基于能量儲備與釋放理論的大貨車交通事故機(jī)理與對策研究

李淑慶,肖莉英,彭囿朗

(重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶 400074)

基于能量儲備與釋放理論的大貨車交通事故機(jī)理與對策研究

李淑慶,肖莉英,彭囿朗

(重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶 400074)

為揭示大貨車交通事故發(fā)生的本質(zhì)規(guī)律，針對我國大貨車交通事故頻發(fā)、大貨車交通安全問題日益突出這一現(xiàn)狀，以大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理為研究對象，基于能量儲備與釋放理論，建立了大貨車能量儲備模型與能量釋放模型，提出了基于能量儲備與釋放的大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理，并通過案例對該機(jī)理的科學(xué)性和適用性進(jìn)行了驗(yàn)證。案例分析表明：基于能量儲備與釋放理論的大貨車交通事故機(jī)理能夠充分揭示大貨車交通事故造成嚴(yán)重人身傷害的內(nèi)在本質(zhì)，而科學(xué)管理和控制能量意外釋放的誘發(fā)因素是避免大貨車交通事故發(fā)生的根本途徑。最后，從能量適度儲備與合理釋放角度提出了預(yù)防我國大貨車交通事故的對策與建議。

大貨車；交通事故機(jī)理;能量儲備與釋放；對策

近年來，隨著我國大貨車運(yùn)輸業(yè)的蓬勃發(fā)展，道路貨運(yùn)變得更加高效、便捷，但大貨車交通事故卻日益頻發(fā)。由于大貨車具有車身長、重心高、制動困難、行駛慣性大等特點(diǎn)，一旦發(fā)生交通事故，就會造成巨大的人身傷害和財產(chǎn)損失。據(jù)2007年美國國家公路運(yùn)輸安全監(jiān)管局發(fā)布的交通安全統(tǒng)計報告顯示，當(dāng)年該國發(fā)生的大貨車(載重>4.5 t)交通事故達(dá)423 000起，共造成4 808人死亡(占當(dāng)年美國公路交通事故死亡人數(shù)的12%)、101 000人受傷[1]。就我國而言，貨車更是引發(fā)高速公路重大交通事故的主要原因[2]。因此，深入研究大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理、揭示大貨車交通事故發(fā)生的本質(zhì)規(guī)律，對有效預(yù)防和治理大貨車交通事故的發(fā)生、提高道路貨運(yùn)安全性顯得極為緊迫。

目前，國內(nèi)外學(xué)者從不同角度對大貨車交通事故機(jī)理進(jìn)行了理論探索。從大貨車駕駛員行為心理及車輛違法載運(yùn)角度看，王海芳等[3]、高建平等[4]基于事故致因理論分析了導(dǎo)致大貨車交通事故發(fā)生的人為因素，認(rèn)為90%以上大貨車都存在超載問題，得出超載是大貨車交通事故的主要致因，并提出了相應(yīng)改善措施；Reason[5]基于復(fù)雜系統(tǒng)事故因果理論，提出了任何技術(shù)缺陷、人為失誤、違章違法等均為大貨車交通事故的觸發(fā)器，只有當(dāng)這些觸發(fā)器與系統(tǒng)中的“潛在錯誤”同時起作用時，才會引發(fā)交通事故；威格里斯沃思建立了人為失誤一般機(jī)理模型，認(rèn)為人為失誤是各類交通事故的根本原因[6]?？梢?，此類大貨車交通事故機(jī)理研究均將人看作是誘發(fā)事故的主要因素。從道路與大貨車車輛缺陷角度看，朱秀麗等[7]分析了道路交通系統(tǒng)中人、車、路等要素的相互作用與反饋過程，認(rèn)為盡管人在整個系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用，但90%以上大貨車交通事故源于機(jī)械故障；劉柏秀等[2]、馬璐[8]研究發(fā)現(xiàn)大貨車自身特性會使交通流中各類型車輛間產(chǎn)生較大速度差，由此導(dǎo)致的頻繁超車是造成大貨車與其他類型車輛發(fā)生碰撞事故的主要原因；前蘇聯(lián)學(xué)者研究認(rèn)為，不良道路條件的影響是各類交通事故的直接或間接原因[9-10]；歐洲聯(lián)合經(jīng)濟(jì)委員會在預(yù)防道路不幸事件問題研究中指出，70%的道路交通事故源于道路缺陷[11]?？梢?，此類大貨車事故機(jī)理研究均將道路、大貨車車輛看作是誘發(fā)事故的重要因素。從不良天氣及環(huán)境角度看，彭旭東等[12]研究發(fā)現(xiàn)影響駕駛員在冰雪天氣下安全行駛的主要因素是車輛自身安全性能及操控穩(wěn)定性；燕南等[13]、Shao等[14]指出在雪天行車時貨車駕駛員視線易受冰雪影響，若以常速或超速行駛極易引發(fā)交通事故；加拿大里賈納大學(xué)的Suggett指出行駛在冰雪道路上的機(jī)動車，其交通事故率是正常天氣下的2倍，其中70%的事故會導(dǎo)致傷亡[15]。顯然，此類大貨車事故機(jī)理研究均將不良天氣影響作為大貨車事故分析的出發(fā)點(diǎn)。

