. Зареализация на приложението се използват следните технологии (фиг. 3.11)Фиг. 3.11 Технологии при разработването на експерименталната система и резлизирането наотделните функцииРазработеният интерфейсен потребителски модул за изграждане на XML модела нагенетичния алгоритъм. На фиг. 3.11 е показан работен екран на модула с информация засъздаван персонален модел, а на фиг.3.12 е показан XML модела на генетичния алгоритъм.По-долу е изложено кратко описание на съответните полета при формиранеописанията на параметрите на генетичния алгоритъм и хромозомите.22

Фиг.3.13 XML модел на генетиченалгоритъмфиг.3.12 Работен екран на модула засъздаване и редактиране на XML модела- Описание на параметрите на генетичния алгоритъм:Name (Име) - име на проекта (под това име проектът се съхранява на сървъра);Type (Тип) - минимум или максимум (вид изчисления при генетичния алгоритъм);Fitness calculations of the Chromosomes (Фитнес функция на генетичния алгоритъм) - целна генетичния алгоритъм. Например, ако целта на потребителя е намирането на решение(такава комбинация от стойности на гените) при което стойността на фитнес функцията, серавнява на определена предварително известна стойност (максимално се доближава доопределена стойност) то в този случай може да се ползва запис на фитнес функцията от видаabs(функция - стойност) при указан тип “min”.Population (Население) – брой на хромозомите (индивидите);Generations (Поколения) - брой поколения след които генетичния алгоритъм да спира и дасе предоставят резултатите от изчисленията;Alive (Живи) - брой на хромозомите (организмите) m, който „остават живи“ (запазване напредварително определен брой от най-добрите решения), след извършване на т.нар. фитнеспроверка;Crossover (Кръстосване) - в случая показва колко броя гени, ще се унаследят от бащата повреме на генерирането на нова хромозома (индивид) - останалия брой гени до попълванетона общия им брой в хромозомата се унаследяват от майката;Mutation (Мутация) – определя броя гени, които да мутират след образуването на новатахромозома;23

Report (Отчет) - определя вида на отчета (в случая: дали в отчета да се включатполучените най- добри резултати от всяко поколение или единствено резултатите отпоследното поколение).Описанието на фитнес функцията е съгласно правилата на PHP. Единственотоизискване е променливите да започват с $ и името да бъде име на един от гените, напримерако гените са с имена GN1 и GN2, то израза $GN1+$GN2 връща сумата на двата гена, аpow($GN1,$GN2) връща стойността на $GN1 на степен $GN2 и т.н.- Описание на хромозомите (на гените в тях):Name (Име) – име на ген;Type (Тип) – вид на информацията за описание на гена (0 - цифрова);From-To (От-До) – задава границите за определяне на полето за търсене на решение засъответния ген (допуска се двете полета да бъдат с еднакви стойности, когато става въпрос загени, чиято стойност е предварително известна и трябва да остава непроменена припресмятанията);Period/Step (Място на десетичната запетая) – определя точността на пресмятане катопоказва броя на значещите цифри след десетичната запетая.3.3 Избор на средства и технология за визуализация на ПТПИзхождайки от представеното по горе и задачите поставени за решаване внастоящия труд за технология за реализацията на визуализацията на крайните резултати еизбран Extensible 3D (X3D), тъй като представлява XML – базирано надграждане на VRML.Базирането на XML спомага за осъществяването на поставените цели.Възможностите за използване и приложение за моделиране, визуализация,симулиране и 3D комуникиране в реално време са много и намират все по – широкоприложение. X3D моделът (фиг.3.15) се състои от различни геометрични обекти, които сацилиндри,конуси, сфери и т.н.фиг.3.15 X3D модел – основна структураЧЕТВЪРТА ГЛАВАРЕАЛИЗАЦИЯ НА WEB БАЗИРАНИ МОДУЛИ ЗА ДОКУМЕНТИРАНЕ, АНАЛИЗ ИВИЗУАЛИЗАЦИЯ НА ПТП. ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ ИЗСЛЕДВАНИЯ. ЕДИННАСИСТЕМА ЗА ДОКУМЕНТИРАНЕ, АНАЛИЗ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ НА ПТП.В настоящата глава са представени реализациите на модулите, съставни напредложението за единна интегрирана системата и експерименталните изследванияизвършени с тях чрез апарата и средствата представени в предните две глави.Подходът приет за осъществяване на поставената цел и задачи в настоящиятдисертационен труд изисква създаване на Web базирани документи и интегрирани среди, завъвеждане на необходимата информация, нейната обработка (запис, печат и т.н.), за целитена документирането на събитието, както и за неговия анализ и последваща визуализация,чрез анимация в реално време, генерирана въз основа на изчисленията извършени в анализа.24

