高速公路智能应急系统开发的一点研究

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。