甩尾机制及车速鉴定方法和案例选析

甩尾这种奇怪的现象是怎样产生的呢？汽车理论中关于汽车制动稳定性的研究解答了这个疑难。原来，产生甩尾的根本原因，是汽车在实施紧急制动的过程中，若同时遭受到来自侧向的外力作用，将使轮胎在路面上发生横滑，而且这种横滑具有一些特殊的性质。图2-14所示为受到一定侧向力作用下汽车实施紧急制动时纵向和横向摩擦系数随车轮滑动率的增加而改变的试验结果。曲线a为纵向摩擦系数，曲线b为横向摩擦系数。由图可见，纵向摩擦系数变化规律与未受侧向力作用时纵向摩擦系数的变化规律（图2-12）改变不大，只是整体上摩擦系数值有所降低。当滑动率s从零增至100%时，纵向摩擦系数先是从零迅速增大到最大值约0.75，然后缓慢下降，当s=100%，即车轮抱死时降至约0.55。然而横向摩擦系数的变化规律完全不同：在s=0，即车轮作纯滚动时，横向摩擦系数取最大值0.7；随着s的加大，横向摩擦系数迅速下降；当s=100%，即车轮抱死时，横向摩擦系数降至很小，约为0.15。就是说，汽车在未实施制动时（s=0），汽车虽然受到来自侧向的作用力，但轮胎与路面的横向摩擦阻力很大，它阻止了汽车的横滑，汽车能够保持稳定的行驶状态。但若汽车实施紧急制动，随着车轮的抱死程度即滑动率s的增大，轮胎的横向摩擦阻力不断降低。当车轮完全抱死、轮胎沿纵向做纯滑动时，轮胎与路面的横向摩擦阻力降至最小，甚至接近零。此时汽车的稳定性大幅下降，外来的侧向力会使汽车发生横滑。但是，横滑并不等于就是甩尾，汽车要满足一些特殊的条件才会产生甩尾。

对于没有安装ABS的汽车，最好的制动方式是前后轴同时抱死∙，因为即使抱死时横向摩擦系数很小，当汽车受到外来的侧向力时，两轴均匀受力都发生横滑，造成汽车在制动过程中有些跑偏，但仍处在相对稳定的状态。然而实际上，由于各种因素，一般汽车都不符合上述条件。具体有三种情况：

（a）只有前轮抱死，后轮滚动，多出现于一些制动不良的小型客车上。

（b）只有后轮抱死，前轮滚动，多出现于一些制动不良的大型货车上。

（c）两轴均能抱死，但后∙轴∙比∙前∙轴∙先∙抱∙死∙。这可能出现于任何类型的汽车上。

有的汽车为了在实施制动时不丧失前轴的转向能力，可能有意在设计中使后轴先抱死；但多数汽车并非有意这样设计，而是因为在实施紧急制动时出现的“荷重前移”现象（汽车实施紧急制动时出现的车头下沉、车尾翘起的现象就是荷重前移的结果，详见2.7.2节），由于后轴荷重减轻易于抱死，于是后轴先于前轴抱死。在这些不同的情况下，汽车将会做怎样的运动呢？

图2-14　有侧向力时汽车的纵向和横向摩擦系数

图2-15所示为只有前轮抱死和只有后轮抱死条件下汽车的横滑。(www.xing528.com)

图a所示为前轮抱死，后轮滚动的情况。假定汽车受到来自左侧，即指向图面下方的侧向力，前轮冈抱死摩擦系数很低而发生横滑，于是前轴中点A的前进速度v<subscript>A</subscript>与汽车前进的纵向夹一个指向右方的α角，而后轮未发生横滑，后轴中点B的前进速度v<subscript>B</subscript>仍保持汽车前进的纵向。此时汽车将发生类似向右转弯的运动，向右转弯产生的惯性离心力。f_g作用于汽车质心C，其方向与汽车前轴横滑的方向相反，结果,f<subscript>g</subscript>起到了一种减小或阻止前轴横滑的作用，使汽车保持稳定状态。

图b所示为后轮抱死、前轮滚动的情况。假定汽车受到了来自右侧，即指向图面上方的侧向力，后轮因抱死而发生横滑，于是后轴中点B的前进速度v_B与汽车前进的纵向夹一个指向左方的α角，而前轮未发生横滑，v_A仍保持汽车前进的纵向。此时汽车将同样发生类似右转弯的运动，然而此时惯性离心力F。与汽车后轴横滑的方向相同，于是惯性力将加大汽车的后轴横滑，后轴横滑的加剧使转弯半径减小，这反过来又加大了惯性离心力如此恶性循环最终造成后轴的急剧转动，即甩尾。所以，汽车后轴横滑是一种不稳定的、危险状态。显然，轮胎与路面的摩擦系数越低，越容易产生甩尾现象，所以汽车的甩尾事故大都出现在雨天潮湿路面。

图2-15 汽车横滑的运动稳定性 a）前轮横滑 b）后轮横滑

通过以上的分析，我们可以得出结论：汽车在潮湿的路面上行驶中实施紧急制动，若只有前轮抱死、后轮滚动，汽车将保持稳定的制动滑行不会甩尾：若只有后轮抱死、前轮滚动，汽车将处于一种不稳定状态，来自左方或右方的侧向力将使汽车后轴发生强烈旋转,即通常所说的“甩尾”。后轴旋转的方向与侧向力的方向一致。

专业研究者对于汽车的甩尾进行了定量的试验。试验是在一条具有横向坡度（即路两侧有高差）2.5%的平直混凝土路面上进行的。为了降低摩擦系数使之容易发生甩尾，在路面上洒了水，类似雨天的湿滑路面。造成汽车发生甩尾的侧向力来自路面两侧横向坡度而产生的重力分力。试验用的汽车配备了可以调节各个车轮制动器油压的装置。试验先调节油压使前轴制动力为零，而后轴能够抱死。试验发现，在车速为25km/h以下时，后轴只有轻微的横滑；但车速超过25km/h，汽车的甩尾迅速加大；当车速达到45km/h时，即发生汽车掉头转体180°。先∙抱∙死实∙∙际，∙发两∙∙轴生∙∙甩抱∙∙尾死∙∙的时∙∙汽刻∙∙车有∙∙一，∙大个∙∙都时∙∙并间∙∙差非∙∙只Δ∙t有。∙后试∙∙轮验∙∙抱发∙∙死现∙∙，，而对∙∙是于∙∙前潮∙∙后湿∙∙轮路∙∙都面∙∙能∙，抱当∙∙死∙Δ·，t·但>∙0·后.∙5·轮∙s比时∙∙前，∙轮若∙∙车∙速∙低∙于∙48·km·/h·，甩∙尾∙现∙象∙并∙不∙严∙重∙，但∙车∙速∙超∙过∙48·km·/h·，时∙，后∙轴∙横∙滑∙即∙发∙生∙质∙的∙变∙化∙，而∙变∙成∙危∙险∙的∙甩∙尾∙。

需要说明一点，造成汽车甩尾的侧向力并非只有因道路横向坡度而产生的重力分力，更常见的情况是：驾驶员雨天行驶在潮湿的弯道上，或在直路上因有与行人或其他车辆碰撞危险而打方向盘避让，与此同时他又进行了紧急制动，若后轮先抱死，汽车就会发生甩尾，此时引起后轴横滑的侧向力，来自汽车转弯所受到的惯性离心力。