4.1 Модели на образци за документиране на ПТПСъздаването на Web базирани форми за въвеждане на информация е важен елементот работата по изграждане на една единна система за задоволяване на нуждите от всякаквоестество. Все по – често ставаме свидетели на представянето на документи, които да саинтернет базирани и да се попълват онлайн, чрез различни мобилни средства – преносимикомпютри, таблети, мобилни телефони и т.н. Това облекчава до голяма степен лицата,въвеждащи информацията, както и след това прави достъпна тази информация за широкиякръг заинтересовани от нея лица. Също така се пести време и енергия. Поради тази причиназа създаването на Web базирана система за документиране, анализ и визуализация на ПТП енеобходимо да се създадат форми за въвеждането на снетата от събитието и описваща гоинформация.1. Протокол за оглед на местопроизшествиеСъздадена е форма, която лесно може да бъде визуализирана на мобилно устройствои чрез него в нея да бъде въведена необходимата информация. Използваната технология еHTML в комбинация с XML. Създаден е файл в HTML, в който е вграден XMLексперименталния модел на ПТП (представен в глава трета). XML файлът, който се генерираслед попълването на формата се изпраща на сървърна станция, където се записва и съхраняваза по – нататъшна употреба и приложение. Всички данни, записани в този файл могат дабъдат достъпни за заинтересованите лица след момента на записа им върху сървъра. Същотака е заложена възможността въведената информация да се разпечата незабавно, следприключване на работата по документирането. Записът на информацията на сървър сеизвършва чрез употреба на обекта „XMLHttpRequest” (XHR). XHR обектът e наличен вбраузерите и представлява приложно програмен интерфейс (API – Application ProgrammingInterface) за обмяна на данни, асинхронно с уеб сървър. Използва скриптов език – най честоJavaScript или неговото разширение AJAX (Asynchronous JavaScript and XML). За тази цел есъздадена специална функция, която да генерира „заявката” към сървъра и информацията,въведена в документа да се запише върху него.Технологиите, които се използват за осъществяването на печатните форми саHTML, Java Script, XSL, CSS. Чрез тях се генерира съответната форма за печатен документ.4.2. Експериментален Web базиран модул за анализ на ПТП в условията на непълнаопределеност.1. Широкообхватен калкулатор на генетични алгоритмиНа основата на XML е разработен Web базиран калкулатор, представен на фиг.4.6.Приложимостта му е за всякакви случаи, като особено ефективен е при изследване насъбития в условията на неопределености от различен характер. Това се дължи напредимствата на генетичните алгоритми, при употребата им в решаването наоптимизационни задачи и задачи с непълни и неизвестни условия – начални и/или крайни,тъй като в много голяма част от случаите на анализ на пътно – транспртни произшествия, тойсе извършва в условията на неопределености. Работата с каклулатора е в следнатапоследователност:1) потребителят създава описание на конкретния проблем (модел на генетичнияалгоритъм), който се транспортира и съхранява във формата на XML файл;2) по определени правила от изпратения XML файл на сървъра се генерира PHPфайл за пресмятане на конкретния генетичен алгоритъм и се извършва пренасочване къмгенерирания файл, т.е. PHP1 чете XML файла и генерира PHP2 файл с име – името наотделния проект (генетичен алгоритъм);3) изпълнението се пренасочва към генерирания PHP2 файл, който извършваизчисленията и генерира отговор към потребителя с резултите от пресмятанията, съгласноизбраната от самия потребител конкретна форма.За илюстриране на работата на калкулатора на генетични алгоритми са представени,няколко примера, които са решени с помощта му. Представени са работни екрани отдействието на калкулатора.25

