EDR数据的局限性与误差*

2023-01-19张新海常锐杜天亚

警察技术 2022年6期

张新海常锐杜天亚

1. 广东警官学院 2. 广东省广州市公安局

引言

汽车EDR数据能够客观、全面、准确地记录车辆发生事故过程中的驾驶信息，这样的结论是有条件的，如车辆在道路上正常行驶，车辆没有被改装的情形，车辆在使用中轮胎与地面之间做纯滚动，车轮在路面上没有发生侧滑、滑移、滑转、腾空、翻滚、跳跃等情况。而车辆在实际使用中上述情形也是常见的，导致汽车EDR系统记录数据与车辆实际使用状态之间出现一定的偏离，使汽车EDR 数据在应用中存在一定的局限性与误差，交通事故调查中应当引起调查人员的充分重视。

一、汽车EDR数据的局限性

汽车EDR数据的局限性是说EDR数据记录的意外事件，EDR数据受系统工作原理、汽车运行数据的检测机理、汽车的使用条件及汽车使用中的特殊运动形式的影响，导致EDR数据出现偏差，证明效力下降的情形；同时还受到汽车安全技术的快速发展、事故调查人员的数据解析能力和EDR数据读取工具检索能力等条件的制约。这里讲EDR数据的局限性，并非要否定EDR数据的价值。相反，只有我们充分认识到了EDR数据的特点和不足，才能更加有效地对其进行读取、解析与应用，充分挖掘和发挥其价值。

（一）EDR记录系统及数据自身的局限性

1. EDR数据记录包含的数据项有限

EDR数据仅记录了与事故相关的有限车辆状态信息和使用信息。GB 39732-2020《汽车事件数据记录系统》要求记录A类数据17项、B类数据43项共60项数据，而非车辆运行中的所有数据，事故调查人员不能指望通过EDR数据了解事故车辆的所有事项，EDR数据不是万能的。

2. EDR数据记录有时与汽车运行状况发生偏离

EDR数据是通过安装于汽车的传感器检测的汽车运转信息，传感器正确检测的前提是车辆正常行驶，车辆在运行中未出现侧滑、滑移、滑转、腾空、翻滚、跳跃等情况，但上述情形也是交通事故中经常遇到的情况，致使EDR记录的数据不能反映车辆实际的运动状态。汽车EDR数据还必须与事故现场的其它物理证据配合使用，调查人员才能得出正确的判断。

3. EDR数据记录系统故障导致数据记录不完整、不准确

无论是美国49 CFR Part 563标准，还是GB 39732-2020都规定了EDR数据记录的事项，汽车上为确保EDR数据记录系统稳定可靠工作，还提供了发电机、蓄电池外部供电和内部备用电源2套电源方案，以保证控制模块在事件发生后能够完整记录相关数据；但事件发生时EDR记录系统电源出现故障的情形总是存在的，特别是由于碰撞时可能导致的供电系统损坏，造成EDR无法完整、甚至不能正确记录车辆某些数据项，进而使EDR报告中的结果存在偏差。比如，驾驶人在事发时的安全带处于锁扣状态，但由于断电或电路故障导致EDR报告中没有将实际的状态（锁扣）信息写入，而记录显示为未锁扣。但需要说明的是，由于断电等因素导致记录不完整出现的EDR数据结果偏差并不影响实际数据项的状态或数值[1]。

4. EDR数据记录不连续，轻微碰撞与刮擦难支撑

尽管EDR系统对车辆运行状态是连续监控的，但并非实时连续不断的记录，在未达到预先设定的EDR触发阈值时（一般是150ms内产生不小于8km/h的速度变化量），其数据不会被记录；当碰撞强度达不到一定强度时（一般150ms内产生不小于25km/h的速度变化量），记录的数据不会被锁定。因此在一些碰撞比较轻微的事故中，轿车碰撞行人、自行车发生的碰撞事故及车辆间的刮擦事故中，事故车辆的运行数据不会被记录。而在交通执法实践中，大部分事故是属于刮擦或轻微碰撞的事故，影响EDR数据应用的广泛性。

