汽车的使用性能指标

2.2　汽车的使用性能指标

汽车的使用性能是指汽车能适应使用条件而发挥最大工作效率的能力。它是汽车选型配备的主要依据，也是汽车运用的先决条件。

汽车技术水平的高低，主要由汽车性能的优劣显示，而在汽车使用中评价汽车性能的好坏，必须先给定使用条件，在此条件下方可分析汽车的技术性能与使用条件是否相适应。所以，汽车的使用性能好，即表示汽车对具体的使用条件是适应的，反之，即为不适应。

2.2.1　汽车容量

汽车容量是指汽车一次允许运载的最大货物量或乘客人数，它与汽车的装载量、车厢尺寸、货物的比重、座位数和站立乘客的地板面积有关。

载货汽车的容量常用单位载货量和装载质量利用系数评价。

单位载货量也叫比装载质量。

装载质量利用系数决定了该车型装载何种货物才能装满车厢，才能利用好汽车的全部装载能力。一般来说，汽车的装载质量愈大，愈不适于装载单位容积质量轻的货物，特别是散装货物。

汽车(货车)的容量向大型和小型两个方向发展，这样可以适应大宗货物和短途小批量货物的不同需要。大吨位的汽车具有较好的经济效果，在运距大于12km的情况下，装载质量12t以上的货车，运输效率较装载质量4t以上的货车提高3～4倍，成本下降80%～85%。

2.2.2　速度性

汽车以最少的时间耗费送达货物或旅客的能力，称之为汽车的速度性。汽车的速度性越好，运输生产率就越高。评价速度性的主要指标是:动力特性、最高车速、加速能力和平均行驶速度等。

1.动力特性

汽车的动力特性决定了汽车在各种不同行驶阻力道路上行驶的可能速度，动力特性常用动力因数(D)表征:

式中，F_t为驱动力(N);F_w为空气阻力(N);G为汽车的质量(N)。

汽车的动力因数取决于汽车的结构参数，不同型号的车辆，只要动力因数相同，便能克服同样的道路阻力和加速阻力;当汽车的回转质量换算系数相同时，便可以产生同样的加速度，产生相同的行驶速度。但由于车辆的用途和使用条件的不同，不同类型的车辆在同一挡位的动力因数是不相同的，根据不同挡位的动力因素便可判断汽车对各种道路条件的适应性。

动力因素的基础是发动机的功率和转矩，因而又常用比功率和比转矩评价汽车的动力性。

比功率———汽车的发动机最大功率与汽车的总质量之比。

比转矩———汽车的发动机最大转矩与汽车的总质量之比。

对于用途不同的车辆，比功率和比转矩的要求是不相同的，轿车比货车的要求高。表2－1为几种典型车辆的动力性指标。

表2－1　典型货车和客车的比功率和比转矩

2.最高车速

汽车在水平良好的路面上满载行驶所能达到的最高行驶速度称之为最高车速。最高车速是汽车动力性的一个重要指标，不同用途的汽车，其最高车速也不同。轿车的最高车速比货车高得多，同时汽车的最高车速还受道路和安全条件的制约。近10年来，如东风EQ1090汽车的最高车速为90km/h，桑塔纳2000轿车的最高车速为166km/h(电喷发动机为172km/h)，红旗CA7220轿车为175km/h，奔驰380SEC轿车的最高车速达210km/h。

3.加速能力

加速能力用起步加速和超车加速能力表示，其表示方法通常用加速时间和距离或加速时间和速度表示。即通过规定路程所需的时间(如通过400m所需的时间，单位s)，或达到规定车速所需的时间(如0～60km/h所需的时间，单位s)。例如桑塔纳2000轿车0～80km/h的加速时间≤9.9s(电喷发动机车为9.7s)，奥迪100轿车0～96km/h的加速时间为9.5s，0～400m加速时间为17.4s;红旗CA7220轿车0～100km/h的加速时间≤14.5s;奔驰380SEC轿车0～48km/h的起步加速时间为3.8s，0～96km/h为9.1s，超车加速128～160km/h为17.1s等。

