第3章 公路运输安全技术及其管理

第3章公路运输安全技术及其管理第一节公路运输概述第二节公路运输的组织过程和技术管理第三节汽车行驶性能与交通安全第四节车辆驾驶环境与行车安全

第五节汽车安全技术与交通安全第一节公路运输概述一、公路汽车运输的发展过程1.汽车及其汽车发展过程汽车是指由自身装备的动力装置驱动，一般具有四个或四个以上车轮，不依靠轨道或架线而在陆地行驶的车辆。汽车是一种快速、机动性强的陆路运输工具。对汽车定义理解的4个要点：①自驱动；②具有操纵控制系统；③用于载人或载物；④不依靠轨道或架线而在陆地行驶。汽车的作用汽车通常被用作载运客、货和牵引客、货挂车，也有为完成特定运输任务或作业任务而将其改装或经装配了专用设备成为专用车辆（特种车辆），但不包括专供农业使用的机械。全挂车和半挂车并无自带动力装置，他们与牵引汽车组成汽车列车时才属于汽车范畴。有些进行特种作业的轮式机械以及农田作业用的轮式拖拉机等，在少数国家被列入专用汽车，而在我国则分别被列入工程机械和农用机械之中。

1886年称为“汽车诞生年”。汽车已经历了百余年发展，其发展重心经历了4次大的转移：①欧洲；②美国；③日本；④亚洲及中国。2.汽车的分类1）按用途不同分为轿车、客车和载货汽车三大类（1）轿车——用于载运人员及其随身物品。按发动机排量不同分为：①微型轿车（排量≤1.0升）；②普通级轿车（1.0升<排量≤1.6升）；③中级轿车（1.6升<排量≤2.5升）；④中高级轿车（2.5升<排量≤4升）；⑤高级轿车（排量>4升）。（2）客车——用于载运乘客及其携带的行李物品，一般为9座（含驾驶员）以上。按车身长度不同分为：①微型客车（车长≤3.5米）；②轻型客车（3.5米<车长≤7米）；③中型客车（7米<车长≤10米）；④大型客车（车长>10米）。（3）货车——用于载运货物的汽车。按载运货物质量的不同分为：

①微型载货车（总质量≤1.8T）；②轻型载货车（1.8T<总质量≤6T）；③中型载货车（6T<总质量≤14T）；④重型载货车（总质量>14T）。（4）专用（特种）汽车——用于完成特定运输任务的汽车。（5）越野汽车（通常是全轮驱动）。（6）工矿自卸汽车。（7）农用汽车。（8）牵引汽车和汽车列车。按照国家最新标准，汽车可分为乘用车和商用车乘用车：在设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和/或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。它也可牵引一辆挂车。乘用车涵盖了轿车、微型客车以及不超过9座的轻型客车。乘用车细分为基本型乘用车（轿车）、多功能车（MPV）、运动型多用途车（SUV）、专用乘用车和交叉型乘用车。商用车：在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并且可以牵引挂车。包括驾驶员座位在内座位数超过9座。商用车分为客车、货车和半挂牵引车等3类。客车细分为小型客车、城市客车、长途客车、旅游客车、铰接客车、无轨客车、越野客车、专用客车。货车细分为普通货车、多用途货车、全挂牵引车、越野货车、专用作业车、专用货车。2）按动力装置种类及所用燃料种类分（1）蒸汽机汽车——以蒸汽机为动力的汽车；（2）内燃机汽车——以内燃机为动力的汽车，现正获得广泛应用；（3）电动汽车——车上装有蓄电装置和电动机，由电力驱动的汽车，现正快速扩展，但一些技术问题（如电池蓄电能力）有待突破。

3）按发动机布置位置分

（1）前置发动机汽车——发动机位于汽车前端；（2）后置发动机汽车——发动机位于汽车后端部；（3）中置发动机汽车——发动机位于前后桥之间的汽车；（4）下置发动机汽车——发动机位于车身地板下面的汽车；（5）双发动机汽车——汽车前后端都装有发动机的汽车。发动机前置发动机后置前置发动机：

——是把发动机放置在驾驶舱前面的结构形式。轿车绝大多数都采用前置发动机。其中大多数小排量发动机都采用横置，由于曲轴和前轴是平行的，动力传递更加直接，效率高，还可以节省空间。与横置相对的就是发动机纵置，通常都是排量稍大的V型发动机，变速箱可以布置到前轴之后，整车的质量分配可以比横置的前置发动机的效果好一些。前置发动机又可分为前置前驱（FF）、前置后驱（FR）、前置四驱（4WD）等形式。前置前驱（FF）优点：结构紧凑，驱动轴短，动力输出损耗低；车内因为没有从发动机伸向后轴的传动轴，空间会相对宽松。造价降低，整体车重由于没有复杂的结构也会相对较轻。缺点：重量分配不均匀，大部分重量集中于车头，在极限情况下过弯会发生强烈的转向不足，由于转向轮又要负责驱动，牵引力和对地面的附着力也降低，对爬坡不利。

前置后驱（FR）优点：在继承了前置发动机优点基础上，在一定程度上缓解了由于重量分布不均导致的转向不足，又由于转向轮不再负责驱动，轮胎的负载减小，转向更加精准。加速时驱动轮与地面摩擦力比前置前驱的更大，使牵引能力增强，可增加驾驶乐趣。缺点：由于传动结构相对前置前驱复杂，车重有所增加，传动效率也会降低；其次，在雨雪天或湿滑路面时，后轮容易发生滑动，导致转向过度，造成失控。前置四驱（4WD）优点：拥有四驱系统的汽车行驶更稳定，更安全，由于每个轮胎都有驱动力，即使有一半轮胎失去抓地力，剩下的两条胎也可以提供动力，摆脱险境的机会就会大很多。缺点：四驱的汽车传动系统最复杂，车重较大，而且传递效率下降较明显，中途加速不占优势，影响最高时速，油耗相对高。后置发动机（RR）：

