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安徽亳州“电杆门”惨不忍睹!初中物理知识帮你重建“案发现场”

安徽亳州的一起交通事故视频刷爆了朋友圈。据亳州晚报报道,12月13日0时50分许,位于亳州市谯城区桐乡路与药都大道交叉口路段发生一起交通事故,5人被困车内,伤势严重。消防部门接到报警后,迅速赶往现场救援。轿车撞到电线杆后,车体严重变形,近乎断成两半。事后,消防人员将事故车辆破拆,现场医生已确认2人没有生命迹象,将3名伤者救出送医。目前,事故原因正在调查中。

  

  

看着触目惊心的事故视频,以及各大论坛吐槽车子安全性的评论,让我回想起2005年1月9日,浙江杭州发生的一起3死2伤的“婚礼门”重大交通事故。那次事故车辆受损程度更严重,车身断成了两节。彼时事故一出,质疑“车辆安全性有严重缺陷”、“车厂偷工减料”的舆论甚嚣尘上。

后来,经过两个多月的调查,浙江省质量技术监督检测研究院作出的事故《质量鉴定报告》中显示,与车辆安全性并无直接关联。“司机为避让,在车速约达112km/h时急打方向,造成车辆侧滑,当事车向左前呈弧形回旋(侧滑)运动约36米,左前轮先与道路中央的绿化隔离带的水泥护板相撞并弹起,随后右前轮也与道路中央的绿化隔离带的水泥护板相撞并弹起,紧跟着左、右前轮越过绿化隔离带,整个车身横过来几乎与原行驶方向成直角,继续向前侧滑约10米后,以83.4km/h速度侧撞向刚性隔离墙,即车右后门位置与刚性隔离墙端面猛烈碰撞,在撞击力与反作用力的作用下造成车身断裂,同时,前半车身砸向对面车道地面,后半车身在反作用力的作用下被甩到对面车道的另一侧,酿成一宗3死2伤的重大交通事故。”

  

安徽亳州“电杆门”惨不忍睹!初中物理知识帮你重建“案发现场”

  

注意上面这段话的三个关键词:“以83.4km/h的速度”“右后车门位置”“刚性隔离墙端面”。再看上图,是网上搜索的一张高速公路常用隔离墙图片,端面形状大概是底部梯形加上部矩形,底部尺寸480mm,上部尺寸150mm,上部矩形高450mm,总高800mm,横截面积估算约0.17平方米。  

  

安徽亳州“电杆门”惨不忍睹!初中物理知识帮你重建“案发现场”

  

根据中学物理知识动量守恒和动能守恒定理可知,在理想状态下,假设车身后门与端面瞬间碰撞时间为0.065秒(车身宽度1.5米,碰撞初速度23.17m/s),碰撞后两段车身速度都降低80%(为简化计算,实际不是),车重按照较常见的B级车重量1900kg(5人满载,碰撞后总质量未变)核算,根据公式ΔP=F·t,其中83.4km/h=23.17m/s,碰撞时,相互作用力为F=1900*23.17*0.8/0.065=541822≈55.29吨,如果车身与端面0.17平方米完全正接触,压强为3.19MPa。  

  

安徽亳州“电杆门”惨不忍睹!初中物理知识帮你重建“案发现场”

  

但碰撞是偶发事件,碰撞中车身和隔离墙端面显然不可能正面均匀接触,大概率是车身以与端面一定角度接触碰撞,而无论角度多大,车身与端面接触之处仅为端面的边缘。假设端面边缘尖角2mm宽,高度0.8米,这样接触面积只有0.0016平方米,只有正面均匀接触面积的0.94%,按前面的计算方法可以得出,碰撞受力是之前的106.25倍,达到5874.6吨,压强高达338.9MPa。

  

  

安徽亳州“电杆门”惨不忍睹!初中物理知识帮你重建“案发现场”
  

  

  

这样的受力远远超过了车身材料和设计强度的要求,上图是百度显示的2012年根据车身钢材强度的分类。不过,这里面有两点需要特别强调一下,钢板有屈服强度(抗压力)和拉伸强度(抗拉力)两个参数,目前车厂都用抗拉强度,因为钢材拉伸强度数值更高,看上去更安全!

