简谈汽车制动效能的影响因素(基础知识讲座)

一、 制动效能的基本理论—滑移率与附着系数关糸因素

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摩擦力(抓地力、附着力)F＝μ摩擦系数×N压力。

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设在某路段某车刹车时总轴重为1200kg，则有滑移率为20％时，摩擦力糸数为0.85，刹车纵向摩擦力为

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1200kg×0.85＝1020kg

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滑移率超过60％时，摩擦力糸数为0.65，刹车纵向摩擦力为

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1200kg×0.65＝780kg

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可见刹车效能与滑移率关联甚大。

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弹性轮胎与路面的附着系数有其特殊规律，轮胎与路面纵向附着系数的最大值，出现在车轮处于边滚边滑状态时。侧向附着系数在纯滚动时为最大。因为静摩擦力比滑动擦力更大，不让车轮在一个点上与地面形成滑动摩擦，而是让它反复利用车轮与地面之间的静摩擦(车轮反复从不动到转动)使汽车获得最大摩擦力。

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由理论和试验研究表明，附着系数与车轮滑动率的变化关系如图所示。由图可知，轮胎纵向附着系数在S=20％左右达最大值，在车轮抱死时的附着系数反而有所降低。另外侧向附着系数在纯滚动时为最大，随着滑动率的增加而迅速减小，在车轮抱死时，侧向附着系数下降到零。因此，车轮制动时，如果完全抱死，不但由于纵向附着系数下降而达不到最佳制动效能，而且还会丧失转向和抵抗侧向力的作用，造成制动时车辆不稳定。

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车轮制动时汽车每前进10米，只允许车轮转动7.5～9米，这样，对于车轮来说它是滚动的，能够保证车轮有较大的侧向附着力；对于整个汽车来说，它又是滑动的，所以它又能保持较大的纵向附着力，使车辆很快停下来。当滑移率超过30％时，属于制动不稳定区域。

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为了获得最佳刹车效果，制动器制动力使车轮滑动率保持在20％左右是最佳状态。因此，制动器制动力不是越大越好，超过附着系力峰值后刹车效果逐渐变差。轿车的制动糸统装有限压装置，防止制动器压力过高容易抱死。但是制动器制动力也不可过小，否则造成制动力不足。

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制动没有ABS刹车，有经验的司机在急刹车时会采用人工点刹获得较好的制动效果。即刹车时快速地刹、松、刹、松…。没经验的司机在急刹车时会由本能反应一脚踏死刹车，使车失去稳定性及制动距离变长。

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现代轿车不管有无ABS，在正常摩擦糸数道路上刹车是不允许车轮抱死的，所以急刹都可一脚踏死刹车。没有ABS刹车时，在摩擦糸数较小道路的不可一脚踏死刹车，以免产生抱死失去转向力及发生侧滑。

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制动采用了ABS防抱死装置的车，自动调节制动器制动力，使车轮滑动率保持在20％的最佳状态，因而刹车时可一脚踏死刹车不必担心车轮会抱死。

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二、汽车制动时受力分析 (Jm(}X]sh[  

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1.摩擦阻力的因素

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汽车在制动过程中，有两个地方会产生摩擦阻力。一个是车轮制动器产生的摩擦阻力，使车轮转速减慢；另一个是车轮与地面产生摩擦阻力使汽车减速。前者称制动器制动力，后者称地面制动力，也就是我们车在检测站检测的制动力。 7~9f rW<K  

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如果制动器产生的摩擦力偶大于轮胎与路面之间的最大摩擦力偶时,车轮即完全停止滚动,也就是车轮被抱死。 ^#nWgo7{7  

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在车轮未抱死前，地面制动力始终等于制动器制动力，此时制动器制摩擦力消耗一部份动能(发热)，地面制动力消耗一部份动能。 gOAluP  

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在车轮抱死后，地面制动力等于地面附着力，它不再随制动器制动力的增加而增加， cw\a,>]H  

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制动器制不再消耗动能(W=FS，∵S=0，∴W=0)，只有轮胎与地面摩擦消耗动能。由于车轮抱死后，纵向附着系数(摩擦力)下降，制动器制也不消耗动能，侧向附着系数趋于0，所以刹车距离也就变长，易产生则滑。 ,o)MiR9-[A  