——是指发动机放在后轴之上或者后面位置的结构形式。这种方式除了在大型客车上使用以外，轿车上基本不采用。优点：结构紧凑，没有沉重的传动轴，也没有复杂的前轮转向兼驱动结构。缺点：由于大部分重量心都在后面，在转弯时极容易发生甩尾现象。解决后置发动机影响行驶稳定性的唯一途径就是尽量取得前后比重50:50的黄金比例，否则无论是在竞争激烈的市场上还是赛道上，都很难超越优势明显的中置发动机。4）按法规分（1）公路用汽车；（2）非公路用汽车。3.我国公路建设发展过程我国公路建设随着机动车数量的增加而发展。中国公路建设始于1908年，至1949年，全国实际通车里程7.5万km，全国机动车保有量5.1万辆。1985年，我国公路通车里程93万km，1988年达到100万km。我国以汽车为主要交通工具的现代道路交通系统的快速发展开始于1985年（20世纪80年代中期）。20年多来，中国道路交通获得了持续高速发展，至2007年底公路通车总里程达357.3万km（其中包括从2006年开始纳入统计的155万km的村道），其中高速公路通车里程从1988年的0km起步，到2012年底达9.5万km，居世界首位，目前我国公路交通网已初步建成。二、公路运输的特点与功能1.公路运输的特点1）机动灵活，运输方便；2）可实现“门对门”的直达运输；3）中短途运送速度快（200km以内）；4）原始投资少，资金周转快（相对火车、航空运输而言）；5）运量小，运输成本高；6）安全性较差（易发生交通事故）；7）对环境污染大（排放废气污染、噪声污染）。2.公路运输的功能1）适合担负中、短途运输；2）衔接其它方式的运输；与其它运输方式（如铁路、水路、航空）构成组合运输方式。3）独立担当长途运输。三、公路运输组织发展趋势1.汽车运输经营方式从分散走向联合并尽可能实行统一管理，物流配送，跨区域经营。2.汽车运输组织形式快速直达运输（直达运输通常指日常营运里程达800-1500km的“门对门”直达运输）是其发展趋势之一。3.汽车运输管理技术采用现代电子技术实现信息化管理。在汽车运输管理领域采用的现代电子技术主要包括：全球卫星定位系统（GPS）、移动通信系统（MCS）、计算机信息管理系统（CMS）。第二节公路运输的组织过程和技术管理一、公路运输系统的基本生产要素公路运输生产要素是指进行公路运输生产所必须具备的基础因素，主要包括公路运输设施（公路及场站）、运输装备（车辆）、运输对象（旅客、货物）及劳动者（驾驶员）。现代化公路运输生产过程主要依靠运输业劳动者借助运输车辆沿运输线路（公路）完成运输对象的空间位移。

1．公路公路是指为保证机动车辆（主要指汽车）安全行驶而按照一定技术规范修建的道路（包括城市道路）。根据公路的使用任务、功能和流量的不同，我国将公路划分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级（世界各国公路等级大体相似，但其分类指标不完全相同）。1）高速公路。全部控制出入（全封闭、全立交、分向）、专供汽车在分隔的车道上高速行驶的公路。主要用于连接政治、经济、文化上重要的城市和地区，是国家公路干线网中的骨架。一般年平均每昼夜汽车通过量2.5万辆以上。高速公路一级公路二级公路三级公路2）一级公路。为供汽车分向、分车道行驶，并部分控制出入、部分立体交叉的公路，主要连接重要政治、经济中心，通往重点工矿区，是国家的干线公路。一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年平均昼夜交通量为1500～30000辆。3）二级公路。连接政治、经济中心或大工矿区等地的干线公路，或运输繁忙的城郊公路。一般能适应各种车辆行驶，二级公路一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为3000～7500辆。4）三级公路。沟通县及县以上城镇的一般干线公路。通常能适应各种车辆行驶，三级公路一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为1000～4000辆。5）四级公路。沟通县、乡、村等的支线公路。通常能适应各种车辆行驶，四级公路一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为：双车道1500辆以下；单车道200辆以下。公路使用年限高速公路和一级公路为20年；二级公路为15年；三级公路为10年；四级公路一般为10年。2．站场公路运输站场设施，主要是指组织运输生产所需要的生产性和服务性的各类建筑设施，如客运站、货运站、停车场（站）、保修场（站）、加油站及食宿站等。1）客运站公路运输客运站的主要任务是安全、迅速、有秩序地组织旅客乘车、下车，便利旅客办理一切旅行手续，为旅客提供舒适的候车条件。

2）货运站公路运输货运站有时也称为汽车场，其主要功能包括货物的组织和承运，中转货物的保管、货物的交付、货物的装卸以及运输车辆的停放、保修等内容。其主要任务是安全、方便、及时地完成货物运输生产任务。货运站的布局除了生产、生活用房之外，主要是停车场的设置。3）停车场（站）停车场的主要功能是停放和保管运输车辆。其主要任务是保管停放车辆。现代化的大型停车场还具有车辆维修、加油等功能。停车场（站）作为一个独立经营的企业，目前在我国尚很少。国内汽车停车场不仅要进行运营工作，还要作简易的技术保养和运营材料的供应。停车场（站、库）可分为暖式车库、冷室车库、车棚和露天停车场四类。3．车辆（略）二、公路运输组织效果评价指标1.车辆利用指标1）车辆时间利用指标主要包括：车辆完好率、车辆工作率、平均每日出车时间、出车时间利用系数等4项指标。2）车辆速度利用指标车辆速度利用指标包括技术速度、营运速度、平均车日行程等3项。3）车辆行程利用指标行程是指统计期内车辆行驶的里程，通称车公里。车辆行程利用指标有载重行程、空车行程、总车公里、行程利用率等。2.运输产量指标运输产量是运输部门在一定时期内运送旅客和货物的数量，以运量和周转量表示。对于城市公共交通系统而言，运量和周转量特指乘客运量和乘客周转量。1）客货运量

