汽车行驶在高速公路上产生爆胎成因及对策

汽车行驶在高速公路上产生爆胎成因及对策作者：陈雄润

来源：《科学与财富》2016年第17期

摘要：车辆在行驶过程中，受到温度、车速以及外在力量等多种因素的影响，极易出现爆胎事故，严重威胁着社会群体的生命安全。本文主要立足于汽车在高速公路上行驶过程中的爆胎过程，对汽车爆胎原因进行系统化分析，并提出诸如安装示警装置、泄气保用轮胎等措施，并对轮胎的正确使用措施进行探讨，以保证汽车在高速公路上行驶的安全性。

关键词：轮胎；爆胎原因；防止措施

在高速公路交通中，汽车行驶过程中爆胎的情况时常出现，导致高速公路交通存在严重的安全隐患。曾有研究资料统计，由于车辆行驶过程中出现爆胎所导致的交通事故数量较大，占据高速公路交通事故总数的70%左右，对社会交通的稳定发展造成不利影响。此种情况下，如何更好的防止车辆行驶过程中出现爆胎，是当前公路交通相关研究人员所面临的一项重要课题。

1 爆胎现象描述

行驶中的汽车，其轮胎在极短的时间内失去大部分空气称之为爆胎，这给车辆安全行驶带来极大危害。根据行驶路况不同，爆胎分以下两种情况。

1.1 直路爆胎

直路爆胎后，轮胎内空气泄出，轮胎渐渐扁平，此时轮胎只受车身重量的垂直压力，变形不大，车辆可以继续行驶。这种情况下，一般不易发生危险。

1.2 弯路爆胎

弯路爆胎，即汽车在转弯时发生爆胎。转弯时，汽车受离心力的影响，轮胎挤向一边，胎边陷入胎圈的凹坑内，如果离心力不大，胎边陷入不多，部分轮胎仍然留在轮辋边上，还可以避免轮辋与地面的直接接触，这种情况比较幸运，倘若整个轮胎都脱离了轮辋，后果不堪设想。

1.2.1 前轮爆胎。前轮负担汽车转向，一旦爆胎，严重影响驾驶员对转向盘的控制。

1.2.2 后轮爆胎。如果后轮发生爆胎，轮胎失去抓地力，出现甩尾、颠簸，甚至打转，一一般驾驶员习惯于控制车头（前轮），而对车尾（后轮）的应变经验较少，因此后轮弯路爆胎，更为惊险。

2 爆胎过程分析

按胎体帘线的排列方式不同，轮胎分三种基本结构形式，斜交轮胎、带束轮胎和子午线轮胎。现代轿车轮胎基本上采用子午线轮胎，因此这里仅阐述子午线轮胎的爆胎机理。子午线轮胎由尼龙帘线、聚酯帘线、钢丝帘线等骨架材料和各种功能橡胶组成，层数一般为2-3层，层级强度在5-13级之间。尼龙帘线、聚酯帘线和各种橡胶都属于高分子材料，而高分子材料有两个基本特性：（1）在往复变形过程中会产生热量，且变形越大，生热越多（2）是热的不良导体。当温度由零度上升到100℃时，轮胎材料的强度下降大约20%，当温度上升到100℃时，轮胎材料的强度下降大约20%；当温度上升到110℃时，轮胎材料的抗拉强度迅速下降。与此同时，随着温度升高，轮胎气压上升，使得帘线应力增大，最终导致轮胎爆裂。

3 诱发爆胎的主要原因

3.1 轮胎结构上的固有弱点

现行轿车轮胎的带束层边缘，胎体帘线边缘，胎唇边缘等部位是两种性能差异很大的材料的交叉边界，在受力变形的情况下会产生应力集中，从而导致局部大变形，高生热。往复变形一段时间扣，局部温度可高达250℃以上，这将导致材料的结合性能劣化并由此引发分离，熔断等缺陷。轮胎过热使胎面或帘面层脱层，并使胎面沟槽及胎肩龟裂，帘线断裂、胎肩部位快速磨耗，而不规则磨耗造成轮胎滚动阻力增加。胎圈与轮辋之间的异常摩擦是引起胎圈损伤或者轮胎与轮辋脱离形成爆胎的最大隐患。

