道路交通事故紧急救援多功能工具箱的研究.doc

《道路交通事故紧急救援多功能工具箱的研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《道路交通事故紧急救援多功能工具箱的研究.doc（18页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、中华人民共和国教育部东北林业大学 学 术 论 文 论文题目： 道路交通事故紧急救援多功能工具箱的研究 学 生： 刚绪航 杨远帆 李健超 杜鹏程 陈晖 指导教师： 巴兴强 副教授 学 院： 交通学院 专 业： 交通运输类（交通工程）2011级1班 2013年7月道路交通事故紧急救援多功能工具箱的研究摘 要本论文结合当前道路交通事故紧急救援现状，对目前的交通急救工具箱进行分析改进，研究设计出一种新型的急救多功能工具箱（与安全气囊联动），它内装电钻、电动多功能钳、撬斧、逆变器、冲击笔和电线，医用包扎用品放置在工具箱外面挂带里。为了更好地完善道路交通事故急救系统，本论文还对智能紧急呼救定位系统和汽车行

2、驶记录仪进行了研究。当发生道路交通事故、有乘员被挤压在车内时，其他车辆乘员或过往人员可用破拆工具及时有效地将事故车辆破坏，救出被困的车乘人员，并对他们进行简单地包扎，节省后续救援时间，同时汽车上的智能紧急呼救定位系统立即向交通有关部门发送信号，有关部门接收到信号后马上确定事故车辆位置，并联系救援人员前往事故现场进行救援，大大降低伤亡率；另外汽车行驶记录仪会将事故前和事故瞬间的记录永久保存，作为日后交通管理部门界定交通事故责任的依据。关键词： 急救工具箱；破拆工具；车辆定位系统；行车记录仪 The research of multi-function toolbox in emergency r

3、escue of road traffic accidentAbstractThe paper, referring to the current emergency situation of road traffic accident and improving the first aid toolbox, designs a kind of new multifunctional toolbox (the airbag is linked with the toolbox), which is installed by electric drill , electric multi-fun

4、ction pliers, pry axe, inverter, impact pen and wire products, besides medical bandage supplies are placed outside the toolbox. In order to improve the emergency system of road traffic acciden, the paper also studys the intelligent positioning system and vehicle recorder . When a traffic accident ha

5、ppens and crew are squeezed in the car, the rest of the crew or the past person will use the broken tools to rescue the people squeezed in the car effectively and timely ,and simply bandage, saving the subsequent rescue time. At the same time, the emergency positioning system immediately send signal

6、 to the related traffic departments, who immediately determine position and contact the rescue workers to the scene for rescuing. In addition, the vehicle data recorder will record the moment of before the accident and accident permanently, as the definition of the traffic accident liability basis.

7、Key word: Rescue toolbox; Broken tools; Vehicle positioning ; Driving recorder 目 录摘要Abstract1 绪论11.1 道路交通事故紧急救援现状11.1.1 国外现状11.1.2 国内现状11.2 本研究的目的以及意义11.2.1 研究目的21.2.2 研究意义22 交通事故紧急救援基本理论23 对工具箱的组成和整体布置提出改进方案23.1 破拆工具23.1.1 液压剪23.1.2 电钻33.1.3 逆变器43.1.4 电动多功能钳43.1.5 撬斧53.1.6 冲击笔63.2 智能紧急呼救定位系统及其相关介绍6

8、3.2.1日产汽车的CARWINGS车载信息服务系统63.2.2雷克萨斯“智能副驾驶系统”63.2.3交通因特网介绍73.2.4 安全气囊介绍73.2.5 智能定位系统改进方案73.3 汽车行驶记录仪83.4 医用包扎用品93.5 工具箱的整体布置94 结论11参考文献致谢道交路通事故紧急救援多功能工具箱的研究1 绪论1.1 道路交通事故紧急救援现状1.1.1 国外现状 西方发达国家在交通事故紧急救援方面有许多先进经验和成功做法，在道路交通事故紧急救援法规建设、机构设置、救援队伍、急救方案决策和支持保障体系等方面, 形成了比较完善的紧急救援体系, 为减少交通事故人员伤亡和财产损失发挥了重要作用