4.爬坡能力

以汽车满载时在良好的路面上的最大爬坡度表示。有的国家是以一定的坡道上，汽车必须保证的行驶速度来表示。货车的爬坡能力强，一般爬坡度i都在30%左右(16.5°)，例如东风EQ1090汽车的最大爬坡度i_max规定大于28%。对于越野车，最大爬坡度i_max≥60%(30°左右);轿车的最大爬坡度i_max一般为20%。

5.平均技术速度

即汽车行驶时间内的平均速度。计算时不包括装卸物资、上下乘客、排除技术故障的停歇时间，但包括遵守交通规则必须要停车的时间。

2.2.3　使用方便性

汽车的使用方便性是一个综合的使用性能，指汽车在结构上为使用者提供条件的方便性。它由一系列性能指标构成，主要有:平顺性和舒适性、行驶方便性、装卸货的方便性、操纵方便性、紧凑性、机动性、上下车的方便性、舒适性和最大续驶里程等。

1.行驶平顺性和乘坐舒适性

平顺性是指汽车以最小的车身振动，在各种不平路面上行驶的适应能力。行驶平顺性的优劣，通常是根据人体对振动的生理反应，以及振动对货物完好的影响来评价。其主要用振动参数，如振动的频率、振幅、加速度等作为评价指标。舒适性是评价在规定的行驶条件下，在合理运行时间范围之内驾驶员与乘客感觉良好的标准。

影响舒适性的因素有:座椅尺寸形状及其空间与人体接触处的材料硬度和质感，振动频率，视野，内饰对乘客心理影响效果和乘坐安全感等。

2.机动性

机动性指车辆在最小面积内转向和转弯的能力。评价指标主要包括:前外轮最小转弯直径(或转弯半径)、转弯的通道宽度等。国家标准GB7258———1997《机动车运行安全技术条件》规定:机动车辆的最小转弯直径以前轮轨迹中心为基准，测量值不得大于24m。且当转弯直径为24m时，前转向轴和末转向轴的内轮差(以两内轮轨迹中心计)不得大于3.5m。一般重型载货汽车的最小转弯直径D_min=18～22m，中型车为15～17m，轻型车为11～16m。

3.操纵方便性

指驾驶员在驾驶汽车的过程中劳动强度的高低。评价的量标通常为:施加于操纵机构的力，运行时驾驶员的操纵次数，工作装置的位置和装备情况，视野及后视镜的装置情况，照明及信号装置是否完善等。

4.装卸货方便性

指车辆对装卸货物的适应能力。表征车辆装卸方便性的指标主要有:货箱和车身地板的装货高度，从一面、两面、三面装卸货物的可能性，厢式车车门的构造、布置和尺寸，有无随车装卸货物的装置及其效率等。

5.乘客上下车的方便性

主要对轿车和客车而言。乘客上下车方便与否取决于车门的布置(轿车)和车门踏板的结构参数，如踏板的高度、深度、级数和能见度，以及车门的宽度。客车的方便性还影响城市公共汽车在线路上的延续时间。

6.紧凑性

紧凑性是表征汽车外形尺寸合理与否的指标。主要有:

(1)汽车的长度利用系数λ_L

式中，L_k为车身有效容积的内长(m);L_a为汽车的外形长度(m)。

(2)汽车外形尺寸利用系数λ_F

式中，A_k为汽车车身(厢)内腔面积(m²);A_a为汽车轮廓占地面积(m²)