綜上分析可見，國內(nèi)外學(xué)者目前僅從駕駛員行為心理、違法載運(yùn)、道路與車輛缺陷、不良天氣及環(huán)境等角度對大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理進(jìn)行定性分析，未從大貨車自身慣性能量與行車特點(diǎn)出發(fā)分析眾多大貨車事故誘因間的相互作用，缺乏對大貨車事故發(fā)生機(jī)理的定量化研究與本質(zhì)描述?；诖耍疚臄M以大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理為研究對象，基于能量儲備與釋放理論，建立大貨車交通事故定量化理論模型，提出基于能量儲備與釋放的大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理，并通過實(shí)例驗(yàn)證所提出的大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理的科學(xué)性與適用性,最后有針對性地提出預(yù)防與治理大貨車交通事故的對策與建議。

1 能量儲備與釋放理論

1.1 能量儲備與釋放基本理論

物體能量既不會被消滅，也不會被創(chuàng)生，它只能由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。當(dāng)不受外力影響時，物體內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)變守恒；當(dāng)受到外力影響時，物體內(nèi)部能量將出現(xiàn)增減，這即為物體能量的儲備或釋放。

能量儲備理論認(rèn)為，除輻射能外，機(jī)械能、電能、熱能、化學(xué)能、核能五種主要類型的能量均可儲備(即蘊(yùn)藏)在普通形式的能量中[16]。例如機(jī)械能可儲備在動能或勢能中，電能可儲備在感應(yīng)場能或靜電場能中等。而大貨車運(yùn)行時所儲備的能量主要體現(xiàn)在其所具有的動能和勢能上。大貨車之所以能在道路上行駛，主要是靠其發(fā)動機(jī)將燃料燃燒后產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(含動能和勢能)、熱能等進(jìn)行儲備，從而維持車體正常行駛。

能量意外釋放理論認(rèn)為異?；蛞馔饽芰康霓D(zhuǎn)移(或釋放)是各類事故的核心致因，能量可在任一系統(tǒng)中流動或轉(zhuǎn)移，控制能量的最終目的是為使其按照預(yù)先設(shè)計的轉(zhuǎn)移或釋放渠道進(jìn)行流動[17]。當(dāng)外界因素干擾影響到物體內(nèi)部系統(tǒng)各要素時，該物體內(nèi)部將發(fā)生能量的流動(即發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化)。而當(dāng)某個或多個因素使物體能量失去應(yīng)有控制后，該物體即會發(fā)生能量的異常(或意外)釋放或轉(zhuǎn)移(即造成了安全事故)，給物體能量影響范圍內(nèi)的人或物造成傷害或損壞[18]。