9、。1.1.2 国内现状从总体来说，我国交通事故救援工作还只是处于起步阶段，救援工作还存在很多问题。（1）救援力量分散，救援职能交叉在临时组织交通救援力量时，存在责任不明、机制不顺等问题，影响了救援力量作为统一整体作用的发挥。（2）重伤员抢救，轻交通管制我国道路交通事故的救援工作，大多数只注重伤员的医护救援工作，而轻视交通基础设施的维护及管理，这加剧甚交通事故造成的交通拥堵问题，有时还导致二次事故的发生67。（3）反应迟缓，装备落后救援信息网络化建设的落后和部分参与救援的人员对事故现场的不熟悉,导致救援车辆不能及时出发和选择最佳的救援路径，延误了事故的救援时间，以致救援效率不高。 （4）救援预案

10、分级不实际事故救援预案按死亡人数和财产损失作为急救救援预案的启动条件，有些不切实际8。因为死亡人数和财产损失的统计是在紧急救援后或是在救援过程中完成的。1.2 本研究的目的以及意义1.2.1 研究目的 发生交通事故时，智能紧急呼救定位系统就会向交通控制有关中心发出请求救援信号，控制中心根据接收到的信号，利用定位系统定位事故地点，并立即协同医疗单位和警察部门前往事故发生地进行救援；另外当有乘员被挤压在车内时，其它车辆乘员或过往人员可用工具箱内的破拆工具及时有效地将事故车辆破坏，救出被困的车乘人员，节省后续救援时间，降低伤亡率；同时汽车行驶记录仪会将事故发生前的状况记录下来，作为交通管理部门界定交

11、通事故责任的依据。1.2.2 研究意义本研究在结合国内外紧急救援的基础上，设计出一种新型的道路交通事故紧急救援多功能工具箱，它融合了目前比较流行的救援工具，并对其进行综合改进，可以在发生交通事故时更好地保证人员安全，减少道路交通事故造成的人员伤亡和财产损失。2 交通事故紧急救援基本理论 通过相关的调查，本研究中应用和参考的交通事故紧急救援基本理论如下：（1）道路交通救援工作应依托于城市紧急救助系统城市紧急救助系统的任务是在重大意外突发事件中, 承担城市的紧急医疗救援指挥任务。目前全国已初步形成了北京、广州、上海和重庆四种模式。城市紧急救助系统将各种信息与通信资源进行了完整的系统集成，不仅使各部

12、门、各警区和各警种形成了统一的调度平台，还可以将资金集中使用。将道路交通紧急救援工作依托于城市紧急救助系统，可以充分利用城市紧急救助系统的资源和急救网络。（2）加强事故现场的交通管制加强对事故现场的交通管制，为现场的抢救工作提供良好的秩序，确保道路交通的顺畅。（3）对交通事故救援预案重新分级道路交通事故紧急救援预案以死亡人数和财产损失作为预案启动条件是不实际的。当交通事故发生时，求救人员是无法确定当时人员伤亡状况和财产损失的，因此救援预案的启动条件也就无法确定，从而导致将重特大事故当成“一般”交通事故进行处理。而以事故发生时的交通受害者人数作为救援预案的启动条件，则可以避免这种状况的发生，极大

