王 蓉 易 侃 / 重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院

基于客車制動(dòng)性對(duì)交通安全的影響

王 蓉 易 侃 / 重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院

汽車制動(dòng)性作為汽車主動(dòng)安全性的一個(gè)重要指標(biāo)，直接關(guān)系到汽車的交通安全，而一般客車車身較長(zhǎng)，所載乘客和載重較多，所以對(duì)于其制動(dòng)安全性能的要求更高。本文首先對(duì)客車制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和制動(dòng)器效能因素進(jìn)行介紹；然后列出了常見的容易引起交通事故的制動(dòng)性能問題，著重對(duì)客車轉(zhuǎn)彎和長(zhǎng)坡時(shí)由于制動(dòng)引起的交通事故特性進(jìn)行分析，并對(duì)長(zhǎng)大下坡路段交通安全特征及防治措施分析；最后對(duì)幾種典型的客車制動(dòng)新技術(shù)進(jìn)行了概述，提出了客車制動(dòng)安全需要改進(jìn)的地方。通過研究表明，客車制動(dòng)性能的改善，能有效提高道路交通安全。

客車；制動(dòng)性；交通安全

汽車的制動(dòng)性是汽車的主要性能之一，制動(dòng)性能的好壞直接影響到交通安全。雖然交通安全問題已成為全球范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)，但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)客車的交通事故現(xiàn)狀及其制動(dòng)安全性能均缺乏專項(xiàng)研究。因此，本文基于制動(dòng)性能對(duì)中國(guó)客車交通安全與事故情況進(jìn)行綜合分析，揭示其事故特征。

1.客車的制動(dòng)系統(tǒng)

1.1 制動(dòng)系統(tǒng)的組成及基本工作原理

制動(dòng)系統(tǒng)主要有兩部分組成，分別是制動(dòng)器還有制動(dòng)傳動(dòng)裝置。制動(dòng)器產(chǎn)生摩擦力矩阻礙汽車往前行駛，汽車緩速器也有這一作用。制動(dòng)傳動(dòng)裝置主要組成部分為傳動(dòng)配置部分、控制部分、制動(dòng)力調(diào)節(jié)部分、供能部分、以及報(bào)警系統(tǒng)、壓力保護(hù)系統(tǒng)等附加裝置[1]。供能裝置供給、調(diào)節(jié)制動(dòng)所需能量并優(yōu)化制動(dòng)系介質(zhì)部分。其中，產(chǎn)生制動(dòng)能量的部分稱為制動(dòng)能源。控制裝置產(chǎn)生作用是把制動(dòng)的動(dòng)力源改變表達(dá)方式到達(dá)理想制動(dòng)狀態(tài)。傳動(dòng)裝置將制動(dòng)能量傳輸?shù)街苿?dòng)器。

1.2 制動(dòng)器效能因素

制動(dòng)效能指行駛途中的車輛的制動(dòng)的距離與減速度，指的是路況較好的地面，行駛的車輛在踩剎車開始到穩(wěn)定的行駛距離或車輛的減速度，它可以合理的反應(yīng)出制動(dòng)的性能。制動(dòng)力和制動(dòng)效能因素成相關(guān)[1]

2.常見的制動(dòng)性能問題

2.1 制動(dòng)距離延長(zhǎng)

汽車在行駛中制動(dòng)時(shí)，超過了規(guī)定的距離，即制動(dòng)距離延長(zhǎng)。制動(dòng)距離的長(zhǎng)短與許多因素有關(guān),如汽車速度、道路狀況、制動(dòng)器效能、輪胎花紋、輪胎氣壓和磨損程度及制動(dòng)氣壓等。主要取決于制動(dòng)器摩擦力的大小、制動(dòng)器起作用時(shí)間延長(zhǎng)的程度、制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄片之間正壓力的大小及摩擦系統(tǒng)的變化等。制動(dòng)系統(tǒng)漏氣、漏油、通路堵塞或制動(dòng)氣壓不足，使制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄片間的正壓力減?。恢苿?dòng)鼓與制動(dòng)蹄片使用時(shí)間過久而未及時(shí)調(diào)整，使間隙過大或摩擦系數(shù)下降，都會(huì)造成制動(dòng)距離延長(zhǎng)。

