带防抱死制动系统车辆刹车痕迹检验研究

贾常明张明星

（1 痕迹检验鉴定技术公安部重点实验室 辽宁 沈阳 110035；2 龙岩市公安局新罗分局 福建 龙岩 364000）

带防抱死制动系统车辆刹车痕迹检验研究

贾常明1张明星2

（1 痕迹检验鉴定技术公安部重点实验室 辽宁 沈阳 110035；2 龙岩市公安局新罗分局 福建 龙岩 364000）

通过实验研究带防抱死制动系统车辆刹车痕迹形态特征。选取22辆不同小型乘用车在不同路面进行刹车实验，采集制动减速度与时间关系曲线，观察测量刹车痕迹形态特征，得出防抱死系统车辆刹车痕迹留痕时间在一般制动力上升至最大之后，痕迹形态受不同刹车条件影响很大，要顺光、远点、低角度进行观察的结论。

刹车痕迹 防抱死系统 痕迹检验

1 导言

近年来由于汽车消费者对安全的日益重视，大部分的车都已将防抱死制动系统（ABS）列为标准配备。如果没有ABS系统，紧急制动时通常会造成轮胎抱死，这时滚动摩擦变成滑动摩擦，制动力大大下降。而且，如果前轮抱死，车辆就失去了转向能力；如果后轮先抱死，车辆容易产生侧滑，使车行方向变得无法控制。所以，ABS系统通过电子机械的控制，以非常快的速度精密地控制制动液压力的收放，以达到防止车轮抱死，确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力，使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。

汽车制动过程中地面轮胎痕迹是交通事故现场勘查的主要对象之一，也是交通事故过程分析的重要依据。在汽车制动过程中，轮胎相对地面的运动经历了滚动、连滚带滑、滑动三个过程，利用地面轮胎刹车痕迹可以判断汽车碰撞前的行车路线、特殊地点、估算车速等。然而，带防抱死系统车辆制动痕迹轻淡，容易消失，这给交通事故现场勘查工作带来困难。带防抱死系统车辆在制动过程中轮胎和路面的相互作用（连滚带滑、振动），决定刹车痕迹形态和留痕时间。我们通过对22辆小型乘用车（两辆为不带防抱死系统的，用于对比试验）在一定路面上进行急刹车实验，研究有关细节问题。

表 制动力上升时间与留痕时间数据表

本项目的实验研究工作主要是选择一定路面和车辆，以40km/h～70km/h进行紧急制动刹车，用“便携式制动性能测试仪”采集制动减速度与时间关系曲线，然后利用Excel进行数据处理，可得出制动力上升时间、留痕时间和路面附着系数等。对路面轮胎痕迹进行观察，研究轮胎痕迹形态特征。图1为紧急制动力过程中制动减速度与时间的关系。上表为其中20辆实验车辆制动过程数据分析表，包括制动车速、制动距离、制动力上升时间、制动力上升时间行驶距离、轮胎在路面上开始留痕时间及留痕时间行驶距离等。

图1 制动减速度与时间关系曲线

2 实验分析

2.1 制动力上升时间

从表中的实验数据可知，制动力上升时间明显受驾驶员的性格和操作水平影响。快速踩下：驾驶比较熟练，制动反应快；制动力上升时间0.2秒以内，如图2所示。但由于个人习惯，有时先把右脚搭上制动踏板再用力踩下。慢速踩下：在踩下制动踏板时，相对比较慢一点，有点犹豫，制动力上升时间为0.32～0.48秒，如图3所示。

图2 制动力上升较快

图3 制动力上升较慢

2.2 路面留痕时间分析

从表中的数据可知，留痕时间一般在制动力上升到最大值时刻以后，也就是说制动力虽然升到最大值，但路面上不会立刻留下痕迹，不同车辆差异比较显著。留痕时间也有在制动力上升至最大值前面的，如5号、18号。制动力上升快，踏板力大，摩擦系数大时，留痕时间比较早，如5号、12号。留痕时间的早晚，对估算车速和刹车地点都存在很大影响。

2.3 刹车痕迹形态分析

带防抱死系统车辆刹车痕迹相对比较轻淡许多，末梢比较长，边缘重。受路面、车辆、踩刹车快慢等因素影响，痕迹浓淡有很大差异，痕迹长度也有很大差异。图4为粗糙路面，痕迹清淡，长度也短；图5位新铺路面，痕迹长度短，边缘重；图6为一般路面。

有的车辆在制动过程出现“防抱死”车辆特有的振动现象，发出振动声音，刹车痕迹出现明显的断续现象，如图7、图9所示；有的振动感不明显，刹车痕迹连续且比较浓，如图8所示。