5. EDR数据与事故的关联性难确认

目前大部分车辆的EDR数据均不包含时间和位置信息，由于此类信息涉及个人隐私，美国49 CFR Part 563对此类信息的记录未作要求。但在事故调查中，由于EDR数据缺乏时间和位置信息，警察利用EDR数据时很难给出充分的理由说明EDR记录的事件即为发生事故时的事件记录，EDR记录与事件的关联性难以确认，影响其在实践中的运用。此外，EDR触发记录，但安全气囊未起爆时，其数据有可能被后续其他事件覆盖，若车辆碰撞后发生二次甚至多次碰撞，原始的碰撞数据可能会被覆盖丢失。若事故车辆逃逸，读取出来的数据是否能用于本次事故分析，需要进一步结合其他证据综合研究。不仅如此，对于一个EDR记录中集成了多个安全装置的数据，记录了不同类型的事件，且触发条件不同，数据的锁定条件不同，一旦记录事件数量达到最高限值，则后续的严重事件无法记录，给事故调查还会带来一些干扰。

（二）EDR检索工具及车辆类型的局限性

1. EDR数据检索工具难以覆盖所有品牌的车辆和EDR数据记录模块

目前，市场上可以读取EDR数据的专用工具主要有Bosch CDR、BerlaiVe、汽车取证大师、Tesla VCI、KIA VCI、Hyundai VCI等，每一款EDR数据读取工具均覆盖有限的车辆品牌，尚不存在一款读取工具可以支持所有车辆品牌的EDR数据读取。此外，汽车发生意外事件（除了碰撞还有车身翻转、碰撞行人等）后，有多个电脑模块可以记录EDR数据，早期的CDR可以读取气囊电脑ACM、行人保护PPM、车身翻转控制ROS、动力控制PCM等模块，新版CDR增加了对前向摄影控制FCM、主动安全控制ASCM等模块数据读取的支持，支持的模块类型也在不断增加，使现有的检索工具对EDR数据的检索能力变得更加有限。

2. 并非所有的车辆类型均配备EDR数据记录系统

根据EDR系统的工作原理以及道路交通事故的碰撞特点，世界各国的EDR数据记录系统仅配置于M1、N1类，我国GB 39732-2020《汽车事件数据记录系统》仅适用于M1类车辆，对于其他类车辆并不做强制要求。

（三）EDR数据使用的局限性

1. EDR数据解析困难，对调查分析人员要求更高

EDR数据具有数据项丰富、数据精度高、证据提取效率高、数据客观、证明效力高等众多优势，被称为信息世界的“证据之王”[2]，但理解和解析EDR报告的众多数据项需要事故调查民警具有较高的理论力学、汽车原理、汽车理论、汽车安全技术、现场勘查、证据科学等方面的知识，不同品牌、不同年款的汽车EDR记录的数据项可能不同，使用的坐标系方向不同，数据表达的含义不同，没有统一的数据解析规则。如何科学、客观地解析数据，并正确使用数据服务执法办案，给交通事故调查民警提出了更高的技能要求和更高的素质要求。特别是随着信息网络技术对传统汽车工业的改造，自动驾驶汽车的出现，汽车上装备了越来越多的主动安全装置，交通警察道路交通事故调查能力面临重大挑战。

2. EDR数据使用受数据安全与隐私保护法规的制约

汽车EDR数据包括驾驶人在驾车过程中形成的驾驶习惯、出行习惯、车辆操控、车上乘员等众多数据；EDR 数据本身及其读取、使用过程都极有可能会涉及个人隐私，甚至商业隐私。因此，EDR数据使用的安全性和合法性问题构成了其数据价值发挥作用的限制性因素，这也是目前欧美等汽车后市场发达的国家EDR数据应用中的主要困惑[3]。

3. EDR数据支持的事故形态有限

道路交通事故的形态包括碰撞、刮擦、坠落、翻车、碾压、爆炸和失火等七种，而目前EDR数据可以提供支持的事故形态主要是车辆运动状态发生剧烈变化的碰撞、翻车、坠落等，并且剧烈程度必须达到一定的强度等级，方有数据记录。即便是车辆碰撞事故形态之追尾相撞事故中，由于碰撞传感器多在车头部位和中部车身两侧安装，很少在后部安装，再加上车辆后备箱容易变形，被追尾车辆也通常未包含EDR数据记录。

