汽车在坏路和无路条件下的使用

7.5　汽车在坏路和无路条件下的使用

坏路或恶劣道路是指泥泞的土路、冬季的冰雪道路和覆盖砂土的道路等;无路是指松软土路、耕地、草地和沼泽地等。

汽车在坏路和无路道路上行驶时，其平均技术速度和装载质量明显下降，影响了汽车运输生产率。显然，汽车的通过性是其主要问题。

7.5.1　汽车在坏路和无路条件下的使用特点

在坏路和无路条件下，汽车驱动轮与路面的附着力减小，车轮的滚动阻力增大，突出的障碍物也会影响汽车的通过，而使汽车的牵引附着条件恶化。

汽车在松软的土路上行驶时，支撑路面将出现残余变形，车轮在路面上形成车辙，滚动阻力增大。汽车在泥泞而松软的土路上行驶时，常因附着系数低，引起驱动轮打滑，使汽车无法通过。

汽车在土路上的附着系数与土壤的性能状况、轮胎花纹和气压、汽车驱动轴上的负荷及汽车的行驶速度有关。

附着程度的好坏主要取决于轮胎与路面的接触处变形后的相互摩擦情况。在干燥平坦的土路上，附着系数约为0.5～0.6。在不平整的低级道路上，由于减少了轮胎与路面的接触面积，附着系数下降。而当路面潮湿或泥泞时，其表面坑洼都被泥浆填满，阻碍了轮胎与路面间的接触，致使附着系数降低到0.3～0.4或更低。

轮胎花纹和轮胎气压对附着系数的影响较大。越野花纹轮胎与路面抓着力大，附着系数大，适于坏路和无路上使用。轮胎气压低，轮胎与路面的接触面积大，单位压力减小，增加了轮胎与路面的附着。

在较差的路面上行驶时，轮胎花纹和气压对汽车最大牵引力有极大的影响(见表7－5)。

表7－5　不同花纹的9.00－20轮胎最大牵引力对比试验结果

轮胎对路面的单位压力下降，在软土路上行驶的滚动阻力也下降。图7－17给出了低压胎在软土路上的附着系数与滚动阻力的变化情况。轮胎气压过低时轮胎变形显著增大，滚动阻力略有增加。

砂路的特点是表面松散，受压后变形大，轮胎花纹嵌入砂土后，因砂土的抗剪切能力差，附着力小，附着系数降低度，同时，车轮的滚动阻力增大。干砂路和流沙地容易使汽车打滑，特别是在流沙地上，汽车车轮的滚动阻力系数为0.15～0.30或更大，而驱动轮由于附着系数小而空转，影响汽车通过性能。

雪路对汽车通过性的影响主要取决于雪的特性，即雪层的密度和硬度。雪层密度越大，其承受的压力也越大。雪层密度与气温和压实的程度有关。气温越低，雪层密度越小。雪层硬度也与气温有关。气温低，雪层干而硬;气温高，雪层软而松。当气温在－10℃～－15℃时，雪路的性能见表7－6。从表中可以看出，雪路比一般刚性路面对车轮的滚动阻力增加了，而车轮的附着系数显著下降，雪层的密度越小，汽车的行驶条件越差。

表7－6　－10～－15℃时，雪路的主要性能

雪层厚度对汽车行驶也有一定影响。在公路上，经车轮压实，平坦而密实的雪层厚度为7～10cm时，对汽车的正常行驶影响不大;当雪层特别是松软雪层加厚时，汽车的通过性将明显下降。使用经验表明，雪层厚度大于汽车最小离地间隙的1.5倍、雪密度低于0.45g/ cm³时，汽车便不能通过。

汽车在冰路上行驶时，轮胎与冰面的附着系数非常低。在冬季有冰的道路上，附着系数可降低到0.1以下，但是车轮滚动阻力与刚性路面相对增加。为了保证行车安全，在冰路上行驶时的车速要低，行车间隔要大。特别是通过河流或湖泊的冰面时，还需要检查冰层厚度和坚实情况(裂缝、气泡或雪的夹层)。

