汽車和交通安全

汽車的操縱穩(wěn)定性包含相互聯系的兩個方面內容，即操縱性和穩(wěn)定性。1.操縱穩(wěn)定性包含的內容及評價汽車操縱穩(wěn)定性所包含的內容較多，它須要接受多個物理量從多個方面進行評價，其主要內容包括：穩(wěn)態(tài)響應、瞬間響應、回正性、直線穩(wěn)定性、轉向敏捷性及抗側翻實力等。一、汽車操縱穩(wěn)定性及其對交通平安的影響1）穩(wěn)態(tài)響應在穩(wěn)態(tài)下由于“干擾”而引起的車輛響應稱為穩(wěn)態(tài)響應。汽車的穩(wěn)態(tài)轉向特性分為3種類型：不足轉向、中性轉向和過多轉向，如圖3-1所示。2）瞬態(tài)響應在等速直線行駛與等速圓周行駛這兩個穩(wěn)態(tài)運動之間的過渡過程便是一種瞬態(tài)，相應的瞬態(tài)運動響應稱為瞬態(tài)響應。圖3-2所示為轉向盤轉角階躍輸入下的汽車瞬態(tài)響應。3）回正性汽車完成變道、避讓、轉彎等行為后要進行回正，要求汽車能自動回正，即駕駛員松動轉向盤時，轉向盤應能快速回正。4）直線穩(wěn)定性直線行駛的汽車，駕駛員并沒有轉動轉向盤，有的汽車會在某一車速或某一車速以上，甚至偶遇路面不平便會左右反復搖擺，這種現象稱為擺頭。5）轉向敏捷性轉向敏捷性是衡量汽車操縱性的指標之一，《機動車運行平安技術條件》（GB7258——1997）中要求轉向時施加于轉向盤外緣的最大切向力不得大于245N，當車輛轉向橋軸載質量大于4000Kg時，必需接受轉向助力裝置。6）抗側翻實力汽車在側坡上直線行駛時，若側坡角過大，就可能發(fā)生側翻。如圖3-3所示，汽車在側坡上直線行駛時，當坡度大到使重力通過一側車輪接地，而另一側車輪的地面法向反作用力等于零時，為汽車即將發(fā)生側翻的臨界狀態(tài)。2.提高汽車操縱穩(wěn)定性的主要途徑操縱穩(wěn)定性與汽車的轉向系、行駛系、輪胎及車輛的空氣動力學親密相關。1）增加輪胎的側偏剛性增加輪胎的側偏剛性可以使操縱穩(wěn)定性得以改善。使后輪輪胎的側偏剛性大一些，有利于不足轉向，在汽車運用中可通過提高后輪輪胎的充氣壓力來達到提高側偏剛性的目的。此外，還可以通過選擇不同類型的輪胎來提高側偏剛性。2）轉向主銷后傾和內傾轉向輪定位中的主銷后傾和主銷內傾都有使車輪自動回正的作用。3）減小前輪前束值轉向輪定位中減小前輪前束值可以降低前輪擺振，從而減輕汽車的擺頭現象，提高汽車操縱穩(wěn)定性。4）加裝轉向肋力裝置為了減輕駕駛員轉向操縱力，越來越多的汽車加裝了轉向助力裝置。轉向助力裝置可以同時滿足轉向靈敏性和敏捷性。3.操縱穩(wěn)定性對道路交通平安影響汽車設計時，若不考慮汽車的穩(wěn)態(tài)轉向特性，對于過多轉向或中性轉向的汽車，在轉向時，駕駛員未能剛好調整轉向盤轉角并降低車速，則會導致汽車失控而造成交通事故。返回節(jié)返回章汽車的制動性是指汽車行駛時能在短距離內停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持確定的車速。1.制動性包含的內容及評價汽車的制動性主要從制動效能、制動效能的恒定性和制動時汽車的方向穩(wěn)定性3個方面來評價。二、汽車制動性能及其對道路交通平安的影響1）制動效能制動效能是指汽車在良好的路面上，以確定初速度制動到停車的制動距離或制動時汽車的減速度。它是制動性能最基本的評價指標。（1）制動距離制動距離與汽車的行駛平安有干脆的關系，它指的是汽車速度為V0時，從駕駛員起先操縱制動踏板到汽車完全停止所駛過的距離。制動過程如圖3-4所示。3）制動效能的恒定性汽車在常見的工作條件下制動時，制動器溫度可達300℃以上。高速制動時，制動器溫度也會很快上升。制動器溫度上升后，其摩擦力矩會顯著下降，這種現象稱為制動器的熱衰退。制動效能的恒定性主要指的是抗熱衰退性能。4）制動時汽車的方向穩(wěn)定性制動過程中，有時會出現制動跑偏、后軸側滑或前輪失去轉向實力，而使汽車失去限制離開原來的行駛方向，甚至發(fā)生撞入對向車道、邊溝、滑下山坡等緊急狀況。