2020年安全工程師《道路施工安全》教材詳解（四）

車輛運行安全基礎(chǔ)理論之車輛結(jié)構(gòu)與道路運輸安全

(一)制動系統(tǒng)

制動系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)可分為制動器和制動傳動機構(gòu)，各部分的正常工作是發(fā)揮制動效能、保障車輛安全行駛的前提。

(1)汽車的制動過程

汽車的制動過程一般包括如下幾個時間段。

1.駕駛員反應(yīng)時間：即從駕駛員識別障礙到把踏板力施加到制動踏板上所經(jīng)歷的時間。其中包括駕駛員發(fā)現(xiàn)、識別障礙并作出緊急制動的決定所經(jīng)歷的時間；駕駛員移動右腳從加速踏板換到制動踏板上所經(jīng)歷的時間(也叫反應(yīng)動作時間)。駕駛員反應(yīng)時間因人而異，一般為 0.3~1.0s，反應(yīng)慢的可達1.7s，酒后開車可達 2s 以上。(通常駕駛員反應(yīng)時間取 1s)

2.制動協(xié)調(diào)時間：即從駕駛員踩下制動踏板到產(chǎn)生最大制動減速度所需時間，由克服制動系統(tǒng)自由行程所需時間和制動力增長時間兩部分組成。制動協(xié)調(diào)時間主要取決于汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，同時還取決于駕駛員踩制動踏板的速度。

3.持續(xù)制動時間：在該段時間內(nèi)，汽車的制動減速度基本不變，以最大制動強度制動至停車。

4.制動釋放時間：指駕駛員松開制動踏板至制動力完全消除所需時間。制動釋放時間一般為 0.2~0.9s，過長時會影響隨后汽車的起步。

(2)制動系統(tǒng)的分類

制動系統(tǒng)按作用可分為行車制動系統(tǒng)、駐車制動系統(tǒng)、應(yīng)急制動系統(tǒng)、輔助制動系統(tǒng)各系統(tǒng)在不同情況下發(fā)揮出不同的制動效果。

1.行車制動系統(tǒng)。是指用以使行駛中的車輛降低車速甚至停車的制動系統(tǒng)。

2.駐車制動系統(tǒng)。是指用以使停止的汽車能維持在原地不動的制動系統(tǒng)。

3.應(yīng)急制動系統(tǒng)。是指在行車制動系統(tǒng)失效的情況下，保證車輛仍能實現(xiàn)減速或停車。

4.輔助制動系統(tǒng)。是指在行車過程中能降低車速或保持車速穩(wěn)定，但不能使車輛緊急停住的制動系統(tǒng)。在山區(qū)行駛的載貨車必須裝備輔助制動系統(tǒng)。輔助制動系統(tǒng)主要有：緩速器、發(fā)動機制動、排氣制動。

①發(fā)動機制動效力最低—當(dāng)下坡車速為較高車速的 60%時，能夠維持穩(wěn)定的下坡坡僅為2.6%，且必須使用很低擋位[如下 7%的長坡，其穩(wěn)定車速僅為較高車速的 7%(此時必須是 1擋)]。

②排氣制動效力高一些一當(dāng)下坡車速為較高車速的 60%時，能夠維持穩(wěn)定的下坡坡度為4%，且必須使用較低擋位[如下 7%的長坡，其穩(wěn)定車速為較高車速的 19%(此時必須是 3 擋以下)]。

③最有效力的持續(xù)制動裝置是緩速器一當(dāng)下坡車速為較高車速的 60%時能夠維持穩(wěn)定的下坡圾度為 70%，且可以使用較高擋位(如下 7%的長坡，其穩(wěn)定車速可為較高車速的 60%)。緩速器分為液力緩速器和電渦流緩速器。液力緩速器的優(yōu)點是：緩速效能比發(fā)動機緩速裝置高，能以比較高的速度下坡行。尺寸和質(zhì)量小，可與變速器連成一體，工作時不產(chǎn)生磨損，工作液產(chǎn)生的熱易于傳出和消散，且在長下坡時可保持發(fā)動機的正常工作溫度;低速時制動轉(zhuǎn)矩趨于零，在滑路制動時車輪不會產(chǎn)生滑移。缺點是：接合和分離滯后時間長，不工作時有功率損失，特別是用于掛車時結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

④電渦流緩速器是一種新型非接觸式減速裝置，制動效能高，除可穩(wěn)定車速外，還可以降低車輪制動器溫度，提高摩擦片壽命，提高汽車行駛的安全性、平順性;缺點是盡寸龐大、機體沉重、消耗電能且受周圍環(huán)境溫度影響較大，目前只適用大型商用車輛。我國規(guī)定，在特大型客車、大型客車及中型客車的高二級都必須全部裝備(緩速器)。

(二)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是保證汽車能按駕駛員的意志而進行轉(zhuǎn)向行駛，從而確保安全。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。

機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其所有傳力件都是機械的，主要由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是兼用駕駛員體力和發(fā)動機(或電動機)的動力作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車轉(zhuǎn)向所需的能量只有一小部分由駕駛員提供而大部分能量由發(fā)動機(或電動機)通過轉(zhuǎn)回加力裝置提供)。但在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨立承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。對最大總質(zhì)量在 50t 以上的重型汽車而言，一旦動力轉(zhuǎn)向裝置失效，駕駛員通過機械傳動系統(tǒng)加于轉(zhuǎn)向節(jié)的力遠不足以使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，故這種汽車的動力轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)特別可靠。規(guī)定車輛右側(cè)通行應(yīng)將轉(zhuǎn)向盤安置在駕駛室左側(cè)。規(guī)定車輛左側(cè)通行的，轉(zhuǎn)向盤則應(yīng)安置在駕駛室右側(cè)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見的故障有：

