交通安全工程第6章-车辆因素与交通安全

1 84 第6章车辆因素与交通安全 第6章车辆因素与交通安全 本章内容 第1节车辆性能与交通安全第2节汽车轮胎与交通安全第3节汽车被动安全技术第4节汽车主动安全技术第5节车辆相关因素与交通安全第6节车辆礼让行斑马线与交通安全复习思考题 2 84 第1节车辆性能与交通安全 一 汽车操纵稳定性与交通安全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 maneuverability 和稳定性 stability 操纵性是指在驾驶员不感到过分紧张 疲劳的情况下 汽车能遵循驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向行驶 稳定性是指汽车遇到外界干扰时 能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力 汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的方便程度 而且也是决定高速汽车安全行驶的主要性能之一 称之为 高速车辆的生命线 第6章车辆因素与交通安全 3 84 第6章车辆因素与交通安全 1 操纵稳定性包含的内容及评价汽车操纵稳定性包含的内容较多 它需要采用多个物理量从多个方面进行评价 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 抗侧翻能力等 1 稳态响应在稳态下由于 干扰 操纵转向盘转向 横向风作用 路面不平等 而引起的车辆响应称为稳态响应 等速圆周行驶的稳态响应又称为汽车的稳态转向特性 4 84 第6章车辆因素与交通安全 汽车的稳态转向特性分为3种类型 不足转向 中性转向 过多转向 在转向盘保持一固定转角 缓慢加速或以不同车速等速行驶时 随着车速的增加 不足转向汽车的转向半径r增大 中性转向汽车的转向半径维持不变 而过多转向汽车的转向半径则越来越小 5 84 第6章车辆因素与交通安全 具有不足转向特性的汽车操纵稳定性较好 因为汽车转弯时 离心力与速度的平方成正比 与转弯半径r成反比 因此具有不足转向特性的汽车 由于转向半径的增大 使离心力减小 对安全行驶有利 汽车通常设计成具有适度的不足转向特性 而不是具有中性转向特性或过多转向特性 6 84 第6章车辆因素与交通安全 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 如图6 2所示为转向盘转角阶跃输入下的汽车瞬态响应 7 84 第6章车辆因素与交通安全 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 摆头使驾驶员紧张疲劳 汽车操纵稳定性变差 降低了行车安全性 8 84 第6章车辆因素与交通安全 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 gb7258 2012 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6 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 9 84 第6章车辆因素与交通安全 由式 6 1 6 2 可见 降低汽车质心高度h和增加轮距b 均可防止侧翻 10 84 第6章车辆因素与交通安全 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改善操纵稳定性 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 如子午线轮胎的侧偏刚性较高 11 84 第6章车辆因素与交通安全 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 但不宜过大或过小 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 加装转向助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 12 84 第6章车辆因素与交通安全 