4. EDR数据记录与事故调查和鉴定需求不匹配

美国通用汽车公司开发EDR系统的初衷并非服务警察的事故调查与检验鉴定，而是要通过搜集车辆在碰撞事故中的有关信息开发更加高效的乘员保护系统；因此，记录的数据不包含事件准确的时间及地点信息[4]。而交通事故调查涉及到的人、车、路、环境、信息、法规等交通要素中，也仅是包括车辆运行中的部分信息，不能全方位为交通事故调查与鉴定提供支持和服务。

由于EDR数据在使用中存在诸多局限性和不足，这就要求交通事故调查人员正确认识其所能发挥的作用，发挥EDR数据的优势，避免过度依赖电子证据带来的不利影响。

二、EDR数据的误差

这里所讲的EDR数据误差主要是针对交通事故调查中的车速结果进行分析；由于车速对交通事故后果比较敏感，无论是事故当事人、还是事故处理民警及法庭调查法官对事故时的车辆行驶速度都极为关心。如图1显示了汽车车轮转速的测量原理，根据汽车原理知道，EDR记录汽车的行驶车速实际上通过磁电式传感器（霍尔传感器或光电传感器原理类似）测量电压脉冲数间接转换为车轮转速，再换算为车辆行驶速度；该测量方法实际上是基于汽车理想的行驶条件设计的，即车轮在地面上做纯滚动、轮胎气压正常、车辆装载正常、车辆未发生改装及测量电路正常，未考虑车轮在地面上是否出现侧滑、滑移、滑转、腾空、跳跃等异常运行状态。

根据汽车行驶原理，车辆行驶速度为：

式中：V-车辆行驶速度（km/h），n-车轮转速（rpm），R-车轮滚动半径（m）。

由上式可知，影响检测车辆速度的因素包括，车轮转速和车轮滚动半径。而汽车在使用中导致车轮转速不能反映车辆在路面上行驶情况的常见情形主要包括，车辆在路面上发生侧滑、滑移、滑转、腾空、跳跃等；导致车轮滚动半径偏离正常值的常见情形主要包括，车主更换轮胎的规格型号、轮胎胎压不正常、汽车过载、严重超速等。此外，由于电气线路工作不稳定、测量数据超越传感器量程或EDR记录的数值区间，均会产生EDR数据失准的情况。这是在使用EDR数据开展事故调查不能迷信EDR数据，需要与现场勘查的其它物理证据联合使用的重要原因。

需要说明的是，触发安全气囊起爆的速度变化量并非源于车速传感器，而是源于汽车碰撞传感器测得的加速度积分。安全气囊系统监测车辆碰撞的传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。触发碰撞传感器用于检测车辆碰撞时的加速度变化，并将碰撞信号传给气囊电脑，作为气囊电脑的触发信号。防护碰撞传感器与触发碰撞传感器串联，用于防止气囊误爆[5]。常见滚球式碰撞传感器工作原理如图2所示。

一般情况下，汽车会在左前、右前和车体两侧中央部位等三个主要位置安装碰撞传感器，用于感知正面碰撞和侧部相撞[6]。碰撞传感器将信号输入气囊电脑，气囊电脑根据碰撞传感器的信号来判定是否引爆充气元件使气囊充气展开。GB 39732-2020规定气囊电脑触发EDR系统记录碰撞数据的阈值为：当车辆仅记录“纵向delta-V”时，触发阈值为在X轴方向上150ms时间区间内不小于8km/h的车辆速度变化；当车辆同时记录“横向delta-V”时，触发阈值为在X轴方向或者Y轴方向上150ms时间区间内不小于8km/h的车辆速度变化。EDR系统记录碰撞数据被锁定，不被后续事件覆盖的阈值为：150ms时间区间内在X轴方向上的车辆速度变化delta-V不小于25km/h[7]。这里delta-V作为触发EDR记录的关键判断条件，其计算方法即为一段时间内加速度的累加量。

