汽车行驶的安全性

安全性主要指汽车行驶的安全性，汽车以最小的交通事故概率和最少的公害适应使用条件的能力，称为汽车的安全性。

影响道路交通安全的主要因素包括人、汽车、道路和交通环境条件。 1 汽车安全性分类

汽车安全性标准项目包括主动安全性、被动安全性和事故后安全性。 1.1 主动安全性

汽车主动安全性是指汽车本身防止或减少道路交通事故发生的性能。 汽车主动安全方面的内容有：

1）保证驾驶员有良好视野方面。驾驶员前视野要求；汽车后视镜的安装要求及性能；风窗玻璃除霜、除雾；刮水器、洗涤器等。

2）保证良好操纵性能方面。转向系统、行驶稳定性；加速控制系统（特别是超车的时间和距离） 、制动系统的功能；汽车喇叭的性能等。

3）各种照明及信号装置的要求。各种照明及信号装置的标识、性能要求，前照灯、雾灯、倒车灯、转向灯、制动灯和示廓灯的位置及要求等。

4）汽车的总体尺寸、以及驾驶员工作条件（操作元件人机特性、坐椅舒适性、噪声、温度和通风、操纵轻便性等）。汽车驾驶室内各种操纵件、指示器及信号装置使用统一的图形标志，可避免驾驶员错误识别或错误操作而导致车祸。

1.2 被动安全性

被动安全性即发生事故时的安全性，指汽车发生交通事故后，减轻乘员和行人伤亡、减少车辆损失的结构性能。它又可分为汽车内部被动安全性以及外部被动安全性。

汽车被动安全性方面的内容有：

1）驾驶室、车身结构的刚度，防止正面、侧面撞击的性能，特别是轿车的侧门强度。

2）汽车座椅系统的安全性，包括座椅强度、安全带强度、安全带固定点的强度、座椅头枕等。它们的作用是保证撞车时能吸收乘员的能量，减轻乘员伤亡。

3）汽车（特别是轿车）内外凸出物的要求。

4）汽车和挂车的侧面及后下部设有防护装置，主要用来防止车辆在行驶时有其他人、车、动物等撞击，造成事故。

5）汽车安全玻璃，用以防止撞击后玻璃破碎伤人。

1.3 事故后安全性

事故后安全性是指汽车能减轻事故后果的性能，这是指能否迅速消除事故后果并避免新的事故发生。防火安全性是事故后安全性的主要内容

防止车辆火灾的结构措施主要有：

1）提高车身内饰材料的耐火性。要求用阻燃材料制造。

2）燃油箱规定。燃油箱与排气管的出口端位置应相距300mm以上，燃油箱的加油口应距裸露电器接头与电器开关200mm以上。

3）轿车碰撞时燃油箱的泄漏规定。 2 汽车制动性

汽车制动性能是指汽车在行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力，在一定坡道能长时间停放的能力。

2.1 汽车制动性的评价指标

评价汽车制动性的主要指标是：制动效能、制动效能的稳定性以及制动时汽车的方向稳定性。

（1）制动效能汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力称为汽车的制动效能。主要用制动距离和制动减速度来评价。

① 制动距离——车辆制动过程中所驶过的距离。

② 制动减速度——车辆制动时能够达到的最大减速度。

（2）制动效能的稳定性制动效能稳定性是指制动效能不因制动器摩擦条件的改变而恶化的性能。包括热稳定性和水稳定性。

水稳定性——制动效能不因制动器浸水而衰退的能力。

热稳定性（抗热衰退性）——制动效能不因制动器温度升高而衰退的能力。 （3）制动时的方向稳定性制动时，汽车保持按给定方向行驶的能力。就是指汽车制动过程中不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。