7.最大续驶里程

即汽车的油箱加满油后能行驶的最大里程数L_T

式中，V_c为油箱容积(L);Q_s为百千米油耗(L/100km)。

2.2.4　燃料经济性

汽车在一定的使用条件下，用最少的燃料消耗完成单位运输工作的能力，称之为汽车的燃料经济性。燃料经济性是汽车使用经济性能的一个很重要的指标，它对汽车运用的效果有决定性的影响。燃料费用一般占汽车运输成本的20%～30%，所以降低汽车的燃料消耗是减少使用费用支出的主要途径之一。燃料经济性的评价指标通常是用在规定条件下行驶单位里程所消耗的燃料量表示，单位:升/千米(L/km)，或升/百千米(L/100km)，一般称之为百千米油耗。在国外，也有用每燃烧单位体积燃料汽车行驶的里程数表示，单位:千米/升(L/km)或英里/加仑(mile/gal)，以及用每升油耗的行程(L/km)来表示。运输企业也用运送单位质量的货物至单位里程所消耗的燃料量表示汽车的燃料经济性，单位:升/百吨千米(L/100t·km)或千克/百吨千米(kg/100t·km)。此评价参数不仅表示了燃料消耗量，而且还表示了运输的效率，便于比较不同装载质量汽车的燃料经济性。

测定汽车燃料经济性的试验方法有很多。如我国国家标准规定有:在道路条件下的直接挡全油门加速燃料消耗量试验，等速燃料消耗量试验，多工况燃料消耗量试验，限定条件下的平均使用燃料消耗量试验，汽车在底盘测功机上的循环试验等。

汽车直接挡全油门加速燃料消耗量的试验条件:汽车挂直接挡(没有直接挡的预备段，在测试路段的时挂最高挡)，以30±1km/h的初速度，稳定通过50m起始点开始，油门全开，加速通过测试路段测得燃料消耗量。

进行汽车等速行驶燃料消耗试验时，汽车用常用挡位，往返等速行驶通过500m的测试路段，分别测试车速为20km/h，30km/h，40km/h，…直至90%最高车速各车速下的燃料消耗量。然后以车速为横轴、燃料消耗量为纵轴，绘制出曲线图，称之为等速燃料消耗量特性曲线，简称等速油耗曲线。图2－6是某轿车的等速油耗曲线，曲线上的最低点通常出现在中、低车速，称之为经济车速。使用经济车速行驶，汽车的燃料消耗最少，但运输的生产率有所下降，所以综合考虑的结果，往往采用比经济车速较高一些的车速行驶。

多工况燃料消耗量试验是考虑了实际行驶中频繁出现的加速、减速，停车怠速、制动等各种工况，并将其根据车型经加工简化规定为标准的循环进行试验。

限定条件下的平均使用燃料消耗量试验，其选择的测试路段应是三级以上平原干线公路，长度不小于50km，试验时轿车的车速为60±2km/h，铰接式客车为35±2km/h，其他车辆为50±2km/h，测定每50km单程的燃料消耗量，然后换算成百千米燃料消耗量。往返各试验一次，以两次测量结果的算术平均值作为测定结果。

图2－6　等速油耗曲线

为了节约石油资源，很多国家都制定了限制汽车油耗的法规，从而促进了燃料经济性的不断提高。

2.2.5　安全性

汽车以最小的交通事故概率和最少的公害适应使用条件的能力，称为汽车的安全性。

安全性是汽车的重要使用性能之一(节能、降污、安全是汽车使用所必须具备的能力)，它直接关系到人们的生命和健康，以及汽车和运输货物的完好。汽车的速度性能发挥如何，很大程度上取决于汽车的安全性能是否达到，特别是随着汽车保有量的日益增加和汽车速度的提高，对汽车的安全性要求也愈来愈严格。如90年代日本提出的ASV(AdvancedSafety Vehicle)，就是一种在传统安全技术的基础上，装备先进电子技术的高度智能化安全汽车。它主要采用了安全预防技术、事故避免技术、减少损伤和碰撞后伤害与防护技术，是汽车安全技术研究应用的代表。