——是指在统计期内（或报告期内，下同）运送的乘客和货物数量。计量单位：人或吨，用P或t表示。

2）客货周转量

——是指在统计期内实际运送的客货运量与其（平均）运输距离的乘积。计量单位：人公里或吨公里，用P·km或t·km表示。

3.运输质量指标车辆运输系统运输质量评价指标包括万车公里死亡（伤）率、交通事故频率、发车正点率等。1）万车公里死亡（受伤）率

——是指统计期内营运车辆行驶10000公里所发生的行车事故而造成的伤亡人数。2）交通事故频率

——是指统计期内营运车辆行驶10000公里所发生的行车事故次数。3）正点率

——是指统计期内营运车辆运行期间的准点班次数与总班次数之比。

4.运输消耗指标在全社会大力提倡节能降耗的背景下，运输消耗指标不仅应包括燃料消耗指标和成本指标，还应包括节能指标。（1）燃料消耗指标

以百车公里燃油消耗量进行衡量。（2）成本指标

用万吨公里综合运输成本评价。对于运输企业而言，这里成本的含义主要指运输成本（运输费用）。5.运输效率指标对于运输生产而言，生产效率是运输生产量和运输生产投入要素的比较，其评价指标有全员劳动生产率和车座期产量。6.运输经济效益指标经济效益是指经济活动中投入与产出的比值。对于运输活动其评价指标主要包括车客位利润、人均利润、资金利润率、资产增值率等。三、公路旅客运输组织方式1．公路旅客运输形式公路汽车旅客运输按营运性质的不同分为营业性运输和非营业性运输两类。营业性运输是指公用运输，即由公路汽车运输企业经营的公路旅客运输业务；非营业性运输是指自用运输，即人们乘用个人或单位自备汽车的运输。自备运输大多采用轿车。在我国，目前公路汽车旅客运输主要是公用运输，但自用运输发展很快，特别是节假日期间。2．公路旅客运输过程及其组织1）准备阶段包括车票发售、接收托运的行李包裹和调派车辆等始发作业。2）运行阶段

包括组织旅客上车及装载旅客随车运送的行李包裹、汽车运行、安排旅客下车等作业。3）结束阶段包括卸下并交付行李包裹和送旅客出站等相关作业。

四、公路货物运输组织方式公路货物运输具有面广、点多、分散的特征，可以组织门到门运输，减少中转运载实现直达，节省在途时可，机动灵活，是唯一能为铁路、港口和航空集散货物提供联运的运输方式。1.公路货物运输形式按运距可分为长途运输和短途运输；按一次性托运量多少可分为整车运输和零担运输；按使用的车辆不同可分为普通车辆货物运输和专用车辆货物运输；按货物装运方式不同可分为普通货物运输和集装箱运输、重型与大件运输、邮递化运输、成组运输；按车辆运营方式不同可分为单车运输和列车运输、包车运输、快速运输；按业务性质不同可分为营业性运输和非营业性运输；按部门不同可分为社会运输和专业运输；按所有制形式不同可分为国有运输、集体运输、个体运输、联户运输、合资运输等。2.公路货物运输过程及其组织1）准备阶段包括组织货源，办理承运手续，理货和派车，安排司机和计费等。2）生产阶段包括装货，车辆运行，卸货等作业。3）结束阶段包括收货人联系交货和结算运费等作业。

3.汽车运输合同一般是指汽车运输企业根据运输合同组织的货物运输，它是实行责任运输和计划运输的一种行之有效的运输组织形式，为世界各国普遍采用。4.汽车集装箱运输汽车集装箱运输是把货物装在集装箱内用汽车运载的一种现代化汽车货物运输形式。这种运输形式出现于第一次世界大战后，20世纪60年代以来在许多国家得到迅速的发展。在日本以及欧洲的许多国家里，汽车集装箱运输的运量已占陆上集装箱运输总运量的80％～90％。随着我国高速公路网的逐步形成及完善，汽车集装箱运输在我国获得了快速发展。

第三节汽车行驶性能与交通安全一、汽车的基本构造简介汽车的基本构造由发动机、底盘、车身和电气设备4部分组成。发动机是汽车的动力装置；由2大机构5大系组成：曲柄连杆机构；配气机构；燃料供给系；冷却系；润滑系；点火系；起动系。底盘是汽车的基础，其作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系、制动系4部分组成；车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。电气设备分电源和用电设备两部分。电源包括蓄电池和发电机；用电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置（照明、信号和仪表等）。2.汽车的制动安全性

在不中断动力传递的条件下要使一辆处于运动中的汽车减速直至停止下来，理论上存在3种途径：途径之一：借助汽车运动过程中的相关阻力（如空气阻力、滚动阻力等）使汽车停止下来；途径之二：利用制动装置（如车轮制动器）使汽车停止下来；途径之三：通过在道路上设置障碍物使汽车停止下来。实际中仅第二条途径具有可行性。汽车的制动性

——是指汽车在行驶中能强制地降低行驶速度以至停车且维持行驶方向稳定性，或在下坡时保证一定行驶速度的能力。汽车制动性能的好坏对行车安全的影响极大。制动效能越好的机动车，高速行驶就越安全，而制动效能差的机动车，在行驶过程中其安全性是无法得到可靠保证的。汽车属于高速机动车辆，运动惯性大，一旦制动性能不良，就很容易引发交通事故。有关统计结果表明：因汽车制动原因引起的交通事故约占事故总数的30%多，对我国而言近些年每年此类事故在10万起以上。

1）制动性能的评价指标（1）制动效能即汽车在良好路面上以一定初速度制动到停车时的制动距离或制动时汽车的减速度。一般用制动距离和制动减速度表示，是制动性能最基本的评价指标。

