黃明慧

摘 要：客車爆胎后，為了測試客車轉(zhuǎn)向力的增量，必須進行汽車運行時的爆胎測試模擬演練;這種方法有重復(fù)、成本高、安全、操作不良等諸多問題。文章對汽車爆胎時動力進行分析，對汽車爆胎過程中汽車方向盤轉(zhuǎn)向力增加是主要因素進行了研究，在理論上和實驗上，對方案的審查及其合理性和效率都可以有效地加以簡化，并大大提高工作效率。

關(guān)鍵詞：爆胎;增加轉(zhuǎn)向力;應(yīng)急保護裝置

0 前言

目前，隨著車輛數(shù)量的增加和高速道路的迅速發(fā)展，道路事故也在增加。根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，大約70%的重大國內(nèi)公路交通事故是由輪胎破裂或嚴重漏氣造成的。所以對客車爆胎應(yīng)急安全裝置的研究和運用變得十分重要。研究表明，高速行駛汽車爆胎會導(dǎo)致汽車運動特性的突變，司機的事故反應(yīng)和操作直接影響車輛行駛后果，操作不當(dāng)會發(fā)生事故。在爆胎事件中進行的安全研究和應(yīng)用已成為國內(nèi)外廣泛關(guān)注的問題，因此，對汽車爆胎事故安全裝置的技術(shù)研究進入了快速發(fā)展階段。爆胎應(yīng)急安全裝置應(yīng)用的同時，還需要對設(shè)備的需要進行核查。目前，已經(jīng)為客車制定了行業(yè)標準JT/T782-2010《營運客車爆胎應(yīng)急安全裝置技術(shù)要求》。對輪胎爆炸期間和之后的輪距、剎車和行駛規(guī)定了要求，包括對汽車輪胎爆炸時旋轉(zhuǎn)力試驗的附加要求。

目前，這種試驗方法有以下問題：與爆胎的實際情況相比，一種典型的模擬方法是射擊方法和爆炸方法，并且在我國，火器和彈藥受到非常嚴格的管制，很難實現(xiàn)其操作而且有安全風(fēng)險。在用射擊和爆炸裝置模擬爆胎時，由于位置、輪胎厚度、所用爆炸物的數(shù)量、槍管直徑等原因而造成的爆胎，重復(fù)性不夠強烈。目前還正在進行用輪圈充氣裝置模擬爆震的研究，從理論上講，可以精確調(diào)整輪胎破裂的效果，并實現(xiàn)良好的重復(fù);但這種方法對于每一個輪圈規(guī)格必須專門設(shè)計為生產(chǎn)特殊的排氣裝置，處理時間長，成本高。因此，作者認為，如果這次試驗不模擬車輛在運動中的突然爆胎就得出與其相關(guān)的試驗結(jié)果，這將有事半功倍的效果。

1 爆胎過程和應(yīng)急安全設(shè)備概述

如前所述，當(dāng)汽車的第一軸-側(cè)輪胎爆炸時，汽車的機動性會急劇上升，這是直接相關(guān)的，當(dāng)普通輪胎爆胎后，當(dāng)?shù)孛婺Σ梁妥矒魰r，輪胎被從直接接地的車輪上卸下，并且發(fā)生急劇變化（在該方向的不確定性），導(dǎo)致汽車無法控制。

在正常工作輪中的加裝的爆胎應(yīng)急安全裝置的作用原理是憑借安全裝置的支撐或者限位讓車輪發(fā)生爆胎的時候在行駛里程內(nèi)不會發(fā)生脫圈，輪輞不會接觸地面。

目前符合JT/T 782 -2010《營運客車爆胎應(yīng)急安全裝置技術(shù)要求》中定義的安全裝置基本上可分為兩類：第一種是在輪胎中安裝有支撐體，發(fā)生爆胎時靠支撐體支撐避免輪輞接地;第二種是在輪輞溝槽中安裝卡環(huán)防止輪胎脫圈從而避免輪輞接地[1]。每一個結(jié)構(gòu)都有自己的優(yōu)點和缺點，這里沒有具體說明，他們有一個共同點：爆胎發(fā)生后，在行駛范圍內(nèi)，可以保證爆胎的輪子正常地滾動到地上，只是因為設(shè)計和尺寸不同，保護裝置各不相同，輪徑在爆胎后發(fā)生變化，車輪滾動阻力變化或大或小。