1.2 能量儲備與釋放理論對于大貨車事故機(jī)理研究的適用性分析

目前，國內(nèi)外學(xué)者在對事故發(fā)生的本質(zhì)進(jìn)行了深入理論探討后，認(rèn)為事故是一種不正?；虿幌Ｍ?、易威脅人身安全和造成財產(chǎn)損失的能量釋放現(xiàn)象，為使事故可控，須深入認(rèn)知其發(fā)生機(jī)理，采取有效控制手段進(jìn)行約束，從而使安全約束域與安全認(rèn)知域?qū)崿F(xiàn)最大重合[19-20]。能量儲備與釋放理論是一套成熟的系統(tǒng)理論方法，它對事故發(fā)生的本質(zhì)根源及預(yù)防方法論述全面系統(tǒng)，適用于對某一特定能量系統(tǒng)進(jìn)行事故發(fā)生機(jī)理與致因研究。眾所周知，大貨車在行駛過程中勢必會儲備巨大能量，因此大貨車行車系統(tǒng)是一個典型的能量系統(tǒng)。運(yùn)用能量儲備與釋放理論對大貨車交通事故機(jī)理進(jìn)行研究，可系統(tǒng)歸納分析大貨車行車系統(tǒng)中的能量流動過程，剖析誘使大貨車交通事故頻繁發(fā)生規(guī)律的深層機(jī)理，找出導(dǎo)致大貨車交通事故損失嚴(yán)重的本質(zhì)根源。可見，能量儲備與釋放理論可較好地適用于大貨車交通事故機(jī)理研究。

2 大貨車能量儲備與釋放模型的構(gòu)建

2.1 大貨車行駛過程中的受力分析

鑒于大貨車在上坡、水平和下坡3種道路行駛條件下所儲備的能量存在差異，故對此3種條件下大貨車的受力情況進(jìn)行分析。上坡時，大貨車主要受力為驅(qū)動力Ft(kN)、地面滾動阻力Ff(kN)、空氣阻力Fw(kN)以及自身重力的分力Fi(kN)(見圖1)；水平時，大貨車主要受力為Ft、Ff、Fw；下坡時，大貨車無需提供Ft，車體主要受力為車輪倒拖阻力Fte(kN)和剎車阻力Ftr(kN)(見圖2)。圖1和圖2中，m為大貨車質(zhì)量(kg)，g為重力加速度(m/s2)，θ為行駛路段坡面與水平面的夾角(°)，i為行駛路段理論坡度(%)，i=sinθ。則大貨車行駛過程中所受合力F(kN)為

F=Ft±Fi-Ff-Fw-Fte-Ftr

(1)

式中：上坡時，F(xiàn)i取“-”，F(xiàn)te與Ftr為0；水平時，F(xiàn)i、Fte與Ftr為0；下坡時，F(xiàn)t為0，F(xiàn)i取“+”。

2.2 大貨車能量儲備模型的構(gòu)建

在大貨車行駛過程中，其內(nèi)部化學(xué)能、動能和熱能間一直在不斷轉(zhuǎn)換，但這種轉(zhuǎn)換既非簡單地單向轉(zhuǎn)換，也非完全地相互轉(zhuǎn)換，而是有其特有規(guī)律[21]。當(dāng)大貨車正常行駛時，一般由燃料燃燒的化學(xué)能單向轉(zhuǎn)換為熱能和動能，而轉(zhuǎn)換掉的這部分化學(xué)能中，有70%直接或間接轉(zhuǎn)換成熱能而損失掉，剩下約30%將轉(zhuǎn)換為大貨車動能或勢能，從而使汽車加速運(yùn)動或克服重力或阻力做功。圖3為大貨車正常行駛的能量儲備過程[22]。

在大貨車正常行駛過程中，設(shè)△E為燃料轉(zhuǎn)換的化學(xué)能(kJ)，△Ec為燃料轉(zhuǎn)化給傳動系統(tǒng)的能量(kJ)，△EQ為燃料燃燒直接損失的熱能(kJ)，△Ek為車輛增加的動能(kJ)，△Ep為車輛增加的勢能(kJ)，△Eq為車輛克服阻力損失的熱能(kJ)，則其能量守恒方程為

△E=△Ec+△EQ

(2)

△Ec=△Ek+△Ep+△Eq

(3)

