水膜效應(yīng)在車速計(jì)算中的應(yīng)用

沈大盛，藍(lán)志強(qiáng)，周文政，黎光旭

廣西大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院，廣西南寧 530004

0 引言

在實(shí)際發(fā)生的交通事故案例中，由于雨雪天氣等氣候因素，導(dǎo)致路面濕滑或積水，汽車輪胎在制動(dòng)滑行的過程中沒有留下剎車印跡，或是由于汽車的制動(dòng)系統(tǒng)配備有ABS 防抱死裝置，制動(dòng)過程也不會(huì)留下剎車印跡，這導(dǎo)致了無法計(jì)算車速，再現(xiàn)事故過程[1]。

但是，在一些情況下，我們可以利用水膜效應(yīng)公式，計(jì)算事故車速在發(fā)生事故前的臨界車速。

1 案例分析

圖1 交通事故現(xiàn)場(chǎng)圖

在某次交通事故中，小型越野客車(乙車)行駛至高速公路某路段時(shí)，由于下雨導(dǎo)致路面積水，乙車在經(jīng)過快車道的一處水洼路段時(shí)車輛失控滑向右側(cè)的主車道，其車身右側(cè)與在主車道同向行駛的大型臥鋪客車(甲車)車頭發(fā)生碰撞。

碰撞后甲車推著乙車向前滑行并與道路右側(cè)的防護(hù)刮碰一段距離后停止。

由現(xiàn)場(chǎng)圖可見，碰撞后乙車和甲車分別轉(zhuǎn)體約270°和90°后停止，在這一過程中甲、乙兩車的輪胎處于橫滑狀態(tài)，橫滑與制動(dòng)效果相當(dāng)，另外通過查閱相關(guān)案卷材料了解到，甲車駕駛員在碰撞發(fā)生后馬上采取了制動(dòng)措施并向右打方向回避，因此，甲車事故前的行駛車速可運(yùn)用末速為零的剎車印公式計(jì)算：

式中，μ甲為甲車輪胎與路面的摩擦系數(shù)。根據(jù)公安部發(fā)布的公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《典型交通事故形態(tài)車輛行駛速度技術(shù)鑒定—GA/T643-2006》，對(duì)于潮濕混凝土路面，摩擦系數(shù)的取值范圍為0.45～0.65，考慮到與乙車的碰撞并推著乙車碰撞護(hù)欄增大了摩擦阻力，取上限值，即μ甲=0.65。

L甲為甲車制動(dòng)滑行的距離，如前所述，甲車駕駛員在碰撞發(fā)生后馬上采取了制動(dòng)措施，因此其制動(dòng)距離為從碰撞點(diǎn)到其停止位置的距離，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圖，乙車輪胎金屬刮痕的起點(diǎn)可認(rèn)為是碰撞點(diǎn)，根據(jù)圖中幾何關(guān)系算得碰撞點(diǎn)到護(hù)欄損壞處起點(diǎn)的距離為24.2m，甲車寬度為2.55m，因此

L甲=24.2 +26.8 +2.55 =53.6m 。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(1)，得：

本案中，乙車沒有在路面上留下輪胎的制動(dòng)印跡，且失控后被甲車推著碰撞護(hù)欄，因而不能像一般案例那樣運(yùn)用剎車印公式等常規(guī)方法進(jìn)行車速計(jì)算。

但是通過查閱相關(guān)案卷材料了解到，乙車是由于通過一處積水路段時(shí)車輛失控，由快車道滑向主車道，才導(dǎo)致與甲車相撞。根據(jù)汽車?yán)碚?，汽車在通過積水路面時(shí)，輪胎會(huì)與路面之間產(chǎn)生水膜效應(yīng)，簡(jiǎn)單來說就是積水在輪胎和路面之間形成一層薄薄的水膜，使輪胎貼合不到地面，而從積水的水面上飄過，這樣就造成了方向突然失控。

因此，我們可以通過產(chǎn)生水膜效應(yīng)的臨界速度[2]來計(jì)算乙車的車速：

式中，vC為發(fā)生水膜效應(yīng)的臨界速度，單位為km/h。

P 為乙車的輪胎氣壓，單位為kg/cm2。

根據(jù)車輛信息，乙車輪胎的標(biāo)準(zhǔn)氣壓為220kPa=2.2kg/cm2。汽車手冊(cè)上建議的是標(biāo)準(zhǔn)氣壓，是汽車測(cè)試時(shí)在測(cè)試道上表現(xiàn)最好時(shí)的氣壓。

一般根據(jù)使用情況來調(diào)整使用氣壓，比如汽車增加載重時(shí)可適當(dāng)增加氣壓，或路況較差可適當(dāng)增加氣壓能增加抗沖擊力，乙車為越野車，抗沖擊性能較好，因此，我們?nèi)∫臆嚨臍鈮悍秶鸀镻=(2.2～2.4)kg/cm2。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(2)，得：

2 結(jié)論

當(dāng)交通事故現(xiàn)場(chǎng)沒有留下汽車的制動(dòng)印跡，也沒有碰撞散落物等可供推算車速的信息時(shí)，如果是由于路面積水而導(dǎo)致的車輛失控，可以利用水膜效應(yīng)公式很好地解決這一問題。

[1]黎光旭，陽(yáng)兆祥，何小榮，藍(lán)志強(qiáng)，周文政.交通事故中的車速鑒定方法—利用側(cè)滑公式計(jì)算車速.中國(guó)科技縱橫，2012（21）：204-206.

[2][日]林洋.實(shí)用汽車事故鑒定學(xué).人民交通出版社，2001：117.