水膜效应在车速计算中的应用

沈大盛，蓝志强，周文政，黎光旭

广西大学物理科学与工程技术学院，广西南宁 530004

0 引言

在实际发生的交通事故案例中，由于雨雪天气等气候因素，导致路面湿滑或积水，汽车轮胎在制动滑行的过程中没有留下刹车印迹，或是由于汽车的制动系统配备有ABS 防抱死装置，制动过程也不会留下刹车印迹，这导致了无法计算车速，再现事故过程[1]。

但是，在一些情况下，我们可以利用水膜效应公式，计算事故车速在发生事故前的临界车速。

1 案例分析

图1 交通事故现场图

在某次交通事故中，小型越野客车(乙车)行驶至高速公路某路段时，由于下雨导致路面积水，乙车在经过快车道的一处水洼路段时车辆失控滑向右侧的主车道，其车身右侧与在主车道同向行驶的大型卧铺客车(甲车)车头发生碰撞。

碰撞后甲车推着乙车向前滑行并与道路右侧的防护刮碰一段距离后停止。

由现场图可见，碰撞后乙车和甲车分别转体约270°和90°后停止，在这一过程中甲、乙两车的轮胎处于横滑状态，横滑与制动效果相当，另外通过查阅相关案卷材料了解到，甲车驾驶员在碰撞发生后马上采取了制动措施并向右打方向回避，因此，甲车事故前的行驶车速可运用末速为零的刹车印公式计算：

式中，µ甲为甲车轮胎与路面的摩擦系数。根据公安部发布的公共安全行业标准《典型交通事故形态车辆行驶速度技术鉴定—GA/T643-2006》，对于潮湿混凝土路面，摩擦系数的取值范围为0.45～0.65，考虑到与乙车的碰撞并推着乙车碰撞护栏增大了摩擦阻力，取上限值，即µ甲=0.65。

L甲为甲车制动滑行的距离，如前所述，甲车驾驶员在碰撞发生后马上采取了制动措施，因此其制动距离为从碰撞点到其停止位置的距离，根据现场图，乙车轮胎金属刮痕的起点可认为是碰撞点，根据图中几何关系算得碰撞点到护栏损坏处起点的距离为24.2m，甲车宽度为2.55m，因此

L甲=24.2 +26.8 +2.55 =53.6m 。将相关数据代入式(1)，得：

本案中，乙车没有在路面上留下轮胎的制动印迹，且失控后被甲车推着碰撞护栏，因而不能像一般案例那样运用刹车印公式等常规方法进行车速计算。

但是通过查阅相关案卷材料了解到，乙车是由于通过一处积水路段时车辆失控，由快车道滑向主车道，才导致与甲车相撞。根据汽车理论，汽车在通过积水路面时，轮胎会与路面之间产生水膜效应，简单来说就是积水在轮胎和路面之间形成一层薄薄的水膜，使轮胎贴合不到地面，而从积水的水面上飘过，这样就造成了方向突然失控。

因此，我们可以通过产生水膜效应的临界速度[2]来计算乙车的车速：

式中，vC为发生水膜效应的临界速度，单位为km/h。

P 为乙车的轮胎气压，单位为kg/cm2。

根据车辆信息，乙车轮胎的标准气压为220kPa=2.2kg/cm2。汽车手册上建议的是标准气压，是汽车测试时在测试道上表现最好时的气压。

一般根据使用情况来调整使用气压，比如汽车增加载重时可适当增加气压，或路况较差可适当增加气压能增加抗冲击力，乙车为越野车，抗冲击性能较好，因此，我们取乙车的气压范围为P=(2.2～2.4)kg/cm2。

将相关数据代入式(2)，得：

2 结论

当交通事故现场没有留下汽车的制动印迹，也没有碰撞散落物等可供推算车速的信息时，如果是由于路面积水而导致的车辆失控，可以利用水膜效应公式很好地解决这一问题。

[1]黎光旭，阳兆祥，何小荣，蓝志强，周文政.交通事故中的车速鉴定方法—利用侧滑公式计算车速.中国科技纵横，2012（21）：204-206.

[2][日]林洋.实用汽车事故鉴定学.人民交通出版社，2001：117.