當(dāng)大貨車上坡行駛時，燃料轉(zhuǎn)化給傳動系統(tǒng)的能量將轉(zhuǎn)化為大貨車的爬坡動能、克服重力做功的勢能以及克服各種阻力而損失的熱能。熱能一般會經(jīng)空氣耗散掉，不能被大貨車系統(tǒng)儲存，則大貨車上坡運(yùn)行時所儲備的能量為其動能增量與勢能之和。當(dāng)大貨車水平行駛時，視其勢能為0，燃料轉(zhuǎn)化給傳動系統(tǒng)的能量一部分轉(zhuǎn)化為大貨車的行駛動能，另一部分轉(zhuǎn)化為大貨車克服各種摩擦力而損失的熱能。結(jié)合動能定理可得，大貨車水平運(yùn)行時所儲備的能量為其動能增量。當(dāng)大貨車下坡行駛時，其所需動能和克服各種阻力損失的熱能完全由重力勢能來提供，此時損失的熱能包含了大貨車制動力所做的功，而結(jié)合從大貨車重力分力、各種阻力的實(shí)際做功及動能定理可得，大貨車下坡運(yùn)行時所儲備的能量為其動能增量。

根據(jù)上述對大貨車在上坡、水平和下坡3種道路行駛條件下的能量儲備過程分析，可知大貨車行駛過程中所儲備的能量ES(kJ)為

(4)

基于動能定理，將大貨車行駛過程中重力分力和各類阻力所做的功代入(4)式，即可得大貨車能量儲備模型為

ES=

(5)

2.3 大貨車能量釋放模型的構(gòu)建

根據(jù)能量釋放理論可知，在大貨車行駛過程中，當(dāng)存在外因影響使其能量產(chǎn)生意外釋放時，就會發(fā)生交通事故。從事故隱患到事故發(fā)生、再到傷害出現(xiàn)，這一過程并非瞬間發(fā)生，而是一系列因果事件相繼發(fā)生的結(jié)果。能量的意外釋放是事故發(fā)生的突變點(diǎn)，從能量意外釋放到事故發(fā)生這一過程中，能量將由小到大逐漸儲備，然后再由大到小逐步釋放，最終導(dǎo)致事故出現(xiàn)[23]。根據(jù)大貨車能量釋放造成交通事故的客觀條件，建立如下大貨車能量釋放模型：

(1) 定義第i個初級能量源在t時間段內(nèi)的能量為Cti(kJ)，初級能量源個數(shù)為j。根據(jù)能量釋放理論，當(dāng)每個初級能量源釋放能量時，受現(xiàn)存道路防護(hù)設(shè)施或外界條件約束，會在t時間內(nèi)匯集形成第k個中級能量源Ztk(kJ)(k=1,2,…，l)；

(2) 同理，中級能量源Ztk也會演變成高級能量源Gtm(kJ)(m=1,2,…，n)；

(3) 定義現(xiàn)存道路防護(hù)設(shè)施或外界條件對初、中、高級能量源的控制程度分別為αt、βt、γt。當(dāng)高級能量源Gtm釋放能量時，即大貨車在此時刻點(diǎn)發(fā)生了交通事故，意外釋放能量。則大貨車交通事故釋放的能量ER(kJ)為

(6)

一般情況下，大貨車交通事故所意外釋放出來的能量主要轉(zhuǎn)移給人(駕駛員、乘客及行人等)、車(事故參與車輛)和物(車載貨物與外界設(shè)施)。若P、C、Q分別為人、車、物對于大貨車釋放能量的承受極限值(kJ)，當(dāng)ER>P、C或Q時，大貨車交通事故即會造成人身傷害、車輛破壞和財產(chǎn)損失?？梢?，避免能量源意外釋放、切斷能量源轉(zhuǎn)移路徑或載體、讓能量源承載者或物自備防范設(shè)施，是預(yù)防和減輕大貨車交通事故傷害或損失嚴(yán)重度的有效手段。

3 基于能量儲備與釋放的大貨車事故發(fā)生機(jī)理分析

大貨車運(yùn)行系統(tǒng)中的能量(包括熱能及其轉(zhuǎn)化形成的其他形式的能)與大貨車所裝載的危險物(包括可燃物、爆炸物等)均為誘發(fā)大貨車交通事故的危險能量源(即大貨車儲備的能量)。在人的不安全行為、車的不安全狀態(tài)、道路環(huán)境的不安全因素等影響下，一旦車體本身或危險物儲存的少量能量失去控制或意外釋放，就會誘發(fā)整個大貨車運(yùn)行系統(tǒng)中眾多在車體中流動的能量或危險物質(zhì)本身蘊(yùn)含的能量整體失去控制或連鎖釋放，最終釀成傷亡慘重、損失巨大的大貨車交通事故。圖4為基于能量儲備與釋放的大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理模型。