式中：delta-V-车辆速度变化量，G(i)-第i个采样点的加速度。

不难看出，EDR记录系统记录的车速信号与监测汽车碰撞强度的传感器是完全不同的，计算原理不同，作用也不同，二者有时还不能够相互印证。

EDR数据记录系统由于受传感器性能和其他环境因素影响，记录值本身存在误差；另外，EDR数据采取向下圆整的规则，显示的车速一般会低于实际车速。不仅如此，不同品牌的车辆在不同速度条件下发生的碰撞事故，记录车速误差的数值不同，车速越高误差值越大。2011年NHTSA专家Comeau所做的EDR验证试验表明，Toyota汽车EDR数据的车速误差在-2.4+0.2km/h之间[8]；利用Bosch CDR读取的EDR报告的数据声明中，部分车辆在数据声明部分会提供误差值、记录方式和记录范围；在应用EDR车速值时，必须考察这些因素对车辆实际行驶速度的影响，通过进一步分析得到正确的车速值。

（一）车辆改装引起的误差

1. 改变车辆几何尺寸

通常是车主更换了与原车尺寸不同的轮毂、车轮安装了不同系列的轮胎，而导致汽车行驶时滚动半径发生了改变。根据上述车速计算公式不难发现，当车轮改装后如果导致滚动半径增大，则车辆的实际行驶速度增大，也就是说EDR记录的车速低于车辆实际行驶速度；反之，EDR记录的车速会高于车辆实际行驶速度。此时分析车辆的实际行驶速度就需要利用车辆滚动半径来修正EDR记录数值。

式中：Rd-车辆改装后车轮的实际滚动半径，R-车辆正常使用的车轮滚动半径，V-车辆实际行驶速度，VEDREDR记录的车速值。

2. 改变车辆安全装置

EDR数据记录反映的是汽车本身通过各类传感器采集的信息，传感器采集的信号由于人为原因导致错误，则容易导致记录模块的误判。如，EDR记录中通常包含安全带的使用状态，但一些驾驶人不习惯系安全带而使用安全带扣欺骗汽车安全系统；因此，要求调查人员对EDR数据反映的事项，应对事故现场进一步仔细勘查，比对EDR数据与事故现场其他类物证的一致性。

（二）轮胎与路面之间运动异常引起误差

1. 车辆行驶中车轮在路面产生滑移

现代汽车多数安装有ABS，以防止汽车在制动时出现抱死滑移的情况，导致车辆失去方向或车轮严重侧滑；但是，当汽车ABS出现故障时，或车辆在湿滑路面等低附着系数路面使用时，车轮会出现滑移的情形，特别是在EDR 记录的时间段内，车轮出现抱死滑移，会导致记录的车速发生异常，碰撞前记录的车速值可能为0，但车辆仍然处于滑移状态，实际车速并不为0的情形[9]。

2. 车辆在碰撞前出现腾空、跳跃

一些碰撞事故发生前，由于车辆失控等原因导致车轮离地，出现腾空、跳跃；此种情形下，由于车轮脱离路面，EDR记录的车速值并非汽车的实际运动速度，车速记录与车辆实际速度存在较大差异，调查人员需要通过视频监控或理论计算等其他途径，获得车辆实际速度。

3. 车轮在路面产生滑转

与车轮在路面出现滑移类似，当汽车车轮驱动力大于路面驱动力时，便会产生车轮滑转或边走边滑的情形，特别是当车轮原地滑转与另一运动的车辆发生碰撞时，车辆实际并未发生移动，但记录的车速并不为0，与实际情况相去甚远。

（三）EDR数据记录中的误差

EDR数据出现削波现象

EDR数据被削波即为记录数据超过量程被强制记录限值；受车辆传感器性能或EDR数据记录区间的限制，实际运动状态参数值超越传感器记录范围即被削波。如部分丰田EDR模块车速记录上限为122km/h，超过此值后均被记录为122km/h（如图3），而实际行驶速度值可能与此上限值相去甚远。

