汽车与交通安全

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,汽车的操纵稳定性包含互相联系的两个方面内容，即,操纵性,和,稳定性,。,1.,操纵稳定性包含的内容及评价,汽车操纵稳定性,所包含的内容较多，它需要采用多个物理量从多个方面进行评价，其主要内容包括：稳态响应、瞬间响应、回正性、直线稳定性、转向轻便性及抗侧翻能力等。,一、汽车操纵稳定性及其对交通安全的影响,1,）稳态响应,在稳态下由于“干扰”而引起的车辆响应称为,稳态响应,。汽车的稳态转向特性分为,3,种类型：不足转向、中性转向和过多转向，如,图,3-1,所示。,2,）瞬态响应,在等速直线行驶与等速圆周行驶这两个稳态运动之间的过渡过程便是一种瞬态，相应的瞬态运动响应称为,瞬态响应,。,图,3-2,所示为转向盘转角阶跃输入下的汽车瞬态响应。,3,）回正性,汽车完成变道、避让、转弯等行为后要进行回正，要求汽车能自动回正，即驾驶员松动转向盘时，转向盘应能迅速回正。,4,）直线稳定性,直线行驶的汽车，驾驶员并没有转动转向盘，有的汽车会在某一车速或某一车速以上，甚至偶遇路面不平便会左右反复摆动，这种现象称为摆头。,5,）转向轻便性,转向轻便性是衡量汽车操纵性的指标之一，,机动车运行安全技术条件,（,GB 72581997,）中要求转向时施加于转向盘外缘的最大切向力不得大于,245N,，当车辆转向桥轴载质量大于,4000Kg,时，必须采用转向助力装置。,6,）抗侧翻能力,汽车在侧坡上直线行驶时，若侧坡角过大，就可能发生侧翻。如,图,3-3,所示，汽车在侧坡上直线行驶时，当坡度大到使重力通过一侧车轮接地，而另一侧车轮的地面法向反作用力等于零时，为汽车即将发生侧翻的临界状态。,2.,提高汽车操纵稳定性的主要途径,操纵稳定性与汽车的转向系、行驶系、轮胎及车辆的空气动力学密切相关。,1,）增加轮胎的侧偏刚性,增加轮胎的侧偏刚性可以使操纵稳定性得以改善。使后轮轮胎的侧偏刚性大一些，有利于不足转向，在汽车使用中可通过提高后轮轮胎的充气压力来达到提高侧偏刚性的目的。此外，还可以通过选择不同类型的轮胎来提高侧偏刚性。,2,）转向主销后倾和内倾,转向轮定位中的主销后倾和主销内倾都有使车轮自动回正的作用。,3,）减小前轮前束值,转向轮定位中减小前轮前束值可以降低前轮摆振，从而减轻汽车的摆头现象，提高汽车操纵稳定性。,4,）加装转向肋力装置,为了减轻驾驶员转向操纵力，越来越多的汽车加装了转向助力装置。转向助力装置可以同时满足转向灵敏性和轻便性。,3.,操纵稳定性对道路交通安全影响,汽车设计时，若不考虑汽车的稳态转向特性，对于过多转向或中性转向的汽车，在转向时，驾驶员未能及时调整转向盘转角并降低车速，则会导致汽车失控而造成交通事故。,返回节,返回章,汽车的制动性,是指汽车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的车速。,1.,制动性包含的内容及评价,汽车的制动性主要从,制动效能,、,制动效能的恒定性,和制动时汽车的方向稳定性,3,个方面来评价。,二、汽车制动性能及其对道路交通安全的影响,1,）制动效能,制动效能,是指汽车在良好的路面上，以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。它是制动性能最基本的评价指标。,（,1,）制动距离,制动距离,与汽车的行驶安全有直接的关系，它指的是汽车速度为,V,0,时，从驾驶员开始操纵制动踏板到汽车完全停止所驶过的距离。制动过程如,图,3-4,所示。,3,）制动效能的恒定性,汽车在频繁的工作条件下制动时，制动器温度可达,300,以上。高速制动时，制动器温度也会很快上升。制动器温度上升后，其摩擦力矩会显著下降，这种现象称为制动器的热衰退。制动效能的恒定性主要指的是抗热衰退性能。,4,）制动时汽车的方向稳定性,制动过程中，有时会出现制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力，而使汽车失去控制离开原来的行驶方向，甚至发生撞入对向车道、边沟、滑下山坡等危险情况。