4 案例分析

4.1 案例概況

2012年8月3日，北京西五環(huán)某處發(fā)生一起1死2傷的三輛大貨車連環(huán)追尾事故。經(jīng)調(diào)查分析得知，在這起大貨車交通事故中，事故發(fā)生路段坡度較大，當(dāng)時三輛大貨車所受外力均大于零，若不采取制動措施，車輛會加速行駛(即動能將越來越大)。該事故過程為滿載鋼筋的大貨車(A車)制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致其速度過快而追尾裝載暖氣片的大貨

車(B車)；當(dāng)B車被追尾后，繼續(xù)前行直至追尾空載的大貨車(C車)，然后B車側(cè)翻入路邊溝中；最后，被追尾的C車失控，左轉(zhuǎn)90°后橫在路中央，隨即又受到A車(當(dāng)時仍在前行)的再次撞擊，最終兩車停下。事故過程重現(xiàn)見圖5。

4.2 基于能量儲備與釋放的大貨車事故過程分析

已有研究表明，大貨車下坡所需動能以及車體因克服摩擦力而耗散的熱能可完全由大貨車重力勢能提供。在上述事故案例中，A、B、C三車減小的重力勢能一部分用于維持貨車以穩(wěn)定的車速下坡，另一部分則完全釋放，用以車輛制動。因A車裝載鋼筋(最重)，故其在行駛過程中所儲備的能量最大,當(dāng)下坡行駛時，A車用以車輛制動的能量釋放過多，使得A車制動器溫度迅速上升,當(dāng)溫度超過制動器承受閾值時，致使制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，最終釀成此起事故。下面本文從大貨車能量儲備與釋放的角度有針對性地剖析此次事故的發(fā)生機(jī)理。

從能量正常儲備與釋放角度看，A、B、C三車在下坡時自然會將自身重力勢能儲備為車體穩(wěn)定動能以及釋放為剎車制動動能，因A車裝載貨物最重，故其在行駛過程中正常儲備與釋放的能量理應(yīng)最大。從能量意外儲備與釋放角度看，首先，由于制動系統(tǒng)故障，致使A車在持續(xù)下坡時非正常地將自身重力勢能全部儲備為車體加速動能，而A車速度過快導(dǎo)致其追尾B車；其次，在A車追尾B車瞬間，A車將自身正常與非正常兩種狀態(tài)下所儲備的大部分動能一并在極短時間內(nèi)意外釋放給B車，使得B車速度劇增，讓B車追尾C車成為必然；然后，在B車追尾C車后，B車剩余動能使車身繼續(xù)前移，撞斷燈桿后側(cè)翻入邊溝消散掉最后一部分能量，而受B車瞬間意外釋放能量的驅(qū)使，C車加速失穩(wěn)前沖，向左急轉(zhuǎn)90°后側(cè)翻于路中央，恰好又與A車發(fā)生碰撞；最后，A、C兩車動能全部轉(zhuǎn)化為車體水平位移帶來的輪胎摩擦熱能以及兩車車身的形變內(nèi)能。必須指出，在這起追尾碰撞事故中，由于車體與車內(nèi)人員是一個運(yùn)動整體，因此車內(nèi)人員與車身一樣，會吸收部分碰撞能量(如車體變形內(nèi)能)。據(jù)事后調(diào)查，事故車內(nèi)人員所吸收的能量已超過或接近人所能承受的最大限值，故表現(xiàn)為人員傷亡?？梢?，從能量儲備與釋放角度剖析大貨車交通事故的發(fā)生機(jī)理具有一定的科學(xué)性與適用性。

5 大貨車交通事故防治對策與建議

基于上述大貨車交通事故案例分析，本文從能量適度儲備與合理釋放角度提出如下預(yù)防大貨車交通事故的對策與建議。

5.1 能量適度儲備

(1) 加大大貨車三超違法行為整治力度。目前，我國大貨車駕駛員交通安全意識普遍較差，易出現(xiàn)“超載、超速、超限”三超違法駕駛行為。三超違法行為易使大貨車在行駛過程中所儲備的能量超過自身承受極限，從而影響車輛操控穩(wěn)定性和制動性，是釀成傷亡慘重、損失巨大貨車交通事故的重要原因[24]。因此，應(yīng)加大大貨車三超違法行為的整治力度，減輕大貨車行車系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，減小大貨車行駛過程中所儲備的能量，從而降低大貨車交通事故率和事故嚴(yán)重度。