3.2 轮胎制造上的缺陷

轮胎在制造过程中会带进各种不可避免的缺陷，如气泡、杂质等。这些缺陷在轮胎动态进行中都会成为应力集中点。随着缺陷的发展，会因为胎腔气体的高压渗透作用而形成空腔，并导致层间剥离，在外观上表现为脱层、鼓泡，即使在使用条件正确的情况下，这些缺陷也会使轮胎发生早期爆破。

3.3 使用维护不当

3.3.1 超载。轮胎是车辆与地面之间的唯一纽带，承受车辆负荷的最终部件。轮胎负荷是根据轮胎结构、帘布层数强度以及使用气压和速度等经过计算才确定的。车辆超载行驶时，轮胎承受的负荷、形变增大，胎体所承受的压力也相应增加，胎面与路面的接触面增大，相对滑移加剧，磨损加快，特别是胎侧的弯曲变形会引起胎肩磨耗，胎温升高，轮胎帘面层脱落。有数据表明，承载负荷超过额定值10%，轮胎行驶里程降低8%；承载负荷超过额定值20%，轮胎行驶里程降低35%；承载负荷超过额定值50%，轮胎行驶里程降低60%；承载负荷超过额定值100%，轮胎行驶里程降低80%。

3.3.2 高速。行驶在高速公路上的汽车，车速快是影响轮胎爆胎的主要原因：其一，汽车主要是轮胎与地面接触，在匀速运行下，轮胎的磨损是有规则的，在高速公路上，路面平整，单向行驶长途车比较多，速度快使轮胎与地面形成不规则的磨损，轮胎内部的磨损深度超过标准胎面花纹时，胎面出现剥离现象，易产生滑移，发生交通事故。其二，轮胎寿命受汽车行驶速度影响很大。随着车辆行驶速度增加，其轮胎寿命不断降低，当行驶速度达到70KM/H，轮胎寿命下降30%左右；其三，行车速度过快将使劣化过程加速，造成胎圈损伤或轮胎与轮辋脱离，胎面中心快速磨耗，当受外力冲击时，容易产生外伤甚至爆破胎面。

3.3.3 欠压或过压。和轮胎负荷一样，轮胎气压也是在设计时就已给定的。因此，充气轮胎气压以标准气压为准，且每种轮胎都有其标准气压值。

当轮胎内气压低于标准气压值时，高速运转中，轮胎的屈挠度过大，形变增大，受力发生变化，会造成轮胎过快老化，内部结构松散。易使胎壁帘布层呈环状断裂，胎面磨损不均，胎肩的磨损急剧增大；同时，各部件胶与帘布层、帘布层之间剪切力增大，生热加剧，使胶层与帘线的物理性能下降，轮胎使用寿命缩短。

3.4 意外因素

3.4.1 尖锐异物。如道路中的石块、螺钉、玻璃等。在轮胎高速碾过时，可能会划伤胎体，也可能会产生内部脱层缺陷，导致轮胎强度降低，进而导致轮胎爆破。

3.4.2 直接冲击。一旦轮胎直接冲击路面上的基石或通过凸凹不平的路面时，也会因胎体内应力的瞬间集中而发生爆胎。

3.4.3 运行环境恶劣。如果轮胎运行条件恶劣，缺陷产生很快，那么缺陷在未能从外观上察觉时就会导致轮胎爆破。且上述这些因素一般检测仪器不能检测得到。

3.5 其他因素

其他因素诸如车轮不平衡，车轮定位不准，不同速度级别的轮胎混用，轮胎结构选用不当等等因素也会引起汽车轮胎爆胎。

4 防止爆胎的主要措施

针对爆胎原因，采用预防为主，技术和经济相结合的原则，这里提出防止轮胎爆胎危害的措施。

4.1 做好轮胎日常管理工作