一般把汽车在制动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力称为制动时,汽车的方向稳定性,。制动时汽车的方向稳定性主要表现为制动跑偏、侧滑和前轴失去转向能力。,2,、影响制动性能的因素及改善措施,影响汽车制动性能的因素很多，主要来自于两个方面：一是汽车本身制动系统，例如制动器类型、结构尺寸、制动器摩擦副的摩擦系数及车轮半径等；二是外界行驶条件，例如道路条件、气候条件、交通状况等。,1,）提高制动效能,提高制动效能意味着用较小的制动制动踏板力就能得到必要的制动力或制动减速度这对于减少驾驶员劳动，保证行车安全具有重要意义。,2,）提高制动效能的恒定性,制动效能的恒定性取决于制动器结构和制动器摩擦副的材料。不同结构的制动器制动效能不同。,3,）提高制动时的方向稳定性,制动跑偏多数是由于汽车技术状况不佳造成的，经过维修调整可以解决制动跑偏现象。导致制动时发生侧滑的原因有：车轮抱死及前、后轴车轮抱死的先后；路面附着系数；制动初速度；载荷和载荷前移；侧向力作用等。,3.,制动性对道路交通安全的影响,汽车的制动性是汽车主动安全性能之一。重大交通事故通常与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑及前轮失去转向能力等情况有关。,返回节,返回章,1.,轮胎结构及特点,现代汽车使用的几乎都是充气轮胎。充气轮胎按胎体中帘线排列方向的不同，可分为普通斜交轮胎和子午线轮胎（,图,3-31,）。,三、汽车轮胎对交通安全的影响,子午线轮胎与普通斜交轮胎相比，有以下优越性能。,1,）使用寿命长,2,）滚动阻力小,3,）附着性能好,4,）缓冲性能好,5,）负荷能力大,子午线轮胎与普通斜交轮胎性能比较如,图,3-5,所示。,2.,轮胎胎面花纹,轮胎与路面间的附着性能、排水能力、轮胎的耐磨性等都与轮胎花纹有关，而这些性能都与汽车行驶安全密切相关。因此，轮胎花纹对汽车的行驶安全有着直接影响。轮胎花纹形式多种多样，目前广泛使用的胎面花纹形式有三种：普通花纹、越野花纹和混合花纹（图,3-32,）。,3.,轮胎与道路交通安全,轮胎与汽车安全行驶相关的特性有：负荷、气压、高速性能、侧偏性能、水滑效应、耐磨耐穿孔性等。,1,）轮胎负荷与气压,轮胎的负荷与气压有对应关系。,2,）轮胎的高速性能,轮胎的高速性能是指高速行驶时轮胎的适应性，一般用许用额定车速来表示。,3,）轮胎的侧偏性能,轮胎的侧偏特性主要指侧偏力、回正力矩与侧偏角之间的关系。侧偏角的大小与侧偏力的大小有关，如,图,3-6,所示。,4,）轮胎的水滑效应,当汽车在具有一定厚度水膜的路面上以较高的速度行驶时，轮胎会浮在水面上打滑，丧失汽车的操纵性、制动性和驱动性，这种现象叫做,轮胎的水滑效应,。,5,）轮胎的耐磨耐穿孔性,轮胎的耐磨耐穿孔性对于行车安全也有密切关系。轮胎磨损不仅使附着力下降，尤其在湿滑路面上，还会使制动、转向能力下降，这些都会影响的行车安全。,返回节,返回章,1.,驾驶视野,驾驶视野,是驾驶员行车时的视线范围。驾驶员在驾驶过程中，有,80%,以上的信息是靠视觉得到的，听觉及其他感觉所接受的信息总和不到,20%,。汽车若是没有良好的视野，要想保证其安全行驶是不可能的。汽车视野包括直接视野、间接视野及依靠照明装置的夜间视野。,1,）直接视野,直接视野,是指驾驶员通过车窗直接看到的外界空间范围，包括汽车的前方视野、侧方视野。其中，前方视野最重要。,（,1,）前方视野,前方视野是指驾驶员在驾驶座位上时，通过前风窗玻璃观察到的空间范围。,图,3-7,为汽车驾驶视野盲区发生交通事故图例。,图,3-8,为汽车前上方视区的界限。,2,）侧方视野,侧方视野指驾驶员通过侧门玻璃或侧窗玻璃观察到的空间范围。,2,）间接视野,汽车的间接视野指通过内、外后视镜看到的汽车侧后方的区域。在超车、倒车、转弯、制动等行驶状态下，保证汽车有良好的间接视野很重要。