汽车的安全性是由一系列结构性能而组合体现的。我国汽车强制性标准分为三大部分，即:安全、污染控制和节能，其中安全性标准项目包括主动安全、被动安全和防火安全。

1.汽车主动安全性

汽车主动安全方面的主要内容有:

(1)保证驾驶员有良好的视野方面。驾驶员前视野要求;汽车后视镜的安装要求及性能;风窗玻璃除霜、除雾;刮水器洗涤器等。

(2)保证良好操纵性能方面。转向系统、加速控制系统、制动系统的功能;汽车喇叭的性能等。

(3)各种照明及信号装置的要求。即各种照明及信号装置的标识、性能要求，前照灯、雾灯、倒车灯、转向灯、制动灯和示廓灯的位置及要求等。汽车驾驶室内各种操纵件、指示器及信号装置使用统一的图形标志，可避免驾驶员错误识别或错误操作而导致车祸。

2.被动安全性

被动安全性即发生事故时的安全性，是指汽车发生交通事故后，减轻乘员和行人伤亡以及减少车辆损失的结构性能，其中主要有:

(1)驾驶室、车身结构的刚度，防止正面、侧向撞击的性能，特别是轿车的侧门强度。

(2)汽车座椅系统的安全性，包括座椅强度、安全带强度、安全带固定点的强度、座椅头枕等。它的作用主要是保证撞车时能吸收乘员的能量，确保乘员的生存空间。

(3)汽车的内外凸出物(特别是轿车)要求。例如:在头部碰撞基准区内的刚性材料构件和粗糙表面等。

(4)汽车和挂车的侧面及后下部设有防护装置，主要有用来防止车辆在行进之中有其他人、车、动物等撞入，造成事故。

(5)汽车安全玻璃。汽车上的玻璃都应是安全玻璃，以防止撞击后玻璃破碎伤人。目前我国规定使用国家安全认过的玻璃装车。

3.防火安全性

防止车辆火灾的结构措施主要有:

(1)提高车身内饰材料的耐火性。要求用阻燃材料制造，阻燃材料应满足:①不燃烧;②可以燃烧，但燃烧速度不大于100mm/min(按规定的试验方法试验);③燃烧火焰在60s内自行熄灭，且燃烧距离不大于50mm。

(2)燃油箱规定。燃油箱与排气管的出口端位置应相距300mm以上，或设置有效的隔热装置，燃油箱的加油口和通气口应距裸露电气接头与电气开关200mm以上，燃油箱的通气口应保持畅通，且不能朝向乘人的车辆内，安装牢靠，不致由于振动、冲击而发生损坏及漏油现象。

(3)轿车碰撞时燃油箱的泄漏规定。主要是防止碰撞后油箱漏油引起燃烧，造成二次损坏。要求按规定的试验方法试验时从燃油箱及燃油管泄漏的燃油总量，在5min内不得大于200ml。

4.制动性

汽车的制动性是强制停车和降低车速的能力，直接关系到人们的生命和健康，是汽车行驶的重要保障。只有汽车具有优良的制动性能时，才能保证在安全的条件下充分发挥其速度性能。因而制动性是汽车使用过程中安全性的重要指标。评价汽车制动性的主要指标是:制动效能(制动力、制动距离和减速度)、制动效能的稳定性以及制动时汽车的稳定性。

(1)制动效能。汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力称之为汽车的制动效能。它是评价汽车制动性最基本的指标，主要由制动距离和制动减速度评价。

①制动距离。车辆制动过程中所驶过的距离。制动距离可由下式计算

式中为t为制动器作用时间(又称滞后时间或协调时间)，即从踩下制动踏板到制动力增长至最大值的时间(s)，v₀为制动时的初速度(m/s)，φ为附着系数。

②减速度。车辆制动时能够达到的最大减速度。根据汽车理论可知，汽车所能达到的最大减速度j_max=φ·g(m/s²)。即汽车的最大制动减速度是由道路条件所决定的，各种性能优良的制动器应考虑要充分利用道路的附着性能。