2.2 制動(dòng)熱衰退

汽車高速行駛或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能會(huì)有所衰退，這種現(xiàn)象叫作制動(dòng)熱衰退。此時(shí)制動(dòng)器摩擦片表面的溫度經(jīng)常可達(dá)300～400℃，摩擦力矩會(huì)顯著下降，此時(shí)如果速度過快則很容易發(fā)生交通事故。由于我國(guó)幅員遼闊，在西部城市會(huì)有大面積的長(zhǎng)坡路段，因此對(duì)于制動(dòng)器的抗熱衰退性能有較高的要求。

2.3 制動(dòng)跑偏

制動(dòng)時(shí)汽車的制動(dòng)減速度偏離直線方向，自動(dòng)向左或向右偏駛，這種現(xiàn)象叫制動(dòng)跑偏。當(dāng)路狀復(fù)雜，路面情況惡劣時(shí)，制動(dòng)跑偏將會(huì)引起嚴(yán)重的交通事故。制動(dòng)跑偏的主要原因有兩方面：一是汽車前軸左右輪制動(dòng)摩擦力不相等；二是制動(dòng)時(shí)懸架導(dǎo)向桿系和轉(zhuǎn)向桿系在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的相互干涉。具體原因有很多，包括不同車輪制動(dòng)器間隙大小不一、制動(dòng)管路出現(xiàn) 漏油或堵塞、制動(dòng)輪缸及鋼板彈簧運(yùn)行不佳、輪轂軸承 預(yù)緊度調(diào)整不一致等，是產(chǎn)生液壓制動(dòng)跑偏常見的原因[2]。

2.4 制動(dòng)側(cè)滑

引起汽車側(cè)滑的原因很多，主要與前后輪抱死順序有關(guān)。當(dāng)前輪先抱死時(shí)，此時(shí)前輪受到偶然并短暫的側(cè)向外力時(shí)，發(fā)生側(cè)滑，運(yùn)動(dòng)方向與軸線成一定角度。后輪沒有抱死，運(yùn)動(dòng)方向與軸線平行，此時(shí)汽車發(fā)生類似轉(zhuǎn)彎的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)中心在O點(diǎn)。而我們知道，當(dāng)滑移率越低，側(cè)向力系數(shù)越大，輪胎保持轉(zhuǎn)向、防止側(cè)滑的能力越強(qiáng)。反之亦然。則前輪受到的地面對(duì)車輪的作用力可視為0，后輪受到的地面對(duì)車輪的作用力方向與離心力方面在y軸方向上是相反的，汽車將趨于恢復(fù)直線行駛而處于穩(wěn)定狀態(tài)。

當(dāng)車輪后輪先抱死，其分析方法相同，但是此時(shí)是不穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)榈孛鎸?duì)車輪的作用力與離心力方向相反，會(huì)增大汽車角速度而出現(xiàn)難以控制的急劇轉(zhuǎn)動(dòng)即側(cè)滑現(xiàn)現(xiàn)象，這是一種不穩(wěn)定的危險(xiǎn)工況，對(duì)交通安全產(chǎn)生較大影響。

2.5 客車下坡時(shí)制動(dòng)性能

2.5.1 客車下坡動(dòng)力學(xué)模型。

車輛受到垂向力和縱向力兩個(gè)方向的作用。垂向力包括靜載，動(dòng)載，坡道分量及空氣升力分量?？v向力包括驅(qū)動(dòng)力，空氣阻力，坡度阻力，制動(dòng)時(shí)地面對(duì)輪胎的作用力。

2.5.2 客車下長(zhǎng)坡交通安全現(xiàn)狀。

在以山區(qū)地形為主的省份，連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段分布較為密集，而以平原為主的省份，連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段分布較少。通過對(duì)典型山區(qū)省份和典型平原省份交通事故數(shù)據(jù)的對(duì)照分析，可看出連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段的交通安全狀況。通過數(shù)據(jù)表明，在平原城市交通事故死亡率明顯小于山地城市，而山地城市路段以長(zhǎng)大坡路段為主，側(cè)面說明長(zhǎng)大坡路段對(duì)交通安全有著很大的關(guān)系[3]。

2.5.3 客車下長(zhǎng)坡交通事故特性。

交通事故的發(fā)生往往是多種因素相互作用造成的。在長(zhǎng)大下坡這一特殊路段上，從人和車輛的角度出發(fā)，來分析交通事故的誘因?？蛙囋谙麻L(zhǎng)坡時(shí)，為保證安全行駛勢(shì)必會(huì)不停的踩制動(dòng)器，制動(dòng)器摩擦片處于高速摩擦狀態(tài)，由于有熱衰退現(xiàn)象，制動(dòng)片的制動(dòng)力會(huì)明顯下降，最終制動(dòng)失效導(dǎo)致交通事故產(chǎn)生。

