某品牌SUV汽車翻滾事故原因分析

駱穎哲，范超雄

Luo Yingzhe, Fan Chaoxiong

(東北林業(yè)大學(xué) 交通學(xué)院，黑龍江 哈爾濱，150040)

1 事故概要

2011年4月27日，河北省某市發(fā)生一起車毀人亡的惡性事故，事故造成1死3傷。根據(jù)交警出具的事故調(diào)查筆錄和事故現(xiàn)場責(zé)任認(rèn)定書顯示，事故經(jīng)過如下：

某企業(yè)經(jīng)理于2011年4月27日上午10時(shí)許駕車到城關(guān)辦理業(yè)務(wù)，途徑一村鎮(zhèn)時(shí)，突然有一輛農(nóng)用拖拉機(jī)從村中駛出，逆行而來，駕駛員為躲避逆行而來的拖拉機(jī)，向右猛打轉(zhuǎn)向盤，方向突然失控，車輛隨即出現(xiàn)側(cè)滑，左側(cè)車輪駛向路肩，駕駛員見狀向左回打轉(zhuǎn)向盤，左后尾與行道樹發(fā)生刮擦后，車輛騰空翻轉(zhuǎn)360°后落地。在車輛騰空翻轉(zhuǎn)過程中，坐在副駕駛位置上的乘員因未系安全帶，被甩出窗外而亡，其余包括駕駛員在內(nèi)的車上3人不同程度受傷。

筆者跟隨受當(dāng)?shù)氐缆方煌ü芾聿块T委托的鑒定專家，一同對該起事故原因進(jìn)行調(diào)查分析。

2 事故勘驗(yàn)和調(diào)查

接到委托后，鑒定專家對該車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)了解，事故車輛是一國產(chǎn)SUV多用途車，為非承載式車身結(jié)構(gòu)。后橋采用少片變剛度鋼板彈簧非獨(dú)立懸架，裝有雙向作用筒式減振器；前橋裝有扭桿彈簧，懸架結(jié)構(gòu)形式是不等長雙橫臂、扭桿下置式獨(dú)立懸掛，裝有橫向穩(wěn)定桿及液力雙向作用筒式減振器；轉(zhuǎn)向器采用循環(huán)球式；液壓制動(dòng)系統(tǒng)為前盤后鼓式車輪制動(dòng)器。

該車購于2010年9月，行駛7000 km。據(jù)駕駛員介紹：該車自購買后，一直存在行駛發(fā)飄、行駛跑偏和制動(dòng)跑偏的故障，而且方向固定，高速右轉(zhuǎn)向時(shí)方向失控感覺尤其明顯，制動(dòng)時(shí)向左甩尾厲害，在經(jīng)銷商處做過多次維修，先后更換了后輪制動(dòng)分泵、前輪制動(dòng)鉗總成、縱向橫向推力桿膠套、上下擺臂膠套和橫向穩(wěn)定桿膠套等零部件，但故障現(xiàn)象沒有任何改變。進(jìn)行了四輪定位檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。

根據(jù)駕駛員對該車使用與維修情況的介紹，去經(jīng)銷商處調(diào)取了該車的維修記錄。依據(jù)對車輛結(jié)構(gòu)的了解、汽車操縱性能的理解和以往的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合車輛維修經(jīng)過，鑒定專家對車輛事故現(xiàn)象進(jìn)行了分析討論，初步認(rèn)為事故原因很可能是制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)或懸掛系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。根據(jù)這一思路對車輛進(jìn)行了細(xì)致檢查。

首先對車輛的車輪定位、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；對車輪制動(dòng)力進(jìn)行了測試，四輪制動(dòng)力都符合要求，制動(dòng)力及制動(dòng)力不平衡率均在允許范圍內(nèi)，排除了行駛跑偏與車輪定位之間的關(guān)系，也排除了制動(dòng)系的原因[3]。隨后，對底盤各個(gè)部位進(jìn)行詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)了異常情況。前懸架左右兩側(cè)下支臂安裝角度明顯不同，左側(cè)下支臂與車架支腿之間的夾角明顯小于右側(cè)下支臂與車架支腿間的夾角。因角度測量不便，所以測量了兩側(cè)緩沖膠塊的間隙，左側(cè)間隙約為 25 mm，而右側(cè)間隙約為 55 mm，兩側(cè)相差約為 30 mm，見圖1所示。與之對應(yīng)，雙側(cè)扭桿彈簧的緊固調(diào)整螺栓調(diào)整長度明顯不同，左側(cè)扭桿彈簧調(diào)整螺栓露出螺帽部分長度為43 mm，而右側(cè)扭桿彈簧調(diào)整螺栓露出螺帽部分長度為55 mm，見圖2所示。這表明兩側(cè)彈簧剛度不一致，即左側(cè)彈簧剛度較小，右側(cè)彈簧剛度較大。