3 操纵稳定性对道路交通安全影响汽车的操纵稳定性差 就不能准确响应驾驶者的 转向指令 当汽车受外界干扰后难以迅速恢复原来的行驶状态 操纵稳定性差可能引起汽车摆头 转向沉重 转向甩尾 高速发飘 斜行 不能自动回正等现象 使汽车行驶的安全性变差 极易出现交通事故 严重影响道路交通安全 13 84 第6章车辆因素与交通安全 二 汽车制动安全性 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车速的能力 制动性直接关系到道路交通安全 重大交通事故往往与制动距离太长 紧急制动时发生侧滑等情况有关 我国标准 机动车运行安全技术条件 gb7258 2012 规定 机动车应设置足以使其减速 停车和驻车的制动系统或装置 且行车制动的控制装置与驻车制动的控制装置应相互独立 1 汽车制动的基本原理 14 84 第6章车辆因素与交通安全 地面制动力是使汽车制动而减速行驶的外力 但是地面制动力取决于两个摩擦副的摩擦力 一个是制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘间的摩擦力 另一个是轮胎与地面间的摩擦力 即附着力 15 84 第6章车辆因素与交通安全 地面制动力最大不能超过附着力 否则车轮将拖滑 故此时要提高地面制动力只能提高附着系数 地面制动力决定于制动器制动力 而且 随踏板力的增长而增长 但地面制动力是滑动摩擦的约束反力 它的值不能超过附着力 即 2 汽车制动过程 16 84 第6章车辆因素与交通安全 驾驶人踏下制动踏板 通过液压或气压机构的作用使制动器动作 利用制动器内部的摩擦和车轮与路面间的摩擦消耗汽车的动能 达到减速或停车的目的 图6 5是经过简化后驾驶人在接受了紧急制动信号后 制动踏板力 汽车制动减速度与制动时间的关系 17 84 第6章车辆因素与交通安全 评价汽车制动性的三个主要方面为 制动效能 制动效能的恒定性 制动时方向的稳定性 1 制动效能汽车的制动效能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力 评定制动效能的指标是制动距离和制动减速度 1 制动减速度制动减速度是制动时车速对时间的导数 即du dt 它反映了地面制动力的大小 因此与制动器制动力 车轮滚动时 及附着力 车轮抱死拖滑时 有关 3 汽车制动性能评价指标 18 84 第6章车辆因素与交通安全 在评价汽车的制动性能时 由于瞬时减速度曲线的形状复杂 不容易用某一点的值来代表 故我国行业标准采用平均减速度的概念 即 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u0时 从驾驶人开始操纵制动控制装置 制动踏板 到汽车完全停住为止所驶过的距离 从制动的全过程来看 包括驾驶人见到信号后作出行动反应 制动器起作用 持续制动 放松制动器4个阶段 其公式如下 19 84 第6章车辆因素与交通安全 2 制动距离 20 84 第6章车辆因素与交通安全 2 制动效能的恒定性由于汽车高速制动 连续下坡以及短时间内的反复制动 引起制动器温度升高 制动器摩擦力矩显著下降 这种现象称为制动器的热衰退现象 制动效能的恒定性主要指制动器的抗热衰性能 为了减少热衰退现象 可采取以下措施 增大摩擦片面积 加大制动鼓或制动盘的热容量 提高制动器热冷却能力 利用其他机构吸收一部分能量 在山路连续长下坡的公路上 运输车辆通常在制动装置的摩擦副表面注入冷却水来减少温升 尽量使摩擦片温度特性曲线保持平稳 高速车辆应选用自行加力作用较小的盘式制动器 3 制动时方向的稳定性制动过程中 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 制动时汽车自动向左或向右偏驶称为 制动跑偏 引起制动跑偏的原因主要有 汽车左右车轮特别是转向轴左右轮制动器制动力不相等 前轮定位失准 车架偏斜 装载不合理或受路面的影响 制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调 21 84 第6章车辆因素与交通安全 22 84 第6章车辆因素与交通安全 侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动 