雾霾天气下车辆制动过程的分析研究

邹惠萍　姜岳平

【摘要】雾霾天气下，能见度降低造成驾驶员反应时间的增加，空气湿度的加大造成地面摩擦系数的降低。本文通过研究不同雾霾等级对驾驶员反应的影响，以及地面摩擦系数的影响。建立车辆制动过程时制动距离的数学模型，并分析其结果。

【关键词】制动距离 雾霾等级 制动时间

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）50-0203-01

1.雾霾

由于“雾”和“霾”是两种不同的物质，他们对驾驶员制动的影响也是不一样的，“霾”天对驾驶员的能见度会有影响，但是不会对地面与轮胎表面的湿度造成影响，也就不会造成附着系数的改变。“雾”也就是空气中的细小水滴浓度较大，空气中的湿度较大，所以“雾”天不仅仅会减小驾驶员的能见度，而且也会对轮胎表面与地面的湿度造成影响，从而影响轮胎与地面之间的摩擦系数。

（1）对制动反应时间的影响

雾霾天气的影响主要就体现在反应时间上面，在正常天气状况下，也就是没有雾霾的条件下，驾驶员反应时间的平均值大约在1.22s左右，随着雾霾的加重，驾驶员的反应时间也有了相应的增加。

（2）对路面的影响

大霧天气影响驾驶员的能见度，大雾的浓度直接会影响到空气的湿度，空气的湿度直接影响到车轮与地面之间的摩擦系数，随着相对湿度的增大，摩擦系数是在减小的。

当车轮处于抱死状态时，制动减速度只与地面摩擦系数有关，其表达式为：

ɑbmax=？渍sg （1）

式（1）中？渍s为地面摩擦系数，ɑbmax为制动减速度。不同的路面摩擦系数的条件下，能见度与制动距离的关系。

2.建立模型

为了能够更好地了解在制动过程当中，驾驶员反应时间与地面摩擦系数对制动距离的影响， 假定初始车速假定为60km/h（16.7m/s）；将 2′为0.2s；将 2″为0.1s；单位化为m/s后得到制动距离表达式：

s=4.639 +1.157 （2）

编译到MATLAB中得到的三维仿真曲面如图1所示[4-5]。

以“+”标记的为 1时间段内的制动距离，以“？鄢”标记的为 2′时间段内的制动距离，以“×”标记的为 2″时间段内的制动距离，由于 3时间段内的制动距离并非与 3相关，而是与 2″相关，所以此处并没有标出，从图中可以看到 1阶段与 2′阶段皆为匀速运动状态，其斜率即为初始车速， 2″的制动距离方程为s2″=u0 2″-1/6（ɑbmax 2″2），应为一个二次函数，由于此模型考虑实际情况，未将 2″的时间设置过长，所以其二次函数的特性看得不是特别明显，为了能够更加清楚其特性，图2中描述了 2″的时间范围设定为0.1s< 2″<4s时的制动时间与制动距离。

3.结论

雾霾对驾驶员的能见度和路面的摩擦系数有影响，能见度和摩擦系数对制动距离和制动时间有影响。从而反映出雾霾对制动时间和制动距离的关系。

参考文献：

[1]白志鹏，董海燕，朱坦，等.灰霾与能见度研究进展[J].过程工程学报，2006，6（2）：36-40.

[2]余志生.汽车理论[M].第5版.北京：机械工业出版社，2009：89-101.

[3]徐华兵.基于能见度变化下交通流运行特性与安全控制方法研究[D].合肥：合肥工业大学硕士学位论文，2012.

[4]张聚.基于MATLAB的控制系统仿真及应用[M].北京：电子工业出版社，2012

[5]龙利.MATLAB环境下控制系统实时仿真实验的研究[D].重庆：重庆大学硕士学位论文，2005.