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2.前后轴载荷重心变动的因素 Cpj_mMtu  

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车辆在静止时，其前后轴的垂直载荷之比仅决定于汽车重心的纵向位置。但在车辆行驶中制动时，由于作用在重心上的向前的惯性力使汽车俯冲前倾，因而前后轴的垂直载荷比值变大，即前轴载荷加大，而后轴载荷减少；而且制动力越强，惯性力越大，前后轴垂直载荷的比值也越大。即刹车时前轴荷随加速度变大而增大，后轴荷减少。 \O^= Z{3y  

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80年后生产的国产及进口车轿车，前后轴制动力分配按欧共体的ECE R13标准制定，即按“前后轴附着糸数利用曲线”分配比例，不允许有车轮抱死现象，前轴所占总制动力通常为80％，上限为85％。 $-o39A#  

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各种轿车都是按自身的悬挂糸统的动态重心分配特性去设计前后轴制动力分配，原车的前后轴制动力分配是经过各种实验优化定案，提供良好的制动平衡。 J,jl(=G  

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根椐北京理工大学做的路试，国产及进口轿车前轴刹车力在800kg-1100kg以上，后轴最低173kg，最高290kg(满载车重1684kg)，路试刹车减速度、距离都符合要求。实试正实，后轮刹车即使一轮失效，30km/h刹车距离变化很小，不跑偏。国内现有的检测站的测试台是无法测试真正动态刹车力的。 O+(Z`,^  

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急刹车时，前轮先抱死，汽车不能变方向，后轮先抱死则产生侧滑。后轮比前轮先抱死要危险得多！因此，我不认同随便改动“比例阀”去适应年审验车。 b<Pjmb+  

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轿车前轴的制动力决定了制动距离效能，有关刹车距离长故障重点应放在前轴。 k3^S^Bv\  

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3.车轮抱死的影响因素 p
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车轮抱死是制动侧滑的根本原因,制动强度太大也可导致汽车制动侧滑。路面状况不同，车轮与地面附着特性不同，在制动时，如果制动强度太大，可能导致车轮滑移率超过制动稳定的范围，从而导致制动方向失稳。因此，驾驶员应熟悉制动器和路面特性，把制动强度控制在制动方向稳定范围内，并发挥较大的制动效能。 ^<.mUaP  

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根据车轮与地面的附着特性，当车轮抱死以后，地面横向附着系数降为零，这时车轮不能承受侧向外力作用。当前轮抱死并试图转向时，尽管操纵转向盘使前轮偏转，但由于地面不能对车轮产生侧向作用力，前轮将沿汽车纵向轴线滑移，使汽车失去转向能力。 d9^ uEz(  

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当汽车前轮或后轮抱死后，汽车在轻微的侧向力(如道路坡度、横向风引起的任何干扰)作用下就会发生前轴或后轴侧滑，如图2.2所示。其中前轴侧滑是一种稳定的工况，而后轴侧滑是一种不稳定的、危险的工况。其原因是:当汽车有一轴侧滑时，汽车将发生类似转弯的运动，绕其瞬时回转中心口O作圆周运动，这时前轴速度为Va，后轴速度为Vb，同时产生作用于质心(重心)C的惯性力Fj。 ;; |S QX  

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如果前轴侧滑，惯性力的方向与汽车侧滑方向相反，因此惯性力能起到减小或阻止侧滑的作用，汽车处于稳定状态。据试验表明，车速为65km/h时，前轮抱死后汽车纵轴转角不大于10°，基本上维持直线行驶。 vG Ie"$hNh  

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而后轴侧滑恰恰相反，惯性力的方向与汽车侧滑方向相同，因此惯性力会加剧后轴侧滑，后轴侧滑又加剧惯性力，这是一种不稳定的危险工况，严重时发生汽车甩尾转向，失去控制汽车方向的能力。 Quts ~Q  

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制动初速度对后轴侧滑有较大影响，试验表明:在一般道路条件下，汽车速度在25-30km/h以内制动时，后轴的侧滑较轻微;当车速超过48km/h时，后轴侧滑才发生质变，成为一种危险的侧滑。 z>A;|iL  