1. Експериментален пример №1, описващ едно пътно-транспортнотранспортно произшествие.При този пример се търси достоверна комбинация от място на крайно положение наавтомобил (претърпял произшествие) и механични характеристики на участващите в пътнодвижение,коефициентитранспортното произшествие превозни средства (маси, скорости на на триене между автомобилните гуми и пътната настилка и еластичности на каросериите).Означенията на гените в хромозомата на експеримента са както следва:• m1, m2 – маси на участниците (m1 – постоянна m2 – постоянна);• v1, v2 - скорости на движение на участниците (v1 – променлива, v2 –постоянна);• k – коефициент на еластичност на удара (коефициент на възстановяване) (кпроменлива);• g – земно ускорение (g- постоянна);• fi – коефициент на триене при движението на участника ( в случая екоефициент на триене при плъзгане) (fi- променлива);• corr – координати на крайното положение на участника, чието движениеизследваме (corr-постоянна).В представения пример (фиг.4.5) колите са с маси „m1” и „m2”. Превозните средствасе движат със скорости „v1”и “v2” - скоростите преди взаимодействието между тях.Превозното средство 1 се движи със скорост „v1” превозно средство „2” е спряло (т.е. v2 = 0).Фиг. 4.5 Пример – изследване на пътно транспортно произшествие (централен удар)Превозното средство 1 осъществява централен попътен сблъсък с превозно средство2. Мястото на превозното средство 2, след удара е означен с “corr”.фиг.4.6 Екран от въвеждането на началните данни за изчислениятаПриемаме, че след удара движението на превозните средства е транслационно, поддействието на инерционните и съпротивителните сили. Разглежда се движението само напревозно средство 2. Търсим при какви условия превозно средство 2 може да достигне доположението в което е установено в момента на огледа. В интегрираната среда се въвежданеобходимата информация, като за конкретния случай е съставена и фитнес функция, чиятостойност е необходимо да бъде минимална. Всеки един ген се въвежда с неговите численизначения, като за тези, които са постоянни величини се въвежда една и съща стойност затехните минимално и максимално значение. (фиг. 4.6).26

След стартиране на изчислителния процес, в зависимост от избора на потребителя севизуализира развитието на генетичния алгоритъм, т. е процеса на оптимизация призададената фитнес стойност. Потребителят може да получава информация както за всякаследваща генерация, така и за само последната такава.На фиг. 4.7 е представен екран от процеса в неговия начален стадий, привизуализация на всички генерации. На края на изчислителния процес е създаденавъзможност данните да се прехвърлят в XLS файл (“MS Excel” файл), като това е създадено сцел улесняване на по – нататъшната обработка на данните. В конкретния пример,минималната стойност се получава при създаването на третата поредна генерация, което евидно и от фиг. 4.7.фиг.4.7 Екрани от резултатите получени при изчисленията2. Експериментален пример №2, описващ пътно-транспортно произшествие, коеточесто пъти настъпва при т.нар. „Отнемане на предимство” в зоните на кръстовища.Както и впървия така и в този пример се търси достоверна комбинация от място на крайнитеположения на автомобилите и механични характеристики на участващите в пътнотранспортнотопроизшествие превозни средства (маси, скорости на движение – технитеголемини и посоки, коефициенти на триене между автомобилните гуми и пътната настилка иеластичности на каросериите).Означенията на гените в хромозомата на експеримента са както следва:• m1, m2 – маси на участниците• u1, u2 – скорости на движение на участниците преди удара;• k – коефициент на еластичност на удара (коефициент на възстановяване);• u1ex, u2ex, u1ey, u2ey – стойности на единичния вектор на скороститесъответно по осите x и y;• а1 и а2 – отрицателно ускорение;• alpha1, alpha2 – ъгли, които сключват векторите на скоростта с абсцисната осна локалната координатна система.• X1p, X2p, Y1p, Y2p – координати на автомобилите, след произшествието.• crashX, crashY – координати на предполагаемото място на удараВ представения пример колите са с маси „m1” и „m2”. Превозните средства седвижат със скорости „u1” и „u2” - скоростите преди взаимодействието между тях. Реализирасе сблъсък между двата автомобила в място, чиито координати са „crashX” и „crashY”. Следудара автомобилите се движат праволинейно, равнозакъснително, под действието на27

