影响雨天汽车制动距离的因素的研究现状

2021年10月24日
评论
68
摘要:汽车制动距离的大小直接影响驾驶员以及周边行人的安全。雨天环境下影响汽车制动距离的因素很多,因此有必要对具体影响因素进行研究。目前,研究的主要方向是驾驶员的反应时间以及附着系数。通过了解目前的研究成果,有助于进一步分析汽车制动距离。

引言

鉴于技术的飞速发展与理念的变革,当代驾驶员对于行车安全提出了更高的要求。汽车保有量的增加以及交通事故带来的经济与人员损失,这些都促进了汽车安全技术的发展。在汽车被动安全技术已经趋于完善的背景下,对于主动安全技术的研究成为汽车生厂商以及相关企业的共同认识。汽车主动安全技术主要目的是为了帮助驾驶员在行车过程中最大可能的减少事故的产生。对于雨天汽车制动距离的研究有助于对主动安全设备的研发,保障驾驶员的生命安全。

1 制动距离

当前对制动距离的研究主要从从驾驶员的制动反应时间和路面附着系数两方面进行主要研究。如图1,汽车的制动过程从驾驶员开始有制动反应到汽车完全停止可以分为四部分。第一部分就是驾驶员的反应时间。车辆行驶的基础就是轮胎与道路之间存在的摩擦力,即附着力。
图2 为汽车在制动过程中各个力之间的关系。汽车在制动时并不是立刻就能停止。在初始阶段,地面制动力与制动器制动力相等,车轮仍处于正常运转状态,此时的踏板力较小。当地面制动力与附着力相等时,此时轮胎开始有滑动状态。当踏板力、制动器制动力持续加大,而地面制动力处于最大值时,轮胎处于滚动与滑动两种状态并存的情况。当制动器制动力远远大于地面制动力时,车轮才会抱死。
为防止车轮抱死而造成汽车失去转向能力而引发交通事故情况的发生,目前多数汽车上安装有制动防抱死系统,即ABS 装置。现在多数对于汽车制动距离研究的前提就是在汽车已经装有ABS 装置的基础上进行的。
影响雨天汽车制动距离的因素的研究现状
图1 汽车制动过程
影响雨天汽车制动距离的因素的研究现状
图2 汽车制动过程中各力之间的关系

2 驾驶员反应时间研究现状

驾驶员反应时间指的是驾驶员意识到存在危险工况时到踩下制动踏板的时间。由于存在个体差异,所以不同驾驶员的反应时间不同。以汽车车速60km/h 计算,0.5 秒的反应时间的差别就会造成将近10m 的距离。驾驶员反应时间的快慢很大程度上决定了驾驶员是否安全。
影响雨天汽车制动距离的因素的研究现状
图3 驾驶员反应过程
杨鹏飞[1]等人搭建了模拟驾驶平台,利用眼动仪对参与模拟驾驶的驾驶员进行了关于反应时间的测试。通过不同场景的设置,获取了各种工况下反应时间的数据。通过对数据进行分析,表明驾驶人经验、车速、年龄对反应时间影响明显。其中车速与反应时间之间呈现出较强的指数关系。
李霖[2]等人研究了驾驶员在面对危险情况时的制动反应时间。以上海地区的行车数据作为研究数据,对六种典型的危险工况进行了分析。其中重点研究了在前车突然减速情况下驾驶员的制动反应时间,在这种工况下驾驶员制动反应时间有减小的趋势。其研究结果显示,驶员的制动反应时间会随着不同突发事件而改变。当危险是由行人等容易受到伤害的群体造成时,驾驶员的制动反应时间会缩短。
贝钰莹[3]等人针对驾驶员制动反应时间目前多采用固定值进行研究的现状,提出使用模糊控制原理的方法来控制驾驶员反应时间,通过建立仿真模型来对方法进行验证。仿真实验的结果表明,使用模糊控制原理对驾驶员制动反应时间进行分析更符合驾驶员的个体差异,且汽车防撞距离也会根据制动反应时间的变化而变化。
张智勇[4]通过AHP 方法对影响驾驶员反应时间的十三个影响因素进行研究。通过问卷调差得到数据,对影响因素的三个准则十三个指标进行了重要度排序。得出了在准测层中,驾驶员自身因素影响最大;在指标层中,天气因素影响最大。

3 路面附着系数研究现状

影响附着系数的因素很多,除了车辆本身的参数如轮胎参数,还与行车环境如道路条件以及车速有关。不同的行车环境、轮胎参数以及车速都会改变附着系数的大小。图4 为轮胎在不完全滑水状态时的受力图。雨天时路面上存在的积水会使得胎面与路面之间存在间隙,存在的积水会给轮胎一个向上的力,也就是说有一部分轮胎会与地面脱离接触,从而减小轮胎的附着力。
影响雨天汽车制动距离的因素的研究现状
图4 轮胎不完全滑水受力图
栾锡富[5]等人通过ADMAS 软件建立了滑水现象的动态仿真模型。通过实验获取了大量雨天条件下的行车数据,对降雨环境下的轮胎滑水问题进行了动态分析。得出了动水压力公式,并以此求出临界滑水时的公式。他们的研究也表明使用计算机仿真软件可以一定程度上替代室外实车实验。
张义[6]等人通过比较国内外的研究成果,分析了降雨量对水膜厚度的影响。水膜厚度对附着系数的影响是通过回归公式和关系图进行分析。
朱林培[7]基于LS-DYNA 的175/65R14 型子午线轮胎的有限元模型,对轮胎在潮湿路面上的运行状态进行了仿真,对轮胎发生打滑的全过程进行了分析,获取了带有复杂花纹轮胎的临界滑水速度,并与理论值进行了比较,一致性较好。
黄正伟[8]通过室内试验对常见的集中路面的摩擦系数进行了研究,使用摆式摩擦系数仪对不同类型的沥青路面试块进行了在不同条件下的路面抗滑性能的研究。要研究了水膜厚度、温度和砂砾量对摩擦系数的影响。

4 小结

当前对于特殊环境下汽车制动距离的研究仍处于不断发展的阶段。在制动硬件不断完善的背景下,外界环境以及驾驶员对于汽车制动距离的影响已经不容忽视。对驾驶员反应时间的研究集中在性别、年龄以及驾驶习惯。对附着系数的研究则集中在了路面参数以及轮胎参数方面。

作者:阴春晔,田国红,韩忠浩,张彦鹏

辽宁工业大学 汽车与交通工程学院

weinxin
扫码关注公众号
关注公众号领精彩彩蛋!
刹车片内部缺陷检测装置的设计 汽车技术

刹车片内部缺陷检测装置的设计

摘要:针对刹车片内部缺陷检测困难问题,根据刹车片通常出现的内部缺陷形式,对检测装置的整体结构进行了设计。整体包括刹车片的输送、检测、分类三部分,用柔性链板作为输送部分的传送带,检测部分中电极贴片感应刹...
工艺参数对低树脂基刹车片性能的影响 汽车技术

工艺参数对低树脂基刹车片性能的影响

摘要:以正交试验法进行工艺参数设计,采用一次热压成型技术制备出低树脂基刹车片;利用多种分析测试设备测定低树脂基刹车片的摩擦磨损性能和机械物理性能;借助正交极差分析法判定各工艺参数对性能的影响程度,并观...

发表评论