很多因素 可 能 引 起 客 车 的 侧 翻 ， 概括起来分 为客车性能 、 驾驶行为以及道路条件３方面的原 主要有 ： 因， ）客车车身高度较大 ， 乘客位置较高 ， 一些车 １ 辆的顶部还装有空调 ， 因而整车重心位置高， 侧面 另外 ， 客 车 本 身 质 量 很 大， 加上乘客的质 面积大 ． 量后总质量非常大 ， 因 此， 稍有侧向风的扰动或者 就会产生非常大的向心力， 从 在急弯高速行驶时 ，
： ’ ｅ ｒ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｆ ｆ ａ ｃ ｔ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｒ ｏ ｌ ｌ ｏ ｖ ｅ ｒ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ ｐ ｐ ｙ ｋ ｉ ｎ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｌ ｌ ｏ ｖ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｗ ｅ ｒ ｅ ｐ ｇ ｙ ， ’ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｏ ｉ ｍ ｒ ｏ ｖ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｒ ｏ ｌ ｌ ｏ ｖ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｐ ｙ ｐ ’ ｏ ｆ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｒ ｏ ｌ ｌ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍｍ ａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ａ ｓ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ － ｑ ’ ｏ ｆ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｆ ｆ ａ ｃ ｔ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｅ ｃ ｔ ｓ ｒ ｏ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｎ ｇ ｐ ｐ ｐ ｒ ｏ ｌ ｌ ｏ ｖ ｅ ｒ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ ｋ ｉ ｎ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｂ ｅ ｒ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｙ ｙ ｐ ｐ ｐ ， ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ Ｂ ｉ ｎ ｂ ａ ｏ ｈ ｉ ｈ ｗ ａ ａ ｃ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ａ ｓ ａ ｎ ｅ ｘ ａ ｍ ｌ ｅ ． Ｏ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｇ ｙ ｐ ’ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｏ ｉ ｍ ｒ ｏ ｖ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｒ ｏ ｌ ｌ ｏ ｖ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｕ ｉ ｒ ｅ ｄ ． ｐ ｙ ｑ ： ； ’ ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｒ ｏ ａ ｄ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｃ ｏ ａ ｃ ｈ ｓ ｒ ｏ ｌ ｌ ｏ ｖ ｅ ｒ ｋ ｉ ｎ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｒ ｏ ｌ ｌ ｏ ｖ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｙ ｙ ｙ ｙ ｓ ｅ ｅ ｄ ｐ 上海外环线发生大客车侧 ０ １ １年９月１ ４日， ２ 翻事故 ， 造成 １ １ 人死亡 、 １ ３ 人受伤 ． ２ ０ １ １年１ ０月 滨保高速 天 津 界 内 发 生 大 客 车 侧 翻 事 故 ， 造 ７日， 成３ 这两起交通事故都因客 ５ 人死亡 、 １ ８ 人 受 伤． 车的侧 翻 而 造 成 了 极 大 的 伤 亡 及 严 重 的 经 济 损 失． 据道路交通事故统计分析 ， ２ ０ ０ ０～２ ０ ０ ９ 年中国 共发生客车翻车事故 １ 虽然翻车事故数 ７ ０ １ ５ ８起， 量仅占总事故数量的 ３． 但造成的死亡率却高 ４％ ， 、 远高于正碰 （ 侧碰 （ 和 达３ ４． ３％ ， ２ ３． ６％ ） １ ３． ９％ ）
第３期
王宏雁 ， 等： 客车侧翻的运动学分析
波形板梁 立柱 土壤 防阻块 厚度 3
６ １
垂直反力为零而引起的 侧 翻 ； 产生 ② 客 车 行 驶 时， 的侧向滑移 与 路 面 上 的 障 碍 物 侧 向 撞 击 ， 将其绊 倒而发生的侧翻 ．
2.6
3
70°
70° 40.41
１ 侧翻及造成恶劣后果的原因
收稿日期 ： ２ ０ １ ２－０ ４－２ ５ ， 作者简介 ： 王宏雁 （ 女， 同济大学教授 ， 博士生导师 ． １ ９ ６ ２－ ）