2 爆胎時車輪動力分析

根據(jù)汽車爆胎理論，制造單質(zhì)自由系統(tǒng)模型。

其中包括：M1……懸掛質(zhì)量，k……懸架剛性，c……減震器阻尼系數(shù)，q……路面不平度輸入函數(shù)。

在這種情況下，路面是一個理論平面，所以q=0，也就是說，在距離z處脫離平衡狀態(tài)時，質(zhì)量為m1的慣性力。

根據(jù)牛頓第三定律，在這種情況下，道路向相應(yīng)車輪的作用力將等于動態(tài)載荷的增量。

由于懸掛的總阻尼系數(shù)較低，為了便于計算，將忽略阻尼系數(shù)C的影響，因此：應(yīng)當(dāng)指出，本文件中的計算結(jié)果，主要用于估計最大道路動力負荷對輪胎的增量和忽視阻尼系數(shù)C的影響，這將使動態(tài)最大值大于實際偏差。

3 爆胎車輪垂直載荷增量和旋轉(zhuǎn)力計算

3.1 爆胎車輪的垂直載荷增大

為了量化輪胎在輪胎破裂時對路面造成的垂直動力負荷增大的情況，本文件分析了兩輛汽車，本文件第二章概述了兩個結(jié)構(gòu)的事故安全裝置。

顯然，由于安全裝置外部表面與第二種類型的同一類型輪胎的齒冠內(nèi)部部分之間距離很大，安裝第二種類型的輪胎時在輪胎破裂時，安全裝置發(fā)生了相當(dāng)大的懸掛質(zhì)量垂直位移，從而增加了垂直動力負荷。

由于計算了兩種型號的汽車，計算了垂直動力負荷的增加，因此，這兩種類型車輛的移動負荷與靜態(tài)負荷的增長分別為3.94%和4.74%。

3.2 爆胎時轉(zhuǎn)向力增量

按汽車轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)工作原理：汽車轉(zhuǎn)彎時舵面作用：

Fb-舵壓力，Tr-轉(zhuǎn)向盤扭矩，I-轉(zhuǎn)向系的力傳動比，rh -轉(zhuǎn)向盤的半徑，η-轉(zhuǎn)向系的傳動效率。

但是：

T1-輪滾動阻力力矩，T2-當(dāng)輪胎與地面接觸時的摩擦力矩，T3-穩(wěn)定舵力矩或自動復(fù)位構(gòu)成阻力的正力矩。

在本項目下進行的試驗中，由于汽車爆胎必須在前后直接運行，車輪不能偏離，T2和T3可以忽略，和TR的增長主要取決于T1。

而且，根據(jù)文獻[2]，經(jīng)驗公式滿足了T1與機載載荷之間的聯(lián)系。

4 方案的提出和驗證

根據(jù)上述理論分析和計算：從爆胎開始到結(jié)束時：路面平整達到了平衡狀態(tài)，整個過程中的G尺寸是符合合理區(qū)間的。公式F/M1≤5%，請注意，在第三章和第四章的理論計算中，為了從質(zhì)量上分析垂直載荷F與相關(guān)輪架重量的增長率，采用了一種略為近似的方法，主要基于兩個原則：忽略次要因素和近似的處理導(dǎo)致結(jié)果F的偏差。在這種情況下，F(xiàn)/M1≤5%的計算仍然有效[2]。

5 結(jié)束語

對客車爆胎應(yīng)急安全裝置的研究和運用對經(jīng)濟社會發(fā)展以及道路事故的減少發(fā)生有著重要作用，對司機遇到相應(yīng)的突發(fā)問題也可減少錯誤操作也有重要意義。因此，國家應(yīng)支持此種方法的研究與運用，積極推動發(fā)展相關(guān)項目。

參考文獻：

[1]周磊，張向文.基于Dugoff輪胎模型的爆胎車輛運動學(xué)仿真[J].計算機仿真，2012，29（06）：308-311+385.

[2]王望予.汽車設(shè)計（第4版）[M].機械工業(yè)出版社，2004.