(2) 優(yōu)化山區(qū)道路縱向指標(biāo)。行駛在連續(xù)長下坡路段的大貨車，其重力勢能將不斷轉(zhuǎn)化為動能，使車身儲備的能量持續(xù)增長。在這期間，大貨車駕駛員為控制車速將長時間連續(xù)使用剎車，這會造成剎車片快速處于高溫狀態(tài)并碳化，從而使剎車效能逐漸降低，甚至導(dǎo)致車輛制動完全失靈，直接增大了大貨車能量意外釋放的可能性，加重了行車安全隱患[25]。我國連續(xù)長下坡路段大貨車交通事故頻發(fā)的事實(shí)表明，目前山區(qū)道路路線設(shè)計的縱坡、坡長等縱向指標(biāo)仍需進(jìn)一步優(yōu)化。如已有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中最大縱坡和坡長的確定，僅主要考慮了汽車的上坡動力性能，而缺少對連續(xù)長下坡的安全性考慮[26]。因此，合理選擇新建道路縱向指標(biāo)和綜合整治已建連續(xù)長下坡路段安全問題是降低我國大貨車交通事故率的重要措施。

5.2 能量合理釋放

(1) 實(shí)行道路“寬容性設(shè)計”理念，為大貨車合理釋放一定能量創(chuàng)造時空條件。“寬容性設(shè)計”是指為提高道路安全性，在道路設(shè)計時擴(kuò)大道路“安全空間”，即道路設(shè)計要以人為本，具備較強(qiáng)“容錯、糾錯”功能，盡量采用良好的線形參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)，容許駕駛員由于疲勞、惡劣天氣、汽車故障等原因造成的少量失誤，避免駕駛員和乘客因這些非主觀因素的行為失誤而遭受重大交通事故[27]。可見，道路“寬容性設(shè)計”理念的核心思想是既能幫助行駛中偏離道路的車輛提供重回正常軌道的時空條件，也能為無法重回正常軌道的車輛創(chuàng)造合理釋放能量的客觀條件(即能吸收一定車輛意外釋放的能量)。目前，道路防撞護(hù)欄和避險車道等安全保障措施均能使大貨車合理釋放一定能量，已在一定程度上體現(xiàn)出道路“寬容性設(shè)計”的理念。今后，我國還應(yīng)強(qiáng)化以人為本的道路“寬容性設(shè)計”理念，不斷豐富和完善道路安全保障措施。

(2) 保證路面抗滑力處于合理范圍，為大貨車穩(wěn)定消耗一定能量奠定基礎(chǔ)。已有研究表明，道路雨天事故危險率約為晴天事故危險率的1.4倍，其主要原因?yàn)槿魏纬睗衤访娼Y(jié)構(gòu)，車輪與路面間的摩擦力總小于干燥路面[29]。當(dāng)大貨車因下坡行駛或出現(xiàn)緊急情況制動時，無論處于何種天氣狀態(tài)，抗滑力高的路面都能更有效地增加路面與大貨車輪胎間的摩擦力，使車輛在較短制動距離內(nèi)釋放大部分或全部能量，從而能降低或避免大貨車將所儲備能量意外釋放到人員或物體上。因此，為降低大貨車交通事故率(尤其在雨天)，應(yīng)盡量采用高抗磨光性集料來攤鋪路面，以保證道路路面抗滑力處于合理范圍，不至于使路面因抗滑力過低而降低行車安全性。

