山东违章查询,山东道路交通安全网
爆胎与轮胎安全技术_安全研究_山东道路交通安全网

  轮胎是汽车结构中最重要的部件之一,直接关系到驾驶性能和行车安全。随着汽车性能的不断提高、高等级公路的快速发展,对轮胎的安全性能提出了更高的要求。据统计,目前我国高速公路交通事故中由于爆胎而引发的交通事故已占意外原因引发事故总数的30%以上,爆胎已成为高速公路交通事故的重要肇因。为解决爆胎以及因轮胎漏气、缺气行驶进而引发爆胎等问题,世界各国科研人员都开展了各种各样的研究,从不同角度着手改善轮胎的安全性,以尽可能减少爆胎,或在发生爆胎后尽可能减少损害。

  一、轮胎爆胎原因分析

  汽车轮胎按构造可分为斜交轮胎和子午线轮胎两大类,其中子午线轮胎又分为有内胎型和无内胎型两种。从环保、安全等角度看,无内胎子午线轮胎具有很大优越性,包括重量轻、滚动阻力小、内外胎之间无磨擦生热、轮胎升温低,有利于高速、长距离运输等。另外,无内胎轮胎被扎破后,不会像有内胎轮胎那样胎压一泄到底,往往是缓慢漏气,使驾驶人有一定的时间减速停车,因此具有更高的安全性。目前绝大多数高速行驶车辆(如轿车等)都使用无内胎的子午线轮胎,从轮胎发展趋势看,子午化、无内胎化也是今后轮胎发展的主流。目前的轮胎安全技术,基本上都是在无内胎轮胎基础上开发和推广应用的。

  从爆胎产生原因看,有外界因素也有内在原因,概括起来主要有以下几种:车轮行驶在路上遇到异物的撞击或被割破;由于轮胎老化、胎侧帘线断裂等原因,在轮胎外侧出现鼓包或裂纹,局部强度降低,当高速行驶时如果内部胎压升高,造成爆胎;轮胎气压异常,包括胎压过高或胎压过低。

  轮胎气压异常对轮胎的影响主要表现在:当轮胎气压过高时,会引起轮胎伸张变形,胎体弹性降低,汽车在道路上行驶时所受到的动负荷也增大,如遇到冲击会产生内裂或爆破,同时胎压过高还会使轮胎的接地面积减少,使胎冠中部磨损加剧。胎压过低,则会使轮胎胎面的中部区域与路面间接触力量减小,胎肩承受的载荷增加,此时,轮胎的挠曲变形加大,刚度降低,易导致胎体帘布层呈环状断裂,严重时就会引发爆胎。另外,当车辆缺气行驶时,随着胎压的下降,轮胎与地面的摩擦将成倍增加,胎温急剧升高,使得轮胎变软,强度下降,在这种情况下,如果车辆高速行驶,就可能导致爆胎。轮胎缺气,即便是低速行驶也会损伤轮胎,埋下安全隐患。

  据统计,在各种爆胎原因中,轮胎气压过高占20%,轮胎气压不足占57%,其他占23%。因此,防止轮胎缺气行驶,是减少爆胎产生的重要手段之一。

  二、轮胎安全技术

  与爆胎相关的轮胎安全技术可分为二大类,一类是预防轮胎因非正常使用而造成爆胎的“预防”技术;另一类是在爆胎后进行挽救,防止车辆因爆胎而发生事故的“补救”技术。

  (一)预防爆胎的技术

  1、轮胎压力监测系统TPMS

  由于轮胎气压异常(尤其是缺气)是引发爆胎的最重要原因,因此,通过技术手段监测胎压,保持轮胎在正常胎压状况下行驶,是预防爆胎发生的重要手段。轮胎压力监测系统TPMS(Tire Pressure Monitoring System)是在汽车行驶或停止时,对轮胎的压力和温度进行实时监测,以保证轮胎的压力和温度维持在标准范围内。当轮胎压力或温度超过规定范围时,TPMS能发出报警,提醒驾驶人及时检查轮胎状况。