съпротивителните сили. Положенията, в които участниците в произшествието са сеустановили след края на тяхното движение са означени с координатите X1p, Y1p, X2p, Y2p.фиг.4.9 Екран от въвеждането на началните данни за изчислениятаСлед въвеждането на началните данни и задаването ограничителните условияпосредством фитнес функцията (фиг. 4.9) се стартира процедурата по изчислението.В зависимост от зададените параметри на ГА се визуализират получените резултатиот съответното изчисление2. Широкообхватен калкулатор на бактериални алгоритмиДруга подобна еволюционна технология са Бактериалните алгоритми (БА). При тяхза разлика от ГА се моделират бактерии и етапите включват: мутиране на бактериите итрансфер на гени (заразяване), като принципът за запазване на най – добрите решения вследващите поколения остава. Решаването на оптимизационна задача чрез БА еаналогично на решаването на задачата чрез ГА. Само самата оптимизационна процедура еразлична, което е заложено във софтуера, който се използва. Чрез БА се достига до по –бързото намиране на оптималната стойност, особено при изичисления с повече зададенипоколения и гени.фиг.4.11 Екран от въвеждането на началните данни за изчислениятаОзначенията на генитe са аналогични с тези от примера решен чрез ГА. Екрана засъздаването на модела на БА е представен на фиг. 4.1128

4.3. Експериментален Web базиран модул за визуализация на ПТПВъз основа на изчисленията извършени чрез калкулатора (ГА или БА) и резултатитеполучени чрез тях, може да се визуализира събитието, което е било анализирано.Стъпките, които се изпълняват при извършването на визуализацията са следните:1. Създаване на 3D модели на участниците в събитието, чрез подходящ софтуер.2. „Експортване” на съответния 3D модел във формат VRML (X3D) (фиг.4.13 ифиг.4.14)3. Създаване на сцената с помощта на VRML (X3D) технологията и нейнитевъзможности (описани в предни глави на дисертацията) (фиг. 4.15).Фиг.4.13 3D модел на автомобил 1 Фиг.4.14 3D модел на автомобил 2Употребата на технологията X3D дава възможност визуализацията да се извършва вреално време, като гледната точка на събитието да се променя, без това да оказва влияние,както върху самото събитие, така и върху неговото протичане. Също така налице евъзможността за приложение на елементи на околната среда – форма и вид на пътен участък,елементи от ландшафта – дървета, храсти, сгради, пътни знаци, светофари и т.н.Приложението на такива елементи в сцената дава възможност за достигане на реалистичностпри визуализирането на съответното събитиеФиг. 4.15 Моменти от визуализацията на пътно-транспортното произшествие4.4 „Cloud computing”“Cloud computing” – ът е ново направление в глобалните комуникации и услуги.Предлага се да се разработи система (фиг.4.16), която е съставена от три основнимодула: Модул “Документиране”, Модул “Анализ”, Модул ”Визуализация”, като междуизброените три модула съществува взаимовръзка и потока на информацията се осъществява29

между всеки един отделен модул, като връзките са “кръстосани”, но в ред следващнормативните разпоредби, регламентиращи извършваните дейности.фиг.4.16 Общ вид на предложената “Cloud” система4.5 “Cloud” базирана система за събиране и обработка на информация свързанас ПТПВъз основа на гореописаните модули и тяхното интегриране на базата на XML, есъздадена цялостна система, чрез която се извършват различни дейности необходими задокументирането, анализа и визуализацията на ПТП, като системата е приложима в Webсреда. Естеството на създадената система може да се отнесе към “Cloud” системите, тъй катов този случай се предоставя софтуер като услуга – характернo за “Cloud computing” системи.На фиг. 4.17 е представена цялостната схема и връзките между отделните модули наразработената система.фиг.4.17 Общ модел на системата и взаимовръзките между съставните и модулиСъздаването на една Web базирана система за документиране, анализ и визуализацияна ПТП, чрез “Cloud” технологии има редица преимущества. Предимствата на представенатасистема са: 1. Не съществува ограничение на броя потребители, използващи системата; 2.Системата може да се ползва на всяко едно място, което е свързано с Интернет; 3. Липсваизискване за специално инсталиран софтуер, с цел използването на системата.Чрез внедряването на такава система се постига намаляване на времевия ресурс завъвеждане на информацията и извършване на другите дейности свързани с ПТП и тяхноторазследване и като цяло съкращаване на времето за финализиране на разследването на ПТПот страна на досъдебното производство, а в някой случаи и на съдебното, както и намаляванена вложените енергийни ресурси.30

