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只有怂人没有怂车对不对?附着椭圆告诉你

2018年04月14日 11:04:28
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来源:踢车帮
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前一段时间有这么个新闻,遛狗不系牵引绳,狗冲上机动车道被车撞死,车主无责,仍被判赔偿。许多人争论究竟车主在无责情况下需不需要承担赔偿责任。评论中便有意见认为,万一司机为了避让小狗,导致发生更严重的事故,这时候责任又该如何认定呢?

我们作为汽车媒体,并不讨论法制与道德,只是想问一下,为什么选择避让小狗会增大发生交通事故的可能性呢?总结之下无非两者,一,驾驶员的原因:在紧急情况下可能忽略了对周边车道的观察;二,车辆的原因:较高车速、急刹车等极端情况下突然的转向可能导致车辆失控。因此,许多老司机都会提醒初心者,有时候宁愿踩死刹车撞上去,也不要急打方向。

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这就是典型的为了避让障碍导致的事故,不是非要撞上去,而是车辆实在是转不回来了

这期的《讲堂》就将通过一个专有名词:附着椭圆,来解释一下为什么在极端情况下急打方向会使车辆失控。

其实附着椭圆的概念相对以往的几期内容来说简单多了,它表示了轮胎在一定附着条件下能够承受的纵向力(驱动力或制动力)和侧向力(轮胎的侧偏力)的合力的最大范围。不理解附着力、附着条件、附着系数是什么的复习第一期的讲堂去(文末有链接)。

纵向力就是使车辆前进后退的力,而侧向力就是使车辆转弯(改变运动方向)的力。看图,横轴表示地面给车轮的纵向力(正负表示驱动力或制动力);纵轴表示车轮侧偏角(方向盘转角)一定时,地面给车轮的侧偏力(正负表示向左向右);黑色的椭圆则是在这个特定路面、特定侧偏角时纵向力和侧偏力的合力最大的范围,这个范围刚好类似一个椭圆。

如图,某款车型在特定路面上直线行驶时,地面最大可以给车轮4000N的驱动力或者制动力。而纯粹转向(方向盘转角不变),没有加速或制动时,地面最大可以给车轮2000N的制动力。而如果既在转弯,又在加速或者踩刹车会怎么样呢?就是图中橙色箭头的情况,侧偏力和纵向力都不能够达到峰值。

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也就是说,原本一个弯需要地面提供给轮胎2000N的力能够转过去,而你在这时候刹车了,或者加速了,那侧偏力就会变小,这个弯就过不去了(推头)。另外一个注意点是,这个椭圆代表的是极限状态,实际驾驶时,侧偏力与纵向力的合力总是落在这个椭圆的范围之内的任意一点,所以你低速过弯时刹车或者加速并不会导致推头。车评中经常出现的所谓探索车辆极限,便是在寻找这个椭圆。

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左图代表一辆车匀速过弯,地面提供约1500N的侧偏力,此时驾驶员加速,如右图所示,地面同时提供1500N的侧偏力和500N的驱动力,因为合力并未达到椭圆外圈峰值,地面完全能够给轮胎提供这么大的力,此时并不会发生推头。

知道了这个附着椭圆有什么用呢?很多新手司机会犯一个错误,那就是在进弯速度太快(比如高速公路下匝道的时候),入弯之后才反应过来,觉得不行,这个弯过不去,于是踩刹车。如果没有达到极限还好,如果因为车速超出太多,刹车踩得急了,需要的制动力很大,那么从椭圆上就可以看到,地面提供给轮胎的侧偏力就会很小了,于是就会转向不足,慌乱之下,更用力刹车,于是车辆更加失去转向能力,恶性循环。

下赛道时也是这样,为什么教练一直强调一定要在入弯前充分减速,进弯时松开刹车,出弯时随着方向盘转角的减小而逐渐增加油门?就是因为这个附着椭圆,这种固有的物理规律决定的。注意,由于车辆设计不同,比如后驱车,在大油门情况下可能后轮先突破极限,那就不是推头,而是转向过度了。这个比推头更危险。

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入弯太快,推头啦

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这个也是入弯太快啦

突破极限的后果还不仅仅是推头那么简单,比如文章开头的那种情况,为了避让障碍物,驾驶员必然是重重踩着刹车打方向,此时减弱的还不仅仅是车辆的转向能力,更是车辆抵抗外界干扰的能力。举个例子,如果此时车辆和障碍物发生碰撞(甚至不需要碰撞,小石子、路面颠簸都有可能),车辆受到了外界给的一个力,因为地面提供的侧向力小,没法与这个力抵消,车辆就不可避免的变向了,这才是最恐怖的。一旦碰撞发生,之后的过程都是不可控的,所以大家能够看到,车辆碰撞之后往往会左摇右晃,不论驾驶员怎么修正也没法恢复直线。赛车游戏玩过没,应该有这种体会吧。

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这张GIF展示当你重刹打方向时路面小小的变化会带来什么,就算是一滩路边的积水也有可能带来不可预测的后果

而一旦车轮突破附着极限,方向盘就基本不再起作用了,或者说,方向盘的转角与车辆将要去往的方向不再由紧密的关联了,驾驶员失去了对车辆的掌控,自然事故的可能性就大大增加。

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一旦失控发生,就算驾驶员想修正,但车辆不听话啊

因此,我十分推荐各位都能够去体验一回在冰雪试驾的感觉,因为冰雪路面的附着力低,而且有专业的场地,在较低的车速下,就能够安全地实际体验到这种深踩刹车导致车辆失去转向能力,以及各种车辆失控的情况。并学习到,如何在这种极端情况下,如何在车辆失控的情况下救车,比如失去转向时不应该再打更多的方向了,而是应该让方向回正,让车轮重新恢复附着力,再轻轻地打方向,这样做比使劲打死方向更加有用。

或许有人想起了漂移,确实,漂移是人为的利用失控,并掌握这种失控状态完成转向,但漂移并不能够完全由附着椭圆理论来解释,我们下期讲堂再具体说。不过不论如何,需要明确,我们学习救车并不是为了漂移,而是为了让身体记住失控时的感受,以及此时的操控方法,形成肌肉记忆,避免在真正危机时因为心中过度紧张而做不出合适的反应。

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对了,上文所用附着椭圆的图是经过了简化的,实际上的图像更加复杂,和方向盘的转角(侧偏角)有很大的关系,每一个侧偏角都对应一个附着椭圆。和车轮本身的物理性质也有很大的关系。但其核心就是,地面提供给车轮或者说车轮能够承受的力是有极限的,当你要刹车或者加速时,转向就会不灵了,所以请避免在刹车或者加速的同时转向。

本文中所使用的GIF来源网络

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