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当汽车前、后轮同时抱死时，可以避免危险的后轴侧滑，但将失去转向能力。最理想的情况是防止任何车轮抱死，使前、后轮都处于接近抱死滚动状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。 U!i@XA%P  

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国际法规标准规定不允许刹车有车轮抱死现象，如有抱死出现(如abs故障)有严格的抱死次序：后轮不得先于前轮抱死，只有前轮抱死后，后轮方可抱死。 31{)~8  

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因此，保持汽车的制动稳定性更为重要，制动跑偏(刹车力不平衡)、侧滑和失去转向能力是造成交通事故的重要原因。失去制动方向稳定性，比稍微增加些制动距离更为危险！！！。 m`H9^w%W  

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三、路面、车速与轮胎因素

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车轮地面的最大制动力受到道路的附着系数的限制，所以，道路的状况对充分发挥汽车的制动效能有着决定性的影响。

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汽车的制动距离随车速的增加而成正比的增加，在制动最大效能阶段，制动距离随车速的平方成正比的增加。

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S= V×V/2μg ( S制动距离、V制动初速度、μ附着系数、g重力加速度)

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道路面的摩擦糸数我们不可改变，车速、轮胎与各种路面的摩擦糸数应有所了解。

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参看图表

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实际的轮胎附着系数----滑移率曲线与轮胎构造、路面状况、载荷状况和车速等因素有关。

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轮胎气压、轮胎花纹及磨损程度不同,轮胎与地面的附着能力也不同,汽车制动时其地面制动力也就不同。

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由于车速的提高,胎面橡胶还来不及与路面微观凹凸构造完全“啮合”,所以附着系数有所降低。

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轮胎在潮湿路面、雪路面及结冰路面上制动时，水、雪、冰等起到润滑作用，轮胎的附着系数显著降低。

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从中学物理中，摩擦力与面积无关，也就是说与胎宽无关。

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摩擦力F＝μ摩擦系数×N压力。

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但在微观中摩擦力与面积关糸甚大。微观中路面是由无数凹凸“小牙齿”组成，宽胎经过时就比窄胎受到更多的“小牙齿”阻挡，因此摩擦力增大。

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较软(或气压低)的轮胎，与路面“小牙齿”更易完全“啮合” ，路面凸的咬入车胎、凹的被车胎咬入。“啮合”总面积也比高压胎大，也受更多的“小牙齿”阻挡，使轮胎抓地力更好，不易打滑；同时软胎变形大，消耗动能也较硬胎大。

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所以换用同样直径、抓地力好的宽胎，是提高刹车性能最简单安全可靠的方法。可不必考虑刹车糸统的其它技术指标。

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有车友说在高速路刹车效果变差刹不住，这是很正常的，因为速度越高，附着力越低原因，即制动初速度越大，则制动减速度值越小。也是高速附着力低车发飘原因之一。

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另一方面，车速提高使惯性力增大，制动到停车所消耗的功增大，从而使制动距离增大。高速紧急制动，使汽车制动极不安全，行车时应尽量避免。

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四、制动系统的技术状况因素

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1．液压驱动的制动器制动主缸应有足够的压力输出，才能保证制动轮缸的制动力。

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2.制动系统传力机构的技术状况影响制动效能,必须要管路畅通无阻滞、无泄漏。保持制动系技术状况的良好,是保证车辆具有良好制动效能的基础。

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3.鼓式制动器的鼓与蹄摩擦片、盘式制动器的制动盘与摩擦片，在使用过程中,因磨损而使间隙逐渐增大。制动器间隙的增大,将引起制动作用迟缓、制动力不足使制动距离增大。

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如果制动器磨损不均匀或调整不当,将使制动不平稳,左右轮制动器技术状况不同可能引起汽车制动跑偏。

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4.抗热衰退能力，要求制动系的热稳定性好，不易衰退，衰退后能较快地恢复。

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(制动器温度过高导致摩擦系数降低的现象称为热衰退。例如：凌志 LS400汽车在冷制动时，起始制动车速为195km／h，制动距离为163.9m ，减速度为8.5。前制动器温度达693℃时，这时以同样的起始车速制动，减速度为6.0，制动距离高达到244.5M)