  

车身钢材的拉伸强度就是指钢材被拉伸断裂的极限强度,前面根据中午物理知识理想化粗略计算得出2005年杭州“婚礼门”事故碰撞极限达340MPa,而百度发布的车身结构强度参考,达到320-420MPa的特高强度钢板只在车顶两边、车头和车身底板以及车尾部分少量使用,超过1000MPa的热成型钢板只在车顶两侧钢梁、B柱及下部前门侧防撞钢梁使用,而整个断裂的车底部分,使用的是180-240MPa的高强度钢板,因此事故中车身断裂成两节,也与我们粗略的理论分析相符。  

  

事实上,浙江省质量技术监督检测研究院的《质量鉴定报告》中结论是:“事故车辆转向系统未发现异常情况;制动系统未发现异常情况;安全气囊是在撞击水泥隔离墙端面时弹出,属正常弹出;车身断裂部位的结构、制造工艺符合图纸和有关标准要求。发生断裂的原因是车身右侧与狭窄的刚性隔离墙端面猛烈撞击所致,其碰撞力度超过了车身结构本身的设计强度。”尽管对于此次事故舆论普遍认为是车身刚性不够,但科学容不得任何虚假,无论是官方的质量鉴定报告,还是我们粗略计算的结果,都得出了碰撞力度超过车身结构设计强度的结论。

  

安徽亳州“电杆门”惨不忍睹!初中物理知识帮你重建“案发现场”
  

  

再说到此次安徽亳州的交通事故,根据事后看到的视频和图片分析,此次碰撞圆形灯柱直径大概0.3m,车身高度按1.5米,减去离地距离150mm左右,碰撞接触面积估算0.3*(1.5-0.15)=0.405平方米(车侧有造型弧度,不是完全平面的碰撞接触)。虽然碰撞接触面积更大,且圆柱体灯柱增加了碰撞缓冲时间,这些都对降低碰撞损伤程度更有利,但因为灯柱没有位移,碰撞后车辆速度顷刻间速度变为0,若碰撞速度和杭州那次相同,那这次碰撞时要消耗的能量就更大(也是满载5人,车重可看作相同)。好在这次车辆撞击部位在B柱附近,而B柱是全车使用钢材强度最高的地方,最终车身沿着灯柱扭曲形成包围而没断裂。  

  

事实上,无论两次事故车辆的损毁程度如何,我们都不能也不应该就此判断任何车辆的车身安全性。我们只需通过初中生都明白的物理知识,就能清楚明白碰撞极限状态下的瞬时压强会有多大,也就明白了以极限状态的损毁情况来判断车辆的安全,这种结论太过儿戏了!

  

最终的结果我们应该等待权威机构的调查,不应该人云亦云、以讹传讹。事实上,对车辆安全性的认识很多人有许多误区:比如车身铁皮薄的车不安全、整车质量轻的车不安全、碰撞后车头车尾变形严重的车不安全……

  

这些观点幼稚至极,你见过摩天大楼结实不结实是由墙皮厚度决定的么?更重的车辆运动时的惯性更大,遇到紧急情况需要刹停的距离也更大,因此在碰撞时的动能更大,重的车辆反而比轻的车辆带来更大的安全隐患。另外,汽车发生交通事故时,车厢空间不变形才是保障驾乘者生命安全的“护身符”。所以,与其讨论交通事故发生后车辆的前后 部分的损毁程度,倒不如先看看车厢变形的严重与否。最后我还想说明的一个观点是:不要迷信车辆的安全性,我可以很负责任地告诉你,再牛×的材料,再牛×的设计,再牛×的安全配置,都不及一个有高超安全意识的驾驶者来得更安全。这个世界上,没有最安全的车,只有最安全的驾驶。

 
(责任编辑:土豆先生)