制动距离和减速度的值主要是通过试验确定。

除用制动距离和减速度评价外，也可用制动力评价。制动力是在室内用制动试验台检测汽车各轮的制动力大小，根据其与轴荷的比例判断制动效能是否合格。

(2)制动效能的稳定性。制动效能稳定性是指制动效能不因制动器摩擦条件的改变而恶化的性能，包括热稳定性和水稳定性。

水稳定性———制动效能不因制动器浸水而衰退的能力。

热稳定性(抗热衰退性)———制动器连续使用，温度升高后保持冷态时制动效能的能力。

(3)制动时的方向稳定性。制动时，汽车保持按给定轨迹行驶的能力。各轮的制动力不均匀、比例不当是导致制动跑偏、侧滑，使汽车失去控制而离开原行驶方向的基本原因。通常规定制动稳定性试验时，车体任何部位不许超出2.3～3.0m宽的车道。

制动时的前、后轮轴先、后抱死的顺序对方向稳定性影响很大。如果后轮先抱死拖滑，则在轻微的侧向力作用下，就会产生后轴侧滑。特别是在急转弯和调头时更为明显。地面越滑，制动距离越长，而后轴出现侧滑越剧烈。防抱死制动系统可根据制动时制动强度的动态变化，自动控制制动力而使侧滑减少。

2.2.6　通过性

通过性指车辆不用其他辅助措施以足够高的平均速度通过各种坏路面(湿、雪、冰)、无路地段和自然障碍的能力。

对于经常在道路条件较差的地区使用的车辆，如农用、林用、军用、工地等车辆，通过性十分重要，但对于在高等级公路上行驶的车辆则要求不高。但是任何类型的车辆都有可能要通过恶劣路面和无路地段，因而都应具有与其使用条件相适应的通过性。通过性包括轮廓通过性和支撑通过性。

1.轮廓通过性

轮廓通过性表征车辆通过坎坷不平路段、障碍(陡坡、侧坡、台阶、壕沟等)的运行能力。表征车辆轮廓通过性的指标有:离地间隙C，接近角γ₁，离去角γ₂，纵向通过半径ρ₁，横向通过半径ρ₂(如图2－7所示)，以及车辆通过的最大侧坡等。

图2－7　汽车轮廓通过性的几何参数

最小离地间隙C是汽车除去车轮外的最低点与路面之间的距离。它表征汽车无碰撞地越过石块、树桩等地面障碍的能力。汽车的前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器和主传动器外壳等通常有较小的离地间隙。接近角γ₁与离去角γ₂是指自汽车车身前、后突出点向前、后车轮引切线时，切线与路面之间的夹角。它表征了汽车接近或离开障碍物(如小丘、沟洼地等)时不发生碰撞的能力，也就是不发生触头和拖尾失效的能力。接近角和离去角越大，则汽车的通过性越好。

纵向通过半径ρ是指在汽车侧视图上，作出与前、后轮及两轴间轮廓相切，纵向通过半径ρ₁的圆的半径。它表征汽车可无碰撞地通过小丘、拱桥等障碍物的轮廓尺寸。纵向通过半径越小，汽车的通过性越好。

2.支撑通过性

支撑通过性表征车辆在松软土壤、雪地、冰面、沙漠、滑溜路面上运行的能力。其评价参数通常有:

(1)附着质量和附着质量利用系数。为满足汽车行驶的附着条件，应满足下式

式中，G_φ为附着质量;φ为附着系数;G_a为车辆总重;ψ———道路阻力系数，ψ=f+i;f———道路的滚动阻力系数;i———道路的坡度。

则:G_φ/G_a=k_φ称之为附着质量系数。

(2)接地比压。车轮接地比压可由下式计算式中，G_k为车轮上的法向载质量(kg);A₀为车轮接地面积(cm²)。

车轮接地比压一般比轮胎内压高10%～20%。推荐的汽车列车车轮接地比压为;轴载质量＜10t，F≤0．65MPa;轴载质量＜6t的车辆，F≤0．55MPa。

2.2.7　可靠性和耐久性

可靠性和耐久性是评价汽车技术水平的综合性使用性能的指标。

1.汽车的可靠性

汽车的可靠性是指在规定的使用条件下和规定的行程内完成规定功能的能力。其评价指标有:

