雪地行车如何才不会打滑？为什么冬季胎远比四驱重要？

对大部分车主来说，冰雪最好远观，就像这样，远远地俯瞰它。

一旦靠近，麻烦也就来了。

提到雪地行车，大家就会想到防滑链，或者雪地钉胎（不能合法上路）。

它们的原理都一样，减小车轮的接地面积，增大压强，让防滑链扎透雪层，轮胎摩擦力就增大了。

但防滑链也不是万能的。

更为简单直接的防滑方式，是轻踩油门和提前刹车。

但踩多少算轻，提前多少才够，能不能量化呢？

当然可以，只要估算出轮胎的附着力就行了。

接下来我们就用这个参数，算一算怎样开车才不会打滑。

附着力是轮胎的最大抓地力，它是一种摩擦力，可以套用静摩擦力公式获取近似值，把摩擦系数换成轮胎附着系数即可，汽车在平直公路行驶的时候，法向力大小等于车身重力。

轮胎附着力=路面作用于轮胎的法向力×附着系数

不少厂家为了宣传自家四驱系统或者轮胎，会把车开上厚厚的积雪，以证明产品的强悍。

事实上，厚雪的附着系数不算低，因为轮胎在行驶过程中，会将冰雪推到轮胎后侧堆积起来，这些雪堆会给轮胎提供反推力，只要冰雪没有在反复碾压或者车身重力下形成凹坑，或者在摩擦中融化成水，就问题不大，所以雪地行车最忌讳停下来，容易陷车。

最常见的危险路况，是零度附近气温时的薄层冰雪路面，冰雪不但容易塞满胎纹，在这样的气温下还极易融化，轮胎的附着力就很低。

由于桥洞的过风量比一般路面大，所以桥面上最容易形成这样的冰雪路面，关键的是，这样的冰面很难提前发现，即便路面看不见雪，低温下也可能存在薄冰，而让车辆失控，只需要很一小块”看不见“的薄冰。

