行車安全中的物理知識

摘要: 隨著我國經濟的高速發展，汽車已經成為當今社會不可缺少的交通工具，交通事故也居高不下，文章主要介紹汽車安全行駛中的物理知識，讓人們對安全行車有更多的了解，減少交通事故的發生。

關鍵詞: 行車安全物理知識交通事故

近年來，隨著我國經濟的高速發展，有車一族越來越壯大，汽車已經稱為當今社會不可缺少的交通工具，但交通事故也居高不下，車毀人亡的悲劇屢屢上演。據公安部統計，2008年全國共發生道路交通事故25萬多起，死亡人數為73484人，直接財產損失約為10億元人民幣。為了減少交通事故的發生，在嚴格執行相應的法律法規，加大交通管理力度的同時，我們還要宣傳和普及交通安全意識。筆者在此主要介紹行車安全中的物理知識，便人們對安全行車有更多的了解，以減少交通事故的發生。

一、安全車速

不安全的車速是誘發交通事故的主要原因。以超速為例，據交通部門統計，2007年超速行駛引發交通事故33487起，造成11478人死亡。我們從物理知識方面來分析超速的危害。由于物體的動量等于其質量與速度的乘積，機動車的速度增大時，其動量將急劇增大，若發生撞擊事故，由于撞擊時間極短，會產生很大的沖擊力，造成嚴重的危害。研究顯示:碰撞速度為30km/h，僅有5%的行人會因碰撞而死亡;但是，當碰撞速度為50km/h和70km/h時，行人死亡的可能性分別高達45%和85%。

安全車速并沒有固定的范圍，機動車駕駛人應根據自身情況、車輛狀況、道路條件和交通情況，在法律法規和道路標志標線規定的限速范圍內，選擇能夠保證安全的行駛車速。

二、行車安全距離

行車安全距離是指從發現障礙直到制動，最后完全停止所行駛的距離。在高速公路上行駛，車速超過100km/h時，該機動車應當與同車道前車保持100米以上的距離;車速低于100km/時，與同車道前車距離可以適當縮短，但最小距離不得低于50米。近年來，在所發生的交通事故中，汽車的追尾碰撞事故最多。原因是駕駛員原來在非高速公路上行駛所形成的行車間距習慣已完全不適應以100km/h的速度在高速公路上行駛的新情況，因此駕駛員了解行駛的安全距離十分必要。

除同車道內后車要與前車保持安全距離外，相臨車道的機動車之間也應保持一定的距離，防止爆胎等突發意外情況，導致車輛間碰撞。

三、轉彎時的安全問題

汽車在轉彎時，常需要減速行駛，否則有可能沖出路面，造成安全事故。汽車在轉彎時，我們可將其看作是曲線運動，在彎道半徑一定的情況下，轉彎速度越大，其需要向心力越大，這個向心力只能由車輪受到的靜摩擦力來提供。由于靜摩擦力的數值在零到最大靜摩擦力范圍內變化，因而速度在一個相應的范圍內變化，所需的向心力沒有超過最大靜摩擦力，就能夠保證汽車安全轉彎，如果速度很大，需要的向心力大于最大靜摩擦力，汽車就會沖出彎道。

四、剎車時的安全問題

高速行駛的汽車，若遇危急情況時沒有及時剎車，可能會發生撞車事故。可是有些事故的發生，就是因為加駛員緊急剎車造成的。緊急剎車過程中，汽車雖然沒有撞上正前方的物體，卻像著了魔似的滑向路旁無辜的行人，造成人員傷亡。

其實這種“一剎到底”的剎車方法本身就有問題。此時因為沒有最大限度地利用靜摩擦力，以致剎車距離較長，且無法轉向，由于慣性的存在，可繼續向前滑沖，便可能發生側滑、跑偏、方向不受控制等危險狀況。所以有經驗的駕駛員會在情況緊急時采用“點剎”，即快速地踩—放—踩—放剎車，一方面充分利用剎車裝置的“內摩擦”使車輪轉速迅速下降，另一方面反復利用輪胎跟地面的靜摩擦力使汽車更快地減速，并讓汽車保持轉向的能力。

