李進(jìn)超

(密山市地方道路管理站)

1 汽車在公路上行駛的要求

首先要求公路路線的幾何指標(biāo)能夠滿足汽車一定行駛速度的技術(shù)要求，以保證行駛于公路上的汽車能夠安全、舒適、經(jīng)濟(jì)地順利通過(guò)。也即公路的平面線形、曲線半徑、縱坡設(shè)置、路幅的寬度與布置必須同公路的交通量與設(shè)計(jì)車速相適應(yīng)。如果線形指標(biāo)過(guò)低，勢(shì)必降低車速并造成交通擁塞。據(jù)研究，汽車每起動(dòng)一次，為克服加速阻力需要多耗燃料約50mL左右;車輛運(yùn)行不暢，汽車經(jīng)常在經(jīng)濟(jì)車速以下行駛，可使燃料消耗平均增加7％～10％。當(dāng)然，交通擁擠對(duì)運(yùn)輸成本的影響不僅反映在燃料的消耗上，還有行車時(shí)間的延誤、影響車輛周轉(zhuǎn)等的經(jīng)濟(jì)損失，更是無(wú)法計(jì)算。

汽車荷載通過(guò)車輪作用于路面并與路面直接接觸相互發(fā)生影響，因此，研究車輪與路面之間的相互作用，對(duì)汽車的行駛狀況具有十分重要的意義。

在現(xiàn)代汽車中，車輪都采用充氣輪胎。充氣輪胎一般由內(nèi)胎和外胎兩部分組成。

輪胎的作用主要有幾點(diǎn)。

(1)支承汽車的重量。

(2)與汽車懸架共同起緩和、吸收道路不平整產(chǎn)生的沖擊與振動(dòng)，從而提高行車的平順性和降低行車噪聲。

(3)保證車輪和地面之間的接觸有足夠的附著力，不便車輪產(chǎn)生滑溜。

2 車輛行駛與路面相互作用

就路面而言，路面的表面特性則是影響汽車行駛狀況的主要因素，它將影響到汽車在行駛過(guò)程中車輪與路面之間的滾動(dòng)阻力和附著狀況，以及車輛輪胎與機(jī)件的損耗、振動(dòng)與噪聲和車輛的維修工作等。因此，路面的表面特性是反映路面行車質(zhì)量的重要指標(biāo)。

(1)滾動(dòng)阻力:輪胎與路面產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力可以看作輪胎滾動(dòng)每單位距離所消耗的能量，滾動(dòng)阻力愈大，汽車為克服阻力需要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的能量也愈大，因此，它直接影響到汽車燃料與油料的消耗。通常，采用滾動(dòng)阻力系數(shù)，即滾動(dòng)阻力與汽車總重力之比來(lái)衡量路面與車輪之間的這種阻力。滾動(dòng)阻力系數(shù)除了同輪胎的構(gòu)造、材料、胎面花紋、氣壓以及行車速度、環(huán)境溫度等條件有關(guān)外，在很大程度上與路面的種類及其表面構(gòu)造狀況有關(guān)。為了減少滾動(dòng)阻力，要求路面有高的剛度和良好的平整度。

(2)附著力與摩擦系數(shù):汽車的牽引力是汽車行駛的必要條件，但并不是汽車行駛的充分條件。汽車的牽引力還要受到輪胎與路面之間附著力的制約。如果附著力小于牽引力，車輪就打滑空轉(zhuǎn)，車輛非但不能前進(jìn)，而且還會(huì)出現(xiàn)滑溜事故。因此，從汽車行駛的條件和行車安全的角度出發(fā)，必須要有足夠的附著力。附著力主要決定于輪胎與路面接觸變形后的相互摩擦情況，通常用附著系數(shù)，也即摩擦系數(shù)來(lái)表征。摩擦系數(shù)與輪胎的花紋、氣壓和行車速度有關(guān)，并在很大程度上取決于路面的表面特性。

(3)路面表面特性:路面的表面特性主要取決于面層采用材料的性質(zhì)、組成以及施工的工藝和質(zhì)量，同時(shí)也與路面結(jié)構(gòu)及其整體強(qiáng)度以及行車作用和養(yǎng)護(hù)狀況有一定的關(guān)系。

不同的路面粗糙度其摩擦系數(shù)在干燥狀態(tài)時(shí)一般都很大，即使車速改變也不會(huì)有大的變化。汽車所以發(fā)生問(wèn)題，多在路面潮濕的時(shí)候。此時(shí)，路面的摩擦系數(shù)隨車速增大而減小。

在潮濕狀態(tài)下摩擦系數(shù)隨車速增大的減小程度取決于路面表面的紋理構(gòu)造狀況。根據(jù)表面不同的微觀與宏觀構(gòu)造的組合，路面粗糙度可有四種典型的類型:粗糙面、粗光面、細(xì)糙面、細(xì)光面。不同路面粗糙度類型在潮濕狀況下所具有的抗滑特性是不同的。可知，路面表面的微觀構(gòu)造決定著路面原始的抗滑能力，而宏觀構(gòu)造決定著在高速時(shí)對(duì)這個(gè)抗滑能力可能維持的程度。路面表面的宏觀構(gòu)造在有水的條件下所以能起到維持摩擦系數(shù)的作用，可用“水膜理論”予以解釋，其作用大小決定于表面的構(gòu)造深度以及石料頂端的尖銳程度。因此為了保證雨天潮濕狀態(tài)下的高速行車安全，就應(yīng)把路面做成既具有充分糙度的微觀構(gòu)造又有足夠的宏觀構(gòu)造。

應(yīng)該指出，路面溫度對(duì)摩擦系數(shù)也有不可忽視的影響，其總的趨勢(shì)是摩擦系數(shù)隨溫度升高而下降。同時(shí)，在使用過(guò)程中路面的抗滑能力將會(huì)衰減，其衰減程度與石料的抗磨耗性能有關(guān)，但一般都發(fā)生在開(kāi)放交通后的第一、二年里，隨后就逐漸趨于穩(wěn)定。

路面表面污染可對(duì)路面的抗滑能力產(chǎn)生較大影響，其影響程度與沒(méi)有明顯降雨的時(shí)間有關(guān)。無(wú)明顯降雨時(shí)間(所謂明顯降雨時(shí)間是指有足夠的雨水在路面表面流動(dòng)，且其時(shí)間不短于30min)愈短，對(duì)路面摩擦系數(shù)的影響就愈大。

路面表面的不平整度對(duì)輪胎損耗具有重要的影響。粗糙的微觀紋理構(gòu)造將使輪胎花紋的磨耗增加，而大的結(jié)構(gòu)性不平整度將造成輪胎的損傷?？芍喬p耗隨路面不平整度的增加而成比例遞增。粗糙的微觀構(gòu)造雖然可使輪胎磨耗增加，但從防止肇事、保證安全行車的要求出發(fā)，仍是必要的。

路面的三級(jí)不平整度還對(duì)車輛損壞和疲勞產(chǎn)生明顯影響，從而導(dǎo)致汽車零件和保養(yǎng)工時(shí)費(fèi)用的增加;同時(shí)使?jié)L動(dòng)阻力增加，嚴(yán)重時(shí)可造成車輛失穩(wěn)與失控，誘發(fā)偶然事故的產(chǎn)生，使車速受到嚴(yán)重影響，因而應(yīng)盡量避免。

路面的二級(jí)不平整度對(duì)滾動(dòng)阻力也有重要影響，并在中、高速行車時(shí)可因?yàn)R水削弱能見(jiàn)度而導(dǎo)致偶然事故的產(chǎn)生。