（2）制动效能的恒定性

——是指制动过程中制动器的抗热衰退性能和抗水衰退性能等。制动器的抗热衰退性能是指汽车在高速行驶时或下长坡过程中连续制动时，制动器温度升高后与未升高前即冷态时相比，其制动性能保持的程度；制动器的抗水衰退性能是指汽车在涉水时制动性能保持的程度。（3）制动时的方向稳定性即汽车在制动过程中按预定轨道（直线或预定弯道）行驶，不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力的性能。汽车失去转向能力2）汽车制动原理汽车的制动过程，就是人为的增加汽车的行驶阻力使行驶中的汽车的动能或势能转化为热能的过程。目前技术条件下主要通过车轮制动器实现。利用车轮制动器对行驶中的汽车实现制动通过两对摩擦副完成。第一对摩擦副：车轮制动器。当驾驶员踏下制动踏板时，通过制动传动机构使车轮制动器中不旋转的制动蹄与旋转的制动鼓（或不旋转的制动钳与旋转的制动盘）相互作用，对运动中的车轮产生摩擦力矩。第二对摩擦副：轮胎与地面。由于轮胎与路面间的附着作用，车轮产生的摩擦力矩通过车轮与路面的接触点给路面一个向前的切向力，而路面同时给车轮一个与行驶方向相反即向后的切向反作用力作用于轮胎，以阻止汽车前进，迫使汽车减速或停止行驶。

汽车制动时的车轮受力汽车制动时车轮运动的两种状态两种状态：减速滚动和抱死拖滑

当制动踏板力较小时，制动器摩擦力矩也较小，即地面制动力小于附着力时，车轮未抱死时做减速滚动；

当地面制动力达到附着力，车轮抱死不转时则出现抱死拖滑。

由于地面制动力是滑动摩擦的约束反力，其数值大小不能超过附着力，即有：

汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受到地面附着条件的限制。只有在汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力。汽车制动印痕的发展过程制动时轮胎留在地面上的印痕变化过程：

随着制动强度的不断增加，车轮的运动逐渐由滚动向滑动变化。在坚硬路面上，汽车在制动过程中留下的清晰的轮胎花纹印痕，称为“压印”；而轮胎从局部滑移到全滑移过程中留下的花纹压印长度逐步加大变成连为一片的粗黑印痕，称为“拖印”，此时车轮已被制动器抱死。滑转率的定义：3）路面附着系数附着系数是描述汽车运动过程中轮胎抓地能力的重要参数，有纵向附着系数和侧向附着系数之分。纵向附着系数是地面纵向力与垂直反力的比值；侧向附着系数是侧向力与垂直反力的比值。对于汽车制动过程而言，其路面纵向附着系数的最大值不是理论上的纯滚动状态，而是在滑转率=15%-20%的部分滑动状态。路面附着系数随滑转率的变化关系图中：1——纵向附着系数；2——横向附着系数汽车制动效果滑转率在15%-20%时制动效果最佳，这是因为此滑转率能使汽车同时获得较大的纵向附着系数和侧向附着系数，即汽车纵向制动性能最好，侧向稳定性也同时很好。具有一般制动系统的汽车难以同时满足此要求，近年来在汽车上广泛使用的制动防抱死装置（ABS）能够满足此要求，并可以显著地改善汽车制动时的制动效能和方向稳定性。影响附着系数大小的因素道路的材料；路面状况；轮胎结构、胎面花纹、材料；汽车的行驶速度等。4）汽车的制动过程1）汽车的制动过程简图图中t1——驾驶员反应时间，是驾驶员从接收（感知）到紧急情况的信息到至开始出现反应动作将右脚移动到制动踏板上所经历的时间，一般t1=0.3-1.0s；t2——制动系协调时间，是驾驶员从踩下制动踏板到汽车制动减速度达到最大值时所经历的时间，包括制动系传递迟滞时间与制动力增长时间两部分，对于液压传动结构，t2=0.2-0.25s；对于气压传动结构，t2=0.4-0.9s；t3——持续制动时间，是指驾驶员在使汽车保持最大制动减速度j条件下即汽车以最大制动效能进行制动直至汽车完全停止所经历的时间；t4——制动解除时间，是指驾驶员放松制动踏板至制动力消失的时间，此时制动减速度为零（j=0），规定t4不得超过0.3s

。

讨论汽车制动性能时，一般所说的制动距离是指驾驶员从踩下制动踏板到汽车停住为止所驶过的距离，即汽车在t2+t3时间段内所驶过的距离。5）汽车的制动距离和制动非安全区汽车制动非安全区：是指从驾驶员接受到紧急情况信息到汽车完全停止为止所驶过的距离，也就是汽车在制动全过程中所驶过的距离。汽车制动非安全区大小：驾驶员反应距离+汽车制动距离之和。

为安全距离，是指汽车在前方静止障碍物前停住后需留的一段距离，一般取为3-10m。安全停车距离，是汽车行驶过程中实施制动时不与前方静止障碍物发生碰撞而使汽车安全停住所要求的距离（即视距）。其大小为汽车制动非安全区与安全距离之和。6）制动时的方向稳定性汽车在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等现象使汽车失去控制而偏离原来的行驶方向，甚至发生撞入对方车辆行驶车道、滑向路边及沟塘、滑下山坡等危险境况。（1）制动跑偏

制动跑偏是指汽车在制动过程中当方向盘保持不动时车辆自动向左或向右偏驶的现象。汽车制动跑偏常造成撞车、掉沟、翻车等事故，应予以足够重视。汽车侧滑汽车制动跑偏（2）制动侧滑制动侧滑是指汽车制动时某一轴的车轮或两轴车轮同时发生横向滑移的现象。最危险的情况是高速行驶中的汽车制动时后轴发生侧滑，这时汽车常发生不规则的急剧回转运动而使汽车部分或完全失去操控。2.汽车的操纵稳定性

汽车的操纵稳定性包括操纵性和稳定性两个方面。操纵性是指汽车在行驶过程中能够确切地响应驾驶员指令的能力；稳定性是指汽车在行驶过程中，受到外力扰动后恢复原来运动状态的能力。

实际中汽车的操纵性和稳定性两者相互影响，密不可分，操纵性的丧失将导致汽车的侧滑和侧翻，稳定性的丧失往往使汽车失去操控性而处于危险状态，因而，汽车保持良好的操纵性和稳定性对于确保行车安全非常重要。