影响汽车间接视野的因素主要有后视镜的曲率、安装位置和尺寸。,汽车安全技术分为汽车主动安全技术和汽车被动安全技术两个方面。,汽车被动安全,是指发生事故后，汽车本身减轻人员受伤和货物受损的性能，即汽车发生意外的碰撞事故时，如何对驾驶员、乘员及货物进行保护，尽量减少其所受的伤害和损坏。通常减轻车内乘员受伤和货物受损的性能称为内部被动安全性；减轻对事故所涉及的其他人员和车辆损伤的性能称为外部被动安全性。,一、汽车被动安全概述,返回节,返回章,1.,乘员与汽车内部结构的碰撞分析,汽车发生碰撞事故一般是指汽车和外部事物之间的碰撞，称为一次碰撞。乘员与汽车内部结构的碰撞，称为二次碰撞。,2.,减轻乘员伤害的结构措施,1,）安全车身,汽车碰撞时，车体结构的安全作用是在吸收汽车动能的同时减缓乘员移动的过程，并保证乘员有生存的空间，即安全车身结构应包括“经得住碰撞的车身”和“吸收冲击的汽车前部及后部”。,二、减轻乘员伤害的被动安全技术,2,）安全座椅,汽车座椅是汽车中将乘员与车身联系在一起的重要内饰部件。座椅主要由靠背、头枕、坐垫、与车身相连接的固定部件等组成（如,图,3-17,所示）。,3,）吸能转向柱,汽车发生正面碰撞时，碰撞能量使汽车的前部发生塑性形变。,图,3-18,为汽车正撞时转向柱,-,驾驶员系统的碰撞关系。,图,3-19,为波纹管式缓冲转向操纵机构结构图。,3.,减轻乘员伤害的安全装置,1,）安全带,安全带是将乘员身体约束在座椅上的安全装置，用以避免车辆发生碰撞事故时，乘员身体冲出座椅发生二次碰撞，以降低发生碰撞事故的受伤率和死亡率。,汽车座椅安全带按固定点数分类，主要有两点式、三点式和四点式，如,图,3-20,所示。,2,）安全气囊,安全气囊主要由控制装置、气体发生器和气囊组成，如,图,3-21,所示。,图,3-22,为安全气囊的工作原理。,返回节,返回章,汽车主动安全技术,又称积极安全技术，它是汽车上避免发生交通事故的各种技术措施的统称，目的是“防止事故”。,一、汽车主动安全概述,返回节,返回章,1.,汽车制动安全装置,汽车制动系统是汽车的重要组成部分，是汽车安全性能的重要保障。,1,）制动系工作原理（如,图,3-23,所示）,2,）制动系主要部件,（,1,）制动器,制动器用于产生摩擦力矩，将汽车的动能转变成摩擦热能，散发到大气中，使汽车减速或停车。,图,3-24,为制动器液压驱动装置。,二、汽车主动安全装置与结构,（,2,）制动系统的驱动装置,制动系统驱动装置的功用是将驾驶员或其他能源的作用力传给制动器，使制动器产生制动力矩的装置。,（,3,）驻车制动器,驻车制动器又称手制动器，一般采用机械驱动。,（,4,）辅助制动器,行驶于坡长弯多山区的汽车，为了防止制动器温度过高而出现严重的热衰退，减少摩擦片的磨损，一般增装辅助制动器。,（,5,）制动力分配调节装置,为了使汽车在不同负载条件下，前后车轮制动力的分配总能合乎或接近理想要求，即前后轴附着力同时被充分利用，从而获得最好的制动性能，制动系中采用了各种制动力分配调节装置。,2.,汽车主动安全装置新技术,1,）汽车自动防撞装置,常见的自动防撞装置具有以下三种功能：环境检测、防碰撞判定和车辆控制。,汽车激光扫描防撞系统就是一种自动防撞装置。激光扫描雷达的扫描角和视域如,图,3-25,所示。,2,）汽车驱动防滑控制系统,汽车驱动防滑控制系统的作用是在汽车加速时自动地控制驱动力、转向力，使轮胎的滑移量处于合理的范围之内，从而保持汽车行驶的稳定性。,驱动防滑控制系统的构成如,图,3-26,所示。,3,）轮胎气压检测报警装置,轮胎气压检测报警装置通过直接测量获得实际轮胎气压信号，通过车轮速度传感器测得的车速获得轮胎振动频率及扭转弹性常数信号。,轮胎气压检测报警装置的构成如,图,3-27,所示。,4,）车辆巡航控制系统,车辆巡航控制是指汽车的定速控制。在汽车中采用巡航控制系统，可使汽车在发动机功率允许范围内，不用调整加速踏板的位置便可按照驾驶员的要求，自动地适应外界阻力的变化，保持一定速度的行车状态。,图