一般把汽車在制動過程中維持直線行駛或按預定彎道行駛的實力稱為制動時汽車的方向穩(wěn)定性。制動時汽車的方向穩(wěn)定性主要表現為制動跑偏、側滑和前軸失去轉向實力。2、影響制動性能的因素及改善措施影響汽車制動性能的因素很多，主要來自于兩個方面：一是汽車本身制動系統(tǒng)，例如制動器類型、結構尺寸、制動器摩擦副的摩擦系數及車輪半徑等；二是外界行駛條件，例如道路條件、氣候條件、交通狀況等。1）提高制動效能提高制動效能意味著用較小的制動制動踏板力就能得到必要的制動力或制動減速度這對于削減駕駛員勞動，保證行車平安具有重要意義。2）提高制動效能的恒定性制動效能的恒定性取決于制動器結構和制動器摩擦副的材料。不同結構的制動器制動效能不同。3）提高制動時的方向穩(wěn)定性制動跑偏多數是由于汽車技術狀況不佳造成的，經過修理調整可以解決制動跑偏現象。導致制動時發(fā)生側滑的緣由有：車輪抱死及前、后軸車輪抱死的先后；路面附著系數；制動初速度；載荷和載荷前移；側向力作用等。3.制動性對道路交通平安的影響汽車的制動性是汽車主動平安性能之一。重大交通事故通常與制動距離太長、緊急制動時發(fā)生側滑及前輪失去轉向實力等狀況有關。返回節(jié)返回章1.輪胎結構及特點現代汽車運用的幾乎都是充氣輪胎。充氣輪胎按胎體中簾線排列方向的不同，可分為一般斜交輪胎和子午線輪胎（圖3-31）。三、汽車輪胎對交通平安的影響子午線輪胎與一般斜交輪胎相比，有以下優(yōu)越性能。1）運用壽命長2）滾動阻力小3）附著性能好4）緩沖性能好5）負荷實力大子午線輪胎與一般斜交輪胎性能比較如圖3-5所示。2.輪胎胎面花紋輪胎與路面間的附著性能、排水實力、輪胎的耐磨性等都與輪胎花紋有關，而這些性能都與汽車行駛平安親密相關。因此，輪胎花紋對汽車的行駛平安有著干脆影響。輪胎花紋形式多種多樣，目前廣泛運用的胎面花紋形式有三種：一般花紋、越野花紋和混合花紋（圖3-32）。3.輪胎與道路交通平安輪胎與汽車平安行駛相關的特性有：負荷、氣壓、高速性能、側偏性能、水滑效應、耐磨耐穿孔性等。1）輪胎負荷與氣壓輪胎的負荷與氣壓有對應關系。2）輪胎的高速性能輪胎的高速性能是指高速行駛時輪胎的適應性，一般用許用額定車速來表示。3）輪胎的側偏性能輪胎的側偏特性主要指側偏力、回正力矩與側偏角之間的關系。側偏角的大小與側偏力的大小有關，如圖3-6所示。4）輪胎的水滑效應當汽車在具有確定厚度水膜的路面上以較高的速度行駛時，輪胎會浮在水面上打滑，丟失汽車的操縱性、制動性和驅動性，這種現象叫做輪胎的水滑效應。5）輪胎的耐磨耐穿孔性輪胎的耐磨耐穿孔性對于行車平安也有親密關系。輪胎磨損不僅使附著力下降，尤其在濕滑路面上，還會使制動、轉向實力下降，這些都會影響的行車平安。返回節(jié)返回章1.駕駛視野駕駛視野是駕駛員行車時的視線范圍。駕駛員在駕駛過程中，有80%以上的信息是靠視覺得到的，聽覺及其他感覺所接受的信息總和不到20%。汽車若是沒有良好的視野，要想保證其平安行駛是不行能的。汽車視野包括干脆視野、間接視野及依靠照明裝置的夜間視野。1）干脆視野干脆視野是指駕駛員通過車窗干脆看到的外界空間范圍，包括汽車的前方視野、側方視野。其中，前方視野最重要。（1）前方視野前方視野是指駕駛員在駕駛座位上時，通過前風窗玻璃視察到的空間范圍。圖3-7為汽車駕駛視野盲區(qū)發(fā)生交通事故圖例。圖3-8為汽車前上方視區(qū)的界限。2）側方視野側方視野指駕駛員通過側門玻璃或側窗玻璃視察到的空間范圍。2）間接視野汽車的間接視野指通過內、外后視鏡看到的汽車側后方的區(qū)域。在超車、倒車、轉彎、制動等行駛狀態(tài)下，保證汽車有良好的間接視野很重要。影響汽車間接視野的因素主要有后視鏡的曲率、安裝位置和尺寸。汽車平安技術分為汽車主動平安技術和汽車被動平安技術兩個方面。