制动时发生侧滑 特别是后轴侧滑 将引起汽车剧烈的回转运动 严重时可使汽车掉头 影响制动侧滑的因素主要有 路面附着系数 车轮抱死及抱死顺序 制动初速度 荷载及荷载转移 侧向力源 视频案例16 雨雪冰 路滑 很容易跑偏与侧滑 4 车辆最小安全距离 车辆间最小安全距离就是指在同一条车道上 前后行驶的两车之间 既保证不会发生追尾又不会降低车道通行能力的距离 1 制动非安全距离 制动非安全距离是指从驾驶人发现障碍物开始到制动停车为止汽车所行驶的距离 23 84 第6章车辆因素与交通安全 2 最小安全距离的确定 1 车辆在道路条件良好 视野开阔 车流顺畅的环境下行驶 前后两车间的安全距离 必须以前车紧急制动为前提 后车随之紧急制动并且不撞上前车 且停车后与前车保持适当的安全间距 以此原则确定的距离 即为车辆最小安全距离 24 84 第6章车辆因素与交通安全 2 车辆在道路条件较差 车流迟缓 视野狭窄的环境下行驶 车辆在运行过程中 前车可能突然被原地阻止 撞向栅栏 凸台等固定物 或前方车辆货物突然脱落 此时应该满足跟随车辆驾驶人从发现障碍物到制动停止后 仍能够保持与障碍物的安全间距 按此原则确定的距离即为该种状况下车辆行驶的最小安全距离 即为停车视距 25 84 第6章车辆因素与交通安全 最小安全距离与制动非安全距离相关 仅相差一个安全间距s0 制动距离受制动器结构 车辆行驶速度 装载状态以及道路附着性能等条件的制约 盘式制动器总成如图6 6所示 鼓式制动器总成如图6 8所示 26 84 第6章车辆因素与交通安全 5 提高制动性能的主要措施 1 采用制动防抱装置制动防抱装置能使轮胎在制动过程中的滑移率保持在较低值 这样可获得较大的制动力系数与较高的侧向力系数 2 轮胎的选择与更换有胎面花纹的轮胎附着性能比无胎面花纹光整的轮胎要好得多 另外 增大轮胎与地面的接触面也会提高附着能力 3 改进制动系结构改进制动系结构 减少制动器起作用时间 是缩短制动距离的一项有效措施 4 装备辅助制动器 5 降低车速初始车速对制动距离有很大影响 在弯道 湿滑路面以及其他复杂路况时 要主动降低车速 6 提高路面抗滑性可采用压力预涂沥青石屑 路面打槽 设置合适的排水系统 限制车速等方法保障交通安全 27 84 第6章车辆因素与交通安全 三 汽车动力性能 汽车所具有的牵引能力 即指决定汽车加速 爬坡和最大速度的性能 1 汽车最大车速 指在水平良好的路面上汽车能达到的最大行驶速度 2 汽车的加速时间 包括起步加速时间和定速加速时间 起步加速时间是指由停止状态起步的最大加速 节气阀门全开 牵引力从最低档开始加速 直至最高档的时间 定速加速时间是指从某一定速度开始全力加速至某一高速所需的时间 3 汽车能爬上的最大坡度 用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度表示 最大车速和爬坡能力直接影响着汽车的 持续车速 在高速公路上行驶的汽车应具有符合规定的持续车速 否则将干扰正常的车流 极易诱发交通事故 28 84 第6章车辆因素与交通安全 四 汽车行驶平顺性 1 暴露极限 当人体承受的振动强度在这个极限之内时 可保证健康或安全 2 疲劳降低工作效率界限 当驾驶员承受的振动强度在此极限内时 可保证能正常进行加速 3 舒适降低界限 当乘员承受的振动强度在此界限之内时 不会明显感到不舒适 29 84 第6章车辆因素与交通安全 指的是汽车在不平道路上行驶时 汽车免受冲击和震动的能力 汽车的该种特性对汽车平均技术车速 驾驶员和乘客的乘车舒适性 运货的完整性等有很大的影响 目前许多国家都采用 人体承受全身振动的评价指南 作为振动评价标准 评价指南给出了在1 80hz振动频率范围内人体对振动反应的三种不同的感觉界限 五 汽车通过性能 汽车通过性能指的是汽车在一定载重量下 能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力 汽车通过性可分为轮廓通过性和牵引支承通过性 前者是表征车辆通过坎坷不平路段和障碍 如陡坡 侧坡 台阶 壤沟等 的能力 后者是指车辆能顺利通过松软土壤 沙漠 雪地 冰面 沼泽等地面的能力 30 84 第6章车辆因素与交通安全 31 84 