(3) 消除車輛及道路環(huán)境安全隱患，為大貨車自主削減一定能量提供切實(shí)保障。昆曲高速公路400起交通事故的車輛構(gòu)成統(tǒng)計表明，不合格車輛占該路段事故車輛總數(shù)的59%，不合格國產(chǎn)車(含國產(chǎn)貨車)占不合格車輛數(shù)的99%，操作失控與制動失效是造成貨車事故的主要致因[30]。據(jù)統(tǒng)計，我國道路交通事故黑點(diǎn)或段(道路及環(huán)境因素等綜合作用所致)致死率約為一般路段的1.09～1.16倍，事故黑點(diǎn)或段引發(fā)的高速公路重特大交通事故占比為10%[31]。究其原因在于我國車輛及道路環(huán)境存在較大安全隱患或不足。其中，車輛安全隱患或不足(如轉(zhuǎn)向或剎車系統(tǒng)出現(xiàn)故障)易導(dǎo)致駕駛員不能控制車輛按照自己預(yù)定的途徑進(jìn)行能量釋放，從而造成交通事故；道路環(huán)境安全隱患或不足(如平縱線形組合設(shè)計不合理)易誘使駕駛員在沒有任何補(bǔ)救措施的情況(即沒有采取任何措施釋放車體能量)下發(fā)生交通事故。今后，我國仍需在車輛(尤其是貨車)操控穩(wěn)定性、制動有效性上不斷改進(jìn)，仍需在道路交通事故黑點(diǎn)或段的整治上加大力度，以幫助駕駛員在事故發(fā)生前能自主削減一定能量，降低大貨車事故嚴(yán)重度，或是讓駕駛員能提前感知事故多發(fā)點(diǎn)的存在，及時控制或合理釋放能量，以減小大貨車事故發(fā)生率[32]。

6 結(jié) 論

本文以大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理為研究對象，基于能量儲備與釋放理論，構(gòu)建了大貨車能量儲備模型與能量釋放模型，并提出了基于能量儲備與釋放的大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理以及預(yù)防大貨車交通事故發(fā)生的有針對性的對策與建議。案例分析證明了能量的意外釋放是導(dǎo)致大貨車交通事故頻繁發(fā)生的根本原因之一。通過從能量儲備與釋放這一新穎角度來認(rèn)識大貨車交通事故發(fā)生機(jī)理，能科學(xué)規(guī)范大貨車駕駛員的行車行為，合理指導(dǎo)大貨車車輛的改良，以及深入優(yōu)化道路交通工程的規(guī)劃、設(shè)計與建設(shè)等，為預(yù)防或治理大貨車交通事故的發(fā)生奠定了一定的理論基礎(chǔ)。

[1] 楊宏進(jìn),李躍.改善大型車輛長陡下坡運(yùn)行安全性研究[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2011(12):318-321.

[2] 劉柏秀,李剛,肖殿良,等.高速公路貨車事故成因及貨車專用道分析[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2008,18(4):157-162.

[3] 王海芳,李運(yùn)芝.人的不安全行為是導(dǎo)致事故發(fā)生的重要因素[J].兵工安全技術(shù),1998(4):40-42.

[4] 高建平,柳本民,郭忠印.貨車交通對高速公路安全性的影響[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,33(6):763-767.

[5] Reason J.HumanError[M].England:Cambridge University Press,1990.

[6] 羅春紅.事故至因理論的比較分析[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2007,3(5):111-115.

[7] 朱秀麗,王花蘭,苗青,等.基于事故致因理論的高速公路交通事故分析及對策[J].交通科技與經(jīng)濟(jì),2012(1):65-71.

[8] 馬璐.道路因素對道路交通安全的影響分析[D].西安:長安大學(xué),2005.

[9] Miaou S,Lum H.Modeling vehicle accident and highway geometric design relationships[J].AccidentsAnalysisandPrevention,1993,25(6):42-51.

[10](蘇)巴布可夫.道路條件與交通安全[M].景天然譯.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1990.

[11]Solomon D.AccidentsonMainRuralHighwaysRelatedtoSpeed,DriverandVehicle[R].Washington,D.C.:Federal Highway Adminstration,1964.

[12]彭旭東,謝友柏.冰雪路面汽車輪胎的摩擦機(jī)理研究[J].汽車技術(shù),1998(4):10-13.

[13]燕南,譚景文,戴琪.冰雪天氣下道路交通事故成因及安全保通對策[J].華東公路,2010(3):21-23.

[14]Shao D,Gao J P,Yan N，et al.Impact of snowy and icy weather on freeway operation and improvement countermeasure studies of South China[C]//TRB88thAnunualMeetingCompendiumofPapersDVD.Washington,D.C.:Transportation Research Board,2009,09-1540.