汽車被動平安是指發(fā)生事故后，汽車本身減輕人員受傷和貨物受損的性能，即汽車發(fā)生意外的碰撞事故時，如何對駕駛員、乘員及貨物進行疼惜，盡量削減其所受的損害和損壞。通常減輕車內乘員受傷和貨物受損的性能稱為內部被動平安性；減輕對事故所涉及的其他人員和車輛損傷的性能稱為外部被動平安性。一、汽車被動平安概述返回節(jié)返回章1.乘員與汽車內部結構的碰撞分析汽車發(fā)生碰撞事故一般是指汽車和外部事物之間的碰撞，稱為一次碰撞。乘員與汽車內部結構的碰撞，稱為二次碰撞。2.減輕乘員損害的結構措施1）平安車身汽車碰撞時，車體結構的平安作用是在吸取汽車動能的同時減緩乘員移動的過程，并保證乘員有生存的空間，即平安車身結構應包括“經得住碰撞的車身”和“吸取沖擊的汽車前部及后部”。二、減輕乘員損害的被動平安技術2）平安座椅汽車座椅是汽車中將乘員與車身聯系在一起的重要內飾部件。座椅主要由靠背、頭枕、坐墊、與車身相連接的固定部件等組成（如圖3-17所示）。3）吸能轉向柱汽車發(fā)生正面碰撞時，碰撞能量使汽車的前部發(fā)生塑性形變。圖3-18為汽車正撞時轉向柱-駕駛員系統(tǒng)的碰撞關系。圖3-19為水紋管式緩沖轉向操縱機構結構圖。3.減輕乘員損害的平安裝置1）平安帶平安帶是將乘員身體約束在座椅上的平安裝置，用以避開車輛發(fā)生碰撞事故時，乘員身體沖出座椅發(fā)生二次碰撞，以降低發(fā)生碰撞事故的受傷率和死亡率。汽車座椅平安帶按固定點數分類，主要有兩點式、三點式和四點式，如圖3-20所示。2）平安氣囊平安氣囊主要由限制裝置、氣體發(fā)生器和氣囊組成，如圖3-21所示。圖3-22為平安氣囊的工作原理。返回節(jié)返回章汽車主動平安技術又稱主動平安技術，它是汽車上避開發(fā)生交通事故的各種技術措施的統(tǒng)稱，目的是“防止事故”。一、汽車主動平安概述返回節(jié)返回章1.汽車制動平安裝置汽車制動系統(tǒng)是汽車的重要組成部分，是汽車平安性能的重要保障。1）制動系工作原理（如圖3-23所示）2）制動系主要部件（1）制動器制動器用于產生摩擦力矩，將汽車的動能轉變成摩擦熱能，散發(fā)到大氣中，使汽車減速或停車。圖3-24為制動器液壓驅動裝置。二、汽車主動平安裝置與結構（2）制動系統(tǒng)的驅動裝置制動系統(tǒng)驅動裝置的功用是將駕駛員或其他能源的作用力傳給制動器，使制動器產生制動力矩的裝置。（3）駐車制動器駐車制動器又稱手制動器，一般接受機械驅動。（4）幫助制動器行駛于坡長彎多山區(qū)的汽車，為了防止制動器溫度過高而出現嚴峻的熱衰退，削減摩擦片的磨損，一般增裝幫助制動器。（5）制動力支配調整裝置為了使汽車在不同負載條件下，前后車輪制動力的支配總能合乎或接近志向要求，即前后軸附著力同時被充分利用，從而獲得最好的制動性能，制動系中接受了各種制動力支配調整裝置。2.汽車主動平安裝置新技術1）汽車自動防撞裝置常見的自動防撞裝置具有以下三種功能：環(huán)境檢測、防碰撞判定和車輛限制。汽車激光掃描防撞系統(tǒng)就是一種自動防撞裝置。激光掃描雷達的掃描角和視域如圖3-25所示。2）汽車驅動防滑限制系統(tǒng)汽車驅動防滑限制系統(tǒng)的作用是在汽車加速時自動地限制驅動力、轉向力，使輪胎的滑移量處于合理的范圍之內，從而保持汽車行駛的穩(wěn)定性。驅動防滑限制系統(tǒng)的構成如圖3-26所示。3）輪胎氣壓檢測報警裝置輪胎氣壓檢測報警裝置通過干脆測量獲得實際輪胎氣壓信號，通過車輪速度傳感器測得的車速獲得輪胎振動頻率及扭轉彈性常數信號。輪胎氣壓檢測報警裝置的構成如圖3-27所示。4）車輛巡航限制系統(tǒng)車輛巡航限制是指汽車的定速限制。在汽車中接受巡航限制系統(tǒng)，可使汽車在發(fā)動機功率允許范圍內，不用調整加速踏板的位置便可依據駕駛員的要求，自動地適應外界阻力的變更，保持確定速度的行車狀態(tài)。圖3-28是一種典型的閉環(huán)汽車電子巡航限制系統(tǒng)原理圖。返回節(jié)返回章1.汽車防抱死制動系統(tǒng)概述