第6章车辆因素与交通安全 第2节汽车轮胎与交通安全 轮胎是汽车的重要部件 它的性能对汽车的动力性 制动性 行驶稳定性 平顺性和燃油经济性等都有直接影响 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 子午线轮胎与普通斜交轮胎相比 有以下优越性能 32 84 第6章车辆因素与交通安全 1 使用寿命长 行驶里程提高50 100 2 滚动阻力小 降低油耗3 8 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6 9所示 33 84 第6章车辆因素与交通安全 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 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 混合花纹 普通花纹细而浅 花纹块接地面积较大 耐磨性好 附着性较好 适合在比较清洁 良好的硬路面上使用 越野花纹的特点是花纹沟槽宽而深 花纹接地面积比较小 40 60 混合花纹是普通花纹和越野花纹之间的一种过渡性花纹 其花纹搭配使其综合性能好 适应能力强 34 84 第6章车辆因素与交通安全 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 同一规格的轮胎 充气气压越高 所能承受的负荷也会越大 但气压过高会使内胎不堪承受而爆裂 对于外胎则会使胎冠中心部分异常磨损 降低轮胎的使用寿命 35 84 第6章车辆因素与交通安全 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 汽车高速行驶时轮胎有可能出现驻波现象 当轮胎达到某一旋转速度时 轮胎表面的变形来不及完全恢复就形成驻波 其表现为轮胎接地面后部的周围面上出现明显的波浪状变形 其结果使滚动阻力急剧增加 轮胎迅速升温至危险温度 导致橡胶脱层直至爆破损坏 产生驻波现象时的车速称为临界车速 轮胎的额定车速应小于驻波时的临界车速 36 84 第6章车辆因素与交通安全 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 如图所示 在侧偏力较大时 侧偏角以较大的速率增长 这时轮胎在接地面处已发生部分侧滑 最后 侧偏力达到附着极限时 整个轮胎侧滑 37 84 第6章车辆因素与交通安全 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 38 84 第6章车辆因素与交通安全 第3节汽车被动安全技术 1 汽车被动安全概述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 提高汽车的被动安全性 可以从以下两个方面采取对策 首先 提高汽车结构的安全性 即使汽车碰撞部位的塑性变形尽量大 吸收较多的碰撞能量 降低汽车减速度的峰值 尽量减缓一次碰撞的强度 使汽车驾驶室及车厢有足够的强度和刚度 确保汽车乘员的生存空间 并保证发生事故后乘员能够顺利逃逸 其次 使用车内保护系统 即使用安全带 安全气囊等保护装置对驾驶员及乘员加以保护 通过安全带的拉伸变形和气囊的排气节流阻尼吸收乘员的动能 使猛烈的二次碰撞得以缓冲 以达到保护驾驶员和乘员的目的 39 84 第6章车辆因素与交通安全 40 84 第6章车辆因素与交通安全 2 减轻乘员伤害的被动安全技术 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 汽车发生碰撞时 乘员的伤害主要是由以下几种原因造成的 在碰撞时 汽车结构发生变形 汽车构件侵入乘员生存空间 使乘员受到伤害 碰撞时 由于汽车结构破坏等原因 使得乘员的部分身体或全部身体暴露在汽车外面而受伤 在碰撞作用下 汽车的速度急剧减小 这使乘员由于惯性作用继续前移与汽车内部结构 如转向盘 仪表板等 发生碰撞而造成伤害 让我们近距离接触碰撞 视频案例17 假人碰撞过程 包括二次碰撞视频案例18 儿童假人侧面碰撞视频案例19 儿童假人碰撞 无束缚看后这些真实或实验碰撞 你有何感想和认识 41 84 第6章车辆因素与交通安全 42 84 第6章车辆因素与交通安全 