[15]Andrey J,Mills B,Vandermolen J.WeatherInformationandRoadSafety[R].Toronto:Institute for Catastrophic Loss Reduction,2001.

[16]郭振華,李東,郭應(yīng)煥,等.能量轉(zhuǎn)換與守恒定律的發(fā)現(xiàn)[J].寶雞文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,32(4):40-46.

[17]王列妮.能量釋放論在易爆品運(yùn)輸中的應(yīng)用[J].安全健康和環(huán)境,2010,10(7):45-47.

[18]陳寶智.安全原理[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2002.

[19]汪送.一種事故致因系統(tǒng)論模型:認(rèn)知-約束模型[J].安全與環(huán)境工程,2014,21(6):110-113.

[20]Henrich H W,Petersen D,Roose N.IndustficalAccidentPrevention[M].New York:McGraw-Hill Companies,1980.

[21]張韡,魏朗,彭紹勇.基于能量守恒原理的公路線形安全性評價[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報,2009,9(4):85-91.

[22]劉崢,王建昕,帥石金,等.汽車發(fā)動機(jī)原理[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011.

[23]張光遠(yuǎn).高速鐵路行車安全機(jī)理及相關(guān)應(yīng)用問題研究[D].成都:西南交通大學(xué),2010.

[24]Stuster J W.TheUnsafeDrivingActsofMotoristsintheVicinityofLargeTrucks[R].Santa Barbara:Anacapa Science Inc,1999.

[25]馬亮,謝鳳禹,周應(yīng)新,等.高速公路長下坡路段制動失靈車輛專用減速帶減速機(jī)理淺析[J].公路,2010(5):202-206.

[26]韓躍杰,許金良,劉永福,等.連續(xù)長下坡路段的安全坡長[J].長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,30(5):35-39.

[27]黃明友,梁維廣.基于“寬容性設(shè)計理念”的交通事故多發(fā)路段改造設(shè)計[J].公路,2010(2):101-107.

[28]Abdelwahab W,Morral J.Determining need for and location of truck escape ramps[J].JournalofTransportationEngineering,1997,123(5):350-356.

[29]文斌,曹東偉.高速公路路面抗滑力與交通事故的統(tǒng)計分析[J].公路交通科技,2006,23(8):72-75.

[30]李興民,倪志海,陳勤彥.昆曲高速公路道路交通事故調(diào)查分析及對策[J].云南交通科技,2001,17(3):13-21.

[31]過秀成,盛玉剛,潘昭宇,等.公路交通事故黑點(diǎn)總體特征分析 [J].東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2007,37(5):930-933.

[32]Tziotis M.RecommendationsforImprovementofHeavyVehicleSafety[Z].Melbourne:National Heavy Vehicle Safety Seminar,2002.

Research on Large-Truck Traffic Accident Mechanism and Counter-measures Based on the Energy Reserve and Release Theory

LI Shuqing,XIAO Liying,PENG Youlang

(SchoolofTraffic&Transportation,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,China)

At present,with so many large-truck traffic accidents ,traffic safety problem is becoming increasingly serious in China.This article focuses on the mechanism of large-truck traffic accidents.Through analysis of basic principles of the energy reserves and release theory,the paper finds that the theory is a set of mature and systemic method and it explains comprehensively and systematically the essential causes of accidents and accidents’ prevention.Based on the energy reserve and release theory,this paper builds a large-truck energy reserve and release model,and proposes the mechanism of large-truck traffic accidents,and then analyzes a case.The study result shows that the proposed mechanism can fully reveal the inherent nature of serious personal injury in accidents.Scientifically managing and controlling the induced factors of the energy’s accidental release is the fundamental way to avoid the occurrence of large-truck traffic accidents.Finally,from the moderate reserve and reasonable release of energy,the paper puts forward several countermeasures for preventing large-truck traffic accidents.

large truck;traffic accident mechanism;energy reserve and release;countermeasure

1671-1556(2015)04-0129-07

2014-12-10

2015-06-02

重慶市交通運(yùn)輸工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目(2011CQJY004)

李淑慶(1963—)，男，教授，主要從事交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理、交通安全等方面的研究。E-mail：SQL999888@126.com

X928;U491

A

10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2015.04.023