1）操纵稳定性不好的汽车在行驶过程中

的主要表现①“发飘”：当汽车以较高速度行驶时，在驾驶员未发出任何改变当前运动状态指令的情况下，车辆自行的不断变换运动方向使驾驶员及乘员感到漂浮不定。②“反应迟钝”：在驾驶员对汽车实施转向操作后，车辆或是没有及时的响应，或是转向动作迟缓。③“丧失路感”：操纵稳定性良好的汽车，在转弯时驾驶员能通过方向盘以及车身的侧倾及时感知转弯状态，而操纵稳定性不好的汽车，在车速较高或急剧转向时会使驾驶员丧失这种感知性，从而会影响驾驶员对汽车转弯瞬时运动状态的准确判断。④“失去控制”：操纵性差的汽车在车速超过某一临界值后，可能会出现驾驶员完全不能通过方向盘指令控制汽车行驶方向的情况。

2）汽车的稳态转向特性

汽车的操纵稳定性常用稳态转向特性进行评价，测试汽车稳态转向特性的试验方法是稳态圆周试验。不足转向特性：汽车在转向过程中的转向半径R总是大于起始转向半径R0；过度转向特性：汽车在转向过程中的转向半径R总是小于起始转向半径R0，且随着车速的增加，转向半径R不断逐渐减小；中性转向特性：理论上汽车在转向过程中的转向半径R总是等于起始转向半径R0

，实际上具有该特性的汽车在侧向加速度较小时表现出不足转向特性，而在侧向加速度较大时则表现为过度转向特性，行驶中易出现甩尾现象。操纵稳定性良好的汽车应具有适度的不足转向特性。3）汽车行驶稳定性

实际中，任何一辆汽车保持稳定行驶的能力都是有一定限度的，如果驾驶员对汽车的操纵动作或道路条件使汽车的运动状态超出了其保持稳定行驶的限度，就会即刻失去稳定，发生侧滑或侧翻，引发交通事故。（1）汽车纵向稳定性

是指汽车上（或下）坡时抵抗绕后（或前）轴翻车的能力。（2）汽车横向稳定性

是指汽车抵抗侧翻和侧滑的能力。汽车在曲线道路上行驶时因产生的离心力使前后车轮受到侧向力作用，当车轮上的侧向反作用力达到车轮与路面间的附着极限时，汽车将会因车轮滑移而失去控制；与此同时，离心力还将引起内外两侧车轮法向反作用力的改变，如果内侧车轮上的法向反作用力降至零值，汽车将发生翻倾。汽车侧翻情景汽车的“跑偏”和“甩尾”汽车发生侧滑时根据前后轮上侧向反作用力达到附着极限的顺序不同可分为“跑偏”和“甩尾”两种不同情况。“跑偏”的情况：发生于前轮上的侧向反作用力先达到附着极限，此时，因前轮发生侧滑将使汽车的转向半径增大，汽车将被沿转向的外侧方向甩出，严重时汽车可能被甩出路外而导致交通事故。当后轮上的侧向反作用力先达到附着极限时，后轮将先于前轮向外侧方向发生侧滑，而使汽车的转向半径减小，发生“甩尾”现象。由于此条件下转向半径减小，将使离心力进一步增大，离心力的进一步增大将加剧甩尾，严重时使汽车打转甚至倾翻。

汽车甩尾第四节车辆驾驶环境与行车安全

汽车驾驶视野、驾驶灯光、驾驶信息显示、驾驶员工作环境等构成了车辆驾驶环境。

1.驾驶视野是驾驶员驾车时其眼睛能够看清的驾驶室外部范围。包括前方视野、侧方视野、后方视野等。汽车驾驶视野的宽窄与驾驶室结构密切相关。驾驶员在驾驶过程中约80%的信息是靠视觉感知的，因而，保证驾驶员驾车过程中良好的驾驶视野特别是保持前方视野开阔对预防交通事故具有重要意义。

汽车前方视野汽车后方视野驾驶视野的分类及作用

按位于驾驶员所在位置前后的不同可分为前方驾驶视野和后方驾驶视野。前方驾驶视野是指驾驶员处于正常驾驶坐姿时透过前风窗玻璃和侧面门窗玻璃所能看到的过眼睛所在平面的前方范围。后方驾驶视野是指驾驶员通过车内后视镜和车外后视镜看到的所在车辆后方道路景况的清晰图像所包括的范围。就前方和后方驾驶视野的重要性而言，前方视野更为重要，这是因为驾驶员在驾车过程中的绝大多数道路交通状况信息都是从前方驾驶视野获得的。

按是否利用后视镜分为直接驾驶视野和间接驾驶视野；直接驾驶视野是指驾驶员通过车窗能够直接看到的外界范围；间接驾驶视野是指驾驶员借助后视镜观察到的侧面、后方视区范围。

需要注意的是，驾驶员观察失误与视野盲区是两回事，两者不可混为一谈。2.汽车灯光

——是指车灯开启后发出的亮光。作用：①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、照明车厢内部仪表；②在转向、制动、倒车等行驶工况向周围其它交通参与者传递运动信号。据统计，60％的交通事故与视线不佳及灯光使用不当相关，因而，汽车具有良好灯光效果及驾驶员在驾车过程中正确使用灯光对保证汽车安全行驶具有积极意义。1）前照灯是汽车上最重要的车灯，和行车安全有着尤为密切的联系。由于远光灯光束强烈而耀眼，两车相会时很容易导致对方车辆上驾驶员眩目而诱发交通事故，为保证夜间两车相会时的行车安全，两车相会时双方驾驶员都应主动和自觉切换成近光灯状态。此外，车辆通过交叉路口和进行超车时应以变换远近灯光做出相应提示。2）其它车灯包括转向指示灯、制动灯、雾灯、位置灯等。这些车灯与前照灯的明显不同之处是为了汽车能被别人看清楚而设计的，因而，使用中这些车灯都应符合使用要求，且不允许缺少。3.车辆的仪表及信息显示系统现代汽车驾驶室仪表板上安装有各种指示仪表和报警装置。基本要求：一是其设计与布置应满足人机工程学的要求，方便驾驶员认读；二是信息显示必须醒目，以满足判断准确、迅速、方便的要求；三是灵敏有效，及时反映车辆运动信息。为了使仪表具有高度的准确性，仪表板必须能够吸收冲击能量，具有较高的安全性与坚固性。1）车辆仪表作用：向驾驶员显示在行汽车的行驶状态及主要部件的工作状态。目前多为数字显示形式。2）信号显示作用：向驾驶员及其周围环境告知本车即将进行的运行状态，以达到提示或警告的目的。

