汽车制动距离与速度的关系

汽车制动距离与速度的关系 汽车制动距离与速度的关系 46 公路与汽运Highways&AutomotiveApplications第3期 2010年5月 汽车制动距离与速度的关系 吴明 (中山市道路运输车辆综合性能小榄 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 站,广东中山528415) 摘要:分析了安全距离国际通用公式的组成;根据功能原理,建立了制动距离的计算数学模 型,用该模型对中国国家标准中的平均减速度和制动距离的等效性进行了验证,提出了具体的操 作方法;对杭州"5.7飙车案"调查组的最后结论车速提出了质疑. 关键词:汽车;制动距离;行车速度;减速度;附着力 中图分类号:U491.3文献标志码:A文章编号:1671—2668(2010)03--0046—03 汽车制动距离与制动初速度的关系不仅可以应 用于交通事故处理中,还可以应用于许多汽车安全 性能检测设备的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和标定中.对于《都市飙车的 速度之探:踩了刹车还会跑多远?》一文中的误导,有 必要对车速测算的国际通用公式以及"时速120公 里的车踩了刹车,制动距离约为240米"进行分析, 根据系统的功能原理,分析制动力增长过程和制动 力稳定过程的速度,时间和制动距离,建立汽车制动 距离与制动初速度关系的计算公式. 1"5. 7飙车案"车速结论的错误 《都市飙车的速度之探:踩了刹车还会跑多远?》 一 文所采用的国际通用公式如下: 一1.47sft十(s一s;)113o(o.348+0.01G)] (1) 式中:d为制动距离瓶为制动初速度;Sf为制动终速 度;t为反应时间;G为坡度;测算的参数和结果采用 英制单位. 按该文的介绍,设车速为120km/h,平坦路面 G一0,制动终速度s,一0,反应时问t为国际通用的 2.5S,换算成英制单位后带入式(1)中进行推算,然 后换算为公制单位,制动距离约为240ITI.采用的 公式和结论是错误的,分析如下: (1)假设5和5,为公制单位,s一120km/h一 33.333m/s,则 —l_47×33.333×2.5+ 33.333/(30×0.348)一228.93ITI 制动距离是车速的二次方程,1英里一1.6093 km,用英里代替公里计算得到的d只会小于2291TI, 无法得到240121这个结果.按英制单位计算再换算 成公制单位,d=122.50+106.43/1.6093—188.61TI. (2)所谓的国际通用公式实际上是两部分相 加:第一部分Sit是未踩制动踏板的汽车行驶距离 ,,第二部分d.一/(30×0.348)才是制动距离, 1.47应该为安全系数之类的东西.国际通用公式 应该理解为安全距离.紧急制动时,人的反应时间 (即想刹车到脚踩上制动踏板的反应时间)为0.2, 0.5S,人的反应时间对于安全距离有作用,但对于制 动距离与制动初速度的关系分析没有作用. (3)把安全距离作为制动距离是概念上的错误, 时速120km的车辆踩了刹车,制动距离约为240ITI 的结论是荒唐的,按d2=/(30xo.348)计算,d2= 106.4rn.如果把该国际通用公式应用于杭州"5.7 飙车案"计算,所确定的时速也是荒唐的. 2制动距离的计算 2.1计算方法 实际上,制动初速度与制动距离的关系并不是 很复杂,无需什么国际通用公式,无论是理论计算或 试验都很简单.若忽略制动系间隙作用时间的影 响,制动过程分两部分(见图1):一是制动力增长的 制动过程,制动距离为L;二是制动力达到稳定减 速度的制动过程,制动距离为L.. 蚕 褥 磊 制动距离L,m 图1制动力与制动距离曲线 按照GB7258—2004{机动车运行安全技术条 总第138期 公. 