13、地挽救交通事故受伤人员10。3 对工具箱的组成和整体布置提出改进方案3.1 破拆工具3.1.1 液压剪液压原理：它是由两个大小不同的液缸组成的，在液缸里充满水或油。充水的叫“水压机”；充油的称“油压机”。两个液缸里各有一个可以滑动的活塞，如果在小活塞上加一定值的压力，根据帕斯卡定律，小活塞将这一压力通过液体的压力传递给大活塞，将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1，加在小活塞上的向下的压力是F1。于是，小活塞对液体的压强为P=F1/SI，能够大小不变地被液体向各个方向传递”。大活塞所受到的压强必然也等于P。若大活塞的横截面积是S2，压强P在大活塞上所产生的向上的压力F2=PxS2，截面积是小

14、活塞横截面积的倍数。从上式知，在小活塞上施加一个较小的力，则在大活塞上会得到一个很大的力，为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等1112。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。 基本参数：工作压力：720bar 剪 断 力：34t扩 张 力：8.2t牵 引 力：6.5t扩张距离：360mm牵引距离：275mm重量：15.8kg根据实际调查与相关的查阅资料发现：液压设备虽然产生能量大，工作效率高，但比较笨重，质量不稳定，维护成本高，考虑到本研究中工具箱的便携性，液压工具不适合多功能工具箱。3.1.2 电钻钻孔用的电动工具。 工作原理：电

15、钻工作原理是电磁旋转式或电磁往复式小容量电动机的电机转子做磁场切割做功运转，通过传动机构驱动作业装置，带动齿轮加大钻头的动力，从而使钻头刮削物体表面，更好的洞穿物体。电钻可分为3类：手电钻、冲击钻、锤钻。手电钻锤钻手电钻只单单能钻，冲击钻能钻也能有稍微锤击的效果。锤钻能钻和较高的锤击，电镐则只做锤击并不能钻。目前的电钻在发生车祸时不能及时寻找到电源，并且体积比较大，不适合携带。3.1.3 逆变器 图35 BEM1000L型逆变器示意图逆变器是把直流电能转变成交流电能（一般为220v50HZ正弦或方波）的一种变压器，它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，主要分为正弦波逆变器和方波逆变器，正弦波逆变

16、器输出的就是我们日常生活中用到的电流。表32 BEM1000L逆变器参数输入电压输出电压输出频率持续输出功率尺寸重量DC12VAC220V50HZ1000W25815070mm2.0Kg3.1.4 电动多功能钳 图36 PIYHQ15A电动钳示意图图37 剪切口改进措施：将该电动钳压接口改为剪切口，因为该电动钳电压、功率符合需要，该电动钳原理与剪扩器相同，该设备也需要逆变器将汽车蓄电池12V直流电压改变为220V交流电压。表33 电动多功能钳参数型号电源功率压接力外形尺寸重量电动钳PIY-HQ15A220V/50HZ370W150KN39888212mm7.5Kg3.1.5 撬斧考虑到工具箱的

17、体积问题，本研究决定采用同时具有砍和撬功能的消防工具。 图38 撬斧该工具尺寸：L=702mm A=104mm撬斧采用铬钒钢，因为铬钒钢是加入铬钒合金元素的合金工具钢,热处理后硬度达到60HRC(洛氏硬度)以上，结实耐用。改进措施：本研究将撬斧斧柄做成多段式，之间用螺纹连接，将它们拧合就可使用，非常方便，具体将它做成两段，带有斧头的一段长度为402mm,另一段长300mm。3.1.6 冲击笔 图39 冲击笔 冲击笔比较小巧，长度在200 mm左右，直径在15mm左右，可有效破坏车窗玻璃，既可以放在工具箱里，也能直接放在车内。3.2智能紧急呼救定位系统及其相关介绍 3.2.1日产汽车的CARWI

18、NGS车载信息服务系统CAREWINGS智行+是东风日产专有的车载信息服务的品牌是东风日产使用日产全最新一代的汽车电子系统，利用移动通讯网络，导入IT平台，依托全球卫星定位系统（GPS）为中国时间度身定制，为东风日产车主提供智能全方位行车服务。目前搭载在天籁部门级别上，后续CARWINGS智行+服务将会在东风日产的多个车型导入。CARWINGS智行+有“三重”安防系统，“二维”环保专家，“一站式”信息顾问系统服务。包括车况实时监测，车辆遇险自动救助，车辆入侵警报，环保驾驶诊断，环保驾驶优化，资讯商旅中心，实时智能导航，用户专属平台等。其功能中的“三重”安防系统主要提供事故救援、有助防盗防抢，让