ПЕТА ГЛАВАОБОБЩЕНИЕ НА ПОЛУЧЕНИТЕ РЕЗУЛТАТИ. ПРИНОСИ НАДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУДВ главата са обобщени получените резултати в настоящата работа и са дефинираниосновните й приноси.ПРИНОСИ НА ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУД1. Предложен е комплексен подход към ПТП събитията, включващ документиране,анализ и визуализация на разглежданите събития с използване на възможностите насъвременните Web базирани информационни технологии.Разработена е функционално –структурна схема на Web базирана система, обвързваща в едно цяло съвременни средствакато: еволюционно оптимизиране, Cloud програмиране, XML документиране и 3Dмоделиране и симулиране в Web среда.2. Създаден е експериментален XML модел на ПТП – основен свързващ елемент насистемата. Използването на XML позволява интегрирането на отделни модули в единна Webбазирана система и осигурява възможност за нейното последващо допълване и развитие.3. Предлага се прилагане на еволюционно оптимизиране при анализа на ПТП вусловията на неопределеност от различен характер. Създаден е калкулатор на генетичниалгоритми в Web среда с много широка функционалност и възможности за моделиране икалкулиране на генетични алгоритми за различни нужди.4. Задачата за удар между две тела е решена чрез употребата на инструментариумана аналитичната геометрия (построявайки координатите на характерни заместопроизшествието точки на стъпки), като решението е базирано на модел от класическатамеханика и е подходящо за директно използване за моделиране чрез създадения калкулаторна генетични алгоритми.5. По горепосоченото решение е разработен експериментален XML модел нагенетичен алгоритъм – уточнени са параметрите на генетичния алгоритъм и технитестойности: хромозома (гени) и фитнес функция. Направени са експериментални пресмятаниясъс създадения калкулатор.6. Разработени са Web базирани форми за отдалечено въвеждане на информацията отместопроизшествието. Информацията отново е в XML формат и може да се използва припоследващи дейности.7. Разработен е модул за 3D Web визуализация на ПТП - цел е реализирането насимулационно възстановяване на събитието в Web среда. Визуализацията се реализира чрезX3D модел. Модулът дава възможност събитието да се визуализира с промяна на гледнататочка на наблюдателя, без това да оказва влияние върху самата сцена. Всичко това позволявауточняване на допълнителни факти за нуждите на досъдебното и съдебното производство вкратки срокове, като не е необходим допълнителен специализиран хардуер и/или софтуернообезпечаване.31

Статии и доклади, свързани с дисертацията1. Пенчев В. Аспекти в развитието на АТЕ в България част 1, БСИП, БР. 4/2010, стр. 19-252. Пенчев В., Б. Туджаров Аспекти в развитието на АТЕ в България част 2, БСИП, БР.4/2010,стр. 27-333. Туджаров Б., B. Пенчев, В Христов XML моделиране на генетични алгоритми, БСИП, бр8/2011, стр.31-344. Tudjarov B., N. Kubota, V. Penchev, V. Hristov – Web based Modeling and Calculation ofGenetic Algorithms – International Workshop on Advanced Computational Intelligence andIntelligent Informatics, IWACIII 2011, November 19-23, Suzhou, China5. Penchev V., B. Tudjarov, An application of cloud programming, evolutionary optimization andanalytic geometry for the needs of vehicle crash analysis. XIII International PhD Workshop OWD2011, October 22 – 25, Wisla, Poland, ISBN 83-922242-8-0, pp. 24- 296. Туджаров Б., B. Пенчев, Приложение на аналитично – геометричен подход при анализа напътно – транспортни произшествия – БСИП, бр.11/2012, стр.11 – 167. Пенчев B., Б. Туджаров, “Cloud” система за документиране, анализ и визуализация напътно – транспортни произшествия, БСИП, бр.13/2012, стр. 59 – 668. Туджаров Б., B. Пенчев, XML моделиране на пътно – транспортни произшествия - подпечат.APPROACH AND MEANS FOR DOCUMENTING, ANALYSIS AND VISUALISATIONOF VEHICLE CRASH ACCIDENTS IN WEB ENVIRONMENTТhe aim of this dissertation is through scientific and applied instruments to improve thequality of expert reports of judicial experts and vehicle inspection expert, prepared for the purposeof pre-trial and trial proceedings and help with the recording of events related to vehicle crashaccidents in the Ministry of Justice and Ministry of Interior of Republic of Bulgaria.An integrated Web based system for documenting, analysis and visualization has beenproposed and its modules have been developed.The experimental part of the thesis is concerned with studying the feasibility of the systemand its components, to carry out activities linked to the process of investigation of vehicle crashaccidents.The results of the thesis can be implemented in the field of Vehicle crash accident expertise,and in the work of the Ministry of Justice and Ministry of Interior.32