路与汽运 Highways&AutomotiveApplications47 件》第7.13.1.2款:"制动协调时间对液压制动的汽 车不应大于o.35S","制动协调时间是指在急踩制 动时,从脚接触制动踏板(或手触动制动手柄)时起 至机动车减速度(或制动力)达到 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 4规定的机动车 充分发出的平均减速度(或表6所规定的制动力)的 75时所需的时间."以制动性能良好的乘用车为 例,设空载乘用车达到充分发出的平均减速度(前, 后轴的ABS防抱死系统开始起作用)的时间为0.45 S,车轮与路面的最大附着系数不小于0.7,在制动 力增长阶段制动距离为L.,达到充分发出平均减速 度后的制动距离为L.,整车制动力和不小于整车最 大路面附着力.则在L阶段,以0.5F作为平均制 动力,按冲量原理计算: 0.5~Mgt1一kM(v2一1) 式中:M为车辆的空载质量(kg);g为重力加速度 (9.8m/s);t为达到充分发出平均减速度的时间 (s);是为汽车空载质量和转动件当量惯量系数;z 为制动初速度(m/s);73为达到充分发出平均减速 度时的车速(m/s). 1:=:2—0.5g1/k(2) 按功能原理计算: 0.5~MgL1=0.5kM(,02一}) L1一是(;一73})/(g) 9MgL2—0.5kMvi L2—0.5k诉/(g) 制动距离 L—L1+L2一k(;一0.5v})/(g)(3) 空挡制动时,取k=1.03;未脱开空挡制动时, 受发动机和飞轮当量惯量等因素影响,取k一1.09. 2.2乘用车120km/h车速空挡不同值时的制 动距离 (1)当—O.7时: 73l一33.333—0.5×0.7×9.8X0.45/】.03— 31.834m/s L一1.03×(1111.09—506.72)/(o.7× 9.8)一90.7m (2)当一0.6时: 1—33.333—0.5×0.6×9.8×0.45/1.03— 32.049m/s L一104.7m 此时的L与国际通用公式d:一106.43m接 近,由此也可判断国际通用公式是采用公制而非英 制单位,否则,制动距离相差1.6093倍无法解释, 安全距离中的制动距离部分是以g一0.6x9.8— 5.88来估算的. (3)当一0.5时: 1—33.333,0.5×0.5×9.8×0.45/1.03= 32.263m/s L一124.3m (4)当一O.4时: 1—33.333,0.5×0.4×9.8×0.45/1.03= 32.477m/s L=153.4m 雨天时下降,所以,相同车速的制动距离与 成反比. 2.3各种车型空载和满载路试限值要求验算 (1)乘用车空载路试要求验算.按GB7258— 2004表4,乘用车空载检验充分发出的平均减速度 不小于6.2m/s,由于Mg—kMa,即a=::g/志,可 对公式中的不同参数进行等效替换.按GB7258— 2004表3,乘用车空载检验制动距离不大于19.0 m,两者应等效.制动初速度为50km/h,即13.889 m/s时,按式(2),式(3)计算,得: 1一2—0.5at1—13.889,0.5×0.62× 0.45—12.494m/s L一(73;一0.5v)/a一(192.9O一78.05)/6.2— 18.524m 式中:液压系统的t比规定的制动协调时间大0.25 ×0.35/0.75?O.1S,即t1—0.35+0.1—0.45s. (2)其他汽车,汽车列车空载路试要求验算. 按GB7258--2004表4,充分发出的平均减速度不小 于5.4m/s;按表3,制动距离不大于9m.制动初 速度为30km/h=8.333m/s,有液压制动和气压制 动,后者的制动协调时间限值为0.6s,所以,气压制 动系统的t比规定的制动协调时间大0.25×0.6/ 0.75一O.2S,即tl一0.6+0.2—0.8S,贝? 1—8.333—0.5X5.4X0.8—6.173m/s L一(69.439—19.053)/5.4—9.331m (3)高速轻型汽车有液压或气压制动,取中间 值,即t=(O.45+0.8)/2?O.65S.