2 减轻乘员伤害的结构措施1 安全车身车架 一次碰撞 在很大程度上决定了 二次碰撞 的剧烈程度 因此 一次碰撞 对人体损害有很大影响 合理设计汽车结构的缓冲与吸能特性是控制好 一次碰撞 的关键 因此要求车身车架既有塑性变形 又有足够的刚度 车身车架可以分为乘员安全区和缓冲吸能区 仅从乘员不被汽车碰撞变形后产生挤压受伤的角度看 乘员安全区在碰撞中的变形越小越好 从缓冲吸能角度看 缓冲吸能区的刚性应足够小 变形应足够大 这就导致了乘员安全区变形小与缓冲吸能区变形大的矛盾 43 84 第6章车辆因素与交通安全 2 吸能转向柱在汽车正常行驶时 保证正常的工作 当汽车发生正面碰撞时 转向柱及其中的转向可以被压缩或错位 并且转向柱系统中应具有吸能元件以吸收碰撞能量 44 84 第6章车辆因素与交通安全 3 减轻乘员伤害的被动安全装置1 安全带安全带是汽车发生碰撞过程中保护驾乘人员的基本防护装置 安全带的作用是使乘员在汽车发生碰撞时不飞离座椅与汽车内饰件发生剧烈碰撞 汽车安全带基本结构一般包括软带 带扣 长度调整机构 卷带装置和固定部分 从固定的点数角度 安全带可分为两点式 三点式和四点式 从卷带装置角度 安全带可分为无锁式 自锁式 紧急缩紧式 预紧式等 目前效果比较好的是三点预紧式安全带 如图6 13所示 45 84 第6章车辆因素与交通安全 预紧式安全带的特点是汽车发生碰撞事故的一瞬间 乘员尚未向前移动时会首先拉紧织带 立即将乘员紧紧绑在座椅上 然后锁止织带防止乘员身体前倾 有效保护乘员安全 46 84 第6章车辆因素与交通安全 2 安全气囊装置目前许多轿车已装备安全气囊系统 supplementalrestraintsystem srs 作为乘员的安全保护装置 安全气囊是避免乘员与汽车内饰件发生直接碰撞的有效手段 目前主要有防正撞 防侧撞气囊两大类 由气体发生器 传感器与控制器和气囊及其附件组成 三 减轻行人伤害的被动安全技术 1 汽车与行人的碰撞分析 1 小客车与行人的碰撞在小客车与行人的碰撞过程中 首先行人的腿部撞到汽车保险杠上 然后骨盆与发动机罩前端接触 最后头部撞到发动机罩或前风窗玻璃上 这时行人被加速到车速 这就是所谓的 一次碰撞 车速越高 头部撞击点越靠近前风窗玻璃 随后由于汽车制动使行人与汽车分离 行人以与碰撞速度相近的速度撞到路面上 这是 二次碰撞 在有的事故中还发生行人被汽车碾压 这是 三次碰撞 视频案例20 真实的行人碰撞 包括二次 三次碰撞 2 载货汽车与行人的碰撞在很短的时间内行人被加速到货车速度 易于造成行人的伤亡 同时 驾驶室上突出的后视镜 驾驶员踏板以及保险杠也容易使行人受伤 47 84 第6章车辆因素与交通安全 2 减轻行人伤害的结构措施 1 保险杠及其改进措施保险杠高度取为330 350mm合适 可以保证大部分行人的碰撞部位发生在膝盖以下 为了降低保险杠对行人腿部造成的伤害 可以采取的措施是降低保险杠的刚性 改进保险杠的吸能性能 优化保险杠与汽车主梁的连接 2 发动机罩的结构及其改进措施从安全角度出发 发动机罩前端圆角半径应大一些 机罩高度低一些 降低发动机罩的刚性可以降低行人头部与发动机罩的撞击力 3 改善汽车前端造型老式车型发动机罩前端高度较高 边缘轮廓较硬 对行人的保护效果较差 新车型多采用流线型造型 从而可以对行人的大腿 骨盆及腹部产生较好的保护效果 48 84 第6章车辆因素与交通安全 3 行人安全防护的新技术 1 主动防护引擎盖系统该系统利用引擎盖弹升技术 使发动机在汽车发生碰撞时瞬间鼓起 使人体不是碰撞在坚硬车壳上 而是碰撞在柔性与圆滑的表面上 2 车外行人安全气囊系统在发动机盖与前挡风玻璃附近设置安全气囊 利用传感器技术在汽车与行人碰撞前检测到碰撞即将发生而将安全气囊释放出来 避免人体撞击汽车的发动机引擎盖与前挡风玻璃 而从有效地保护行人 49 84 第6章车辆因素与交通安全 3 智能安全保护系统该系统能够对行人采取主动保护 在事故发生以前就及时通知驾驶员 避免车祸的发生或者将伤害降至最小 50 84 第6章车辆因素与交通安全 四 汽车主动安全技术 1 汽车主动安全概述 汽车主动安全技术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 因此又称积极安全技术 