(1)轉(zhuǎn)向沉重。

(2)轉(zhuǎn)向不靈敏，駕駛員對車輛進行轉(zhuǎn)向操作時感覺“曠量”很大，需要用較大的幅度轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，才能控制車輛的行駛方向：而汽車在直線行駛時又感到行駛不穩(wěn)定。

(3)汽車發(fā)飄。駕駛員在保持轉(zhuǎn)向盤不動時，車輛前行過程中容易從一側(cè)偏向另一側(cè)。

(三)行駛系統(tǒng)

汽車行駛系統(tǒng)的功用是支持全并保證車輛正常行駛，其基本功能是：

(1)接受由發(fā)動機經(jīng)傳動系統(tǒng)傳來的轉(zhuǎn)矩，并通過驅(qū)動輪與路面間的附著作用，產(chǎn)生路面對驅(qū)動輪的驅(qū)動力，以保證汽車正常行駛。

(2)支持全車，傳遞并承受路面作用于車輪上各向反力及所形成的力矩。

(3)盡可能緩和不平路面對車身造成的沖擊，并衰減其振動，保證汽車行駛平順性。

(4)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合工作，實現(xiàn)汽車行駛方向的正確控制，以保證汽車操縱穩(wěn)定性。輪式汽車行駛系統(tǒng)一般由車架、車橋、車輪和懸架組成，其常見故障有：

1.行駛跑偏。車輛行駛過程中，在駕駛員無轉(zhuǎn)向操作的意圖下，車輛不能保持直線行

駛，自動偏問道路一側(cè)。

2.前輪定位失準。即車輛的主銷后傾、主銷內(nèi)傾、車輪外傾、車輪前束等定位參數(shù)的

實際數(shù)值偏離設(shè)計基準值。

3.車輪不平衡。車輪的平衡狀況超過許可范圍。

4.行駛輪胎爆胎。車輛行駛過程中輪胎突然爆裂，氣壓喪失，失去承載能力。輪胎爆胎的主要原因是：氣壓不足、氣壓過度、輪胎磨損嚴重、輪胎突然被扎破或受到猛烈撞擊。

(四)車身

汽車車身是指安裝在汽車底盤上各種箱型構(gòu)建和覆蓋件的總稱，是駕駛員的工作場所，也是裝載乘客和貨物的場所。車身應(yīng)為駕駛員提供良好的操作條件(隔離汽車行駛時的振動、噪聲、廢氣以及惡劣氣候的影響)，并保證完好無損地運載貨物且裝卸方便。最重要的是，車身結(jié)構(gòu)和設(shè)備還應(yīng)保證行車安全和減輕事故后果。

(1)車身殼體

車身殼體是一切車身部件的安裝基礎(chǔ)，通常指縱、橫梁和立柱等主要承力原件以及與它如相連接的板件共回組成的空間結(jié)構(gòu)，還包括在其上敷設(shè)的隔音、隔熱、防振、防腐、密封等材料及涂層。車身殼體按受力可分為以下幾類：

1.非承載式車身。這種車身的結(jié)構(gòu)特點是車身通過橡膠軟墊或彈簧與車架做柔性連接。在這種情況下，車架是支承全車的基礎(chǔ)，承受著在其上所安裝的各個總成的各種載荷。這種車身并不是不承載，起碼它要承受所裝載的人員和貨物的重量及慣性力，只不過在車架設(shè)計時不考慮車身對車架承載所起的輔助作用而已。絕太多數(shù)貨車駕駛室都是非承載式結(jié)構(gòu)，因為駕駛室只占汽車長度的一小部分，不可能采用承載式結(jié)構(gòu)。

2.半承載式車身，這種車身的結(jié)構(gòu)特點是通過焊接、鉚接或螺釘與車架剛性連接。在這種情況下，車架仍然是承受各種總成的載荷的主要構(gòu)件，但車身還在一定程度上有助于加固車架，分擔(dān)車架所還受的一部分載荷。

3.承載式車身。這種車身的結(jié)構(gòu)特點是汽車沒有車架，車身就作為發(fā)動機和底盤各總成的安裝基體。在這種情況下，車身兼有車架的作用并承受全部載荷。為了省去笨重的車架而使汽車輕量化，絕大多數(shù)轎車車身都采用承載式結(jié)構(gòu)。

3.典型半承載式客車車身結(jié)構(gòu)如圖所示，通常在客車專用底盤(其車架由兩根前后直通

(2)車門

車門是車身上的重要部件之一，按其開啟方法可分為：順開式、逆開式、水平滑移式上掀式、折疊式和外擺式等。

順開式車門即使在汽車行駛時仍可借氣流的壓力關(guān)上，比較安全，故被廣泛采用。逆開式車門在汽車行駛時著關(guān)閉不嚴就可能被迎面氣流沖開，因而很少采用。水平滑移式車門的優(yōu)點是車身側(cè)壁和障礙物距離很小時仍能全部開啟。上掀式車門廣泛應(yīng)用于轎車及輕型客車的背門，有時也用于低矮的汽車。折疊式和外擺式車門廣泛應(yīng)用于大、中型各車。

(3)駕駛員視野和視野盲區(qū)

駕駛員視野分為前方視野、側(cè)方視野、后方視野?，F(xiàn)代汽車的駕駛室結(jié)構(gòu)除了安裝玻璃的支柱外，還因封閉性需要采用了片狀的金屬板件，這些結(jié)構(gòu)會部分遮擋駕駛員視野，形成視野盲區(qū)。