车辆满载路试 制动力相比空载时较大,时间t相应提高0.05s,计 算结果见表1. 把表1中车辆空载和满载的计算距离四舍五人 修约到米的整数,即为标准规定的制动距离的限值. 说明该计算方法不仅符合实际行驶制动情况,计算 结果也与GB7258—2004的限值一致,同时也验证 公路与汽运 48HighwaysAutomotiveApplications 第3期 2010年5月 乘用车5O 总质量不大于3500kg的低速货车3O 其他总质量不大于3500kg的汽车5O 其他汽车,汽车列车3O ?5.9 ?5.2 ?5.4 ?5.0 ?2O ?9 ?22 ?lO 了标准中路试充分发出的平均减速度限值与制动距 离限值等效. 2.4考虑坡度时的制动距离计算 假设车辆在坡道上紧急制动,坡度G—h/L(^ 为制动起始点与终止点的高度差,L为两点的斜 边),坡角为,sinfl=h/L,坡度较小时可用水平直角 边代替斜边.制动过程中除制动力外,还有车辆的 下滑力,为mgsinfl—mgG.根据功能原理,有: (O.5~oMg+MgG)L1—0.5kM(v;一{) L1—0.5k(;一})/(0.5g土gG)(4) (gMg+MgG)L2—0.5kMv L2—0.5kv;/(gg+--gG)(5) L—L1+L2—0.5k(;一)/(0.5~pg-l- gG)+0.5kv;/(gg+---gG)(6) 上坡制动时取正号,下坡制动时取负号. 2.5操作性分析 由于制动过程分为L和L:两部分,在操作上 也应分两部分:首先在现场确定刹车痕迹的初始点 (即使有ABS防抱死系统,车轮与地面接触都会有 刹车痕迹,只不过没有抱死刹车痕迹明显而已),把 该点作为达到充分发出的平均制动减速度的起始 点,即点,测量该点至车辆制动终了的后轮中心 之间的距离L(假设后轮先出现制动痕迹);测量两 点的高度差,得到坡度G,确定正负号;根据制动过 程中是否挂空挡确定忌值;根据路面情况确定附着 系数,干燥,平整的水泥或沥青路面,?0.7,为提 高计算精度,必要时可试验得到;由式(5)计算得 到;然后根据车辆空载或满载情况及制动系统情 况(液压或气压),按表1确定时间t,按式(2)和式 (6)即可计算出及制动距离L. 举例:某空载乘用车现场确定刹车痕迹初始点 至车辆后轮中心之间的距离为50m;为0.7;制动 过程为上坡,G一0.2/50—0.004;制动过程中挂空 挡,=1.03;由式(5)可得=25.881km/h;该车 为液压制动系统空载乘用车,取t一0.45,由式(2) 司得2—25.881+0.5×0.7×9.8×0.45/1.O3— 27.38m/s一98.57km/h. 该计算方法的应用条件是空载车辆制动性能良 好,在制动过程中的车轮制动力和不小于路面最大 附着力.空载或满载乘用车通常满足该应用条件, 对于满载货车和客车应根据检测制动力情况确定充 分发出的平均减速度,因为制动过程中的车轮制动 力和通常小于路面最大附着力,可用充分发出平均 减速度代替公式中的9g/k.如车辆制动系统未损 坏,可用五轮仪或便携式制动仪测得车辆充分发出 的平均减速度和时间t.,该减速度与制动初速度关 系不大,车速越大,制动距离越大,主要反映在制动 力稳定过程中的制动时间增加,与车辆的结构改装 也没有关系,很容易得到整个制动过程中整车制动 减速度与制动时间之间的关系曲线,从而准确得到 全部所需参数.所以,只要有现场制动距离,采用计 算和试验的方法可以准确确定制动初速度,并且可 以还原现场,这样的车速结论才能经受住考验. 杭州"5.7飙车案"调查组的车速结论(84.1, 101.2)km/h,如果是从所谓国际通用公式采用公, 英制换算得出,则是采用错误的推断方法和错误的 公式得到错误的结论;公,英制换算后的制动距离 为原来的1/1.609,减小了,然后又主观假设一个 毫无关系的人反应时间t,人为创造出一个d去补 偿减小了的制动距离,通过设定一个较快反应时间 计算得出一个偏大车速,再设定一个较慢反应时间 得出一个偏小车速,从而得出一个车速区间结论,这 个结论是荒唐的,人反应时间中的车辆匀速行驶距 离无法在现场反映出来,与事件的制动距离没有关 系.