(1)平均首次故障里程(MTTFF)

(2)平均故障间隔里程(MTBF)

式中，S为试验里程(km);r为试验里程S内发生的1、2、3类故障的总数。

(3)当量故障率λ_D是将汽车行驶时发生的各类故障，按其造成的后果及对汽车工作性能的影响程度分为四大类:第一类为致命故障，其涉及行驶安全，可能导致人身伤亡或者引起主要总成报废，造成重大经济损失或对周围环境造成危害，达不到法规要求;第二类为严重故障，可导致主要总成、零部件损坏或性且不能用随车工具和易损备件在短时间内(30min)内修复;第三类为一般故障，可在30min内修复;第四类为轻微故障，用随车工具在5min轻易排除。

2.汽车的耐久性

汽车的耐久性是指汽车进人极限技术状态之前，经预防维修(不更换主要总成和大修)维持工作能力的性能。评价指标有:

(1)第一次大修前的平均行程(目前国产中型车平均为150000～170000km国外为300000km)。

(2)大修平均间隔里程。

3.汽车的使用期限

汽车的使用期限是指新制汽车开始使用直至注销为止的使用延续时间(或行程)。使用期限分为技术使用期限、经济使用期限和合理使用期限。

2.2.8　维修性

汽车的维修性是指在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法维修时，保持或恢复到规定功能的能力。评价指标有:

(1)汽车的技术利用系数k_T

式中，T_s为汽车处于工作能力状况时间的数学期望;T_m为因维护停驶时间的数学期望;T_r为因修理停驶时间的数学期望。

(2)完好率k₀

式中，t为无故障工作时间;t_r·m为维修时的停驶时间。

(3)汽车工作能力被恢复的概率表征汽车在规定的时间内，其工作能力被恢复的可能性。

(4)机构、总成和汽车的维护周期。

(5)维护和修理的劳动量。

(6)维护和修理的比费用。

2.2.9　汽车的质量利用

表征汽车整备质量与装载质量之间的关系，即自重和装载质量之间的关系。通常用如下指标表示:

汽车的质量利用系数=汽车装载质量/汽车的净质量

或汽车的整备质量利用系数=汽车装载质量/汽车整备质量

整备质量利用系数不仅反映设计、制造水平，而且也反映其使用经济性，因而是汽车技术进步的主要标志之一。我国轻型汽车的整备质量系数一般在1．1左右，中型车在1．35左右，重型车在之间。随着汽车技术的不断提高，汽车的质量利用系数也在逐步提高。例如解放牌CA10B载重汽车的质量利用系数是1．05，CA141是，东风牌EQ1090载货汽车的质量利用系数是1．225，EQ1141G8t平头柴油载货汽车是1．38。

2.2.10　外形尺寸(外廓尺寸)

汽车的外形尺寸包括总长、总宽和总高，它们必须与公路、桥梁、涵洞和铁路运输等有关标准相适应。GB1589—89对汽车的长、宽、高分别制定了限值。例如

长:载货汽车:≤12m，整体式客车:≤12m;

半挂汽车列车:≤16.5m，单铰接载客车:≤18m;

全挂汽车列车:≤20m，双铰接载客车:≤23m(在指定的线路上运行);

宽:≤2．5m，不包括后视镜等可折叠部位;

高:≤4m，汽车空载时，顶窗、换气装置处于关闭状态。

定线行驶的双层客车高度不超过4.2m，同时要求后视镜伸出车外的最大宽度≤250mm，顶窗、换气装置开启状态时不得超出车高300mm。