其目的旨在提高汽车的安全性能 以确保行驶安全 主动安全技术包括行驶安全 环境安全 感觉安全和操纵安全等几个方面 51 84 第6章车辆因素与交通安全 行驶安全来自车辆悬架 转向 制动的协调和整车设计制造 它反映了汽车的最佳动态性能 环境安全特指汽车乘员的 小环境 的安全 感觉安全可以确保驾驶员得到必需的驾驶信息 操作安全指的是优化设计驾驶员的工作条件 良好的人机互动 使驾驶操作方便 52 84 第6章车辆因素与交通安全 2 汽车主动安全装置 1 防抱死制动系统 anti lockbrakingsystem abs 其工作原理是将车轮的滑移率s控制在最大地面附着系数对应的滑移率sc附近 使汽车获得较高的纵向和侧向附着力 从而避免汽车在紧急制动时因车轮抱死出现制动效能下降 甩尾 转向失灵等不安全现象 装备abs的汽车具有以下优势 1 加强对车辆控制 2 减少浮滑现象 3 特定路况下有效缩短制动距离 4 减轻轮胎磨损 53 84 第6章车辆因素与交通安全 2 电子防滑转系统 anti slipregulation asr asr多为发动机输出功率和驱动轮制动综合控制型 控制器根据车轮转速传感器的信号计算驱动车轮的滑转率 如果滑转率超出目标范围 控制器再综合参考节气门开度信号 发动机转速信号 转向信号等确定控制方式 输出控制信号 将驱动车轮的滑转率控制在目标范围之内 装备asr的汽车具有如下优点 1 汽车在起步 行驶过程中可获得最佳驱动力 提高汽车的动力性 2 提高车辆行驶稳定性 改善前轮驱动汽车的方向控制能力 3 减少轮胎磨损 降低汽车燃油消耗 54 84 第6章车辆因素与交通安全 3 车身电子稳定系统 electronicstabilityprogram esp esp是一种可以控制驱动轮 也可以控制从动轮 包含abs及asr的汽车防滑装置 esp可以使车辆在各种状况下保持最佳稳定性 在转向过度或转向不足情形下效果更加明显 如图6 17所示 55 84 图6 17esp功能展示图 4 汽车自动防撞系统 装置 汽车自动防撞系统是防止汽车发生碰撞的一种智能装置 主要包括以下3个部分 1 信号采集系统 采用雷达 激光 声纳等技术自动测出本车速度 前车 或与障碍物 速度以及两车 或与障碍物 之间的距离 2 数据处理系统 计算机芯片对两车 或与障碍物 距离以及两者的瞬时相对速度进行处理后 判断两车 或与障碍物 的安全距离 如果距离距小于安全距离 数据处理系统就会发出指令 3 执行机构 负责实施数据处理系统发来的指令 发出警报 提醒司机刹车 如司机没有执行指令 执行机构将采取措施 比如自动刹车 关闭车窗 调整座椅位置 锁死方向盘等 以免发生事故 汽车自动防撞系统 装置 的基本工作原理 如图6 17所示 56 84 第6章车辆因素与交通安全 图6 17汽车自动防撞系统 装置 的基本工作原理 57 84 第6章车辆因素与交通安全 5 电子驻车制动系统 electricalparkbrake epb 是指将行车过程中临时性制动和停车后长时制动功能整合在一起 并由电子控制方式实现停车制动的技术 电子驻车制动系统比传统的拉杆式驻车装置更安全 不会因驾驶者的力度而改变制动效果 从而减轻驾驶人操作负担 提高道路行驶安全性 6 轮胎气压监测系统 tirepressuremonitoringsystem tpms 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主要由速度传感器 报警灯 调置开关 停车灯开关及控制单元ecu等组成 轮胎气压检测报警装置系统如图6 18所示 58 84 第6章车辆因素与交通安全 7 缓速器缓速器是应用于大型车辆 货车 客车 的辅助制动装置 其作用能使质量较大的车辆平稳持续减速 以降低行车制动器的负担 避免在行车过程中长时间制动而引起制动器过热 目前使用较多的是电磁缓速器和液力缓速器 59 84 第6章车辆因素与交通安全 3 辅助驾驶系统辅助驾驶系统研发的基础是安全性 能够有效地避免交通事故的发生 从功能上讲 驾驶辅助系统可分为三个阶段 第一个阶段是以弥补驾驶人感官不足为主的预警系统 如 碰撞预警系统 车道偏离预警系统 防瞌睡驾驶人警告系统 轮胎气压警告系统 盲角监测警告系统等 第二个阶段是弥补驾驶人决策能力和反应能力不足的辅助驾驶系统 