汽车胎压设定探究和手机App 实践

王立阳 施育欣 郁咏梅

华东师范大学第四附属中学 上海市 200062

我国的汽车保有量越来越高，家庭的私家车也越来越多(本实践主要以家用小汽车为例，其他车辆也可参考)。目前国内汽车的胎压监测大多是实施成本相对较低的间接式系统，是在侦测到某一轮胎的转速与其他轮子的转速差距过大时提醒该轮胎压可能异常，但其无法提供实际的胎压数值。这样，能对个别轮胎漏气和低气压进行报警，但车辆轮胎胎压整体偏高或偏低，则没法给出警示。

然而汽车轮胎是汽车的重要安全部件，胎压对于车辆的行车安全等非常重要：①胎压不正常可能会爆胎。美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)报告：胎压低于标准值25%，爆胎几率增加3 倍；高于标准值25%，爆胎几率增加1 倍；②影响刹车性能。胎压过高，胎面凸起、与地面接触面积减少，摩擦力减少，会增加刹车距离，降低车辆的安全性；③影响油耗。胎压过低，胎面和地面接触面积增加，摩擦力、阻力增大，增加油耗；④缩短轮胎寿命。胎压过高，引起胎面中间过度磨损；胎压过低，胎面两边会过度磨损，都会使轮胎提前报废。资料显示每年发生在中国的交通事故约有30%是因轮胎胎压过低导致，而高速公路交通事故中由胎压问题引起的比率高达50%。同时国家统计局数据显示，仅保持乘用车胎压正常，每年就可节约汽油消耗约220 万吨，节约燃油费用100 亿元。可见，如果能保证轮胎的胎压维持在一个理想的范围内，既能使汽车爆胎、毁胎的概率减小，又能降低油耗和减少车辆零部件的损坏。

根据国标GB/T 2978-2014，绝大部分轿车用子午线轮胎标准充气压力(文中也有称胎压，均指压强)值都是250kPa，换算下来就是我们常说的“2.5kg”(即2.5kg/cm)。汽修店也常默认打“2.5kg”的固定胎压，比一个车型一个胎压要简单好记，车子也不容易出问题(主要与胎压偏低比)。但实际上，很多家用车的标定胎压是比250kPa 低的：如19 款丰田卡罗拉的建议胎压是230kPa，大众朗逸等建议胎压更低只有210kPa，这样更准确。

1 问题的提出

综上所述，汽车各个轮胎的胎压不但要保持均匀，还要保持在合适的压力范围内。目前，胎压要保持均匀通过国内普遍采用的间接式胎压监测系统已能保证，轮胎的异常漏气也能及时被发现；然而，胎压要保持在合适的数值范围内情况并不理想。

能否通过科学的轮胎充气操作来解决呢？

此外，汽车轮胎的胎压会随气温的变化而变化。给汽车轮胎充气时，到底充到多少压力值科学合理呢？调整汽车轮胎的胎压，什么频度合适呢？

2 分析讨论

由前面介绍可知，汽车胎压对车辆行车的影响危害，在胎压低于标准值时比高于标准值时要大。有资料统计爆胎引发的交通意外80%来源于轮胎压力不足，同时考虑轮胎正常情况有微量的气体泄漏，拟将胎压控制在1.00～1.10 倍推荐胎压值(记为P，具体车型前、后轮对的建议胎压结合其常用载荷情况。一般可在车辆用户手册，车辆相关部位(驾驶室车门(B 柱附近)旁边的标签、车辆驾驶座旁的抽屉、油箱盖小门上)等找到)范围内，并假设原则上每三个月(也考虑了轮胎正常情况有微量的气体泄漏)检查调整胎压一次。

同理，按t气温时胎压为P，则轮胎在气温t时充气的压力设定值P为：

接下来三个月内实际最高温度t对应轮胎实际最高压力P，则有：

需注意，如t＞容许最高气温t则要把三个月长的时间段逐步缩短(起始日期不变)后再确认，直到满足t≤t，并记录这时的时段长度。根据公式一的计算，t在-15～49℃时t比t高26～29℃，作为三个月的气温波动范围通常够了；气温变化较为剧烈的季节可能需缩短时长。这样，接下来三个月(或上面记录的时长)内实际胎压理论上在1.00～P/P倍推荐胎压值范围内波动。

如能把上述研究成果开发成手机上的汽车胎压智能设定App，使用将更便捷。App Inventor 2 是一个基于云端以图形化形式编程的手机应用程序开发环境，将枯燥的代码编程方式转变为积木式的图形化编程，可使我们的创意变为安卓(Android)手机的应用变得简单而有趣。