19、车主在行车旅途中或者意外不幸发生的情况下均能享受“全程监控”的服务。3.2.2雷克萨斯“智能副驾系统” LEXUS G-BOOK雷克萨斯智能副驾是LEXUS雷克萨斯在人性化智能科技领域最具代表性的成就之一，旨在通过无线网络将车辆与LEXUS雷克萨斯全国服务中心实时连接。 LEXUS G-BOOK雷克萨斯智能副驾系统于2009年3月首次引入中国市场，截至目前，已有近五万名中国用户在尊享这一安心便捷的定制式服务。LEXUS G-BOOK雷克萨斯智能副驾系统为每一位车主提供包括：紧急救援、防盗追踪、道路救援、保养通知、话务员服务、资讯服务、G路径检索、预订服务、网络地图接收、高速公路安全驾驶提醒以及

20、图形交通信息服务在内的11大智能通信服务。车主可在四年（油电混合动力车型六年）之内免费使用这一先进的车载通信服务系统。 图311 GBOOK操作界面示意图3.2.3 交通因特网介绍当车辆经过道路收费站或其它交通设施时，带有电子标签车辆的相关信息就会被记录，当这条道路上发生交通事故时，交通管理部门就会根据记录，通知在这条道路上行驶的车辆，避免二次事故的发生。3.2.4安全气囊介绍 工作原理：汽车行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度变化（或加速度）信息，由控制装置（中央）对这些信息加以分析判断，如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值（即真正发生了碰撞），则控制装置向气体发生器发出

21、点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生N2或将储气罐中压缩氮气释放出来充满碰撞气袋。乘员与气袋接触时，通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的。汽车的安全气囊内有叠氮化钠（NaN3）与硝酸铵（NH4NO3）等物质。当汽车在高安全气囊速行驶中受到猛烈撞击时，这些物质会迅速发生分解反应，产生大量气体，充满气囊。叠氮化钠分解产生氮气和固态钠，硝酸铵作为氧化剂参与剂。3.2.5 智能定位系统改进方案本论文设想结合CARWINGS车载信息服务系统、G-BOOK等系统，在安全气囊电路的基础上，连接一个CDMA或GPRS无线数传模块。在汽车发生碰撞时，安全气囊的中央电子控制器不

22、仅会控制安全气囊的开启，同时能控制无线数传模块向交通有关部门发送信号，通知他们某处发生了交通事故，有关部门利用GPS定位确定发生碰撞车辆的具体位置，然后派人员前去救援。除此之外，有关部门可以利用“天眼”，立即调出相关路段的监控录像，详细了解交通事故情况，方便救援与交通调度；并进行交通管理，预防交通拥挤和二次事故的发生16。电路中应用到的元件及作用：光耦：光耦是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器与受光器封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电光电”转换。光耦作用：对输入、输出电信号起隔离作用，光耦合器一般由三部分组成

23、：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出，这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力；又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力1718。在电路图中，光耦起到了并联的作用，不会妨碍安全气囊方向电脉冲的传输，ECU感应到电脉冲，并把它们处理成无线通讯模块可以接收的数据位类型（8位或16位或32位），这样便可以控制无线数传模块的信号发射与传输。3.3 汽车行

