标题 | 高速公路智能应急系统开发的一点研究 |
范文 | 孙荣军
摘?要:智能交通应急最重要的是及时获取救援信息并且准确定位,本文根据高中物理方法和大学结构力学理论,运用动量守恒和快速画弯矩图方法,结合图表分析,研究了车辆在高速公路高速行驶状态下,发生突发事件的共性特征,得到了三个共性特征,该研究对解决智能交通应急中智能搜索方面具有重要意义。 关键词:高速公路;突发事件;智能交通应急;获取救援;准确定位 在我国,1000个交通事故伤害者中只有14.3%得到救助。在交通事故死亡人数当中,60%是死于医院或者送到医院到途中,其中30%因为抢救不及时导致的死亡。中国交通事故致死率平均下来21.5%,2013年的数据,相比于美国是1.39%,日本是0.56%,柏林死亡率是0.52%,受伤是17952人,如何把受伤和死亡率降低这是很重要的课题。因此及时获取信息,紧急救援,把交通事故降到最低是必须要做的事情,保证道路畅通是救援的使命。这更加说明了智能应急系统的迫切需要性。 1 突发事件 高速公路的特点:高速行驶,限于汽车,分隔带行驶。高速公路上的突发事件大致分为两种,车辆自身突发事件和乘客自身突发事件。车辆自身突发事件包括:车辆之间发生碰撞,车辆自身爆胎,车辆撞路段护栏,车辆紧急刹车(严重导致翻车)等等。乘客自身突发事件包括:劫匪威胁,突发严重病情,醉酒驾驶等等。乘客自身突发事故,可以随时打电话可以解决。因此本文主要讨论车辆自身突发事件。 2 车辆自身突发事件的共性特点 1碰撞时刻速度大小变化特别大。(也要考虑司机瞬间调速的因素,比如从60km/h加速到80km/h或者从80km/h减速到60km/h)2车辆最终速度为0。运用动量知识建立理想模型分析原因。 小汽车车辆载重范围330kg<=X<=550kg(三座位,五座位车辆)。 货车重量范围(包括载重)1800kg<=Y<=28000kg。 高速路段车辆行驶速度范圍60km/h<=X<=120km/h。 分类计算,将数据代入图中四个公式。 2.1 小汽车撞小汽车(严重碰撞后必有一辆车速度为0) 分析可得车辆速度变化范围为:前车:-33.4<=X<=-16.7?后车:16.7<=Y<=33.4。 2.2 小汽车撞货车 分为两种情况:1小汽车与货车并行行驶时,货车突然侧翻压住小汽车。 这种情况的特征:①小汽车和货车速度随时间同时逐渐下降,一直连续下降下降到0。②货车轮胎脱离路面。 2.3 小汽车在前,货车在后,小汽车撞货车 分析可得车辆速度变化范围为:前车:-33.4<=X<=-16.7?后车:16.7<=Y<=33.4或者1.0<=Y<=2.2。 2.4 小汽车在后,货车在前,货车撞小汽车(这种情况很少发生) 分析可得车辆速度变化范围为:前车:-33.4<=X<=-16.7?后车:16.7<=Y<=33.4或者车辆直接损坏不能行使,速度在很短时间内为0。 高速公路小汽车或货车碰围栏模型简化为: 2.5 小汽车或货车撞围栏 汽车或货车撞栏杆由于时间短暂,作用力强,可以简化为结点荷载(知识有限,根据结构力学相关结论小汽车可以简化为下列模型,货车勉强一点) 设L=2m(高速路一般估算为2m),则小汽车弯矩范围:7531.7N*m<=(1/8)*Fp*L<=15063.4N*m 货车弯矩范围:7515N*m<=(1/8)*Fp*L<=233800N*m 由数据得:当汽车或货车撞护栏时,1要么护栏撞出巨大变形,车辆在高速路面,车辆速度变为0。2要么护栏撞开,车辆脱离高速路面,车速变为0。如图所示: 3 综上可得结论 高速公路车辆发生事故有三种共性情况: (1)前车在高速路行驶速度在极短时间内变化为: -33.4m/s<=X<=-16.7m/s且很快最终速度为0。 (2)车辆轮胎脱离路面。 (3)车辆在行驶过程中,脱离高速公路路段。 满足三种情况其中一个则可断定高速公路路段车辆发生突发事故。 需要解决的问题。①如何准确测量车辆速度变化量。②如何测得轮胎脱离路面及车辆脱离高速路段。 3.1 通过测量汽车轮胎的外半径 然后安装一个智能角速度测量仪器(测的是角速度,记录的是速度和速度变化量)。一旦在高速路行驶速度为0,能自动发出救急信号。原理:V=WR和△V=△WR 3.2 测轮胎脱离路面 由此可得 当L=00时,车辆发生翻车情况。测高仪会发出急救信号。 当L/h远大于2时(L有确切数值),车辆也会发生翻车情况。测高仪会发出急救信号。 总之两个仪器的关键就是把信号及时传到指挥中心,以便于指挥中心根据信号立刻定位,及时救援。 4 结语 综上所述:本文详细说明了高速路段车辆发生突发事件的几种突出情况,得出了车辆发生突发事件的三个共性特征,接着提供了一些解决智能应急搜索难题的一些小思路,由于作者知识水平有限,本文在理论分析过程中,构建模型过于简单化,但能反映出明显问题并因此发现出小规律。对于关键技术的建议只提供了一宏观思路,微观仪器设计上的思路没有提出。希望本文能为他人继续研究指明方向,提供线索。 |
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