2.5.4 客車下長(zhǎng)坡的坡度范圍。

汽車下坡行駛時(shí)，由于長(zhǎng)時(shí)間不間斷制動(dòng)，制動(dòng)器制動(dòng)片易發(fā)生熱衰退現(xiàn)象，容易發(fā)生車禍。根據(jù)事故調(diào)查分析，坡度大于 8%、坡長(zhǎng)為 360m 或坡長(zhǎng)很短但坡度很大（11% -12%）的路段下坡的終點(diǎn)是發(fā)生交通事故的主要地點(diǎn)，主要原因是制動(dòng)失效或不足，不能有效的使車速降低到安全范圍。所以最大縱坡的制定應(yīng)從下坡安全來考慮其最大值控制在 8%-9%為宜。

2.5.5 客車下長(zhǎng)坡交通事故防控措施。

在長(zhǎng)大坡路段有效的保持制動(dòng)性能是主要的目標(biāo)。國(guó)內(nèi)外主要采取交通工程及管理措施，如在道路上設(shè)減速標(biāo)志，設(shè)置護(hù)欄以及強(qiáng)制進(jìn)站檢查等。這些措施主要是為了降低行駛車速，保證制動(dòng)器的正常運(yùn)行。除此之外，還有對(duì)制動(dòng)器新材料的應(yīng)用上取得了很大進(jìn)步，目的在于提高制動(dòng)器的抗熱衰退性能。

3.客車制動(dòng)系統(tǒng)新技術(shù)

3.1 ABS技術(shù)

ABS安裝在汽車現(xiàn)有制動(dòng)系統(tǒng)上，根據(jù)汽車的行駛狀態(tài)、車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，在制動(dòng)過程中自動(dòng)調(diào)節(jié)輪缸壓力，把車輪滑移率控制在一狹小范圍內(nèi)( 8%～30%) ，車輪不會(huì)被抱死。

3.2 EBD技術(shù)

EBD實(shí)際上是ABS的輔助功能，是在ABS系統(tǒng)中加設(shè)一個(gè)可以控制的程序，其結(jié)構(gòu)和防抱死系統(tǒng)基本相同。它只是ABS系統(tǒng)的有效補(bǔ)充，一般和ABS組合使用，可以提高ABS的功效。

3.3 EBS電控技術(shù)

兼具ABS、ASR兩者功能的EBS電子控制制動(dòng)系統(tǒng)在歐州客車上已經(jīng)非常普及，在我國(guó)高檔客車上也開始裝用，它能及時(shí)檢測(cè)客車可能發(fā)生側(cè)翻，并立即向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出減小輸出轉(zhuǎn)矩、立即向車輪發(fā)出調(diào)整驅(qū)動(dòng)力控制及制動(dòng)力分配的ESP電了行駛穩(wěn)定系統(tǒng)。這將有效的降低由制動(dòng)而引起的交通事故[4]。

4.結(jié)論

客車由于其特殊的運(yùn)輸作用而在交通運(yùn)輸中占有重要的地位，在客運(yùn)交通的快速發(fā)展過程中，勢(shì)必會(huì)引起客車交通事故的發(fā)生，而客車制動(dòng)系統(tǒng)是客運(yùn)交通事故發(fā)生的重要誘導(dǎo)因素。所以制動(dòng)系統(tǒng)性能的改善對(duì)交通安全有著不可乎視的作用。本文對(duì)制動(dòng)引起的客車交通事故原因進(jìn)行了分析，得出制動(dòng)器的抗熱衰退性能對(duì)于客車在下長(zhǎng)坡時(shí)保證安全有著重要作用；制動(dòng)過程中后輪抱死比前輪先抱死危害更大等結(jié)論。在客車的運(yùn)營(yíng)中要對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行檢查、維護(hù)和保養(yǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除存在的安全隱患。

[1]余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2]Mueler-Berner A H.Fahrleis tung und ant ri ebs arten vonnu t zfahrzeugen[J].ATZ,1968, 70( 6):199—206.

[3]劉倩文,陳永勝,劉小明.長(zhǎng)大下坡路段的安全分析與治理[J].道路交通與安全，2003，6（20）：31-34.

[4]陶明德.客車新技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].商用車與發(fā)動(dòng)機(jī)，2011，12（52）：30-31.

王蓉(1994-)，女，山西運(yùn)城人，碩士研究生，主要研究方向交通安全方面。