24、驶记录仪汽车行驶记录仪,又称汽车黑匣子。它能完整、准确地记录汽车行驶状态下的有关状况，能将汽车行驶轨迹完整地记录下来，并通过专用软件在电脑上再现。基本组成：主机车速传感器，数据分析软件，红外线摄像头。汽车用“黑匣子”通常由记录器、显示器、数据采集处理卡、PC机处理软件系统和传感器五个部分组成20。图312 黑匣子系统结构示意图本研究针对目前市场上的汽车行驶记录仪进行改进：（1）目前的行车记录仪是全程摄像，除非电量耗尽，这就使存储卡内有许多无用录像，本研究计划在汽车行驶记录仪内安装一个信号接收器，当汽车发生碰撞时，智能紧急呼救定位系统也能向记录仪发射信号，记录仪接收到信号时会停止工作，将之前的记

25、录永久保存，方便以后的事故界定；或者将行车记录仪和碰撞传感器相联系，当汽车发生碰撞时，车身上的传感器直接将信号传输给记录仪，记录仪接收信号后停止工作。（2）目前的行车记录仪只配置一个摄像头，摄像角度不超过170度，而且是在移动中摄像，这就导致摄像存在死角，而且拍摄画面可能不清晰，不利于以后的事故分析。本研究设想采用双摄像头，车前一个，车后一个，尽可能保证拍摄的全面性；画面不清晰问题未能解决。3.4 医用包扎用品本研究设想将包扎用品放在工具箱外的挂带里，一方面能避免不必要的开箱，另一方面可以起到缓冲、减震、保护工具箱的作用。急救箱内的包扎用品有医用弹性绷带、医用胶布、医用脱脂纱布、创可贴、保鲜袋

26、、止血带、碘伏棉棒、人工呼吸面膜、医用消毒剂。3.5 工具箱的整体布置（1）工具箱内放置电钻、电动多功能钳、逆变器、撬斧、冲击笔、电线（工具摆放见附录6），包扎用品放置在工具箱外面挂带中。 （2）本工具箱与安全气囊联动。多功能电动车遥控电子锁设计如下：图313 电动车遥控电子锁总体结构示意图表34 上图各数字代表结构1锁体架6定位销2接收器7电磁铁3齿轮8卡位按钮4齿条9电动机架5锁簧轴10锁簧支架图314 电动车遥控电子锁工作示意图电动车遥控电子锁工作流程：当接收器接收到合适信号时，直推式电磁铁伸出，并开始工作，同时电动机开始执行正转动作，电动机转轴带动锁簧轴旋转，锁簧轴与齿轮紧固连接，轴带

27、动齿轮与齿条的啮合配合从而带动上锁，上锁停止点即为齿条停止点，此时电磁铁也断电，卡位按钮伸出卡到指定位置定锁，实现双重保险，此过程即为上锁过程；当接收器接收到另一合适信号后，电磁铁开始动作定顶开卡位按钮，同时电动机开始执行反转动作，带动齿轮与齿条的啮合，从而带动开锁，到达合适位置后断电停止工作，此为开锁过程。本研究在参考电动车电子锁的基础上，将工具箱、安全气囊与无线电遥控技术结合在一起，实现工具箱与气囊的联动（见附录5）。图315 气囊与工具箱联动工作示意图本研究中发射模块与接收模块之间采用蓝牙通信，因为蓝牙成本低、距离短，应用十分广泛。电动机为直流低速式电动机，因为直流低速电动机具有能实现低

28、速旋转和断电不可人为旋转等特点，当接收器接收到合适信号后，电磁铁开始动作定顶开卡位按钮，同时电动机开始执行旋转动作，带动齿轮与齿条的啮合，从而带动开锁，到达合适位置后断电停止工作；电动机使用直流12V电压，由蓄电池提供电压，蓄电池与机械锁放置在工具箱箱体内。（3）工具箱尺寸为506420220mm（4）工具箱主体采用优质的铝合金型材，铝合金材料的特点是质量轻、容易加工，并且在可耐强度方面具有其他材料不可比拟的优势。（5）工具箱内部是EVA材料做成的承载工具模型。（EVA是乙烯乙酸乙烯酯共聚物，它是由乙烯（E）和乙酸乙烯（VA）共聚而制得，与聚乙烯相比，EVA由于在分子链中引入了乙酸乙烯单体，从