醒目、及时、易识别的信号显示对保证汽车安全行驶具有重要意义。

4.驾驶员工作环境驾驶室是驾驶员驾车时的工作场所。为有效降低驾驶员驾车时的工作强度，减少失误，使驾驶员保持良好的工作情绪和状态，驾驶室的设计和布置必须为驾驶者提供进行驾驶操作所需的必要活动空间并努力创造一个舒适的工作环境。影响驾驶员驾车过程工作环境的主要因素为：驾驶室内的活动空间；驾驶室内空气调节；汽车行驶过程中的噪声等。

1）驾驶室内活动空间驾驶员驾车过程中其手和脚需要不断地完成各种动作，这就要求驾驶室必须有一定的空间。作为商品出售的汽车，其驾驶室内活动空间已由汽车生产商完全确定了，车辆使用者一般情况下不可改变，而车辆使用者能够做到的是在车辆购置过程中尽可能选择内活动空间相对较大、各种脚操纵踏板、手柄的布置有利于使用者操作的驾驶室。对于中国目前许多准备购买轿车的家庭而言，在购买家用轿车时，购买者应充分从使用者自身身高、体态的客观条件出发，根据所计划的购置目标，合理选择车辆类型及其驾驶室内活动空间。

2）驾驶室内空气调节驾驶室内空气调节是给驾驶员和车内乘员提供舒适工作和乘车环境的重要保证。驾驶室内空气调节包括室内温度调节和空气流通调节。对于驾驶室而言，影响人体舒适的因素有振动、噪声、平稳性、室内温度、湿度、风速、排放物（包括二氧化碳CO2、一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化物NOx、微粒PT等）浓度等。其中，室内温度、湿度和风速为影响人体舒适感觉的三个重要要素。人体对温度环境感知舒适的下限温度是16摄氏度，低于此数值人体就没有舒适感。人在从事一般性体力劳动时比较舒适的温度范围为18℃～22℃，相对湿度为50％。3）噪声汽车运行过程中的噪声产生于汽车自身的运动过程。其来源主要有：发动机噪声、风噪、车身共振、悬架噪声、轮胎噪声等5个方面。汽车行驶过程中的噪声对于驾驶员和乘员的身心健康都是有害的。特别是对于驾驶员而言，若长时间在高频噪声条件下从事驾驶操作，除听力受到损害外，还会引起中枢神经系统功能失调及注意力下降。第五节汽车安全技术与交通安全提高车辆安全性的技术措施按其事前预防与事中减轻两种效果上的差异可分为汽车主动安全技术和汽车被动安全技术。汽车主动安全技术——是指为使汽车安全行驶，尽可能避免道路交通事故发生而采取的技术措施，如防抱死制动系统（ABS）、电子稳定程序（ESP）、电子制动力分配系统（EBD）等。汽车主动安全技术旨在提高汽车的安全性能，以确保行车安全。其理想目标是使汽车具有“智能化”，即汽车能够自己“思考”，在行驶过程中能主动采取措施，避免交通事故的发生。汽车被动安全技术——是指汽车在行驶过程中当交通事故不可避免要发生时，为尽可能减轻事故伤害和货物受损而采取的技术措施，如防碰撞乘员舱的设计、安全带、安全气囊等。一、汽车主动安全技术及其装置1．ABS、ASR、EBD、ESP技术1.1ABS技术制动防抱死系统（AntilockBrakingSystem，简称ABS）现已成为汽车特别是轿车上的基本配置。其工作原理是：通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器不断地检测各车轮的转速即实时感知制动轮每一瞬时的运动状态，并由计算机实时计算出车轮滑转率（通过车轮滑转率的大小可判断制动状态下车轮抱死的程度），在与最佳制动效果的滑移率（s=15-20%）相比较后做出增大或减小制动器制动压力的决定并命令执行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于最佳的制动状态，即使车轮始终处于临界抱死状态。

ABS工作原理ABS的工作过程实际上是“抱死—松开—再抱死—再松开”的循环工作过程，从而使车轮始终处于临界抱死的间歇滚动状态。由于制动防抱死系统起作用时，车轮与路面的摩擦属于滚动摩擦，这将充分利用车轮与路面之间的最大附着力进行制动，从而提高制动减速度，缩短制动距离，并保证汽车的方向稳定性。装有ABS的汽车，能有效控制车轮保持在有微弱滑移的滚动状态而不会抱死不转，从而大大提高了汽车制动时的方向稳定性及在较差路面（如较滑的湿路面）条件下的制动性能，并可有效克服汽车紧急制动时的“跑偏、侧滑、甩尾”等不安全状况，从而明显改善汽车制动时的安全性。

1.2ASR技术驱动防滑系统（AutomaticSlipRegulation，简称ASR），也称牵引力控制系统（TractionControlSystem，即TCS）。其工作原理是：利用电子装置检测（感知）各个车轮的角速度，当其检测到驱动轮的转速高于从动轮的转速（这是加速时车轮打滑的特征）时就会发出一个信号，通过及时调节点火时间及间歇关闭喷油器减少供油以降低发动机转速和输出扭矩，从而使车轮不再打滑；在降低发动机动力输出的同时，ASR还可以对打滑的车轮进行制动，以使汽车平稳起步。

主要功能是防止汽车在起步、急加速时驱动轮滑转（打滑），防止驱动轮出现空转，保证汽车在加速过程中的稳定性并改善在不良路面上的驱动附着条件，防止在车速较高并通过滑溜路面又转弯时汽车后部的侧滑现象。

