高速公路智能應急系統(tǒng)開發(fā)的一點研究

孫榮軍

摘?要：智能交通應急最重要的是及時獲取救援信息并且準確定位，本文根據(jù)高中物理方法和大學結構力學理論，運用動量守恒和快速畫彎矩圖方法，結合圖表分析，研究了車輛在高速公路高速行駛狀態(tài)下，發(fā)生突發(fā)事件的共性特征，得到了三個共性特征，該研究對解決智能交通應急中智能搜索方面具有重要意義。

關鍵詞：高速公路;突發(fā)事件;智能交通應急;獲取救援;準確定位

在我國，1000個交通事故傷害者中只有14.3%得到救助。在交通事故死亡人數(shù)當中，60%是死于醫(yī)院或者送到醫(yī)院到途中，其中30%因為搶救不及時導致的死亡。中國交通事故致死率平均下來21.5%，2013年的數(shù)據(jù)，相比于美國是1.39%，日本是0.56%，柏林死亡率是0.52%，受傷是17952人，如何把受傷和死亡率降低這是很重要的課題。因此及時獲取信息，緊急救援，把交通事故降到最低是必須要做的事情，保證道路暢通是救援的使命。這更加說明了智能應急系統(tǒng)的迫切需要性。

1 突發(fā)事件

高速公路的特點：高速行駛，限于汽車，分隔帶行駛。高速公路上的突發(fā)事件大致分為兩種，車輛自身突發(fā)事件和乘客自身突發(fā)事件。車輛自身突發(fā)事件包括：車輛之間發(fā)生碰撞，車輛自身爆胎，車輛撞路段護欄，車輛緊急剎車（嚴重導致翻車）等等。乘客自身突發(fā)事件包括：劫匪威脅，突發(fā)嚴重病情，醉酒駕駛等等。乘客自身突發(fā)事故，可以隨時打電話可以解決。因此本文主要討論車輛自身突發(fā)事件。

2 車輛自身突發(fā)事件的共性特點

1碰撞時刻速度大小變化特別大。（也要考慮司機瞬間調速的因素，比如從60km/h加速到80km/h或者從80km/h減速到60km/h）2車輛最終速度為0。運用動量知識建立理想模型分析原因。

小汽車車輛載重范圍330kg<=X<=550kg（三座位，五座位車輛）。

貨車重量范圍（包括載重）1800kg<=Y<=28000kg。

高速路段車輛行駛速度范圍60km/h<=X<=120km/h。

分類計算，將數(shù)據(jù)代入圖中四個公式。

2.1 小汽車撞小汽車（嚴重碰撞后必有一輛車速度為0）

分析可得車輛速度變化范圍為：前車：-33.4<=X<=-16.7?后車：16.7<=Y<=33.4。

2.2 小汽車撞貨車

分為兩種情況：1小汽車與貨車并行行駛時，貨車突然側翻壓住小汽車。

這種情況的特征：①小汽車和貨車速度隨時間同時逐漸下降，一直連續(xù)下降下降到0。②貨車輪胎脫離路面。

2.3 小汽車在前，貨車在后，小汽車撞貨車

分析可得車輛速度變化范圍為：前車：-33.4<=X<=-16.7?后車：16.7<=Y<=33.4或者1.0<=Y<=2.2。

2.4 小汽車在后，貨車在前，貨車撞小汽車（這種情況很少發(fā)生）

分析可得車輛速度變化范圍為：前車：-33.4<=X<=-16.7?后車：16.7<=Y<=33.4或者車輛直接損壞不能行使，速度在很短時間內為0。

高速公路小汽車或貨車碰圍欄模型簡化為：

2.5 小汽車或貨車撞圍欄

汽車或貨車撞欄桿由于時間短暫，作用力強，可以簡化為結點荷載（知識有限，根據(jù)結構力學相關結論小汽車可以簡化為下列模型，貨車勉強一點）

設L=2m（高速路一般估算為2m），則小汽車彎矩范圍：7531.7N*m<=（1/8）*Fp*L<=15063.4N*m

貨車彎矩范圍：7515N*m<=（1/8）*Fp*L<=233800N*m

由數(shù)據(jù)得：當汽車或貨車撞護欄時，1要么護欄撞出巨大變形，車輛在高速路面，車輛速度變?yōu)?。2要么護欄撞開，車輛脫離高速路面，車速變?yōu)?。如圖所示：

3 綜上可得結論

高速公路車輛發(fā)生事故有三種共性情況：

（1）前車在高速路行駛速度在極短時間內變化為：

-33.4m/s<=X<=-16.7m/s且很快最終速度為0。

（2）車輛輪胎脫離路面。

（3）車輛在行駛過程中，脫離高速公路路段。

滿足三種情況其中一個則可斷定高速公路路段車輛發(fā)生突發(fā)事故。

需要解決的問題。①如何準確測量車輛速度變化量。②如何測得輪胎脫離路面及車輛脫離高速路段。

3.1 通過測量汽車輪胎的外半徑

然后安裝一個智能角速度測量儀器（測的是角速度，記錄的是速度和速度變化量）。一旦在高速路行駛速度為0，能自動發(fā)出救急信號。原理：V=WR和△V=△WR

3.2 測輪胎脫離路面

由此可得 當L=00時，車輛發(fā)生翻車情況。測高儀會發(fā)出急救信號。

當L/h遠大于2時（L有確切數(shù)值），車輛也會發(fā)生翻車情況。測高儀會發(fā)出急救信號。

總之兩個儀器的關鍵就是把信號及時傳到指揮中心，以便于指揮中心根據(jù)信號立刻定位，及時救援。

4 結語

綜上所述：本文詳細說明了高速路段車輛發(fā)生突發(fā)事件的幾種突出情況，得出了車輛發(fā)生突發(fā)事件的三個共性特征，接著提供了一些解決智能應急搜索難題的一些小思路，由于作者知識水平有限，本文在理論分析過程中，構建模型過于簡單化，但能反映出明顯問題并因此發(fā)現(xiàn)出小規(guī)律。對于關鍵技術的建議只提供了一宏觀思路，微觀儀器設計上的思路沒有提出。希望本文能為他人繼續(xù)研究指明方向，提供線索。