水膜效應在車速計算中的應用

沈大盛，藍志強，周文政，黎光旭

廣西大學物理科學與工程技術學院，廣西南寧 530004

0 引言

在實際發生的交通事故案例中，由于雨雪天氣等氣候因素，導致路面濕滑或積水，汽車輪胎在制動滑行的過程中沒有留下剎車印跡，或是由于汽車的制動系統配備有ABS 防抱死裝置，制動過程也不會留下剎車印跡，這導致了無法計算車速，再現事故過程[1]。

但是，在一些情況下，我們可以利用水膜效應公式，計算事故車速在發生事故前的臨界車速。

1 案例分析

圖1 交通事故現場圖

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，由于下雨導致路面積水，乙車在經過快車道的一處水洼路段時車輛失控滑向右側的主車道，其車身右側與在主車道同向行駛的大型臥鋪客車(甲車)車頭發生碰撞。

碰撞后甲車推著乙車向前滑行并與道路右側的防護刮碰一段距離后停止。

由現場圖可見，碰撞后乙車和甲車分別轉體約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，橫滑與制動效果相當，另外通過查閱相關案卷材料了解到，甲車駕駛員在碰撞發生后馬上采取了制動措施并向右打方向回避，因此，甲車事故前的行駛車速可運用末速為零的剎車印公式計算：

式中，μ甲為甲車輪胎與路面的摩擦系數。根據公安部發布的公共安全行業標準《典型交通事故形態車輛行駛速度技術鑒定—GA/T643-2006》，對于潮濕混凝土路面，摩擦系數的取值范圍為0.45～0.65，考慮到與乙車的碰撞并推著乙車碰撞護欄增大了摩擦阻力，取上限值，即μ甲=0.65。

L甲為甲車制動滑行的距離，如前所述，甲車駕駛員在碰撞發生后馬上采取了制動措施，因此其制動距離為從碰撞點到其停止位置的距離，根據現場圖，乙車輪胎金屬刮痕的起點可認為是碰撞點，根據圖中幾何關系算得碰撞點到護欄損壞處起點的距離為24.2m，甲車寬度為2.55m，因此

L甲=24.2 +26.8 +2.55 =53.6m 。將相關數據代入式(1)，得：

本案中，乙車沒有在路面上留下輪胎的制動印跡，且失控后被甲車推著碰撞護欄，因而不能像一般案例那樣運用剎車印公式等常規方法進行車速計算。

但是通過查閱相關案卷材料了解到，乙車是由于通過一處積水路段時車輛失控，由快車道滑向主車道，才導致與甲車相撞。根據汽車理論，汽車在通過積水路面時，輪胎會與路面之間產生水膜效應，簡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，我們可以通過產生水膜效應的臨界速度[2]來計算乙車的車速：

式中，vC為發生水膜效應的臨界速度，單位為km/h。

P 為乙車的輪胎氣壓，單位為kg/cm2。

根據車輛信息，乙車輪胎的標準氣壓為220kPa=2.2kg/cm2。汽車手冊上建議的是標準氣壓，是汽車測試時在測試道上表現最好時的氣壓。

一般根據使用情況來調整使用氣壓，比如汽車增加載重時可適當增加氣壓，或路況較差可適當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，我們取乙車的氣壓范圍為P=(2.2～2.4)kg/cm2。

將相關數據代入式(2)，得：

2 結論

當交通事故現場沒有留下汽車的制動印跡，也沒有碰撞散落物等可供推算車速的信息時，如果是由于路面積水而導致的車輛失控，可以利用水膜效應公式很好地解決這一問題。

[1]黎光旭，陽兆祥，何小榮，藍志強，周文政.交通事故中的車速鑒定方法—利用側滑公式計算車速.中國科技縱橫，2012（21）：204-206.

[2][日]林洋.實用汽車事故鑒定學.人民交通出版社，2001：117.