2.2 制动时车轮受力分析

汽车制动时，使具有一定运动速度的汽车减速或停车的外力是由地面制动力和空气阻力提供的。由于空气阻力相对较小，主要外力实际上由地面制动力提供。

2.2.1 地面制动力

汽车在制动过程中人为地使汽车受到一个与其行驶方向相反的外力，汽车在这一外力作用下迅速地降低车速以至停车，这个外力称为汽车的制动力。一般汽车多用车轮制动器使汽车车轮受到与汽车行驶方向相反的地面切向反作用力的作用，故这时的汽车制动力又称为地面制动力。用Fb表示；单位为N。

Fb=Tu/r

式中：r——车轮制动半径。Tu是车轮制动器的摩擦力矩，单位为N·m。 2.2.2 制动器制动力

制动器制动力是为克服制动器摩擦力矩而在车轮周缘所需施加的切向力，以符号Fu来表示。它等于把汽车架离地面，踩住制动踏板后，在车轮周缘扳动车轮直至它能转动所施加的切向力。

Fu=Tu/r

制动器制动力由制动系的设计参数所决定，即取决于制动器的型式、结构尺寸、摩擦系数、车轮半径、制动传动系的油压或气压等。

2.2.3 地面制动力、制动器制动力和附着力Fφ

地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力Fφ，附着力并不是地面对车轮作用的一个力，而是限制驱动力的一个条件。

Fb≤Fφ＝φ.Fz

Fbmax＝φ.Fz

当制动踏板力上升到一定值时，地面制动力Fb达到最大地面制动力Fbmax＝Fφ，车轮开始抱死不转而出现拖滑现象。随着制动踏板力以及制动管路压力的继续升高，制动器制动力Fμ，继续增加直至踏板最大行程，但是地面制动力Fb不再增加。

汽车地面制动力Fb取决于制动器制动力Fμ，同时又受到地面附着力Fφ的限制。只有当制动器制动力Fμ足够大、而且地面又能提供足够大的附着力Fφ时，才能获得足够大的地面制动力。

2.2.4 地面附着系数 （1）滑动率s

随着制动强度的增加，车轮的滚动成分逐渐减少，滑动成分越来越多。一般用滑动率Ｓ描述制动过程中轮胎滑移成分的多少，即车轮中心速度Uw与车轮角速度ω有如下关系式

Ｓ＝(Uw﹣r. ω)/ Uw×100％ 滑动率s的数值代表车轮运动成分所占的比例，滑动率越大，滑动成分越多。 （2）附着系数

一般将地面制动力与地面法向反作用力Fz之比表述成制动力系数。

试验表明，S＝15％～25％，制动力系数φb达到最大值，s＝100％时的附着系数φs被称为滑动附着系数。在实际中，汽车轮胎经常受到侧向力的作用而发生侧偏或侧滑现象。侧偏力系数是指侧向反作用力（侧偏力）与地面法向反作用力之比。滑动率s越小，侧偏力系数φt越大。

（4）影响附着系数的因数

① 法向反力对附着系数的影响：在其他条件不变的情况下，随着法向反作用力的增加附着系数稍有下降，但影响不大。

② 路面的种类和状况：松软土壤的抗剪强度较低，其附着系数较小。潮湿、泥泞的土路、土壤表层因吸水量多，轮胎与路面间的液体起着润滑剂的作用，附着性能显著下降。坚硬路面的附着系数较大，因为轮胎的变形远较路面的变形为大，路面的坚硬微小凸起部分嵌入轮胎的接触表面，使接触强度增大。

③ 轮胎的结构：细而浅花纹的轮胎在硬路面上有较好的附着能力；宽而深花纹在软土壤上可得到较大的附着系数。花纹纵向排列的轮胎所能传递的侧向力较高；而横向或人字形排列的花纹的轮胎则传递切向力的能力较大。

④ 轮胎的材料：合成橡胶轮胎较天然橡胶轮胎有较高的附着系数。

⑤ 轮胎的气压：采用低压胎可获得较好的附着性能。在松软路面上，降低轮胎气压，则轮胎与土壤的接触面积增加，胎面凸起部分嵌入土壤的数目也增多，因而附着系数显著提高。低气压、宽断面的子午线轮胎与地面的接触面积较大，附着系数比普通轮胎高。