根據(jù)檢查情況，初步斷定該車行駛跑偏、制動(dòng)跑偏應(yīng)該與扭桿彈簧的調(diào)整有關(guān)。據(jù)此，對雙側(cè)扭桿彈簧對比進(jìn)行調(diào)整，將左側(cè)扭桿彈簧的調(diào)整螺栓扭緊，使之剛度增加，直到兩側(cè)下支臂與支腿間的夾角相等，兩側(cè)緩沖膠塊間的間隙相同。然后將其緊固好，再試車，試車中當(dāng)車速達(dá)到90～100 km/h時(shí)，操縱轉(zhuǎn)向盤，方向不再有發(fā)飄或跑偏現(xiàn)象；踩下制動(dòng)踏板，不再有制動(dòng)跑偏現(xiàn)象，至此故障消除。

上述分析表明，該起車輛翻滾事故原因?qū)儆谶\(yùn)動(dòng)干涉，由于制造廠的裝配調(diào)整質(zhì)量不合格，致使車輛的制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和行駛系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，引起操縱失控，進(jìn)而引發(fā)交通事故。

3 原因分析

為什么前輪定位參數(shù)都正常，制動(dòng)系統(tǒng)也沒問題，僅僅因?yàn)榕U彈簧的調(diào)整致使車輛出現(xiàn)行駛方向發(fā)飄，轉(zhuǎn)向失控，制動(dòng)時(shí)向左側(cè)甩尾的故障現(xiàn)象，最終引發(fā)交通事故呢？

這要從汽車抗側(cè)傾能力的角度解釋。汽車在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于離心力的作用，車身會(huì)因側(cè)傾而形成側(cè)傾角，由于懸架彈簧作用于車身的彈性力在垂直方向上的分量和懸架導(dǎo)向桿系的約束反力在垂直方向上的分量共同作用，形成懸架系統(tǒng)對車身的總彈性恢復(fù)力偶矩，使車身趨于穩(wěn)定。這個(gè)彈性恢復(fù)力偶矩取決于懸架彈簧的剛度[1]。

這里使用懸架的線性剛度和懸架的側(cè)傾角剛度來說明懸架的抗側(cè)傾能力和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)能力。

懸架的線剛度指的是車輪保持在地面上而車身作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位車身位移下，懸架系統(tǒng)給車身的總彈性恢復(fù)力。若一個(gè)彈簧的線剛度為ks，則懸架的線剛度為Kl=2ks。

懸架的側(cè)傾角剛度是指側(cè)傾時(shí)，單位車身轉(zhuǎn)角下，懸架系統(tǒng)給車身總的彈性恢復(fù)力偶矩[1]。根據(jù)圖3等效模型可計(jì)算出懸架側(cè)傾角剛度

同時(shí)車輛在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，車身產(chǎn)生側(cè)傾力矩MΦr，車身的側(cè)傾角則取決于側(cè)傾力矩和側(cè)傾角剛度。即

汽車的側(cè)傾力矩包含了：懸掛質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩MΦr1；側(cè)傾后懸掛質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩MΦr2；獨(dú)立懸架中，非懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩MΦr3。即

車身側(cè)傾角是影響汽車操縱穩(wěn)定性和平順性的一個(gè)重要參數(shù)。車身的側(cè)傾力矩與汽車作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的車速的平方成正比，即與側(cè)向加速度成正比[1]。在SUV高速急轉(zhuǎn)彎過程中，影響汽車側(cè)翻的主要因素有重心高度、重心縱向位置、車速、前輪轉(zhuǎn)向角、懸架側(cè)傾特性等[5]。對于該事故車來說，由于懸架左側(cè)扭桿彈簧調(diào)整的原因，使得該車側(cè)傾角剛度較低、車身的側(cè)傾角偏大，當(dāng)車速達(dá)到一定值時(shí)，隨車身側(cè)傾力矩增加，車身側(cè)傾角增大使車身失去穩(wěn)定，以致方向發(fā)飄。

分析完行駛跑偏、方向發(fā)飄的原因后，制動(dòng)跑偏的原因就容易解釋了。制動(dòng)時(shí)在慣性力作用下，汽車重心前移，汽車的前部會(huì)下沉，后部會(huì)抬升，由于前懸架雙側(cè)扭桿彈簧的剛度不一致，會(huì)使彈簧剛度軟的一側(cè)下沉比較嚴(yán)重，彈簧剛度硬的一側(cè)則下沉較輕，這樣汽車的重心會(huì)向一側(cè)偏斜，使彈簧軟的一側(cè)制動(dòng)力顯現(xiàn)不足，致使汽車跑偏[2]。

4 結(jié)束語

在汽車使用和維修過程中，經(jīng)常會(huì)遇到類似的棘手問題。由于汽車本身是一個(gè)綜合的機(jī)械系統(tǒng)，影響汽車操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性的因素比較復(fù)雜，當(dāng)汽車裝配調(diào)整不當(dāng)時(shí)，或經(jīng)過長期行駛，汽車懸掛系統(tǒng)和導(dǎo)向桿系磨損、變形和橡膠襯套老化，汽車的懸架系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，就會(huì)影響汽車的操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)性能。在分析和排除這類故障時(shí)，不僅要依靠經(jīng)驗(yàn)，還必須從汽車的結(jié)構(gòu)和行駛原理分析，綜合考慮相關(guān)系統(tǒng)的邏輯關(guān)系和相互作用，才能找出真正的原因所在。

[1]余志生．汽車?yán)碚揫M]．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

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[4]郝偉．汽車跑偏的原因及解決方法[J]．機(jī)械管理開發(fā)，2009，(03)：29-31.

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