1.3EBD技术电子制动力分配（ElectronicBrakingDistribute，简称EBD）的功用就是在汽车制动的瞬间，由计算机高速计算出四个车轮由于附着力不同而导致的摩擦力数值差异，然后实时调整制动力大小，也就是使其按照设定的程序在运动中进行高速调整，达到制动力与摩擦力（牵引力）的合理匹配，从而保证车辆行驶过程的平稳与安全。EBD能够根据汽车制动时产生的轴荷转移（汽车后轴的载荷向前轴转移）的不同，自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。在汽车紧急制动出现车轮抱死的情况下，由于EBD在ABS动作之前就已经有效地平衡了每个轮胎的附着力，从而可以防止出现甩尾和侧滑，并缩短汽车制动距离。

1.4ESP技术电子稳定程序（ElectronicStabilityProgram，简称ESP）也称电子稳定装置。特点：综合了防抱死制动系统（ABS）、制动辅助系统（BAS）和驱动防滑控制系统（ASR）的功用，使其功能更强大。ESP实际上是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但可控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动的汽车常出现的转向过多情况易使后轮失控而甩尾，在此情况下ESP便会对外侧的前轮进行制动以稳定车身；在转向过少时，ESP为校正循迹方向，则会对内后轮进行制动从而校正行驶方向，以提高汽车的方向稳定性。

ESP工作原理ESP具有三大功能特点：1）实时监控。ESP能够实时监控驾驶者的操控动作、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。2）主动干预。ABS等安全技术主要是对驾驶者的动作起干预作用，但不能对发动机的运动状态进行调控，而ESP通过对汽车行驶状态的实时监控，当汽车在行驶过程中出现过度转向或不足转向时，及时地调控发动机的转速并同时调整各个车轮的驱动力和制动力，以修正汽车的过度转向或不足转向，使汽车回复到正常的车道上行驶。3）事先提醒。当驾驶者操作不当或路面异常时，ESP采用警告灯警示驾驶者。

ESP系统在弯道上的作用效果示意图

1.5盘式制动器结构目前盘式制动器在轿车上获得了广泛应用。其重要原因是：较鼓式制动器相比，盘式制动器的制动距离更短，制动性能（特别是制动热稳定性）明显提高。由于盘式制动器的制动盘表面暴露在空气中并直接被通过的气流冷却，这使得在制动过程中因摩擦产生的热量能够得到快速散发。盘式制动器的特点是：散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载条件下耐高温性能好，制动效果稳定且不怕泥水浸湿，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动器比鼓式制动器更容易使车辆在较短时间内停下来，从而提高行车安全性。

2．电子控制悬架及速度控制动力转向装置2.1电子控制悬架汽车的悬架系统按其刚度和阻尼特性能否根据行驶条件（车辆的运动状态和路面条件等）进行动态调整分为被动悬架和主动悬架两种。被动悬架的特点是：在汽车行驶过程中，悬架系统的刚度和阻尼特性不能进行自主调节，这使得汽车行驶时的平顺性和乘坐舒适性受到一定影响。主动悬架的特点是：在汽车行驶过程中，悬架系统的刚度和阻尼特性能根据行驶条件进行动态自适应调节，从而使悬架系统始终处于最佳减振状态，电子控制悬架则属于此类别。电子控制悬架由于能够根据汽车瞬时驾驶条件自动调节悬架组件的减震性能，在改善汽车行驶的平顺性和乘坐舒适性的同时，使得汽车的行驶安全性能也得以改善和提高。2.2电控动力转向系统其特点是能够根据汽车的行驶速度不同自动地调节转向力。在低车速情况下，动力辅助转向提供较大的动力辅助，使汽车停放和市区路况行驶条件下驾驶者操作转向系统所需的转向力最小，从而减轻驾驶者的劳动强度；而当车速提高时逐步减少转向力，即通过速度传感器的判断，电子控制的动力转向辅助力精确地逐渐减少，随着动力转向辅助力的减少，驾驶者操作转向系统需施加的转向力逐渐增大，从而增加驾驶者在公路速度下对道路状况的“感知”，以减少高速行驶时意外动作造成汽车行驶方向错误的可能性。

电控动力转向系统工作原理图3．车速自动控制系统（ElectronicSpeedControlSystem）

车速自动控制系统也称巡航速度控制系统，是一种车速电子自动控制系统，通过自动控制汽车的加速度以保持自车与前车之间合适的车头间距。当行车速度在40km/h以上时，该装置可自动保持以某一恒定速度行驶而无需驾驶员踩加速踏板。由于电子系统能准确地控制车辆的设定工况，从而使高速行驶的车辆运行更加安全、平稳，这一系统特别适用于高速公路上的行驶车辆，对在高速公路上方便驾驶和减轻驾驶员的疲劳很有帮助，可有效减少交通事故的发生，增加行车安全性。该装置在发达国家获得较普遍使用。使用者应该清楚：①车速自动控制系统仅是一个辅助定速系统，仅能帮助驾驶员起辅助驾驶作用，不能把它作为自动或无人驾驶系统来依赖；②该系统仅适合在封闭式高速公路或平坦、不拥挤及行车条件良好的公路使用，不宜在重要的交通要道、多弯道道路、松软泥泞的道路及陡峭的道路上使用。4．驾驶员视野与人机界面4.1驾驶员视野努力为在行车辆中的驾驶员提供更大的视野（无论是直接视野还是间接视野）范围和更好的视野条件。主要是提高间接视野范围，其措施主要为两方面：一是通过对后视镜尺寸和安装位置的仔细考虑，向驾驶者提供更大范围的后视视野，在不产生新的盲区的情况下观察到汽车本身产生的盲区；二是采用新型视野装置，如可加热后视镜、前侧窗防雾装置、防眩镜等。4.2驾驶室人机界面对驾驶室内各种控制和显示装置的尺寸、型式、感觉和功能进行精心设计，以使驾驶者能够轻易地操纵和可视，已越来越成为原型车设计和测试阶段所要考虑的重要因素。美国福特公司发明的一种光学系统，能使驾驶员免除不时观看驾驶室内仪表盘的麻烦，从而提高行车安全性。该光学系统的特点是将一块仿佛漂浮在汽车迎面玻璃前3m左右的显示屏代替驾驶室内的各种仪表。由于此系统能明显减轻驾驶员交叉观察仪表和道路的次数，将使驾驶员行车更安全。随着车辆各种功能的不断发展，更加安全、更易于查看和更便于操作的宜人化人机界面将不断出现，对于提高驾驶员驾车过程中的舒适性、便利性、安全性将更加有利。