⑥ 附着系数φs与汽车行驶速度的关系：无论在干燥还是潮湿路面上，随着车速的增加滑动附着系数都明显下降，但是，在冰面上滑动附着系数很小，车速对其影响很小，在积雪路面上滑动附着系数随车速增加而稍微增加。

⑦ 轮胎的磨损会影响其附着能力：随着胎面花纹深度的减小，其附着系数将有显著下降。

2.3 汽车的制动效能

汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力称为汽车的制动效能。主要用制动距离和制动减速度来评价。

2.3.1 制动距离与制动减速度制

动距离是指从驾驶员开始踩上制动踏板到汽车完全停住这段时间内汽车驶过的距离。

制动减速度反映地面制动力，因此，它与制动器制动力（车轮滚动时）及附着力（车轮抱死拖滑时）有关。

在不同路面上，地面制动力为： Fxb≤φG

故汽车能达到的减速度为Jmax（单位m／s2）为 Jmax＝φG/m＝φg

即汽车的最大制动减速度是由道路条件所决定的，各种性能优良的制动器应考虑充分利用道路的附着性能。2.3.2 制动距离的分析

① 驾驶员反应时间：t1＝0.3～1.0s。

② 制动器的作用时间：t2＝0.2～0.9s之间。 ③ 持续制动时间：t3，其减速度基本不变。

④ 制动力消除时间：t4=0.2～1.0s之间。这段时间过长会耽误随后起步行驶的时间。若因车轮抱死而使汽车失去控制，驾驶员采取措施放松制动踏板时，又使制动力不能立即释放。

决定汽车制动距离的主要因素是制动器起作用的时间、最大制动减速度即附着力（或制动器最大制动力）、制动的起始车速。附着力（或制动器制动力）越大、起始车速越低，制动距离越短，这是显而易见的。

2.4 制动效能的恒定性

制动效能稳定性是指制动效能不因制动器摩擦条件的改变而恶化的性能。 包括热稳定性和水稳定性。

水稳定性——制动效能不因制动器浸水而衰退的能力。 热稳定性（抗热衰退性）——制动效能不因制动器温度升高而衰退的能力。 高速制动时，随着制动器温度的升高，摩擦系数下降，这种现象称为制动器的热衰退。制动效能的恒定性主要是指抗热衰退性能。

制动器的抗热衰退性能与制动器摩擦副材料及制动器结构有关。

石棉摩擦片在低于200℃的温度下制动时，摩擦片与制动鼓（或制动盘）的摩擦系约为0.3～0.4，且摩擦系数比较稳定；温度升高到220～250℃时，摩擦系数降到约0.2，制动器的热衰退显著增加。

采用散热性能较好和热容量较大的制动鼓（或制动盘），在相同的制动强度下，其温度升高量较小，制动效能的恒定性也较好。

制动器的抗热衰退性能还与制动器结构密切相关。不同结构的制动器，在高强度制动时，摩擦系数的下降对制动效能的影响是不一样的。以对盘式制动器的制动效能影响最小，即盘式制动器稳定性最好，双减力蹄制动器次之，以下是增减力蹄制动器、双增力制动蹄制动器，双向自动增力蹄制动器的稳定性最差。

汽车涉水后，由于制动器摩擦副被水浸湿，制动效能也会下降，这种现象称为制动器的水衰退。

2.5 汽车制动时的方向稳定性

制动时，汽车保持按给定方向行驶的能力。就是指汽车制动过程中不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。

2.5.1 汽车的制动跑偏

制动时汽车自动向左或向右偏驶称为“制动跑偏”。制动跑偏的原因： （1）汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮（转向轮）制动器制动力不相等，这是因为制造、调整误差造成的。

（2）制动时悬架导向杆系与转向拉杆在运动学上互相干涉，这是汽车设计所造成的，制动时汽车总是向一方偏驶。

我国《机动车制动检验规范》中规定：左、右前轮制动力差值应不超过5％，