29、而降低了结晶度，提高了柔韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能。）（6）工具箱外部两侧设有带拉锁的挂带，内放包扎用品，取用方便，并且能起到缓冲、减震、保护工具箱的作用。（7）放置位置：由于体积问题，本研究将工具箱放在汽车后备箱里。 图316 工具箱示意图 4 结论在交通日益发达的今天，道路交通事故紧急救援越来越受到重视，本研究的道路交通事故紧急救援多功能工具箱融合了目前比较前沿、实用、便携的救援工具，并对其进行改进，可以在发生交通事故时及时有效地进行救援，能有效降低伤亡率，减少财产损失，更好地保护人民的生命财产安全。本工具箱的创新点如下：（1）本研究将电钻、电动多功能钳、撬斧、冲击笔等破拆工具

30、以及医用包扎用品集成在一起，极大地提升了交通事故紧急救援的效率和能力。（2）由于对传统破拆工具进行了改进，使得工具箱更便于车载携带，具有更全面的实用性，更方便于交通事故的紧急救援。（3）将工具箱的开启与气囊联动是一种独特的创新，并且该方案切实可行。（4）这种多功能工具箱具有广泛的应用推广价值，可应用于出租车、长途客运货运汽车等运营车辆。参考文献1 马社强,韩凤春,郑英力.道路交通事故紧急救援体系研究J.中国人民公安大学学报(自然科学版),2004:87-912 过秀成,王伟.交通工程学M.南京:东南大学出版社,20003 Devin Harris.Road traffic accident e

31、mergency rescue guarantee system and technical support J.journal of road traffic and security. 2009 01 period4 王桂平.浅谈道路交通事故特点及抢险救援应注意的事项J.中国人民公安大学学报(自然科学版),20105 唐钧.中外紧急救援成功案例研究M.中国社会出版社,20086 马荣国,杨立波.交通工程设计理论与方法M.北京:人民交通出版社,2002:204-2127 王菲,简晓春,杨丽改,史海涛.构建重庆高速公路交通事故紧急救援系统的若干思考J.中国水运,2008:67-688 安全生产

32、、劳动保护政策法规系列专辑编委会.重、特大安全事故与突发事件应急预案专辑M.中国劳动社会保障出版社,20009 吕洪燕,毕仕昌,胡郁葱,徐建闽,曾悦.城市道路交通紧急救援系统保障体系研究J.城市交通出版社,200010 刘持平,王彦学,高光斗.高速公路应急救援空间体系研究J.第一届全国安全科学理论研讨会论文集,200711 毕赢,何非.如何选购液压破拆工具J.交通工程篇,199912 马伟光,李宝忠,韩翔.液压破拆工具标准检测装置的研究J.液压与气动篇,200313 丁海,王博,高源,张年刚.智能定位系统的开发与利用J.交通工程篇,200114 麻友良.汽车电器与电子系统M.机械工业出版社,2

33、00915 赵学斌,王凤军.汽车电器与电子控制技术M.机械工业出版社,200616 Jack Block.Advanced as, the expressway traffic emergency management system J. Transportation engineering article, 200017 李建秋.汽车电子学M.清华大学出版社,200518 秦曾煌.电工学M.高等教育出版社,200319 陈伟,刘志斌.浅谈汽车行驶记录仪的现状与发展J.广东公安科技,200420 Kevin Spacey. Auto speed signal acquisition circuit black in the research and design of the J. Automation technology and application of 28 2000 vol 致谢 在本论文的选题及进展过程中，巴兴强老师给予我们很大的帮助。他求实的科学态度、严谨的工作作风将对我们以后的学习和工作产生积极而深远的影响。在此，谨向巴老师表示衷心的感谢！