如 碰撞避免系统 自适应巡航控制系统 自动泊车系统 车道保持系统等 第三个阶段是智能驾驶系统 智能驾驶系统可以代替驾驶人进行汽车的监控 是最高层次的辅助驾驶系统 60 84 第6章车辆因素与交通安全 从安全角度 第一阶段与第二阶段的辅助驾驶系统属于车辆的主动安全系统 第三阶段的辅助驾驶系统将实现 无人驾驶 在 无人驾驶 的交通规则及交通环境下 在理论上 道路交通安全将达到一个无事故发生的顶级安全水平 但是从目前来看 还需要解决许多实际问题 61 84 第6章车辆因素与交通安全 五 其他相关因素与交通安全 1 驾驶室工作环境 1 减少噪声和振动的措施 车内噪声是指车辆行驶过程中 驾驶室内存在的各种噪声 目前减弱驾驶室噪声的方法主要有 对发声部件采用消声器 对振动部件采用减振器 通过结构设计使固有频率相互错开并避开激励频率 采用改进的密封元件 增加密封压力 消除泄漏气流的间隙 通过改变车身的形状和尺寸 避开产生空腔共鸣的频率等来降低空腔共鸣噪声 增加隔声结构 62 84 第6章车辆因素与交通安全 2 驾驶室的空气调节驾驶室的空气调节是对驾驶室内的空气温度 湿度 流速和清洁度进行调节和控制 从而满足驾驶人和乘客的乘坐舒适性要求 使驾驶人工作时能集中注意力 保证行车安全 3 驾驶室的活动空间驾驶室是驾驶人工作和临时休息的场所 驾驶室过分狭小会使驾驶人感到压抑不快 影响驾驶人的情绪 也易于疲劳 因此 驾驶室内的座椅 操纵机构等的布置及空间尺寸均应以驾驶人的活动为中心 合理的布置和空间尺寸 能使驾驶人乘坐舒适 操纵轻便 视线良好 对行车安全大有好处 63 84 第6章车辆因素与交通安全 2 超载 超限对道路安全的影响 车辆超限超载 总质量增大 惯性增大 制动时需要消耗更多的能量 导致制动距离加长 容易引发交通事故 车辆超载会给轮胎螺栓 半轴等零部件带来额外载荷 如果超载车辆正好处于凹曲线的下坡段 此时很容易导致车辆发生机械故障 进而引发交通事故 车辆超载会给驾驶本车的驾驶人增加生理心理负担 容易出现操作错误 影响行车安全 诱发交通事故 64 84 第6章车辆因素与交通安全 超载 是指汽车装载货物时超过汽车额定载质量 超限 是指汽车装载超过公路对其的限值 包括货物装载的高度 宽度 长度 大件运输车辆的总重 车辆的装载质量与轴荷等 4 车辆超限超载后无法在较短的时间内达到正常速度行驶 长时间低速占用车道 影响道路的畅通 特别是安全意识不强的驾驶人驾驶超载车辆甚至占用非货车车道 这更加容易导致交通事故的发生 5 车辆超限超载严重破坏了道路基础设施 由于超限超载车辆的荷载远远超过了道路和桥梁的设计载荷 致使路面变形损坏 桥梁裂纹损伤 使用年限大大缩短 65 84 第6章车辆因素与交通安全 3 爆胎对道路安全的影响 爆胎是指轮胎在极短的时间 一般少于0 ls 内因破裂突然失去轮胎中所充气体的情况 爆胎往往非常突然 留给驾驶人员采取补救措施的时间非常短 往往难以控制车辆 突然爆胎将严重破坏行驶车辆的受力平衡性和方向操纵性 特别是高速行驶中的车辆在巨大的惯性力作用下发生剧烈的侧滑 甩尾 严重的爆胎事故会导致车辆失控 与护栏或其他车辆发生碰撞 形成恶性的多车相撞交通事故 66 84 第6章车辆因素与交通安全 1 爆胎事故的种类根据行驶路况不同 爆胎分以下两种情况 1 直路爆胎 2 弯路爆胎 根据爆胎轮胎位置不同 分为前轮爆胎和后轮爆胎 1 前轮爆胎 前轮负担车辆转向 一旦爆胎 车辆会立刻出现跑偏或严重的摇摆 极大地影响驾驶员对转向盘的控制 2 后轮爆胎 如果后轮发生爆胎 轮胎会失去抓地力 车辆会出现较大的颤动 但轮胎倾斜度不会太大 方向也不会出现大的摆动 67 84 第6章车辆因素与交通安全 2 预防爆胎事故的方法与措施1 维护好轮胎 胎压要保持在所规定的气压范围内 加装胎压监测系统 定期检测轮胎的动静平衡 根据时间或行驶里程及时换位正确规格的轮胎 等 2 避免车辆超载 车辆超载会使增加轮胎的负荷 使轮胎形变增大 增加了爆胎的几率 特别是高速行驶的车载车辆 3 避免车辆超速 车辆长时间高速行驶 容易发生 驻波 现象 一旦发生 驻波 现象 轮胎温度骤升 轮胎材料的机械性能下降 很容易发生爆胎 特别是对于那些使用时间已较长或行驶里程已较多的性能已衰退的轮胎 4 不良路况谨慎行驶 