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機車為何不該在過彎時煞車?用「合力圓」算給你看

車輛中心ARTC_96
・2018/02/23 ・1715字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 546 ・八年級
  • 文/黃嘉聖│ 財團法人車輛研究測試中心技術服務處

機車急煞的危險性

source:airforcelive

跨上機車,除了轉動油門虎嘯風馳,遨遊在車水馬龍的道路上時,騎士難免會受到人、車、物等道路上的外在因素,而進行減速煞車的動作。尤其在遇到危急狀況時,總是直覺地用力拉下煞車拉桿,希望可以將機車盡快停下來,不過輪胎的抓地力有限,如果直接施加過大的煞車力道會造成輪胎鎖死,加上一般機車設計為兩輪,如果其中一輪鎖死甚至兩輪都鎖死,機車將難以控制,很容易失去平衡摔倒而發生意外。

機車在直線道路上行駛遇到危急狀況時,輪胎可以承受的煞車力道相對比在彎道上行駛要大得許多,這是因為輪胎與地面之間的抓地力,除了要提供給車輛行駛時加減速的縱向力,也需要提供給車輛在過彎(轉向)時的橫向力,如果把車輛行駛時的縱向力跟橫向力相加,兩個力的合力最大值就可以畫成一個圓,在這個圓內看作是輪胎可利用的抓力地空間,在相同的道路條件下,只要施加的煞車力不超過圓的範圍,輪胎就不會鎖死,一旦超出圓外,輪胎就會發生鎖死打滑狀況。

過彎前減速,過彎時避免煞車

輪胎的合力圓。 圖/車輛中心提供

上圖為輪胎的合力圓(Kamm Circle),為了方便理解我們可以假設在一個條件下,輪胎的最大的抓地力是 10,也就是圖一中黃色圈的合力圓,機車如果要安全行駛在道路上,則其縱向力(因為加速/煞車)與橫向力(因為轉彎)相加起來的合力必須在 10 以下,一旦超過 10 就會造成輪胎鎖死或打滑,如果接近 10 代表著接近輪胎抓地力的極限,由於沒有多餘的抓力地,此時機車的操控會變得不穩定,就像是在懸崖邊行走一樣,只要一點點的多餘動作就可能超過 10,也就是造成機車的打滑或摔倒。

舉例來說,若機車直線行駛遇到危急狀況而緊急煞車,這時緊急煞車所使用的縱向力如果是 8,那機車還可以在騎士的操控下安全的停下來;但是如果這台機車正在轉彎,而過彎所需要的橫向力已經是7的話,在這過彎過程,如果施加煞車的縱向力是 8,因此時縱向力與橫向力合力已經超過 10 了,所以輪胎就會鎖死打滑,加上機車過彎帶有車身傾斜角度,而使得騎士與機車會直接摔倒而發生意外。

因此,了解抓地力的合力圓就可知道,在彎道中盡量不要緊急煞車,否則很容易造成機車不穩定或輪胎鎖死打滑,為了避免在彎道中緊急煞車,就應該在過彎前確實完成減速,讓輪胎的抓地力充分用來過彎。

從輪胎的合力圓認知彎道中緊急煞車的風險,更可以進一步延伸機車在道路行駛時,緊急煞車跟閃避這兩個動作同時進行的高度風險,機車在閃避前方障礙物的動作與過彎類似,有時更是急轉彎的狀況,都會用去大部分的側向力,而緊急煞車會用去大部分的縱向力,所以不論是緊急煞車時閃避,或者是閃避時緊急煞車,有相當大的機會造成騎士操控的不穩定及輪胎鎖死或打滑,大幅增加摔倒的風險。

養成危險預測的習慣,隨時控制速度避免風險

或許有人會試問增進駕駛技術的方式應該可以操控補救吧?事實上一般用路人增進駕駛技術的機會及管道不多,且危險狀況發生時環境變因複雜,無法用單純的駕駛訓練環境對應,貫徹防禦駕駛的觀念了解交通環境人、車、路的特性,養成危險預測的習慣,提高危險預測的能力,也就是說行駛中隨時有速度控制的習慣與能力,並且認知危險的所在進而避開危險。

前方遇有轉彎車路口。 圖/車輛中心提供

以上圖為例,機車為直行車,看到前方有一部車準備左轉或企圖左轉,雖然在此種情境下,通常機車擁有優先路權,但以防禦駕駛的角度(學習保護自己的用路觀念),會建議機車遇到路口時提前鬆開油門並預做煞車準備,自然降低經過路口的速度也能提早因應周遭用路人的行為,避免該車搶快左轉而必須緊急煞車或緊急迴避,造成本文所講的問題,不讓自己陷入高風險的交通困境,自然而然安全行駛。

本文出自財團法人車輛研究測試中心;原文標題《如何避免機車在彎道煞車時的不穩定危險》,如需轉載,歡迎與車輛中心聯繫。

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車輛中心ARTC_96
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財團法人車輛研究測試中心 (ARTC),江湖俗稱車測中心,但更希望大家能稱呼我們為「車輛中心」,因為我們不只做測試,我們也做創新研發;我們是由一群對車輛有著專業知識與熱情的工程師所組成,期望透過泛科學這個平台與大家分享各種車輛知識,讓大家更懂車。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》