（四）数据检索操作中的误差

1. 拆卸模块操作失误产生新数据或数据被覆盖

车辆发生碰撞事故之后，车辆损坏程度的不同导致提取EDR数据方式的不同，Bosch CDR提供了DLC和D2M两种基本的EDR数据读取方式；数据读取时优先选择DLC模式，事故调查人员在车辆电路严重受损，尝试各种方式不能为电脑等模块上电的情况下，拆卸EDR数据模块，选择D2M读取模式。在从汽车上拆卸模块时，必须首先给模块断电，静置5分钟后，严格按操作规程拆卸。有些情况下，由于模块带电、碰撞、倾斜、跌落等操作失误会导致模块中产生新的数据，或者覆盖以前的碰撞数据。作为事故调查人员应当首先客观评估拆卸EDR数据模块可能带来的风险。

2. 信息录入错误导致EDR数据读取时出现错误

汽车各大主机厂销往世界各地的同一年款的车辆配置不同，利用Bosch CDR读取车辆EDR数据时，首先需要对车辆的VIN进行校验识别，通过VIN检查确认车辆是否被支持，检查车辆有哪些模块数据可以读取，调查人员务必输入正确的VIN。有时借用同品牌型号的其它区域VIN也可以通过VIN校验，通过VIN欺骗的方式，读取车辆的EDR数据，但由于使用了不正确的VIN，可能会导致不正确的数据转译或读取过程中的通信错误[10]。

尽管EDR数据具有全面、准确的特点，但在一些特殊条件下，EDR数据会出现与实际情况不一致的情形，需要调查人员分析误差原因，对EDR数据进行校正，避免过度依赖电子证据做出不正确的判断。

三、案例应用

某日，一辆雪弗兰小型轿车在驶进一丁字路口时与一摩托车发生碰撞事故，碰撞前驾驶人发现危险并采取了制动措施，事故后的现场照片如图4所示。利用Bosch CDR 数据读取工具读取雪佛兰ACM模块，生成的报告如图5、图6所示。

根据雪佛兰汽车的EDR数据报告可知，此事件为一起气囊未展开事件，碰撞后汽车的运动方向并未发生严重改变，事发时驾驶人系上了安全带。EDR数据记录了事发前5秒的数据，碰撞前3秒驾驶人采取了制动措施，发动机转速和车辆行驶速度下降。

从EDR显示的车辆碰撞前数据分析可知，碰撞前3秒车速为21英里/小时，换算为33.73km/h=9.37m/s，碰撞前2秒汽车行驶速度降为0m/s。这显然是不可能的，一方面，根据经验判断如果车速超过30km/h碰撞固定物车速瞬间降为0km/h会导致气囊起爆，而事故现场发现气囊并未起爆；另一方面，碰撞前2秒车速已经为0km/h，车辆处于静止状态，与摩托车发生侧向刮擦事故，汽车纵向速度变化量（delta-V）不可能触发EDR记录意外事件，这与车辆记录了一个气囊未展开事件相矛盾。根据现场道路湿滑和散落碎石的附着条件以及当时车辆33.73km/h的车速行驶条件，汽车的减速度达到9.37m/s2=0.956g几乎是不可能的。汽车EDR数据记录与事故现场物证及EDR记录的原理出现诸多矛盾。

综合现场痕迹物证和EDR数据记录分析，从交通事故现场遗留痕迹的照片不难看出，汽车在停止前，驾驶人采取了制动措施，并且导致车轮在路面产生明显的抱死拖滑痕迹，这是由于在湿滑的碎石路面上，汽车在制动过程中出现轮胎与路面之间的附着系数减小，导致车轮在地面上滑移了较长一段距离后方才停车所致。也正是由于车轮遇到铺有碎石子的湿滑路面导致车轮抱死，从而使EDR记录的车辆行驶速度为0mph。

本案分析可知，随着GB 39732-2020《汽车事件数据记录系统》的实施，车载电子证据在交通事故调查中必将成为一个重要的取证对象，但汽车的EDR数据毕竟仅是车辆碰撞事故证据的一部分，事故调查人员不能过分依赖EDR数据；使用EDR数据时必须综合分析EDR数据反映的车辆运动状态，能够与交通事故现场的痕迹物证相互印证。由于使用环境和EDR记录系统自身所限，EDR数据有时还会与交通事故痕迹物证产生较大偏移，事故调查人员就更需要通过物理证据分析偏离的原因，从而科学、高效地利用EDR数据。