追尾 （ 等其他常见事故所造成的死亡率 ． １ ７． ３％ ） 客车侧翻是指客车 在 行 驶 过 程 中 绕 其 纵 轴 线 或更 大 的 角 度 以 至 车 身 与 地 面 或 护 栏 相 转动 ９ ０ ° 接触的一种 极 其 危 险 的 侧 向 运 动 ． 当客车高速急 转弯时 ， 惯性 作 用 会 产 生 一 个 和 客 车 前 进 方 向 垂 直的横向力 ， 当车的自重作用于车轮上的力矩不 足以克服客车的横向力时 ， 就会发生侧翻 ． 客车 侧 翻 分 为 两 种 形 式 ： ①客车在道路上行 侧向加速度超过 一 定 限 值 ， 使得内侧车轮的 驶时 ，
３］ ， 为支点向 外 翻 滚 的 趋 势 ［ 从 而 发 生 倾 覆． 另 外，
Ｂ （ Ｂ ｈ ｔ ａ ｎφ ａ ｍｕ －ｈ ｒ） ｇ－ ｇ Ｌ ＋ｍｓ ｇ ２ ２ ２ ． ｍｓ ｈ ａ ｇ ｈ ｉ ｎ ＋ｍｕ θ ２ ｒ ｓ Ｌ （ ） ２
［
］
）
式中 ： 后 ｍｓ为车身的悬挂 质 量 ； ｍｕ ｍｕ １， ２分 别 为 前、 桥的非悬挂质量 ； φ 为由于转向向心力引起车身的 侧倾角度 ； Ｂ 为 轮 距； Ｌ 为 轴 距； ａ， ｂ分别为质心到 前、 后桥的距离 ； ｈ ｈ ｒ为客车非悬 ｇ 为客车质心高度 ； 挂质量的质心高度 ； θ 为转向轮转过的角度 ． 还可选取 客 车 横 向 载 荷 转 移 率 Ｌ Ｔ Ｒ 的绝对
１］ 而造成客车的侧翻 ［ ．
图 １ 半刚性两波形梁护栏示意 （ 单位 ： ｍｍ） （ ： Ｆ ｉ ． １ Ｃ ｏ ｒ ｒ ｕ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｅ ａ ｍ ｂ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ ｕ ｎ ｉ ｔ ｍｍ） ｇ ｇ
２ 影响客车侧翻稳定性的运动学分析
研究客车 侧 翻 稳 定 性 ， 需要定义侧翻稳定性
第２ ８卷 第３期 ０ １ ２年 ９月 ２
交 通 科 学 与 工 程
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｔ Ｒ Ａ Ｎ Ｓ Ｐ Ｏ Ｒ Ｔ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ８ Ｎ ｏ ． ３ Ｓ ｅ ．２ ０ １ ２ ｐ

） １ ６ ７ ４－５ ９ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ２ ０ ３－０ ０ ６ ０－０ ７ 文章编号 ：
客车侧翻的运动学分析
２ ，董文灏１ 王宏雁１，
（ ） 同济大学 中德学院 ， 上海 ２ 同济大学 汽车学院 ， 上海 ２ １． ０ ０ ０ ９ ２； ２． ０ １ ８ ０ ４ 摘 要 ：从运动学的角度出发 ， 进行了影响客车侧翻因素的实例分 析 ， 得到了影响因素与客车侧翻稳定 性的定量关联 ， 从而获得了提高客车侧翻稳定性的 措 施 ． 概 括 了 客 车 侧 翻 的 原 因， 论述了造成客车侧翻 提出了影响客车侧翻的 ３ 方面因素 ． 从 ３ 方面影响因素对侧翻 稳 定 性 的 运 动 学 进 极其恶劣结果的原因 ， 行了分析 ， 并以滨保高速事故中的客车为实例 ， 对分析结果进行了验证 ． 在此基础上 ， 提出了提高客车侧 翻稳定性的措施 ． 关键词 ：道路安全 ； 客车侧翻 ； 运动学分析 ； 侧翻稳定性 ； 临界车速 中图分类号 ： Ｕ ４ ６ １． ９ １ 文献标识码 ：Ａ
［ ４］ 指标 ． 选取客车的临界车速 ｖ 作为指标 ， 定义 ｖ ０ ０
｛ ， 其 中： 后桥转向侧 ＝ｍ ａ ｘ ｖ ｖ ｖ ｖ １， ２｝ １， ２分 别 为 前、 翻的临界速度 ．
）在车轮与地面摩擦力较小的状态下高速行 ２ 若发生紧急情况 ， 驾驶员惊慌而猛打方向盘 ， 驶时 ， 矫正过量 ， 导致客车转弯半径过小 ， 从而引起侧翻 ． ）客车在道 路 上 一 旦 发 生 失 控 ， 与路肩或护 ３ 栏发生碰撞 ， 对小型车 ， 路肩和护栏能起到较好的 但路肩和护 栏 对 中 型 、 大型和特大型的 保护作用 ，
２］ 车 辆 的 防 护 能 力 明 显 不 足［ 当客车高速撞上护 ．
ｖ １ ＝
槡
ｖ ２ ＝
Ｂ （ Ｂ ｈ ｔ ａ ｎφ ｂ ｍｕ －ｈ ｒ） ｇ－ ｇ Ｌ ＋ｍｓ ｇ １ ２ ２ ． ｍｓ ｈ ｂ ｇ ｈ ｉ ｎ ＋ｍｕ θ １ ｒ ｓ Ｌ （ ） １
12
［
］
（ （
ห้องสมุดไป่ตู้
）
槡
由于客车质心较 高 ， 车辆产生以梁板上边沿 栏后 ，
５］ ， 右侧 值作为侧翻稳定性指标 ［ Ｌ Ｔ Ｒ 被定义为左 、
若使用水泥隔离墩 ， 当客车与之发生碰撞后， 其下 宽上窄的结构反而助使 具 有 侧 向 速 度 的 客 车 沿 着 导致翻车 ． 隔离墩向上滑溜 ， 而大客车 侧 翻 造 成 极 其 恶 劣 后 果 的 原 因 为 ： 一旦发生 ０ 余 人， ① 大客车核定载客人数 能 达 到 ５ 侧翻后从高处坠 落 ， 极大的动能和势能直接 事故 ， 转化成碰撞能量 ， 从而 引 起 群 死 群 伤 的 严 重 后 果 ． 一旦发生 ② 客车上的 乘 客 大 多 不 会 佩 戴 安 全 带 ， 侧翻事故 ， 乘客没有约 束 ， 会因惯性在车内翻滚或 被甩出车外 ， 身体与车 身 、 座椅或地面等物体发生 从而受到极大的 伤 害 ． 碰撞 ， ③中国客车都采用非 承载式车身 ， 车架是支承载体 ， 承受各种载荷 ． 车身 靠铆钉连接或焊接在 侧壁蒙皮厚度仅 １ｍｍ 左右 ， 车架上 ， 不承载 ， 起到的仅是装饰作用 ． 中国高速公 路护栏广泛应用如图 １ 所 示 的 半 刚 性 两 波 形 梁 结 构， 其横截面 为 韧 薄 钢 板 ． 若 客 车 与 护 栏 相 撞， 护 栏就可能犹如利刃般 切 割 车 体 ， 侵 入 车 内， 对车内 人员会造成更严重的伤害 （ 如： 滨保事故 ） ．