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发表于 2005-3-20 12:32:02
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★★★★★ 请大家讨论轻型电动车(或称“电动摩托车”)的话题
五。轻型电动车:更安全的非机动车
八年前,在电动自行车面世之初,很多人对它行驶在非机动车道会不会给交通安全带来隐患的问题忧心重重,那时,我们化了大量的时间和精力从各方面进行详细论证,很多人的确是抱着怀疑的态度勉强接受了。目前,电动自行车在我国的总保有量超过1000万辆,在很多城市的保有量超过20-30万辆,有些城市电动自行车的保有量已经接近自行车,呈现两者“平分天下”的局面。电动自行车在非机动车道上行驶所出现的交通事故不足十万分之一,远远低于其它交通工具,事实已经证明了电动自行车对交通安全是“有利无害”的。
那么,比电动自行车动力性能更强的“轻型电动车”,会不会存在交通安全隐患呢?这是普遍存在的担心,面对这种担心,应该如何做出科学合理的解释呢?
我们认为,从车辆运行的角度看,轻型电动车是一种比电动自行车安全性更好的车辆.对此,可以通过科学计算,从以下四个方面予以说明:
1、制动能力大幅度提高,安全性能良好
轻型电动车全面采用高中档摩托车的轮系和制动系统,车轮宽度增加到与普通摩托车相同,与电动自行车相比,轮胎与道路的接触面积和摩擦系数加大了,并增加了车辆的稳定性和转弯能力,柔和的前后避震系统也有利于吸收部份惯性能力改善制动刚性,最为重要的是,轻型电动车取消了电动自行车的人力系统,并将蓄电池以固定摆放。一方面使车架结构更为简洁安全,另一方面也有利于全面采用中高档摩托车的制动体系,如碟刹、鼓刹等等。现行摩托车的制动体系是基于高速体系(80Km/h)上的成熟系统,制动能力远远大于基于自行车的低速制动系统,应用于轻型电动车,其最高时速仅为40Km/h,高端制动惯性仅为普通摩托车的25%,这对于可以承受普通摩托车惯性的制动系统而言,无异于“杀鸡用了牛刀”,安全裕量很大。更重要的是,轻型电动车应该是走上海发展LPG燃气摩托车的路子,行驶于非机动车道,在城市道路上应限速于20Km/h,在这种情况下,其制动惯性仅为摩托车高端惯性的6.2%,制动系统的安全裕量更是十分充足。
轻型电动车采用了普通摩托车的轮系和制动系统,那么它可以提供的最基本的制动力为多少呢?参考国家标准GB7258-1999《机动车运行安全条件》对摩托车做出的强制性规定,我们可以计算出制动系统的最低能力,GB7258(第6.14.1条)规定,两轮摩托车在满载条件下以制动初速度30Km/h测试,最大制动距离为7m,假计一辆自重为100公斤的摩托车,驾驶员和乘员重量分别为75公斤,设最基本的制动力为F,则F应满足:½mv2=FS,即F=½ mv2/S=½(100+75+75)×(30*1000/3600)2/7计算得出:F=1240牛顿=126.5公斤。我们取制动为126公斤,运用于轻型电动车的制动情况分析,假计轻型电动车自重80公斤(比电动自行车增加一倍),驾驶员质量75公斤,在非机动车道上行驶,速度为20km/h,当制动力为126公斤时,则制动距离为S=½(90+75)×(5.5)2/(126*9.8)=1.9m,制动时间为0.69秒。按电动自行车国标规定,电动自行车以20Km/h为初速度的制动距离限制为4m,制动时间为1.45秒,显然,轻型电动车的制动距离和时间仅为电动自行车的50%,制动效果提高一倍以上。由此可见,轻型电动车行驶在城市的非机动车道上是有极大的安全系数的。
如果在乡村公路上,轻型电动车的时速增加到30Km/h,仍采用126公斤的制动力,则制动的惯性距离上升为4.27m,制动时间为1.02秒,比电动自行车在20km/h时的制动距离多出0.27m,但制动时间减少了0.43秒;如果轻型电动车以其名义最高速度40km/h行驶(局限了乡村公路),则从制动距离扩大为7.6m,制动时间为1.38秒,比电动自行车在20km/h时的制动距离多出3.6m,但制动时间略少,是可以控制的,安全性也尚未恶化。
必须说明的是,对于各种电动车而言,以其“名义最高时速”作为衡量标准进行的计算基本没有实际意义。因为,电动车采用直流永磁电机,这种电机的输出转速一般与蓄电池的工作电压成正比,所谓最高时速一般是指在蓄电池处于最高电压时得到的全通时速。但是,蓄电池的最高电压与最低电压的差距大约有30%。平均工作电压大约仅为最高电压的85%,最高电压的工作时间大约只占有效工作时间的5%,从这个意义上讲,如果一辆电动车的名义最高时速为40km/h,则实际上是指其“最高时速”可以从40km/h下降到28km/h,平均的“最高时速”大约为34km/h,这种情况与摩托车(包括燃气摩托车)有着根本的不同。因此,对于轻型电动车而言,如果其标志最高时速40km/h,只是意味着它可以达到这个时速,但达到这个时速的时间仅仅是充满电后的几分钟,其余时间是不断递减的,最后,其全通最高时速将下降到大约只有28km/h。因此,从考察车辆的实际安全性而言,以最高时速的85%作为高端考核值是合适的。