ABS利用的就是“點剎”的物理原理，ABS是英文antilock braking system的縮寫，中文譯為“防死鎖剎車系統”。ABS能使車輪在即將到達鎖死點時，通過輪胎上的傳感器給電腦一個信號，然后電腦讓剎車系統不再剎車，使剎車處在抱死和不抱死之間。電子式防抱死剎車在1s內可作用60—120次(機械式為6—12次)，相當于不停地剎車、放松，相似于機械的“點剎”。防抱制動系統可以避免在緊急剎車時方向失控及車輪側滑，以保證行車安全，使剎車距離縮短。

五、汽車撞擊時的安全保障

汽車撞車時發生的嚴重傷害主要是由兩個直接原因造成的:第一個是硬接觸，是指乘員被撞癟的車殼擠壓所傷，或是約束不當的乘員撞擊堅硬的乘客艙表面而受傷;第二種情況叫做強迫減速傷害，是指汽車因撞擊而強迫減速時乘客被所系安全帶或彈出的氣囊所傷害，這種傷害程度較輕。

汽車中安全措施之一是座位上設置的安全帶。安全帶是一種斜系在乘員身上的帶子，它在緩慢拉動時很松動，在迅速抽動時則被卡住，不能拉伸。大多數安全帶都已改進，加裝了預緊器和負載限制器。預緊器一旦感知汽車突然減速，就會立刻收緊松弛的安全帶，從而較早地開始乘客的減速過程。負載限制器結構可以很簡單，它是安全帶上可打開的折疊狀的結構，在外力達到6000N時會突然打開。為了防止安全帶過度收緊而對乘客產生傷害，負載限制器在拉力大于限制負載時，終止回拉機構收緊安全帶，限制作用在乘員胸部的壓力，以保障乘員的安全。

安全氣囊有助于分散安全帶束縛乘客時對人體造成的局部壓力，也給未系安全帶的乘員提供了一些保護。前氣囊對系安全帶的駕駛員很有效，但對坐在前排的乘客的安全則不能保證。

六、新技術預防醉酒駕駛

我國每年因酒后駕駛導致的交通事故超過20萬起，造成約5萬人死亡。長期以來，醉酒駕駛主要依靠交通執法部門的勸誡與處罰，雖然取得了一定效果，但很難徹底根除。如果我們能研制一些預防醉酒駕駛的技術，通過技術手段來降低醉酒駕駛帶來的危害，那么就能夠完善酒后駕駛預防機制，大幅度地降低酒后駕駛事故的發生。

目前預防醉酒駕駛采用了更多的新技術，酒精傳感器就是常用的一種新式儀器。例如在汽車換擋桿安裝有高靈敏度的呼氣式酒精傳感器，酒精傳感器能夠檢測駕駛員手部的汗水，并通過分析汗水中的酒精含量來判斷駕駛員是否飲酒。如果酒精濃度超過限值，酒精傳感器便會自動將變速箱鎖住，駕駛員將無法駕駛，同時衛星導航系統也會發出聲音警報，提醒駕駛員。又如在駕駛席及乘客席的座椅肩部位置安裝酒精傳感器，當傳感器檢測到車內空氣中酒精濃度超標時，衛星導航系統便會同時發出聲音和光學警報，進一步提醒駕駛員及乘客。有些設計者把酒精傳感器安裝到汽車方向盤或者鑰匙上，駕駛員要開動汽車，必須通過酒精含量測試，否則無法啟動汽車。如果我們能夠普及酒精傳感器等防醉酒駕駛儀器，那么就能更好地保障交通秩序和人們的出行安全，構建和諧的交通環境。

參考文獻:

[1]呂興行.物理學在現代汽車ABS上的應用.大學物理，2008，(4).

[2]陳麗.基于單片機的防酒后駕駛控制系統設計.傳感器與微系統，2009，28，(2).