接下来做计算：

首先这里有一辆四驱车，使用普通的夏季胎，冰雪路面附着系数是0.1

我们把车身看成一个理想刚体，把四个轮胎合为一个，假设车重1600公斤，重力加速度9.8 m/s2

要注意的是，同为冰雪路面，不同的天气、路况和轮胎，附着系数也不同，这里是把场景设置在较为极端的状况

此时轮胎附着力是多少呢？

附着力=1600×9.8×0.1=1568 牛

也就是说，轮上驱动力不超过1568牛，轮胎就不会打滑。

根据牛顿第二定律，作用力=质量×加速度

车身的加速度极限是0.98m/s2，也就是0.1G

如果动力充足，并且充分利用抓地力，那么这辆车01加速时间是28秒34

不过，行驶过程中轮胎形变会发生内部摩擦，胎面还会与路面、空气发生摩擦，这都会导致能量损耗，从而抑制轮胎的滚动，这就是滚动阻力。

所以，轮上驱动力极限是附着力与滚动阻力之和

驱动力极限=附着力+滚动阻力

滚动阻力=路面作用于轮胎的法向力×滚动阻力系数

除了沙地和泥地，滚动阻力受路面类型的影响较小，冰面系数在0.015-0.03之间，这里我们取值0.015，于是得出轮上驱动力极限：

轮上驱动力≤附着力+滚动阻力=1803 牛

然后利用这个公式就能算出轮上扭矩极限

轮上扭矩极限=轮上驱动力×轮胎半径

假设采用这样的规格（245/45 R18），轮胎半径为 0.34米

最终轮上扭矩极限是613牛米

假设引擎到车轮之间的传动比是这样：

1档齿比5:1（若为自动挡，则需要考虑变矩器的扭矩放大效应，本文为手动挡）

主减速比3:1

则传动系的总传动比为15:1

系统默认节气门开度一般为5%（油门深度），以这款引擎的扭矩图来看

起步扭矩为45牛米

所轮上扭矩=引擎扭矩×传动比=675牛米

超过了可承受的扭矩极限，轮胎开始打滑。

若升到5档，齿比小于1，则起步扭矩降为135牛米。

但此时轮速也升至266转，所以不如1档起步，再用刹车控制扭矩输出就可以了。

假设车速到了30kph，换到2档，总传动比12:1。

此时再加速，油门深度多少不会打滑？

刚才已经提到，加速度极限是0.1个G，所以每秒轮速增幅不能超过0.4588圈，也就是说，此时每秒引擎转速增幅不能超过6圈，否则就会打滑，所以。。。你不能踩油门。

很明显，这种路况极易失控，除了防滑链，最好的解决办法，是把夏季胎换成冬季胎。冬季胎的滚动阻力系数增幅不大，但附着系数升至0.3-06，驱动力极限可以增大数倍。

以最大值计算，冬季胎的加速度极限将达到5.88m/s2，01加速的理论极限是4.72秒。

不过，路面通常都有一定坡度。上坡时路面法向力就会改变，过程中还有风阻，综合这些因素，不考虑路面横向斜度的情况下，公式是这样：

轮上驱动力≤（平路附着力+平路滚动阻力）× cos 坡度

轮上驱动力=重力分力+空气阻力+滚动阻力+加速阻力

这里解释一下加速阻力，加速过程中需要克服惯性，所以会消耗能量。

汽车在加速过程中，需要克服两种惯性，一种是汽车质量整体平移的惯性，一种是诸如飞轮、半轴、车轮等转动件的惯性，后者所产生的惯性力矩影响相对较小，所以暂且忽略，只计算前者所克服的阻力

假设这辆车时速30kph冲上10度的陡坡，其他条件是这样

气温零下二十度，无风，空气密度取值1.396 kg/m3，迎风面积2.6m2（≈0.81x车宽x车高），车型风阻系数0.31

空气阻力=风阻系数×迎风面积×空气密度×车速²/2

现在问题出现了，汽车受到的风阻是506牛，重力沿坡面的分力为2723牛，如果使用普通夏季胎的话，这已经远远超过轮胎的附着力，此时不仅不能踩油门，连转向都会失控。就像这样：

所以即便是四驱车，使用夏季胎跑雪路，风险也很大，至少要加装防滑链。

那么四季胎呢？假设一套好的四季胎，冰雪路面的附着系数能达到0.2，情况会如何？

此时轮上附着力可以达到3136牛，大于重力分力，但小于重力分力与空气阻力之和，所以汽车会缓慢减速，直至达到力平衡。

如果是冬季胎呢？假设附着系数为0.3，那么轮上附着力有4633牛，上坡瞬间有1404牛的驱动力可供提速

这还是一辆四驱越野车，如果换成两驱，驱动力只能通过前轮或者后轮输出，能够用于驱动的附着力就会减少一半左右。

如果两驱车使用冬季胎呢？假设前后重量分布为50:50，那么即便只有前轮或者后轮驱动，它的轮上驱动力极限也能达到夏季胎四驱车的一到三倍。

最后，在冰雪路面上行驶，应该为自己留下多少余量？

假设在山路行驶，坡度为10度，前方有一个半径30米的弯道，车速降到多少才不至于飞下悬崖？

以四季胎为例，冰面附着系数假定0.2，如果匀速稳态过弯，所有抓地力都用于抵抗侧滑，最大向心加速度约为0.2G，也就是说，理论上你的弯速极限约为28kph。

向心加速度=车速的平方/弯道半径

由于要克服重力分力，实际你只有365牛驱动力可用于抵抗空气阻力。

加速足够久的话，你的极速可以超过90公里每小时，所以还是要小心，你是可以超过弯速极限的，虽然加速时间很漫长。

当前方出现红灯，你的车速40kph，使用夏季胎，假设在夏天的刹停距离约为9米，在冰雪路面上需要多远开始减速？

大约55米。

（附着力+滚动阻力）×刹车距离=质量×车速平方/2

当然以上都还不准确，因为加减速过程中车身涉及纵向和横向的重量转移，附着系数会变，附着力也就会变，轮胎，悬挂，车身在转向和加减速过程中的形变和位移对轮胎附着力也有影响。

不过通过以上计算，得出一个铁的事实，就是在严苛的雪地行车环境中，四驱的用处远远不如一套冬季胎，一旦打滑，四驱反而比两驱更难操控。

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