用实际运行的速度高端值40×0.85=34km/h来代替名义最高时速40km/h,计算出轻型电动车平均全速运行下的最大制动距离为5.49m,制动时间为1.16秒。可以看出,轻型电动车全速条件下的制动距离只比自行车和电动自行车在20km/h条件下的制动距离增加1.49m,而制动时间却比电动自行车和自行车下降了0.28秒。两项安全指标此长彼消相互制衡,只要驾驶者调整得当,轻型电动车以“全速行驶”的安全性是有保障的,不会对其它交通参与者构成安全威胁。
2、自重增加对行车安全的影响
有许多人坚持认为,从电动自行车到轻型电动车,自重从40公斤增加到80公斤,会对行车安全构成极大的影响。事实上,这是不正确的。不可否认,自重增加确实加大了轻型电动车的惯性能量,从40公斤增加到80公斤,总重量(驾驶员重量以75公斤计算)增幅为1.43倍,但另外一方面,轻型电动车的制动力却数倍于电动自行车,电动自行车的标准制动力按国标规定计算,初速设为20Km/h=5.55m/s,制动距离为4m,总质量为40+75=115Kg,可以求得,电动自行车的标准制动力为½(115)×(5.5)2/4=434.8牛顿=44.37公斤,而轻便电动车的制动力已可达126.5公斤,是电动自行车制动能力的2.8倍,可见这个2.8倍的增幅足以抵消由于车辆自重增加而带来的惯性能量增加34%的影响,轻型电动车自重增加的影响确实可以忽略不计。
如果我们将普通自行车、电动自行车和轻便电动车都设定为非机动车道上行驶的车辆,并都以时速20Km/h为标准初速度,三种车辆的自重分别为20公斤、40公斤和80公斤,骑车人质量设为75公斤,分别考察增加负载50公斤的情形(例如,骑车人加载一个重物或者12周岁以下的儿童),我们可以计算出三种车辆不同的抗过载性能:此时自行车的制动距离将延长,延长的比例与总重量增幅相同,总重量的增幅比例为(50+20+75)/(20+75)=1.52,那么干态制动距离将由原来的4m扩大到4×1.52=6.08m,雨天(湿态)制动距离一般为干态的3倍,则需要增加到18m,干态制动时间由原来的1.45秒增加到2.2秒,湿态制动时间则增加到6.6秒,显然,湿态制动已相当困难,所以说雨雪天气自行车带人是非常危险的;电动自行车的情况稍好一些,制动距离延长的比例与总重量增幅相同为(50+40+75)/(40+75)=1.43,干态制动距离从原来的4m增加到4×1.43=5.7m,湿态距离增加3倍为17.3m;对于轻型电动车,负重50公斤后,制动距离的增幅比例为(50+80+75)/(75+80)=205/155=1.32,干态制动距离从轻载时的1.9m增加到1.9×1.32=2.5m,湿态距离仅为7.5m,干湿态的制动时间分别为0.9秒和2.7秒,仅为普通自行车的41.6%和电动自行车的43.6%。
事实上,考虑骑车人体重差异及载物和带几童条件下的安全性能变化是十分重要的,以上仅仅考察了载荷增加50Kg的情况,通过计算可见,普通自行车和简单地采用自行车系制动系统的电动自行车的情况不容乐观,由于制动力裕量不足,在载荷增加的条件下,如果遇上雨天路滑,紧急制动的困难十分明显,安全堪忧。相反的,对于轻型电动车,由于本身自重较重,增加载荷50公斤对制动性能的影响较小,更由于有较大的制动力裕量,所以,它在这种条件下仍可保持良好的制动安全性,干态制动距离仅为2.5m,湿态也仅为7.5m,这是非常理想的情况。可见,轻型电动车在非机动车道上行驶的安全性能和抗过载能力大大优越于普通自行车和采用自行车刹车系统的简易型电动自行车。
通过以上的计算和讨论,我们已不难得出结论,轻型电动车质量虽然比自行车和简易型电动自行车增加了4倍和2倍,但在强大的系统制动力的前提下,有效地确保了优于自行车和电动自行车的安全性能,限速条件下的制动距离和制动时间仅为普通自行车和电动自行车的41.6%和43.6%,而且,其平衡载荷增加的能力也明显优于普通自行车和电动自行车,增荷50公斤的条件下,其制动距离仍比普通自行车和电动自行车在额定载荷时的状态减少1.5m,是非机动车道上十分安全的交通工具,适合在城市道路上行驶。
3、各种因素有利于轻型电动车低速安全行驶。
有人对轻型电动车设计的名义最高时速达到40km/h表示担心,认为这样的时速设定会对交通安全带来隐患。前面,我们已经充分计算了轻型电动车全速骑行的平均制动距离和制动时间,它们分别是5.49m和1.16秒,从制动时间上看,比普通电动自行车以20km/h速度行驶时的制动时间1.44秒下降了0.28秒,制动距离只增加1.49m,这仍然是容易掌握的,适合于一般未经专门训练的普通人使用。应该说,以全速骑行条件,也 |
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