关于滑水现象的分析.doc

对滑水现象的分析摘要：车在通过积水层时，可能会发生滑水现象，其危害相当严重。经过对汽车滑水现象的理论分析，讨论影响其发生的因素，和一些避免措施，以及行车中的操作建议关键词：滑水现象、车辆Abstract：When a car goes through a wet road SUlfate，it would lose its orientation，and the result is veryseriousThrough analysis，we can make a judgement。on the phenomenon of the vehicle running on a wet road surfaceRelated factors and measures are brought forward in the paperKey words：driving safety；hydroplaning accident；related factors滑水现象：当高速行驶的汽车经过有积水层的路面时，就可能会发生滑水现象。当轮胎在水膜覆盖的路面上高速行驶时，由于流体的压力使轮胎上浮的现象称为“滑水现象”。如果滑水现象一旦发生，就是很危险的。滑水现象发生的原理：如图描述了滑水现象的发生原理。在A区，区域内流体动压力足以把胎面举起，从而使得胎面与路面完全脱离；在B区，轮胎与路面间有薄水膜层，由于水的粘性润滑而使轮胎部分浮起；在C区没有水膜，轮胎完全与路面接触。随着轮胎速度的提高，A区和B区就会沿接触长度扩展，直到胎面与路面彻底分离发生“滑水现象”，此时C区将完全消失，影响轮胎滑水性能的因素有很多，诸如水膜厚度、车速、胎压、胎面花纹几何形状和深度等等。滑水现象分析：以一起“滑水现象”造成的车祸。其运动轨迹如图l所示。在车辆滑水过程中，轮胎受力发生了较大变化，如图2所示，发生部分滑水现象的状态，图3表示在即将发生完全滑水现象之前，后端部尚接触路面时的状态。这里存在三个区域：第个区域在接触前部为完全上浮区，在此区域内水的流体压力足以把胎面举起，并使之与路面完全脱离；第二个区域表示水大量流散，但仍然留有一层水膜，为不完全接触区，胎面与路面部分地隔开；第三个区域在接触后部，为胎面与路面完全接触的区域。当然，随着速度变化，E述三个区域的相互关系也会发生变化。例如，提高速度，第一、二区域就会沿接触长度扩展。直到胎面与路面彻底分离，这时轮胎就将发生完全“滑水现象”。图一：滑水后车辆运动轨迹图二：部分滑水现象分析图三：即将滑水时车辆运动状态如果从固定于轮胎轴的坐标来看，路面和水膜以高速向右方向前进。而且水膜变成楔子状，进入胎面内，设胎面为平板状，并且倾角非常小，那么从前。方进入的水被路面和胎面的后端拦住。这时水的流线，如图3中所示，从胎面的两侧流出。在停滞点，水的动压p彤根据伯努利定理为 (1)式中v速度(ms)；-水的密度(100kgm3)轮胎胎面的接地压力在中心部为最高，设此压力为p1。，而且等于内压P的155倍，即P1=1.55p (2)若流体压力比公式(2)的P。中心部的接地压力还要高，那么轮胎就会完全浮起来。所以发生完全滑水现象的条件为 (3)考虑到量纲关系，1968年Home得出如下的最小极限水上滑行速度V=635p0.5式中V-速度(kmh)；p一轮胎内气压(kPa)。图4为不同气压下的发生滑水现象的最低速度值。滑水现象影响因素：出现滑水现象的起始车速与路面结构、积水深度、轮胎气压、载荷、沟槽花纹形式和磨损程度等因素有关。1)由式(1)可知，速度越高其产生水的动压力将呈平方倍的增长，所以发生滑水的可能也就越高。即使有高级的主动安全设备的车辆，冲过积水层时也未必能化险为夷。因为滑水时轮胎几乎完全浮在水面上，任何ESP、TCS、ABS、EBD装备基本上极难发挥作用。当车速在1 lOkmh时，对干燥路面来说正常，但行驶在积水路面上时，却是足以致命的。2)积水越深，越容易产生滑水现象。试验表明，在混凝土路面上，水层为5ram深时，斜交轮胎在车速80kmh时，附着系数已降为干混凝土路面的14以下(这时的附着系数仅相当于冰雪路面)，lOOkmh时附着系数几乎降为零，这时汽车已完全飘在水面上了。对同样的轮胎，水层为1mm深时，情况只是略好一点：车速80kmh时，附着系数降为干混凝土路面的12以下。lOOkmh时附着系数仅为干混凝土路面的18。这说明，即使是薄如lmm的积水层，在车速较高时也会造成惨重的车祸。3)轮胎载荷及结构将直接影响着汽车对地面的附着能力。轮胎垂直载荷增大后，侧偏刚度随垂直载荷的增加而加大；轮胎充气压力对侧偏刚度也有显著影响，气压增加，侧偏刚度增大；同时轮胎花纹的排水能力也非常重要，磨损后的轮胎更加危险。4)部分滑水虽然不会使轮胎完全失去转向控制，但是由于轮胎与路面的接触面积减少，附着力下降较多，很容易发生侧滑，引起交通事故。避免滑水现象的措施： 1）在有水层路面上行驶时，降低行使车速，绝不能超速行驶； 2）改善轮胎结构，增强附着能力和排水能力；3）加强驾驶员安全教育，遇到积水路面不可麻痹大意。积水路面行车注意事项：1. 当行驶到积水路段时，如果想要通过，首先需要判断积水深度，特别是深槽路段，在没有了解积水深度时，请勿盲目通过。2. 当积水路面的水位大约高于轮胎的1/2时，请勿冒险直接通过（指轿车），因为在车辆通过时，涌起的水浪可能会高出发动机的进气口，变速箱的排气孔，大灯，雾灯，喇叭等部件，导致内部进水损坏或工作异常。3. 市区内如果要通过较长的积水路段时（如三环路或四环路的低洼路段），建议将发动机转速保持在中低转速，档位置于一挡位置，慢速通过。尽量不要以较高的车速或发动机以高转速强行通过。因为车速过快会冲起水浪，导致车辆进水。发动机保持高转速时，发动机进气口的吸力会很大，如果水位高于发动机的进气口，气缸内就会吸入大量的水，在发动机高速运转的惯性下，会使连杆弯曲，断裂，严重时甚至会使缸体桶漏，造成严重的损失。 4. 建议通过积水路段时，将发动机转速保持在约2000转左右，档位置于一挡，样既可以避免排气管进水，车身又可以克服水的阻力正常行驶。又因发动机转速较低，所以即使发动机在吸入水时，也会尽可能的使损失降低。 市区的路面是柏油马路，与泥泞路面不同，一般情况下也不必担心发动机转速过低车辆会陷入水中。在通过不熟悉的积水路面时，建议尽可能的沿着前车的行车路线行驶。防止掉入下水井，水坑及下水沟内。5，在安全通过积水路面后，需要多踩几脚刹车，让刹车盘，刹车片及刹车鼓内的水分排干，使刹车系统能恢复正常的刹车性能，尽可能的保证行车安全。参考文献1 庄继德 现代汽车轮胎技术M 北京：北京理工大学出版社， 001.2 Seta E Hydroplaning Analysis by FEM and FVM：Effect of Tire Rolling and Tire Pattern on HydroplaningR JSAE SYMPOSIUM No 01 - 00 2000.3 Allbert，B J. Tires and HydroplaningR. SAE Paper 68