賈常明張明星

（1 痕跡檢驗鑒定技術公安部重點實驗室 遼寧 沈陽 110035；2 龍巖市公安局新羅分局 福建 龍巖 364000）

帶防抱死制動系統(tǒng)車輛剎車痕跡檢驗研究

賈常明1張明星2

（1 痕跡檢驗鑒定技術公安部重點實驗室 遼寧 沈陽 110035；2 龍巖市公安局新羅分局 福建 龍巖 364000）

通過實驗研究帶防抱死制動系統(tǒng)車輛剎車痕跡形態(tài)特征。選取22輛不同小型乘用車在不同路面進行剎車實驗，采集制動減速度與時間關系曲線，觀察測量剎車痕跡形態(tài)特征，得出防抱死系統(tǒng)車輛剎車痕跡留痕時間在一般制動力上升至最大之后，痕跡形態(tài)受不同剎車條件影響很大，要順光、遠點、低角度進行觀察的結(jié)論。

剎車痕跡 防抱死系統(tǒng) 痕跡檢驗

1 導言

近年來由于汽車消費者對安全的日益重視，大部分的車都已將防抱死制動系統(tǒng)（ABS）列為標準配備。如果沒有ABS系統(tǒng)，緊急制動時通常會造成輪胎抱死，這時滾動摩擦變成滑動摩擦，制動力大大下降。而且，如果前輪抱死，車輛就失去了轉(zhuǎn)向能力；如果后輪先抱死，車輛容易產(chǎn)生側(cè)滑，使車行方向變得無法控制。所以，ABS系統(tǒng)通過電子機械的控制，以非常快的速度精密地控制制動液壓力的收放，以達到防止車輪抱死，確保輪胎的最大制動力以及制動過程中的轉(zhuǎn)向能力，使車輛在緊急制動時也具有躲避障礙的能力。

汽車制動過程中地面輪胎痕跡是交通事故現(xiàn)場勘查的主要對象之一，也是交通事故過程分析的重要依據(jù)。在汽車制動過程中，輪胎相對地面的運動經(jīng)歷了滾動、連滾帶滑、滑動三個過程，利用地面輪胎剎車痕跡可以判斷汽車碰撞前的行車路線、特殊地點、估算車速等。然而，帶防抱死系統(tǒng)車輛制動痕跡輕淡，容易消失，這給交通事故現(xiàn)場勘查工作帶來困難。帶防抱死系統(tǒng)車輛在制動過程中輪胎和路面的相互作用（連滾帶滑、振動），決定剎車痕跡形態(tài)和留痕時間。我們通過對22輛小型乘用車（兩輛為不帶防抱死系統(tǒng)的，用于對比試驗）在一定路面上進行急剎車實驗，研究有關細節(jié)問題。

表 制動力上升時間與留痕時間數(shù)據(jù)表

本項目的實驗研究工作主要是選擇一定路面和車輛，以40km/h～70km/h進行緊急制動剎車，用“便攜式制動性能測試儀”采集制動減速度與時間關系曲線，然后利用Excel進行數(shù)據(jù)處理，可得出制動力上升時間、留痕時間和路面附著系數(shù)等。對路面輪胎痕跡進行觀察，研究輪胎痕跡形態(tài)特征。圖1為緊急制動力過程中制動減速度與時間的關系。上表為其中20輛實驗車輛制動過程數(shù)據(jù)分析表，包括制動車速、制動距離、制動力上升時間、制動力上升時間行駛距離、輪胎在路面上開始留痕時間及留痕時間行駛距離等。

圖1 制動減速度與時間關系曲線

2 實驗分析

2.1 制動力上升時間

從表中的實驗數(shù)據(jù)可知，制動力上升時間明顯受駕駛員的性格和操作水平影響?？焖俨认拢厚{駛比較熟練，制動反應快；制動力上升時間0.2秒以內(nèi)，如圖2所示。但由于個人習慣，有時先把右腳搭上制動踏板再用力踩下。慢速踩下：在踩下制動踏板時，相對比較慢一點，有點猶豫，制動力上升時間為0.32～0.48秒，如圖3所示。

圖2 制動力上升較快

圖3 制動力上升較慢

2.2 路面留痕時間分析

從表中的數(shù)據(jù)可知，留痕時間一般在制動力上升到最大值時刻以后，也就是說制動力雖然升到最大值，但路面上不會立刻留下痕跡，不同車輛差異比較顯著。留痕時間也有在制動力上升至最大值前面的，如5號、18號。制動力上升快，踏板力大，摩擦系數(shù)大時，留痕時間比較早，如5號、12號。留痕時間的早晚，對估算車速和剎車地點都存在很大影響。

2.3 剎車痕跡形態(tài)分析

帶防抱死系統(tǒng)車輛剎車痕跡相對比較輕淡許多，末梢比較長，邊緣重。受路面、車輛、踩剎車快慢等因素影響，痕跡濃淡有很大差異，痕跡長度也有很大差異。圖4為粗糙路面，痕跡清淡，長度也短；圖5位新鋪路面，痕跡長度短，邊緣重；圖6為一般路面。

有的車輛在制動過程出現(xiàn)“防抱死”車輛特有的振動現(xiàn)象，發(fā)出振動聲音，剎車痕跡出現(xiàn)明顯的斷續(xù)現(xiàn)象，如圖7、圖9所示；有的振動感不明顯，剎車痕跡連續(xù)且比較濃，如圖8所示。