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4.水湿恢复能力，即汽车涉水，制动器被水浸湿后，应能迅速恢复制动的能力。

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5．同轴制动器制动力不平衡将导致制动跑偏。同轴制动器制动力值相差太大，在制动过程中，将形成制动附加转向力矩，当这一力矩大至驾驶员无法控制时，即出现制动跑偏问题。

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6.普通制动系统车辆加装制动控制阀。在后轮制动管路上加装限压阀、比例调节阀或感载比例调节阀，不但可改善制动方向稳定性，还可充分发挥制动效能。“限压阀”可保证后轮制动抱死时刻与前轮同步或滞后。但当轴荷变化时，不能调节限压阀的限压值，在高附着性路面上行驶时，制动效能得不到充分发挥。

五、制动糸统简单检查

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液压制动系统故障部位的简易检查方法

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(选集了资深专业人士之见解，提供给大家参考。)

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1.用脚踩制动踏板, 若位置很低, 再连续踩踏板时, 踏板位置逐渐升高, 但感到软弱无力并且制动效果不好, 这说明制动系统内有空气渗入, 由于空气的可压缩性,使得制动能下降。若是这样,应及时排除液压管道中的空气。

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排气时应注意先排离总泵较远的哪个车轮, 即由远而近的原则。一般是先排左后再排右后, 其次排右前, 最后排左前, 否则空气不易排除。注：有JS不是4轮都排，应监督实况。

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2 .第一脚踩制动踏板时制动不灵, 而连续踩几脚制动踏板后, 踏板位置逐渐升高,且制动效果良好。这种情况说明制动踏板自由行程过大或者是制动器与制动盘(鼓) 间隙过大所致。凡遇此情况应检查并调整踏板自由行程, 然后再调整制动间隙。制动间隙一般盘式在0. O5- 0. 15mm，鼓式在0.25～0.5mm之间。

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3. 若连续踏几次制动踏板, 其踏板位置虽能升高, 但脚踩下踏板不动时, 踏板会

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自动下沉。这说明在液压制动系统中有制动液泄漏之处或是总泵阀门不严。此时应首先沿整个制动管路检查管路上尤其是接头有无密封不严之处, 必要时需检查各分泵皮碗处是否有泄漏或对总泵进行拆检。

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4. 当踏下踏板时, 踏板位置很低, 但再连续踩踏时其踏板位置并不升高。这说明制动总泵上通气孔或补偿孔堵塞, 应视情对总泵进行检查。

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5. 若踏下制动踏板时, 踏板高度符合要求, 而且脚感正常, 即不软弱下沉, 但汽车制动效果仍然不太理想。这说明是车轮制动器有故障。这时需拆检车轮制动器,着重检查制动器。若制动鼓失圆较重、刹车盘及摩擦片接触不良、硬化、油污等不合技术要求状况。

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当然, 若经过以上几种检查, 均无问题, 但制动性能仍不符合要求, 那么就要考虑对制动液质量进行检查, 并且检查制动液管道有无因碰凹陷过度而发生部分堵塞。

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6.若汽车无制动行驶3-4KM时停车，用手摸制动盘(鼓)，烫手属拖刹不正常，感觉高于常温但不烫手属正常(属轴承转动热量)。

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重要补漏

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法规规定2003年后出厂的轿车, 必须有制动器间隙自动调整功能，但我没发现操作手册有如何操作自动调节的说明。

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但不外是三种方法，很定有一种适合你的车：

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① 倒车急刹调整、

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②前进急刹调整

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③拉手刹调整。

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倒车急刹调整—在倒车时猛力踩踏板几次便可使制动器间隙恢复正常值。

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前进急刹调整—在车前进猛力踩踏板几次便可使制动器间隙恢复正常值。

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拉手刹车调整—在怠速驻车时，急速用力踏死刹车再拉紧手刹，后松手刹再拉死后踏死刹车，反复几次，可使制动器间隙恢复正常值。

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在去台试测检前先进行自动调整制动器间隙，刹车力会高些。如果你开车很少用急刹，经常做一下前进后退急刹路试对保持刹车的灵敏度大有益处，同时亦可测查到刹车效果及管道在受高压冲击有没泄漏或爆管之隐患故障。