3 软件实现

3.1 App Inventor 开发环境

App Inventor 诞生于谷歌公司，后移交给麻省理工学院媒体实验室进行后续的开发与维护。2013 年12 月3 日App Inventor 2(简称AI2)问世，其开发工具由3 部分组成：开发服务器、编译服务器及测试工具。开发服务器用于创建项目、设计用户界面和编写程序，编译服务器用于将应用打包成APK 文件供用户使用，这两个服务器通常合二为一。本文通过谷歌浏览器，使用云端服务器(网址为“http://ai2.17coding.net”)提供的在线App Inventor 2 开发环境。测试工具使用AI伴侣(在该网站下载“MITAI2Companion.apk”到测试用安卓手机并安装，这里用小米8 透明版手机)，通过手机(与开发用电脑连接在同一个局域网)的WiFi，实现AI 伴侣与开发服务器上开发工具的连接。

3.2 界面和使用的组件

本汽车胎压智能设定App 的人机界面如下图：

该界面用到了标签、下拉框、文本框、按钮、复选框和对话框等组件，界面布局主要使用水平布局和表格布局。

3.3 软件功能

在上图1 人机界面上部的输入区域，“胎压单位选择”下拉框可以选择使用者要用的压力单位，以匹配汽车和充气泵的压力单位；文本框可以分别输入充气时的气温t，后期最低气温t和最高气温t(接下来三个月去年同期历史最低和最高气温、当前天气预报(一般可含往后十五天)最低和最高气温中，最低的低值和最高的高值)，以及汽车的推荐胎压值(根据汽车载荷情况，后轮对可能与前轮对不同。可以根据实际情况，决定是否勾选“前后相同”复选框)。

我省地处黄土高原，是全国水土流失最严重的省份之一，水土流失面积10.8万平方公里，占总土地面积的69%。面对生态窘境，我省水土保持投入力度不断加大，治理范围不断扩大，尤其是中央水利发展资金水土保持、坡耕地水土流失综合治理、黄土高原固沟保塬、京津风沙源水土保持等重点工程项目，综合治理成效显著。永和的红枣、石楼的核桃、隰县的玉露香梨……给群众带来了实实在在的获得感、幸福感。

图1 App 界面图截图

点击“计算”按钮，首先根据上面的公式一计算出容许最高气温t，后进行比较，如t大于t，则弹出“最高气温超值”报警对话框，要求由三个月缩短时段长度后重新找出t和t，修改输入后重新计算；如t小于等于t，则接着根据公式二计算出轮胎充气压力设定值P，同时根据公式三计算出接下来的时段内实际胎压理论波动范围(可乘以100 后四舍五入成整数再除以100，来保留二位小数)，显示在下面的输出区域。

如点击“清除”按钮，则输入和输出区域全部恢复初始状态；点击“退出”按钮，弹出确认对话框，确认后退出App。

3.4 程序流程图

汽车胎压智能设定App 主要的程序流程图如下图2 所示。

图2 程序流程图

4 软件测试

汽车胎压智能设定App 在安卓手机上进行了测试，主要状态截屏如下。

进入App，界面上可以选择胎压值的单位：（图3）

图3 胎压单位选择截屏

可以输入有关数据：（图4）

图4 数据输入截屏

然后，点击“计算”按钮，开始计算。如果输入的t大于输入t对应的t值，则弹出报警对话框，提示缩短时段长度后重新找出t和t：

图5 报警对话框截屏

修改t和t输入，点击“计算”，结果如下：

图6 计算结果截屏

当前/后轮对推荐压力值相同时，前后轮对压力数据可如下合并显示：

图7 前后轮对压力合并显示截屏

点击“退出”按钮，弹出确认对话框，再点“确认”，则退出程序：（图8）

图8 退出程序确认对话框截图

每三个月(或计算中缩短了的时长)按上述汽车胎压智能设定App 给出的轮胎设定压力值，对轮胎进行充气(或调整压力)，能使汽车轮胎的胎压始终控制在较为理想范围内；该App 同时也显示接下来的时段内实际轮胎压力理论波动范围。可见，汽车胎压智能设定App 使用便捷，可使车辆行驶更安全，运行效率高、车辆损耗低。

5 展望

后面可以升级汽车胎压智能设定App 自动查出当地接下来三个月去年同期历史气温、当前预报天气气温，再自动找出最低气温t和最高气温t。如充气泵能配上蓝牙功能，甚至可以考虑用手机App 算出的轮胎设定压力值，通过手机蓝牙直接去设定(到设定值自动停泵)气泵的压力设定值。

本汽车胎压智能设定App 配合目前国内车辆常见的间接式胎压监测系统，能更便捷地保持汽车轮胎胎压均匀、并保持在较为理想的压力范围内，减小汽车爆胎、毁胎的概率，降低油耗和减少车辆零部件的损坏，绿色低碳，应用前景广阔，具有巨大的经济效益和社会效益。