對于防抱死輪胎剎車痕跡，觀察條件也有一定要求。一般是順光、遠點、低角度看；垂直或逆光條件下觀察不到。

圖4 粗糙路面清淡剎車痕跡（8號）

圖5 新鋪路面黑邊剎車痕跡（9號）

圖6 一般路面清淡剎車痕跡（20）

圖7 跳動、黑邊剎車痕跡（4號）

圖8 連續(xù)、比較濃剎車痕跡（1號）

圖9 典型防抱死跳動剎車痕跡（11號）

對于剎車速度較低時（40km/h左右），路面剎車痕跡比較輕淡、比較短，類似速度較高時的末梢，有的看不到。

2.4 輪胎運動狀態(tài)與痕跡的形成

2.4.1 輪胎與路面的摩擦力

（1）輪胎與路面間的粘著作用。輪胎與路面間會發(fā)生粘著作用，由粘著作用而產(chǎn)生的摩擦力主要取決與輪胎與路面材料的性能、接觸面之間的壓力、路面狀態(tài)以及輪胎與路面間的實際接觸面積。

（2）胎面橡膠的彈性變形。在路面較大微凸體及胎面花紋等的作用下，胎面橡膠會反復產(chǎn)生較大的彈性變形。這種彈性變形所產(chǎn)生的變形力與彈性變形恢復力的合力也構(gòu)成摩擦力的一部分，這種摩擦力主要取決于胎面花紋和路面上較大尺寸微凸體的性能等。

（3）路面上小尺寸微凸體的微切削作用。在載荷作用下，路面上較小尺寸的微凸體會在胎面的局部產(chǎn)生較大的應力集中。當胎面上所產(chǎn)生的局部應力超過了其斷裂強度時，在切向力的作用下，路面上尺寸較小的微凸體就會對胎面形成微切削作用。微切削過程中產(chǎn)生的阻力是輪胎與路面間摩擦力的一部分，這種摩擦力與輪胎及路面的材料性能有關，也與路面上較小尺寸微凸體的大小、分布情況及鋒利特性有關。

（4）輪胎與路面間的分子引力作用。當兩個物體表面之間相距非常近時，其間的分子引力作用是相當客觀的，這種分子引力就構(gòu)成輪胎與路面間摩擦力的一部分。這種摩擦力與輪胎和路面材料的性質(zhì)、實際接觸面積的大小有關，還受路面狀態(tài)的影響，如污染、水膜、灰塵及濕度等。

2.4.2 帶防抱死制動系統(tǒng)車輛剎車痕跡的形成

一般來說，汽車防抱死系統(tǒng)由輪速傳感器、電子控制器和液壓調(diào)節(jié)器三部分組成。輪速傳感器、減速度傳感器測量車輪的滾滑狀態(tài)；液壓調(diào)節(jié)器主要部件是電磁閥、蓄壓器和油泵；電子控制器CPU發(fā)出指令。

當駕駛員踩下制動踏板時，ABS不斷循環(huán)升壓-保持-降壓過程，使車輪滑移率和減速度控制在設定閾值范圍內(nèi)，防止車輪抱死滑移，最終完成制動過程，將車停止下來。制動過程中，ABS的升壓-保持-降壓循環(huán)過程每秒種一般要進行3～4次。此間，當制動液從制動總泵流入制動輪缸時，制動踏板有下沉的感覺；當制動液從制動輪缸和蓄壓器流回制動總泵時，制動踏板有上升的感覺。因此駕駛員踩制動踏板的腳會有抖動現(xiàn)象。

根據(jù)以往交通事故現(xiàn)場經(jīng)驗和實驗結(jié)果可知，急剎車時輪胎在抱死之前就開始留下痕跡！

車輛在制動過程中輪胎在路面上留下痕跡，是由于摩擦力作用發(fā)生物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程，可能是輪胎胎面橡膠粉的脫落，也可能是灰塵物質(zhì)的轉(zhuǎn)移。

車輪在抱死滑移過程中，接觸路面部分不變，在摩擦力的作用下，胎面橡膠粉末脫落，形成較黑的剎車痕跡。同時痕跡的形成也是一個累加過程，隨著摩擦力做功增多，胎面橡膠生熱加劇，更容易脫落。

輪胎處于連滾帶滑狀態(tài)時，路面輪胎痕跡相對輕淡，可以用“胎面刷子模型”中的局部滑動概念來說明，也就是輪胎接地部分剛一有滑動時，路面形成擦劃痕跡，但由于輪胎滾動成分的作用，接地部分又發(fā)生變化，新的接地部分局部滑動又開始。從圖9中可以看出，輪胎胎面局部滑動時，路面上有胎面花紋塊的“印跡”。由于實際輪胎接地胎面各部分的摩擦力作用不同，在路面上留下痕跡也有所不同，存在“橋式效應”，邊緣相對較濃。

3 結(jié)論

（1）帶防抱死系統(tǒng)車輛急剎車痕跡雖然清淡，但不同車輛、路面有較大差異，體現(xiàn)在長度和濃淡方面，也體現(xiàn)在連續(xù)還是斷續(xù)方面。

（2）急剎車速度在40km/h以下，幾乎不留下剎車痕跡。

（3）一般路面，新車摩擦系數(shù)在0.8～0.9之間，舊車在0.6～0.7之間。

（4）觀察方法是順光、遠點、低角度看；垂直或逆光條件下觀察不到。

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[4]莊繼德.現(xiàn)代汽車輪胎技術[M].北京:北京理工大學出版社，2000.

（責任編輯：孟凡騫）

D918.3

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2014-3-31

賈常明（1967-），男，吉林農(nóng)安人，中國刑警學院痕跡檢驗技術系副教授，碩士，主要從事交通事故方面研究。