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六、驾驶员反应时间及制动响应时间

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1.驾驶员反应时间

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驾驶员接到紧急停车信号时，并没有立即行动，而要经过T1秒以后才意识到应进行紧急制动，并开始移动右脚，再经过T2秒以后到才开始踩到制动踏板。

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这一段时间T=T1+T2，称为驾驶员反应时间。

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这一段时间，一般为0.4-1.Os，它与制动系的性能无关。

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反应好的驾驶员一般的反应时间在0．4—0．6s之间。驾驶员受危急惊吓时反应时间大多会大于1s，甚至产生把油门当刹车踩的错误。反应在1．5s以内属正常，当超过2s时被认为不正常。

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当汽车以50／h的速度行驶时，反应快的驾驶员在6-7m左右可以作出正确的判断，并采取了制动的动作；而反应慢的，则需在12-14m以上才能作出正确的判断和动作，许多突发事故在这样反应慢的情况下，往往已来不及防止了。

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2.制动系统响应时间

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驾驶员开始踏下制动踏板到制动结束，汽车制动的全过程包括:Ta制动系统的反应时间、Tb制动器起作用时间(协调时间)、Tc持续制动时间、Td放松制动器四个阶段。

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A.制动系统的反应时间

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随着驾驶员踩踏板的动作，踏板克服自由行程、制动器间隙所需时间，一般液压制动系统的反应时间为Ta为0.015s-0.03s。这一时间汽车没有减速运动。

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B.制动器起作用时间

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制动器起作用时间经过Tb后，制动压力迅制速增加到最大值，一般液压制动系统的起作用时间Tb为0.15s-0.3s。这一时间汽车有减速运动。

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C． Tc为持续制动时间，在该段时间内制动减速度相对稳定，Td为放松制动器时间，在该段时间内驾驶员放松制动踏板，制动过程结束。制动释放时间不得大于0.8s。

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3.安全车距

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汽车的制动距离随车速的增加而成正比的增加，所以车速越快，跟车距离越要大。

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集中精神，提早判断采取有准备的刹车动作，效果会好很多，千万不要把自己归入“反应好的驾驶员”一类，100km/h的速度，1秒钟汽车行驶就有28m，普通刹车距离40－50m，

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28＋50＝78m。

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也就是说100km/h的速度意识到应进行紧急制动时，汽车要在80m外停下。

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4.案例问题分析

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A.车友提出ls刹车踏板行程长造成刹车软的原因，比其它车多了个0.5秒。

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解答

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0.5秒常人都可跑3-4米，人脚跺踏下速度20-30米/秒。

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若LS刹车踏板行程就算比其它车多5cM是用长多少时间。

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5／2000＝0.0025秒，即刹车踏板行程比其它车多用了0.0025秒。

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120km/h速度，即每秒走33.3m，0.0025秒行走8.3厘米。

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另外，当你轻轻慢踏，5cm可能要用2秒都不够。

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整个制动系统的反应时间为Ta为0.015s-0.03s，所以，踏板行程时间所占比例很小。

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B.车友评论：

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刹车调教帕萨特很灵敏，轻轻一点就很强烈，但深踩刹车刹车力量增加的不明显。对于控制刹车平稳停车来说不舒服，控制的比较累。我不喜欢（新手喜欢，主要是心理感觉踏实）。旗云和QQ的刹车是一类的，就是刹车随刹车踏板被踩下的幅度逐步提高，特别是后半程，刹车力度呈跳跃性增加。新手可能觉得软刹不住。但我喜欢，对刹车力度好控制。

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点评：刹车踏板行程长造成刹车软的论点不成立。不管刹车踏板行程长短，刹车力不足时刹车距离很定长。设计调校刹车踏板行程长点与短点不是造成刹车软的原因，是两种风格，各自喜欢就好。

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B.车友：昨天差点跟PASSAT亲密接触了.

