汽车与交通专题 (2)

汽车的制动性能与交通安全摘要：对机动车的制动性能进行了探讨，阐述了制动过程中车轮抱死的危害；指出只有把滑移率控制在最佳状态，才能在保证安全的前提下，提高行驶速度，缩短制动距离，从而获得较高的运输效率。

由于车辆原因造成的交通事故中，有80％是因制动性能引起的，制动性能是否良好，直接关系到汽车的行驶安全。

根据事故现场的车轮制动印迹可判断轮胎规格、行驶路线、方向、车速等，从而判断驾驶员行为，对于制定交通事故预防方案、处理交通事故具有十分重要的意义；根据车辆的轮距、轴距可以判断车辆类型，这对侦破交通肇事逃逸案意义重大。

关键词：汽车；制动性能；操纵稳定性；交通安全一汽车的制动性能1．1 制动效能评价制动效能的指标是制动距离、制动时间和制动减速度，实际应用中最主要的指标是制动距离。

由汽车理论可知，制动效能主要取决于制动力F t，而制动力不仅与制动器的摩擦力矩有关，还受车轮与地面的附着系数的制约。

Fr≤Fu≤Zφ式中:Fu为车轮与路面间的附着力,Z为车轮对路面的垂直载荷的反作用力,φ为轮胎与路面间的纵向附着系数。

制动力的最大值等于附着力。

当车轮对路面的垂直载荷一定时，制动力的最大值取决于φ，而φ与车轮相对地面的滑移率δ有关。

δ=(V-Vc)/V×100％式中：V为车辆的瞬时速度； Vc为车轮的圆周速度。

附着系数与滑移率的关系如图1所示。

从图1可以看出，纵向滑移时，峰值附着系数φp出现在滑移率为15％～20％附近(δo处)。

随着滑移率的增加，附着系数下降，制动力和制动效能将下降。

δ=100％时的附着系数叫滑动附着系数，显然滑动附着系数φ比车轮在基本无滑动下(δ=15％～20％)的峰值附着系数φp低(如果在湿路面上，二者差别更大)。

各种路面的平均附着系数见表1。

若制动时将车轮滑移率控制在15％～20％，纵向附着系数φs将达到最大值φp，可得到最大的制动力。

同时横向附着系数也保持较大值，使汽车具有良好的抗侧滑能力及制动时的转向操纵能力，因而得到最佳的制动效果，对保证交通安全十分有利。

1．2 制动稳定性制动稳定性是指汽车在制动时仍能按给定方向的轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑、失去转向的能力。

汽车制动时产生侧滑将失去转向能力。

侧滑与车轮和地面间的横向附着力有关，而横向附着系数和δ有关。

由图1可知，当δ增大时，横向附着系数减小，当δ=100％，即车轮抱死时，横向附着系数下降至零。

此时，车轮在极小的侧向外力作用下产生侧滑。

转向轮抱死后将失去转向操纵能力，导致方向稳定性变差，容易发生交通事故。

2 制动印迹与车辆的运动状态遇到危险情况或发生交通事故时，多数情况下驾驶员都会采取制动措施。

从开始制动到制动力达到最大值有一个过程，在整个过程中，随着制动力的增加，留在路面上的轮胎印迹会出现相应的变化。

制动印迹开始形成时可分辨出轮胎花纹，而后花纹逐渐模糊不清，最后出现粗黑印迹(如图2所示)。

2．1 制动压印在制动印迹的前段，轮胎花纹逐渐加深直至变形和模糊，这一段的制动印迹称为“制动压印”。

这说明，从这一区段开始，车轮已从纯滚动(V=Vc)状态进入滑移(V>Vc)状态。

随着制动强度的增加，车轮滑移率从零开始增大。

在制动踏板力小于制动拖印时踏板力的情况下，车轮没有抱死，轮胎受制动力的作用沿行驶方向在路面上作滚动和滑移的复合运动，处于边滚边滑的状态，在路面上遗留下制动压印。

这种印迹中胎面花纹在车辆的行驶方向有所延长，印迹花纹也开始加深、直至模糊。

此时的制动效果最佳，不但可获得较短的制动距离，而且可减少车辆发生制动侧滑的可能，提高汽车的操纵稳定性。

2．2 制动拖印后一段的制动印迹完全变成了轮胎与路面摩擦后的黑色条带，称为“制动拖印”。

在这一段，车轮已经不能转动(Vc=O)而车辆仍在运动，车轮处于完全的滑移状态。

遇到紧急情况时，驾驶员本能地迅速用力踩下制动踏板，从而在路面上留下制动拖印。

车辆不发生侧滑时的正常制动拖印是几条与车辆轮距相当的平行印迹，前、后轴轮距相同的车辆，印迹较深的一段是前、后轮印迹的重叠部分。

如果汽车碰撞后改变了原来的行驶方向出现侧滑，路面上将留下明显的转折印迹，据此可以确定汽车碰撞接触点。

汽车紧急制动时，轴荷的转移使前轮负荷增加，前轮呈现的印迹宽而重，后轮印迹窄而轻两车正面碰撞时，这种现象更为突出。

从而可从前轮印迹的突然变宽推断汽车的制动时刻。

如果两辆高度不同的汽车正面碰撞，低的一方前部受压，轮迹加宽；高的一方前部上抬，前轮印迹变得窄而轻。

当制动发生侧滑时，侧滑车轮的印迹产生折变，且折变后印迹稍宽，不显示胎面花纹。

装有制动防抱死装置(ABS)的汽车制动时，由于始终处于边滚边滑的制动最佳状态，有时出现制动拖滑斑块，有时无明显胎印，有时印迹较淡，不会出现制动拖印。

有的载货汽车后轮先于前轮制动，先出现的制动印迹多为后轮印迹。

制动拖印的长度取决于车辆制动前的速度和路面的附着系数，拖印距离和车辆行驶速度的平方成正比，而附着系数除与轮胎结构、胎面花纹有关外，还取决于路面材料、路面状况(干、湿等)及滑移速度等因素。

