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【龙虎网报道】7月9日下午3时,由南向北行驶在长江二桥北汊河桥下桥口处的“苏G”牌照的桑塔纳突然“打了个寒战”,最终车头和右侧车身撞向了右侧的水泥隔离桩,幸亏驾驶员孙师傅只是磕破了额头。
“事故发生得很奇怪”,这是出警的二桥高速交警大队的事故民警第一直觉,车辆当时是行驶在3股向北方向车道的最中央一股,事故发生时该车辆前后左右均无车辆,驾驶员也是有着4年驾龄的老手,为何在这种情况下无缘无故地向右横跨两股车道(再加上应急停靠带),然后自己一头撞向结实的水泥隔离桩呢?
每年“刮”出12起
2003年进入二桥高速交警大队的曾红军现为事故组的组长,5年以来,这样的莫名事故他接了数十起,“1年平均下来达到了12起,一开始我们也不明白怎么回事”。
这样的莫名事故他总结出几点共同特征,“都发生在北汊河、南汊河大桥的桥面上,前后左右方向均无车辆,驾驶员也处于正常状态,无疲劳驾驶无饮酒,车辆状态当时也正常,车速也在要求范围内,均为单方事故”。
长江二桥公司的主网页上对于南、北汊河大桥是这样描述的,“全长2936米,桥面宽38.2米(含斜拉索锚固区、检修道),其中主跨为628米”,横跨长江主航道,北汊河大桥则“为五跨连续的预应力连续梁桥,桥长2172米”,桥下为“夹江”。
7月9日一头撞向水泥隔离桩的孙师傅在描述事发经过时,证明了当时横风的存在,“我当时由南向北下北汊河大桥,前后左右都没车,突然就觉得车辆被什么吹得左右晃动起来,于是我赶紧向右打了把方向”。
也许是这把方向打得太快太猛,车辆就横跨两股车道直奔路边水泥隔离桩而去,于是孙师傅又赶紧向左回方向,“没想到这把回得更大”,他又赶紧向右回方向,最后这一个动作,终于导致车辆一头撞向了隔离桩。
“明显是横风在作祟”,曾红军介绍,由于二桥的南汊河大桥和北汊河大桥下面就是长江,“特别是在春秋季节的3月、4月以及9月、10月时,桥面上的横风特别大”,而在这样的夏日里也发生这样的单方事故,曾红军解释为“现在进入暴雨季节,暴雨前桥面上的风力相当惊人”。
狭管效应
南京大学大气科学系余志豪教授介绍,风的形成就是因为气流的上升,导致周围气流补充,“也就是大家所认知的空气对流”,而在暴风雨来临之前,“这样的空气对流现象更加明显”。
那么,为何南、北汊河大桥桥面上的风力如此强劲呢?余教授提出了“狭管效应”一词,“当气流由开阔地带流入地形构成的峡谷时,由于空气不能大量堆积,于是加速流过峡谷,风速增大。当流出峡谷时,空气流速又会减缓。这种地形峡谷对气流的影响称为‘狭管效应’”。由此效应而增大的风,“称为峡谷风或穿堂风”。
“江面非常开阔,并且相对平坦,这样摩擦系数较小”,而两侧的江岸、山丘和建筑,多个基本要素的叠加,构成了一种变相的峡谷。而二桥桥面离江面50米以上的高度,也成为了决定桥面风力的重要因素,“海拔高度越高,气流对流得越厉害,并且这样的增加是呈指数上的倍增”。
“一般来说,如果城市里的风级为3-4级的话,那么在二桥桥面上的风级能达到5级以上”,余教授给出了自己的推算,“并且还要看当天的风向和长江的走向是否一致,如果一致的话,能达到6-7级甚至更高”。
查询7月9日的天气,当天的南京风级为“3-4级”,风向为“西南风”,而在事发桥面下的长江为西南走向,所有条件都吻合,导致横风遭遇到车辆时,孙师傅“明显感觉车尾向右摆动”,这也证明了在二桥桥面上,的确能出现“人站不住脚”的7级疾风甚至更强。
“Wo”与面包车
分析2007年发生在二桥上因为横风而造成的13起单方事故,而在这13起事故中,面包车成为最容易“受伤”的车型。曾红军根据自己的工作经验总结,“车辆底盘越高,自身越轻,车侧身受风面积越大,受横风所影响而造成的车辆跑偏现象越明显”。“从界定风力来说,学术上一般分为三种”,分别为上文提到的风速、风级“以及风压”。余教授介绍,“风压为一种动能单位”,用“Wo”表示(W为大写的w,o为小写的零,记者注),它用来表示在单位面积上一定风速的风所作用的力,单位一般采用“KN/㎡”(即千牛顿每平方米,记者注)。
余教授介绍了风压的简单计算公式,“风速的平方乘以空气重度,除以2倍的重力加速度”,而空气密度“一般为0.001克/立方厘米”,在二桥桥面那样的高度,大约为0.0009克/立方厘米。
在报社楼下,记者对一辆停靠的小面包车进行了测量,车侧身长3米,高2米(不含轮胎),“自重600公斤”,驾驶员想了一下,报出了质量。
能否根据公式,算出在横风影响下这辆面包车发生的侧向位移?
假设二桥上横风为6级,取对应的“10.8-13.8”风速的中间值12米/秒,经过查询取空气重度的平均值0.01225千牛顿/立方米,这辆面包车由南向北行驶以100公里/小时行驶,受到西向东的横风。
那么,根据公式可以得出作用在面包车左侧车身的Wo(风压)为0.09千牛顿/平方米(12×12×0.01225/2/9.8,记者注),再乘以受风的车身面积6平方米,换算成牛顿,当时横风作用在车上的力为540牛顿,540牛顿除以9.8,相当于55千克力,也就是55千克重量的物体所受到的重力。
在540牛顿力横风的作用下,这辆100公里/小时的600公斤重的面包车,在100米距离下,会侧向位移多少米时?
“S=1/2×a×t×t”,向侧方位移5.832米。将100公里/小时换算成27.78米/秒,540/600得出a,在无摩擦力的理论状态下带入公式得出这样的结果。
通过查询沥青路面在干燥状态下的一般摩擦系数0.6,算出轮胎的侧向摩擦力为360牛顿,再用540减去360得出180牛顿,再次带入公式,得出在轮胎存在摩擦力的情况下,向侧方位移1.944米。 |