对于防抱死轮胎刹车痕迹，观察条件也有一定要求。一般是顺光、远点、低角度看；垂直或逆光条件下观察不到。

图4 粗糙路面清淡刹车痕迹（8号）

图5 新铺路面黑边刹车痕迹（9号）

图6 一般路面清淡刹车痕迹（20）

图7 跳动、黑边刹车痕迹（4号）

图8 连续、比较浓刹车痕迹（1号）

图9 典型防抱死跳动刹车痕迹（11号）

对于刹车速度较低时（40km/h左右），路面刹车痕迹比较轻淡、比较短，类似速度较高时的末梢，有的看不到。

2.4 轮胎运动状态与痕迹的形成

2.4.1 轮胎与路面的摩擦力

（1）轮胎与路面间的粘着作用。轮胎与路面间会发生粘着作用，由粘着作用而产生的摩擦力主要取决与轮胎与路面材料的性能、接触面之间的压力、路面状态以及轮胎与路面间的实际接触面积。

（2）胎面橡胶的弹性变形。在路面较大微凸体及胎面花纹等的作用下，胎面橡胶会反复产生较大的弹性变形。这种弹性变形所产生的变形力与弹性变形恢复力的合力也构成摩擦力的一部分，这种摩擦力主要取决于胎面花纹和路面上较大尺寸微凸体的性能等。

（3）路面上小尺寸微凸体的微切削作用。在载荷作用下，路面上较小尺寸的微凸体会在胎面的局部产生较大的应力集中。当胎面上所产生的局部应力超过了其断裂强度时，在切向力的作用下，路面上尺寸较小的微凸体就会对胎面形成微切削作用。微切削过程中产生的阻力是轮胎与路面间摩擦力的一部分，这种摩擦力与轮胎及路面的材料性能有关，也与路面上较小尺寸微凸体的大小、分布情况及锋利特性有关。

（4）轮胎与路面间的分子引力作用。当两个物体表面之间相距非常近时，其间的分子引力作用是相当客观的，这种分子引力就构成轮胎与路面间摩擦力的一部分。这种摩擦力与轮胎和路面材料的性质、实际接触面积的大小有关，还受路面状态的影响，如污染、水膜、灰尘及湿度等。

2.4.2 带防抱死制动系统车辆刹车痕迹的形成

一般来说，汽车防抱死系统由轮速传感器、电子控制器和液压调节器三部分组成。轮速传感器、减速度传感器测量车轮的滚滑状态；液压调节器主要部件是电磁阀、蓄压器和油泵；电子控制器CPU发出指令。

当驾驶员踩下制动踏板时，ABS不断循环升压-保持-降压过程，使车轮滑移率和减速度控制在设定阈值范围内，防止车轮抱死滑移，最终完成制动过程，将车停止下来。制动过程中，ABS的升压-保持-降压循环过程每秒种一般要进行3～4次。此间，当制动液从制动总泵流入制动轮缸时，制动踏板有下沉的感觉；当制动液从制动轮缸和蓄压器流回制动总泵时，制动踏板有上升的感觉。因此驾驶员踩制动踏板的脚会有抖动现象。

根据以往交通事故现场经验和实验结果可知，急刹车时轮胎在抱死之前就开始留下痕迹！

车辆在制动过程中轮胎在路面上留下痕迹，是由于摩擦力作用发生物质转移过程，可能是轮胎胎面橡胶粉的脱落，也可能是灰尘物质的转移。

车轮在抱死滑移过程中，接触路面部分不变，在摩擦力的作用下，胎面橡胶粉末脱落，形成较黑的刹车痕迹。同时痕迹的形成也是一个累加过程，随着摩擦力做功增多，胎面橡胶生热加剧，更容易脱落。

轮胎处于连滚带滑状态时，路面轮胎痕迹相对轻淡，可以用“胎面刷子模型”中的局部滑动概念来说明，也就是轮胎接地部分刚一有滑动时，路面形成擦划痕迹，但由于轮胎滚动成分的作用，接地部分又发生变化，新的接地部分局部滑动又开始。从图9中可以看出，轮胎胎面局部滑动时，路面上有胎面花纹块的“印迹”。由于实际轮胎接地胎面各部分的摩擦力作用不同，在路面上留下痕迹也有所不同，存在“桥式效应”，边缘相对较浓。

3 结论

（1）带防抱死系统车辆急刹车痕迹虽然清淡，但不同车辆、路面有较大差异，体现在长度和浓淡方面，也体现在连续还是断续方面。

（2）急刹车速度在40km/h以下，几乎不留下刹车痕迹。

（3）一般路面，新车摩擦系数在0.8～0.9之间，旧车在0.6～0.7之间。

（4）观察方法是顺光、远点、低角度看；垂直或逆光条件下观察不到。

[1]林家让.汽车构造电子与电器篇[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2]刘青.轮胎刷子模型分析[J].农业机械学报，2000，31（1）.

[3]王吉忠.轮胎与路面之间的摩擦和附着[J].轮胎工业，2002，25（2）.

[4]庄继德.现代汽车轮胎技术[M].北京:北京理工大学出版社，2000.

（责任编辑：孟凡骞）

D918.3

A

2014-3-31

贾常明（1967-），男，吉林农安人，中国刑警学院痕迹检验技术系副教授，硕士，主要从事交通事故方面研究。