2．3 制动跑偏印迹制动过程中汽车自动向左或向右偏驶的现象称为制动跑偏。

制动跑偏破坏了汽车的操纵稳定性，导致汽车驶入非机动车道或人行道，甚至边沟。

制动跑偏是由于两侧车轮(尤其是两侧转向轮)制动力相差过大造成的。

在多数情况下，两侧车轮制动力不等属于车辆使用、调整保养不当，如一侧车轮制动器失效、蹄片有油污等。

制动跑偏印迹为圆滑弧线(如图3所示)。

弧线的偏转方向由两侧车轮在制动过程中的运动状态所决定。

当两侧车轮制动器的制动力或两侧路面附着力不等时，在制动过程中，两侧车轮将处于不同的滑移状态，必然造成两侧车轮的滑移距离不同，使车辆向滑移距离短、制动作用好的车轮一侧偏转。

紧急制动过程中，制动跑偏出现拖印的情况对两侧车轮来说是不同的，往往是跑偏弧线内侧车轮拖印长而外侧车轮拖印短，这是由于内侧车轮先抱死而外侧车轮后抱死或没有完全抱死形成的。

制动跑偏还会引起前、后轴侧滑。

2．4 制动侧滑印迹制动侧滑是汽车制动时某一轴的车轮或全部车轮发生横向滑动的现象。

侧滑是由于轮胎在制动纵向滑移过程中受侧向外力作用而引起的。

车辆制动过程中所受的侧向力来自外界的冲撞力、侧向风力、道路横向坡度所形成的分力以及车辆转弯、变换车道乃至跑偏所产生的回转离心力等。

最严重的侧滑表现为车辆高速制动时的后轴侧滑，可能引起车体回转，使汽车失去控制。

制动侧滑经常引起交通事故，统计资料表明，在雨天湿滑路面上发生的交通伤亡事故中，约1/3与制动侧滑有关。

制动侧滑印迹的特征表现为两侧车轮的滑移印迹具有折变点，在折变点，原纵向拖印突然改变方向，向斜方或横方侧滑。

由制动跑偏所引起的后轴侧滑印迹如图4所示。

当车轮抱死滑移时，由于附着系数有所降低，只要有侧向力作用，就会引起侧滑。

汽车制动时，前、后轴抱死的先后顺序和时间间隔对侧滑的影响很大。

试验表明：制动过程中，若前轮先抱死滑移，汽车仍沿直线运动直至停车，处在基本稳定的状态，只是失去控制方向的能力，也不能承受侧向力。

若后轮比前轮超过一定时间间隔提前抱死滑移，汽车可能发生迅速的甩尾现象，因而会失去稳定性，造成交通事故的可能性也最大。

如果制动车速超过一定值，汽车处于极不稳定状态，即使在轻微侧向力的作用下都会引起后轴侧滑。

若前、后轮同时(或时间间隔不大)抱死，则汽车侧滑很小，基本按直线运动。

造成上述现象的原因是汽车侧滑时将发生类似于转弯的运动并产生离心力，离心力与前轴侧滑方向相反，能减小和阻止前轴侧滑，但离心力与后轴侧滑方向一致，能加剧后轴侧滑，后轴侧滑又促使回转半径减小、使离心力更大。

因此，后轴侧滑连续升级，往往导致汽车在制动过程中大角度回转。

事故现场看到的侧滑印迹多是后轴侧滑印迹，这是由于后轴侧滑导致事故发生的可能性较大，且在紧急避险制动时，汽车伴随有避让运动。

图5所示为高速紧急制动下后轴侧滑引起汽车头回转的印迹。

汽车侧滑后，其纵轴偏转角度与附着系数及制动速度有关。

在附着系数小的湿路面上，侧滑汽车纵轴偏转角亦大。

车速的影响有一定范围，在一定路面条件下，只有车速超过某一值，后轴侧滑才会引起汽车较大的回转而成为一种危险侧滑，容易导致交通事故；当车速不超过某一临界值时，汽车侧滑不会达到危险的程度。

因此，雨、雪天路滑时，控制车速对减少侧滑和交通事故尤为重要。

侧滑印迹在事故现场是判断汽车超速行驶的依据。

未装ABS的车辆在制动时，有经验的驾驶员会有意识地交替踩、放制动踏板，以避免车轮抱死，使之处于最佳的制动状态，尤其在滑溜路面上，这样不但可获得较短的制动距离，而且可减少车辆发生制动侧滑的可能，提高汽车的操纵稳定性。

3 结语通过上述分析可以看出，制动时车轮抱死拖滑，容易发生跑偏、侧滑，制动效能和制动时的方向稳定性均将变坏，发生交通事故的可能性最大。

因此，在制动过程中，避免车轮抱死滑移，对于提高汽车的制动性能、保证交通安全具有十分重要的意义。

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