车载平视显示HUD系统4.3自动感应大灯和/或夜视辅助系统自动感应大灯通过自动识别系统及时感知并判断车辆周边环境光线的亮度。在雨雾天气光线亮度较弱条件下，大灯会自动亮起给驾驶者提供更安全的行车环境，即自适应大灯系统。此外，该系统在车辆转向时会自动转动灯光(通过改变光束的长度或高度，或对环境光线亮度进行补偿)。夜视辅助系统的作用是：在夜间或者视线昏暗的情况下，帮助驾车者看清更远处的路面并且有效辨别前方300m外道路上的动物、行人或树木。夜视辅助系统形成的图像显示于驾驶室中的显示屏上，可使驾驶者提前看清在通常视线条件下肉眼难于看清的障碍物体，从而提前采取措施以预防交通事故的发生。5．安全车距自动控制装置

工作原理：通过雷达实时测出两车之间的距离、本车速度、相对车速度等相关信息，并将这些信息通过接口送给计算机，计算机根据设置的程序自动求出此条件下所需的安全距离，并与雷达测出的实际距离相比较，若实测距离小于所需的安全距离则发出报警信号，如果驾驶员仍未采取措施，当实测距离小于极限安全距离时，安全车距自动控制装置通过执行机构对汽车的常规制动系统进行操作迫使汽车减速；当实测距离超过极限安全距离后，安全车距自动控制装置撤销对汽车常规制动系统的操作使制动系统恢复正常。汽车倒车雷达是一种常见的安全间距报警装置。倒车雷达的工作原理是：在汽车倒车过程中利用超声波原理，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波传至障碍物后反射至此声波探头，从而计算出车体与障碍物之间的实际距离，再提示给驾驶者，使停车和倒车更安全、更容易。倒车雷达的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；接收方式有无线传输和有线传输等。

可视倒车雷达显示器二、汽车被动安全技术及其装置尽管随着科学技术的发展，汽车主动安全技术在道路交通安全中发挥着越来越重要的作用，但在目前科学技术条件下由于道路交通事故仍然无法完全避免，因而，一旦交通事故不可避免地要发生时，汽车被动安全技术及其装置将是避免乘员受伤或死亡的重要保障措施。汽车被动安全性具体包括：车辆的耐撞性能、抗翻滚性能、乘员的约束空间、吸能结构、不同车辆碰撞的相容性问题和碰撞后紧急撤离等。汽车被动安全装置主要包括：针对车辆在发生碰撞条件下乘员舱的设计；安全带；安全气囊；汽车安全座椅等。1．乘员舱（座舱）及其设计

（1）提高乘员舱结构强度的现实意义汽车上的乘员舱，对于载货车是指驾驶室，对于轿车和客车是指与驾驶室相关的乘员空间。乘员舱的基本作用是在汽车行驶过程中为驾驶员及其乘客提供乘坐空间，因而，汽车上的乘员舱必须为驾驶员及其乘客尽可能提供比较舒适乘坐环境；与此同时，还必须在交通事故不可避免地要发生时能最大限度的保障驾驶员及其乘客的生命安全。对汽车乘员舱的设计需要考虑在车辆发生碰撞时对碰撞能量的吸收，要特别避免因车体变形对车内乘员造成伤害即提高乘员舱对车内乘员生命安全的保护效果。对大量的交通事故实例的分析表明：驾驶室或与驾驶室相关的乘员空间的坚固可靠是当交通事故不可避免地要发生时保证乘员生存空间的最直接、最有效的方法，特别是在发生翻车事故和侧面碰撞时，坚固的驾驶室或与驾驶室相关的乘员空间是保证乘员生命安全的主要手段。（2）对安全车身的结构要求乘员舱的设计需要重点关注两方面的问题：一是碰撞事故发生时对碰撞能量的吸收；二是碰撞事故发生时保持乘员舱的完整性，以尽可能避免乘员受到挤压和冲击。安全车身的结构特点是：前部、后部碰撞变形吸能区和高强度乘员舱，即中间“硬”，两头“软”。

汽车碰撞的理想变形区（图中黑色阴影部分)

汽车发生碰撞时车身良好的能量吸收特性具有两方面的含义：一是当汽车发生碰撞时其前部结构要尽可能多地吸收碰撞能量，以使作用于乘员身体上的冲击力和加速度降至规定的范围内；二是控制各受压部件的变形形式及变形量，以有效防止发动机、变速箱、车轮等刚性部件受压后侵入驾驶室而对驾驶室内乘员造成伤害。（3）提高碰撞条件下车身安全性的措施1）碰撞发生后使乘员舱的变形量极小或者不变形。2）发生碰撞后车门能够顺利打开。有利于保护乘员舱的完整性并使乘员在发生碰撞后能安全逃离。3）高效的碰撞能量吸收机构可以降低对成员造成的二次碰撞撞击力。

2．安全带（1）碰撞事故与安全带的防二次冲撞效果车辆一旦发生严重的撞车（一次碰撞）事故时会产生很大的减速度，往往会在极短的时间（几十毫秒至几百毫秒）内由高速运动状态变为停止运动状态，巨大的惯性力使得车内驾乘人员无法自控而向前运动碰到方向盘、仪表盘或前排座椅的背面（二次碰撞），这种二次冲撞可能导致驾乘人员身体受到致命撞击，严重时甚至还会撞碎挡风玻璃飞出车外，与前方障