[发明专利]一种洪涝灾害作用下车辆安全的判别方法及装置

说明书

本发明公开了一种洪涝灾害作用下车辆安全的判别方法及装置。进行洪涝灾害下车辆的受力分析，构建每个力的表达式；根据力学平衡理论，推导出车辆在开始出现初期的滑动失稳情况下的车辆的起动流速表达式；率定洪涝灾害作用下车辆起动流速与水深关系，并得出其关系曲线图；结合流速与水深的关系曲线，利用公式将流速与水深转化为总水头值，计算确定临界总水头值；利用总水头测量装置采集各个路段总水头值，并将其与临界总水头值作对比，判定各个路段的行驶安全性。本发明综合考虑了水深和流速对车辆安全的影响，评价指标更可靠。

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种洪涝灾害作用下车辆安全的判别方法及装置。

背景技术

近年来，全球气候条件变化，暴雨等极端天气频繁发生，导致城市洪涝灾害事故增长。在洪水作用下，停靠在路边的车辆容易失稳，冲撞路边行人以及建筑物，造成生命和财产的损害。因此研究洪涝灾害下车辆的稳定性并为其安全标准提供划分依据成为当代学者研究的热点之一。

在洪水作用下车辆失稳的形式主要有滑动，漂浮和翻滚，目前对洪涝灾害作用下车辆稳定的研究使用的方法主要有：模型试验法，纯理论研究法，模型试验与理论相结合的研究方法，提出安全标准的划分依据的参数主要为临界流速和水深，即在来洪流速和水深达到一定安全限值后，车辆会出现失稳现象。

但这些判别标准将流速和水深作为两个独立的量值，来评判车辆安全稳定性，或仅采用临界流速一个值作为车辆安全稳定的判别标准。在实际的情况下，流速和水深是两个相互作用，相互影响的两个量值，在评价车辆安全稳定性时需考虑二者的综合作用。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种洪涝灾害作用下车辆安全的判别方法及装置，本发明将流速和水深两个参量运用公式换算成总水头一个参量，并将临界总水头作为安全标准划分的指标。该装置是基于该种方法而设计，用以测量该方法中所提出的总水头值，具体可安置于暴雨频发的城市中地势较低易发生洪涝灾害的路段处，为城市车辆安全提供保障。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种洪涝灾害作用下车辆安全的判别方法，包括以下步骤：

(1)进行洪涝灾害下车辆的受力分析，构建每个力的表达式；

(2)根据力学平衡理论，推导出车辆在开始出现初期的滑动失稳情况下的车辆的起动流速表达式；

(3)率定洪涝灾害作用下车辆起动流速与水深关系，并得出其关系曲线图；

(4)结合流速与水深的关系曲线，利用公式将流速与水深转化为总水头值，计算确定临界总水头值；

(5)利用总水头测量装置采集各个路段总水头值，并将其与临界总水头值作对比，判定各个路段的行驶安全性。

所述步骤(1)中，在洪水中，车辆所受的水平方向的作用力主要有拖拽力与摩擦力，竖直方向的作用力主要有浮力、重力和支持力，表达车辆的受力情况。

所述步骤(2)中，根据力学平衡理论，当车辆所受拖拽力F_D与摩擦力F_μ相等时，车辆开始出现初期的滑动失稳，推导出洪涝灾害作用下车辆的起动流速表达式。

所述步骤(3)中，利用模型试验率定洪涝灾害作用下车辆起动流速与水深关系，利用同比例缩放的模型汽车测定在不同来流条件下车辆滑移时的流速与水深值，结合起动流速公式，探究流速与水深的关系并得出关系曲线图。

所述步骤(3)中，选择至少三种车型模型来进行测试。

所述步骤(4)中，通过比例换算，将模型车辆失稳时流速与水深的关系曲线图，换算为原型车辆的关系曲线图。