  TPMS主要有直接式和间接式两种类型,它们通过不同的工作原理对轮胎实施监测。直接式TPMS通过安装在轮胎内的传感器直接测量轮胎内的气压和温度,并将有关数据以无线方式传输到驾驶室内的接收主机;间接式TPMS则通过汽车ABS系统的轮速传感器测量轮胎的转速,通过比较四个轮胎的转速差来推断轮胎气压是否异常:当某一只轮胎的气压太高或不足时,轮胎的直径就会变大或变小,车轮的转速也相应产生变化,监测系统将车轮转速的变化情况同预先储存的标准值比较,就能得出轮胎气压太高或不足结论,从而报警。

  这两种系统各有优缺点:直接式系统测量精度高、报警时间短,无论停车或行驶时都能测量,但生产成本高,且目前使用的基本上都是带电池TPMS,即安装在轮胎内的传感器单元需使用电池供电,因此电池寿命的长短直接关系到TPMS的使用年限,限制了传感器单元的检测采样频率和发射频率。而间接式系统则不存在电池寿命问题,其生产成本也远低于直接式系统,但间接式系统在使用上存在一定的局限性,如当车辆停止时或两个以上轮胎同时缺气时(这种情况可能在汽车闲置一段时间后发生)间接式系统就无法发挥作用;当工作环境发生变化,如更换新轮胎时,间接式系统需要重新设定;间接式系统也无法对轮胎温度进行测量和报警。

  由于TPMS能在汽车行驶的动态过程中对轮胎状况进行实时监测,对日常行驶中最常出现的轮胎漏气、低压行驶等现象能有效进行预警和提示,对提高汽车行驶安全性具有很好的“事先预防”的作用,是目前使用最广泛的轮胎安全产品,在北美、欧洲、日本等市场已得到了广泛应用。如美国从2007年9月起,所有新销售的汽车都安装了TPMS,TPMS已成为汽车电子系统中必备的安全装置。我国目前配置安装TPMS的车型还很少,但随着我国道路状况的不断改善,人们对行车安全要求的不断提高,TPMS在我国的应用也会越来越广。

  2、防漏气轮胎

  轮胎漏气后缺气行驶,是造成轮胎损伤和引发爆胎的重要原因之一,因此,除了采用TPMS等胎压监测装置监测胎压外,世界各国还十分重视防漏型轮胎的开发研究,历经了长期的摸索和试验,曾对轮胎灌入防漏剂等,目的是在轮胎漏气后堵住漏洞。但防漏剂的液态性能使其流动性大,特别在加速、刹车时,都能感觉到液体在车胎中的冲撞,影响轮胎的平衡性。同时,车辆高速行驶时,流动的防漏剂会在离心力的作用下向轮周的中心部流动,造成轮胎的不平衡和偏重,影响行驶安全。加上防漏剂对轮胎内腔和轮毂的腐蚀作用,使轮毂过早报废,这些都限制了防漏剂的可应用性。

  新型的防漏气轮胎,则是在轮胎内部喷涂一种特殊的防漏气涂层,这种技术的关键是解决了涂层材料的物理、化学性能以及涂层材料和轮胎内壁之间的喷涂粘合工艺,使涂层材料在-45℃至120℃的温度范围内均能保持硬度和粘度不变,防止涂层材料在使用中的堆聚现象。在喷涂工艺方面,采用清洗剂处理轮胎内壁表面后直接喷涂的方法,使防漏材料和轮胎内壁之间能牢固粘合,同时不损伤轮胎内壁。

  用这种材料和工艺制成的轮胎具备耐扎、防漏气的性能,其作用原理是,通过在轮胎内壁均匀地喷涂一层带状的、呈胶状物的高分子有机合成橡胶,在胎内形成了一个带有一定厚度的防漏气安全保护层。当轮胎的行驶面被钉子等尖状物体扎破后,保护层的胶状物就会在瞬间从各个方向将其紧紧封住,不让胎内气体泄漏。钉子拔出后,胶状物又会自动复位闭合,完全堵住漏洞,从而使轮胎