若发现路面上有凸起的石块 洒落的玻璃或螺钉等尖锐异物 一定要降速躲避 且不可高速碾压通过 68 84 第6章车辆因素与交通安全 4 驾驶视野对道路安全的影响 1 驾驶视野的分类汽车视野按不同的方向可分为前方视野 侧方视野 后方视野等3部分 2 汽车驾驶员眼椭圆是指不同身材的驾驶员按自己的意愿将座椅调整到合适位置 并以正常的驾驶姿势入座后 其眼睛位置在车内坐标系中的统计分布图形 69 84 第6章车辆因素与交通安全 图6 19驾驶人眼睛位置侧向散点图 3 汽车合适的视野 1 汽车前上方视区界限为了看清信号灯所需的最小视角 取决于汽车制动后 车头距信号灯的距离 这段距离必须保证驾驶员能够看清信号灯的变化情况 70 84 第6章车辆因素与交通安全 2 汽车前下方视野范围 驾驶视野与视觉 汽车之间 交通场景之间关系复杂 还涉及到静态视野 动态视野 71 84 第6章车辆因素与交通安全 汽车行驶速度越高 越不希望前下方视野大 但如若前下方视野过小 会使盲区扩大 不利于驾驶人对前方障碍物的观察 且会使速度感变差 3 汽车后视野的要求 汽车后视野 也称间接视野 是指驾驶员通过后视镜间接观察到车外周围景物的范围 一般分为3种 驾驶员侧后视镜的后视野 乘员侧后视镜的后视野 内后视镜的后视野 从车辆运行的要求来看 后视镜大体应满足以下几点 1 在公路 尤其是高速公路多车道超车或换道行驶时 通过内外后视镜可向驾驶员提供左右两侧及后方的交通状况信息 2 在市区繁华街行驶时 车内外后视镜 下视镜可向驾驶员提供汽车周围行人 自行车 摩托车 各种障碍物及其交通情况的信息 3 在汽车倒车时 驾驶员通过内外后视镜可观察到汽车后部 侧面的障碍物及交通状况 72 84 第6章车辆因素与交通安全 5 汽车灯光对道路安全的影响 1 灯光的作用作用主要表现在两个方面 一是在夜间或在光线较弱环境下为汽车正常行驶提供照明及标示车辆宽度 照明驾驶室内及车厢内部仪表 二是在转向 制动 倒车等行驶工况向周围其他交通参与者传递运动信号 2 不按规定使用灯光危害 1 我国不按规定使用灯光造成交通事故情况 73 84 第6章车辆因素与交通安全 2 不按规定使用灯光的主要危害 1 不规范使用远光灯会导致驾驶人不能敏锐地观察路况 延长驾驶人反应时间 影响驾驶人判断与处置 出现车辆与对向车辆 非机动车 行人等交通参与者或路侧道路设施发生碰撞 酿成道路交通事故 2 不正确使用转向灯行驶车辆不正确使用车辆信号灯 会给周围交通参与者发出错误提示 引起驾驶判断的误解 无法做出合理准确的处置措施 造成交通事故 3 不使用车灯对于驾驶者本身来讲 会由于光线较弱难以有效辨别路况变化 撞击 碾压其他物体 产生交通事故 4 不及时预警提示驾驶中预警提示是确保行驶安全的重要行为 不及时进行预警提示难以将行车变化信息告知其他交通参与者 出现危险驾驶现象 74 84 第6章车辆因素与交通安全 3 驾驶中遇滥用远光灯处置策略 视频案例21 滥用远光灯的危害1 对向车辆 眼睛尽快躲开发光点 减速慢行 2 后方车辆 使用防眩目后视镜如果被后方车辆的远光灯晃眼 使用防眩目后视镜是比较好的解决办法 自动的打开开关即可 手动的需要掰动后视镜下方的切换按钮 能够有效地解决后方灯光炫目问题 安全前提下给予后车提示可以采用间断踩刹车的方式对后车进行提示 也可以使用后雾灯或者双闪等进行提示 如果后车继续开着远光灯 建议靠路边减速让行 75 84 第6章车辆因素与交通安全 6 车辆仪表及信息显示对道路安全的影响在汽车的驾驶室仪表板上安装有各种指示仪表和报警装置 对其要求如下 设计与布置应合理 方便驾驶员认读 信息显示应醒目 灵敏有效 仪表板应有较高的安全性与坚固性 1 车辆仪表 一般汽车上的仪表主要有车速 里程表 电流表 水温表 燃油表 机油压力表 气压表 对于气压制动的汽车 影响仪表读数效率的因素除仪表的设计形式外 还有仪表的布置 指针形状 刻度间隔 照明 表面玻璃的反光等 各种仪表的安装应尽量靠近 以减少判读时视线的移动 为了夜间行车时判读仪表 对仪表应有良好的照明 并应注意选择照明方式 亮度 光色 照明方向等 76 84 第6章车辆因素与交通安全 2 信号显示 汽车上的信号显示用来向驾驶人及周围环境通告车辆的状态 起提示和警告作用 对保证汽车行驶安全有重要意义