μ－附着系数f－滚动阻力系数

(μ－f)－附着系数与滚动阻力系数的差值

图7－17　轮胎气压不同时，附着系数、滚动阻力系数及其差值的变化

冰层除了表面有一层冰雪外，主要由混浊的上层和透明的下层组成。在检查冰层厚度时，每隔15m～25m测量一次这两部分冰层的厚度，并观察冰层的状况。在气温低于0℃情况下，汽车通过冰封的渡口时，冰层的最小厚度参见表7－7。

表7－7　冰层的承受能力

7.5.2　汽车在坏路和无路条件下使用时采取的主要措施

在坏路和无路条件下使用时，改善驱动轮同路面之间的附着系数和减少滚动阻力对提高汽车的通过性是最有意义的。

从使用方面改善汽车通过性的措施为:提高车轮与路面的附着力，或减少轮胎对地面的压力，防止车轮滑转;采取汽车自救措施;合理使用汽车轮胎。

在汽车驱动轮上装防滑链是提高车轮与路面附着系数的有效措施，已得到广泛应用。防滑链的形式主要取决于路面状况和汽车行走的结构。防滑链有普通防滑链、履带式防滑链和防滑块。

普通防滑链是带齿的(圆型、V型或刀型)链条，用专用的锁环装在轮胎上。这种防滑链在冰雪路面和松软层不厚的土路上有良好的通过性，而在松软层厚的土路上效果明显下降。

履带链有菱形和直形的，履带链能保证汽车在坏路上，甚至驱动轮陷入土壤或雪内仍可以通过，菱形履带链具有防侧滑能力。

防滑链的缺点是链条较重，拆装不方便，更重要的是装有防滑链的汽车，其动力性和燃料经济性均下降;在硬路面上行驶的冲击大，使轮胎和后桥磨损增大。因此仅在克服困难道路时，轮胎才装用防滑链。克服短而难行的无路地段时，宜使用容易拆装的防滑块和防滑带。

冰雪路面摩擦系数小，用一般轮胎行驶较困难，国外多使用具有特殊胎面花纹的雪地轮胎，雪地轮胎在冰雪道路上具有良好的制动性能，见图7－18。表7－8给出了制动初速度为40km/h时，雪地轮胎在压实雪路面上的制动性能与带防滑链的普通轮胎的比较结果。

图7－18　雪地制动力系数与滑动率的关系

表7－8　雪地轮胎与带防滑链的普通轮胎制动性能比较

汽车克服局部障碍或陷住时，可采用自救措施。一般的自救方法是，去掉松软泥土或雪层，在驶出的路面上撒砂、铺石块或木板等，然后将汽车开出。也可以用绳索绑在树干(或木桩)和驱动轮上，如同绞盘那样驶出汽车。

为了提高汽车在坏路和无路条件下的通过性，可根据路况选择汽车轮胎气压和花纹。

1.轮胎气压

轮胎气压减小后，轮胎与路面的接触面积增大，单位压力减小，致使车轮的滚动阻力减小，并改善了附着条件。表7－9所示为汽车在土路上行驶时与土壤特点相适应的轮胎气压。轮胎气压降低后，轮胎变形加大，使用寿命降低，因此不能使轮胎长期低气压工作。

2.轮胎花纹

轮胎胎面花纹可分为普通花纹、越野花纹和混合花纹，即纵向花纹、横向花纹和纵横混合花纹。

越野花纹轮胎特点为:花纹横向排列、花纹沟槽深、凸出面积小，与地面抓着力大、抗刺扎和耐磨性好，适合在坏路和无路条件下使用(见表7－5)。

在使用中，应注意轮胎的磨损情况，轮胎花纹的剩余深度是检查轮胎磨损的标准。因此，国际上都有规定，在轮胎花纹沟底部，轮胎生产厂家应当设计有磨损限度标志，每条胎有4～6个以上，在轮胎胎肩处设有相同数目的磨损限度标志位置。磨损大的轮胎附着力小而且容易爆胎，不适合在坏路上使用。

此外，驾驶方法对提高汽车的通过性也有很大作用。例如，汽车通过砂地、泥泞土路和雪地等松轮路面时，应降低车速(低速挡)，以保证有较大的牵引力，同时减少了车轮对土壤的剪切和车轮陷入程度，提高了附着力。除降低车速外，还应避免换挡和加速并尽量保持直线行驶，因为转弯会使前后轮辙不重合而增加滚动阻力。