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我跟前车间距差不多5-6米,三挡刚挂上没有半分钟,也就50迈左右,前车突然紧急刹车,一脚停在了原地,我也随即踩了下去,TMD要是晚1-2秒钟踩刹车,我TMD肯定就追上它了,LS这刹车什么玩意啊? 当时也加上我踩的狠点,刹车感觉一点都不灵,肉的要死,ABS一启动,我感觉我的脚跟踩到了路面上是的,如果刹车要老是这个样子,没有改进的话,我想此类事情在发生一次,LS就必追前车无疑了.郁闷

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解答

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不知道是讲LS刹车好还是不好，算你是“反应好的驾驶员”一类，驾驶反应时间＋制动器起作用时间＝0.5秒，已知数速度50KM/H=13.9M/秒、车间距差不多5-6米。

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驾驶员反应时间车的行程：

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13.9M/秒×0.5秒＝6.95M。

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奇迹，未算50KM/H刹车距离，这车都未撞。

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或者正解：“前车突然紧急刹车,一脚停在了原地,”不是事实，应是前车急刹向前走了10多米，你的刹车距离比前车短。

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所以，讲刹车效能要讲数据，不能凭感觉。否则问题自相矛盾。

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七、汽车制动性能的真实考核—路试

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台试检测不能真实反映汽车动态制动性能，这是专家的观点，我在有关帖子讲过，不再赘术。所以汽车制动性能的真实考核唯有路试。

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通常对车辆制动系统的性能评价有以下两个方面

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1. 制动效能

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主要是指制动距离和制动减速度。制动距离是与减速度相对应的，刹车距离短时减速度亦大。制动距离是指在良好的试验道路上(附着糸数不低于0．7)，在规定的车速下紧急制动时 ，从踩下制动踏板至车辆完全停止时车辆所行驶过的距离。它是汽车制动系统中评价制动性中最基本的指标。

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2. 车辆的方向稳定性

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是指车辆在制动过程中维持直线稳定行驶和按预定弯道行驶的能力。汽车制动时如果发生侧滑、甩尾、 甚至调头等现象， 都不可能维持原行驶方向。在汽车制动过程中， 失去方向稳定性和转向控制能力有可能撞向路边，或与对面来车相撞、或被同向车相撞。

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按照国际法规(SAE)规定，低速时(通常为30Km/h内)，制动主要评价指标是制动时汽车减速度及刹车距离；高速时(通常为50Km/h以上)，制动主要评价指标是制动时汽车方向的稳定性。

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这种路试方法是科学的，低速时汽车刹车减速度及刹车距离效能好，正明刹车力足够。因低速附着力高，要求制动器制动力高，如果制动器制动力不足，则刹车距离变长。高速时附着力低，低速刹车力合乎要求则高速也一定乎合要求。并且30KM/H以下急刹，汽车即使有车轮抱死，侧滑不明显。

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各国对高速时的制动距离要求并不严格，但对方向的稳定性要求较严格，即制动时不允许有车轮抱死现象出现。车速越高，附着力越低，急刹时越容易产生抱死的侧滑，使汽车失控。所以，高速路试只要是评价制动时汽车方向的稳定性。

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车主自己的路试不可能有五轮仪等各种仪器做到精确侧量，本人经验50KM/H以上的速度路试误差可在1M内；刹车正常时，30KM/H刹车距离太短，误差较大，只感觉一脚踏下速度骤降。路试先低速试，逐步提高车速，以确保安全。

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路试方法是预先选定路边参照物，加速使汽车速度大于待测速度，可刹车控制速度接近待测目标速度，但到参照物前几米必须不带拖刹，脚轻碰放于制动踏板上(如果脚放于油门上加入人的反应时间测试，大奔也不合格)，车到参照物时一脚跺死刹车，停后侧量刹车距离。可作空档及带档测试刹车。另测量时，速度表速度应高于目标速度4-5％，用来校正速度误差。

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在实际行车中的急刹，正常的操作是：一脚踏死不松、双手紧握放向盘准备随时变道、眼观六路，作避险方向判断。所以通常紧急刹车时车停了也死火了，紧急制动后段只有危险解除了才有换档动作。凡是紧急制动前段有换档或脚踏离合板的都是错误操作，主次不分。充份利用发动机的制动力可缩短刹车距离，又可避免发动机空档息火失去制动及转向助力。

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八、待续何期?

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