客车爆胎应急安全装置的研究和运用

黄明慧

摘 要：客车爆胎后，为了测试客车转向力的增量，必须进行汽车运行时的爆胎测试模拟演练;这种方法有重复、成本高、安全、操作不良等诸多问题。文章对汽车爆胎时动力进行分析，对汽车爆胎过程中汽车方向盘转向力增加是主要因素进行了研究，在理论上和实验上，对方案的审查及其合理性和效率都可以有效地加以简化，并大大提高工作效率。

关键词：爆胎;增加转向力;应急保护装置

0 前言

目前，随着车辆数量的增加和高速道路的迅速发展，道路事故也在增加。根据相关的统计数据，大约70%的重大国内公路交通事故是由轮胎破裂或严重漏气造成的。所以对客车爆胎应急安全装置的研究和运用变得十分重要。研究表明，高速行驶汽车爆胎会导致汽车运动特性的突变，司机的事故反应和操作直接影响车辆行驶后果，操作不当会发生事故。在爆胎事件中进行的安全研究和应用已成为国内外广泛关注的问题，因此，对汽车爆胎事故安全装置的技术研究进入了快速发展阶段。爆胎应急安全装置应用的同时，还需要对设备的需要进行核查。目前，已经为客车制定了行业标准JT/T782-2010《营运客车爆胎应急安全装置技术要求》。对轮胎爆炸期间和之后的轮距、刹车和行驶规定了要求，包括对汽车轮胎爆炸时旋转力试验的附加要求。

目前，这种试验方法有以下问题：与爆胎的实际情况相比，一种典型的模拟方法是射击方法和爆炸方法，并且在我国，火器和弹药受到非常严格的管制，很难实现其操作而且有安全风险。在用射击和爆炸装置模拟爆胎时，由于位置、轮胎厚度、所用爆炸物的数量、枪管直径等原因而造成的爆胎，重复性不够强烈。目前还正在进行用轮圈充气装置模拟爆震的研究，从理论上讲，可以精确调整轮胎破裂的效果，并实现良好的重复;但这种方法对于每一个轮圈规格必须专门设计为生产特殊的排气装置，处理时间长，成本高。因此，作者认为，如果这次试验不模拟车辆在运动中的突然爆胎就得出与其相关的试验结果，这将有事半功倍的效果。

1 爆胎过程和应急安全设备概述

如前所述，当汽车的第一軸-侧轮胎爆炸时，汽车的机动性会急剧上升，这是直接相关的，当普通轮胎爆胎后，当地面摩擦和撞击时，轮胎被从直接接地的车轮上卸下，并且发生急剧变化（在该方向的不确定性），导致汽车无法控制。

在正常工作轮中的加装的爆胎应急安全装置的作用原理是凭借安全装置的支撑或者限位让车轮发生爆胎的时候在行驶里程内不会发生脱圈，轮辋不会接触地面。

目前符合JT/T 782 -2010《营运客车爆胎应急安全装置技术要求》中定义的安全装置基本上可分为两类：第一种是在轮胎中安装有支撑体，发生爆胎时靠支撑体支撑避免轮辋接地;第二种是在轮辋沟槽中安装卡环防止轮胎脱圈从而避免轮辋接地[1]。每一个结构都有自己的优点和缺点，这里没有具体说明，他们有一个共同点：爆胎发生后，在行驶范围内，可以保证爆胎的轮子正常地滚动到地上，只是因为设计和尺寸不同，保护装置各不相同，轮径在爆胎后发生变化，车轮滚动阻力变化或大或小。

2 爆胎时车轮动力分析

根据汽车爆胎理论，制造单质自由系统模型。

其中包括：M1……悬挂质量，k……悬架刚性，c……减震器阻尼系数，q……路面不平度输入函数。

在这种情况下，路面是一个理论平面，所以q=0，也就是说，在距离z处脱离平衡状态时，质量为m1的惯性力。

根据牛顿第三定律，在这种情况下，道路向相应车轮的作用力将等于动态载荷的增量。

由于悬挂的总阻尼系数较低，为了便于计算，将忽略阻尼系数C的影响，因此：应当指出，本文件中的计算结果，主要用于估计最大道路动力负荷对轮胎的增量和忽视阻尼系数C的影响，这将使动态最大值大于实际偏差。

3 爆胎车轮垂直载荷增量和旋转力计算

3.1 爆胎车轮的垂直载荷增大

为了量化轮胎在轮胎破裂时对路面造成的垂直动力负荷增大的情况，本文件分析了两辆汽车，本文件第二章概述了两个结构的事故安全装置。

显然，由于安全装置外部表面与第二种类型的同一类型轮胎的齿冠内部部分之间距离很大，安装第二种类型的轮胎时在轮胎破裂时，安全装置发生了相当大的悬挂质量垂直位移，从而增加了垂直动力负荷。

由于计算了两种型号的汽车，计算了垂直动力负荷的增加，因此，这两种类型车辆的移动负荷与静态负荷的增长分别为3.94%和4.74%。

3.2 爆胎时转向力增量

按汽车转弯系统工作原理：汽车转弯时舵面作用：

Fb-舵压力，Tr-转向盘扭矩，I-转向系的力传动比，rh -转向盘的半径，η-转向系的传动效率。

但是：

T1-轮滚动阻力力矩，T2-当轮胎与地面接触时的摩擦力矩，T3-稳定舵力矩或自动复位构成阻力的正力矩。

在本项目下进行的试验中，由于汽车爆胎必须在前后直接运行，车轮不能偏离，T2和T3可以忽略，和TR的增长主要取决于T1。

而且，根据文献[2]，经验公式满足了T1与机载载荷之间的联系。

4 方案的提出和验证

根据上述理论分析和计算：从爆胎开始到结束时：路面平整达到了平衡状态，整个过程中的G尺寸是符合合理区间的。公式F/M1≤5%，请注意，在第三章和第四章的理论计算中，为了从质量上分析垂直载荷F与相关轮架重量的增长率，采用了一种略为近似的方法，主要基于两个原则：忽略次要因素和近似的处理导致结果F的偏差。在这种情况下，F/M1≤5%的计算仍然有效[2]。

5 结束语

对客车爆胎应急安全装置的研究和运用对经济社会发展以及道路事故的减少发生有着重要作用，对司机遇到相应的突发问题也可减少错误操作也有重要意义。因此，国家应支持此种方法的研究与运用，积极推动发展相关项目。

参考文献：

[1]周磊，张向文.基于Dugoff轮胎模型的爆胎车辆运动学仿真[J].计算机仿真，2012，29（06）：308-311+385.

[2]王望予.汽车设计（第4版）[M].机械工业出版社，2004.