前车距离知多少

驾校考试里的科目一有如下条约:

《实施条例》第八十条:
机动车在高速公路上行驶,车速超过每小时100公里时,应当与同车道前车保持100米以上距离,车速低于每小时100公里时,与同车道前车距离可以适当缩短,但最小距离不得少于50米

提出问题

我产生了几个疑问:

  1. 为什么车速超过100km/h时,距前车距离要100米以上?
  2. 为什么车速低于100km/h时,距前车距离要50米以上?

而不是150米?200米?或者300米呢?

汽车的刹车距离是怎么计算的?受哪些因素影响呢?

解决问题

一次刹车的过程

一辆在高速公路上行驶的小车,驾驶员从看到前方车辆骤停到下脚踩踏板,需要一个反应时间。踏板踩下去,到制动装置开始生效需要一个时间。车辆开始减速直到停止需要一个时间。这里涉及到三个时间段依次分别是:反应时间,制动器作用时间,持续制动时间。

制动分析

在知乎上看到一张图,图片来源于大学教程,上面一张的是实测数据,下面一张图是简化后的曲线:

制动距离图表.jpg

说明:t1为驾驶员反应时间,一般为0.3s~1.0s。 t2为制动器的作用时间。一般在0.2s~0.9s之间。 而从e到f为持续制动时间t3。到f点时驾驶员松开踏板,而制动力消除还需要一段时间,t4一般在0.2s~1.0s之间

影响刹车距离的因素除了上述所说的驾驶员反应时间,汽车的制动性能之外还有车速,轮胎与路面的摩擦力。

据此建立数学建模,b到f段(制动器的作用时间,持续制动时间下的)刹车距离的函数关系式如下:(来源于知乎)

制动距离公式.jpg

Ua0即是车速,Abmax是最大制动减速度(负向加速度)

关于最大制动减速度,受汽车的制动性能和路面摩擦力共同影响。

网上找到了一段对制动减速度的描述:

1
2
3
从汽车应具有的制动能力来说,紧急制动时,汽车的最大减速度一般为7.5-8米/秒
普通制动时,汽车的平均减速度应为3-4米/秒
但在实际使用制动时,除紧急情况外,通常不应使制动减速度大于1.5-2.5米/秒,否则不仅会使乘客感到不舒服或发生危险或造成货物不安全,而且还会增加燃料的消耗和轮胎的磨损。

这里我们使用的乘客感到舒服下的最大制动减速度为2.5。

计算距离

刹车距离 = 反应时间内行车距离 + 制动距离

当车速为100km/h时

反应时间下的行车距离

1km/h = 1000m/3600s = 5/18 m/s = 0.2778 m/s
所以,100km/h = 27.78m/s

最大反应时间t1=1s,车速为100km/h
反应距离 = 27.78m/s * 1s= 27.78m

制动距离

制动距离公式.jpg

t2分别取0.2s,0.8s;Ua0 = 100km/h = 27.8m/s; abmax = 2.5

制动距离 = 1/3.6 0.6 27.78 + 27.78 *27.78 / 25.92 / 2.5 = 4.63 + 11.91 = 16.54m

刹车距离

刹车距离 = 反应时间内行车距离 + 制动距离 = 27.78 + 16.54 = 44.32m

同理,当车速为160km/h,则刹车距离 = 44.45 + 37.91 = 82.36m

同理,当车速为180km/h,则刹车距离 = 50.00 + 46.91 = 96.91m

同理,当车速为200km/h,则刹车距离 = 55.56 + 56.98 = 112.54m

小结

当车速低于100公里每小时,按100公里每小时作为最大值,因此50米以上的前车距离才能有效保证安全;当车速高于100公里每小时,按180公里每小时作为最大值,100米以上前车距离才能有效保证安全。

《实施条例》第八十条给出的前车距离的数值是确切,合理的。

查阅资料

知乎:汽车制动距离的影响因素有哪些?

百度百科:制动距离

汽车的制动减速度一般是多少?

延伸

什么是手刹和脚刹?

手刹原理:通过刹车盘与刹车片产生的摩擦力来压紧制动盘而控制停车,类似自行车刹车。

脚刹原理:将刹车踏板的机械力传递给液压,刹车油液的液压力再通过管路传递到制动盘控制停车。

两者的区别

手刹:拉线传递,作用于后轮,制动力小,轮胎可抱死;
脚刹:液压传递,作用于四轮,制动力大,串联ABS轮胎不可抱死
因此,手刹是辅助制动器,由于不需要发动机就能工作,故障小作为脚刹失灵的备份。

电子手刹与传统手刹的区别

上面提到的手刹实际指的是传统卡钳式手刹,电子手刹控制方式从之前的机械式手刹拉杆变成了电子按钮。常见的电子手刹有拉索式与卡钳式两种。