由于涉案车辆的制动系统没有损坏,用五轮仪 或便携式制动仪路试,只需几分钟即可准确得到t 和充分发出的平均减速度等全部所需参数,从而计 算出制动初速度.调查组结论车速(84.1,101.2 km/h)缺乏科学性,该案的车速仍然是个谜,可能小 于84.1km/h,也可能大于l01.2km/h. 555O 4468 OOOO 4371 2333 5983 87O9 12 9819 rr 2684 6555rr/4rr 58l4 3993 653O 9820 101 总第138期 公. 路与汽运 Highways&AutomotiveApplications49 山区高速公路长坡路段事故多发原因分析 郭远辉 (四Jll交通职业技术学院,四川成都'611130) 摘要:以近年来四川,云南等西南省份山区高速公路长下坡路段交通事故为研究对象,在统 计调查的基础上,从汽车安全技术,运行环境及使用因素等方面分析了山区高速公路长下坡路段 诱发交通事故的内在因素,为高速公路管理部门采取科学合理的安全保障措施提供依据. 关键词:交通安全;山区高速公路;长下坡;交通事故 中图分类号:U491.3文献标志码:A文章编号:1671—2668(2010)03—0049--05 随着中国高速公路建设向西部山区快速拓展, 山区高速公路里程不断增加.但由于人一车一环境 协调性方面的局限,山区高速公路交通事故率居高 不下,运营安全形势严峻.因此,分析山区高速公路 长下坡路段的交通事故诱发因素对降低事故率,保 障过往车辆及人员的生命财产安全等具有重要的现 实意义. 1山区高速公路安全现状 1.1交通事故率高,重,特大事故较多 2008年四川省成渝(成都一重庆),成绵广(成 都一绵阳一广元)和成雅(成都一雅安)等高速公路 交通事故统计资料表明:山区地形比重较大的成渝 高速公路上,造成财产损失的交通事故率为1.59 起/kin;在统一口径对比下,山区地形比例略少的成 绵广高速公路上为1.179起/kin,而处于成都平原 的成雅高速公路为0.79起/kin.四川省高速公路 交通事故率为0.7起/kin,由于山区高速公路所占 3结语 用安全距离的国际通用公式代替制动距离公式 来确定制动车速是错误的.采用系统功能原理公式 计算,制动距离等于两个过程之和,一个是制动力增 长过程的制动距离,另一个是制动力稳定后的制动 距离.用五轮仪或便携式制动仪很容易测得车辆充 分发出的平均减速度,该减速度与制动初速度关系 不大,通过整个制动过程中整车制动减速度与制动 时间之间的关系曲线,可以准确得到全部所需参数. 比例较大,明显高于其他省份. 2008年,云南某高速公路长下坡路段(12kin) 的事故统计显示:该路段全年发生重大交通事故28 起,特大交通事故2起,共造成4O人死亡. 由此可见,当前山区高速公路特别是长下坡路 段的运营安全形势严峻,在运营管理过程中需要及 时找出解决办法. 1.2货车是诱发事故的主要因素 公安部关于2008年全国高速公路事故的统计 数据表明:高速公路事故中货车引发的追尾事故占 4O;高速公路事故造成的伤亡人数中,货车上乘员 伤亡人数占总伤亡人数的5O. 云南某高速公路长下坡路段(长12km)2009 年8—12月的交通事故统计数据表明:在7O起交通 事故中,由货车引起的事故占事故总数的97.14%, 其中,四轴,五轴,六轴货车引发的事故占事故总数 的86.1(见图1). 由此可见,山区高速公路长下坡路段面临的运 通过现场测量制动距离,坡度,挡位等,采用计算和 试验的方法可以准确确定制动初速度. 参考文献: [1]GB7258--2004,机动车运行安全技术条件Is]. [2]都市飙车的速度之探:踩了刹车还会跑多远?[EB/ OL].msrl中文网,2009--06—05. [3]谷志杰.汽车制动性能与交通安全FJ].公路与汽运, 2006(3). 收稿日期:2009—06—23