在现代交通系统中，道路的修筑、桥梁的架设、交通事故的分析无不与车辆的性能有关。因此，在设计和分析交通设施时必须充分地考虑机动车的主要特性（Critical Characteristics of Vehicles）。

1. 动力性能（Driving Characteristics）

简单地看牵引力的大小并不能说明两辆车之间动力性能的好坏，为了对动力性能做进一步探讨，特引进动力因数的概念。根据机动车行驶方程式，可得到

式中：Pt——牵引力（kN）；

Pw——空气阻力（kN）；

Pf——滚动阻力（kN）；

Pi——坡道阻力，上坡时取“+”，下坡时取“-”号；

Pj——加速阻力（kN）；

W——车辆的重力（kN）；

f——滚动阻力系数；

i——道路的纵向坡度，上坡时取“+”号，下坡时取“-”号；

a——加速度（m/s2）；

δ——传动系统的回转质量换算系数；

g——重力加速度（m/s2）。

上式等号右边与汽车行驶时的道路阻力系数ψ= f ± i及加速度a与δ/g的乘积有关。等号左边是机动车的牵引力Pt和空气阻力Pw之差除以车辆重力W，它表征机动车本身具有的参数。我们将称为动力因数，并用符号D表示，于是：

由式（2-2）可知，无论机动车的自重等参数有什么不同，只要其动力因数相同，便能克服同样的坡度，产生同样的加速度。目前，常把动力因数作为表征车辆动力特性的指标。表示D-v关系的图称为动力特性图，如图2-10和图2-11所示。

图2-10　CA10B动力特性图

图2-11　某轿车动力特性图

利用式（2-2）和动力特性图可以确定机动车行驶的最高行驶速度、加速能力和爬坡能力。

1）汽车的最高行驶速度

根据最高行驶速度的定义可知，这时无加速度，即a=0，又因是在水平路段上行驶，即i=0，所以道路的阻力系数中ψ=f，由式（2-2）可知D=f。在图2-10或图2-11的D轴上取数值等于f的点，然后由该点作平行于v轴的平行线，与特性曲线交与某点，此点所对应的速度就是最高行驶速度。

2）加速能力

在确定机动车的加速能力时，应在良好的水平路面上进行试验，因此i=0，故有，则有

由式（2-3）可知，动力因数D曲线的纵坐标与f之差的/g δ倍，就是汽车各挡的加速度。

在公路和城市道路的设计和交通事故分析中，车辆的加速性能是关键性因素之一，它影响变速车道长度、最大纵坡度、最小超车视距等技术指标的选定。车辆加速度的大小取决于车辆的自重、发动机功率、各挡传动比及滚动阻力、坡道阻力、空气阻力等诸多因素。可以把各种车辆分成三大类，它们的最大加速度amax如表2-9所示。

表2-9　各类车辆的最大加速度

表2-9中分低挡和高挡两种情况。低挡时变速器的传动比大，牵引力大，所以加速度大。高挡时传动比小，牵引力小，而且此时速度高，空气阻力大，所以加速度小。

表2-9中最大加速度的单位又分两种情况，这是因为加速度是指单位时间内速度的变化率，而速度常用两种单位：一种是每秒行驶多少米（即m/s）；另一种是每小时行驶多少千米（km/h）。这样，每秒速度的变化（加速度）也就有两种单位，即表2-9中的m/s2和（km/h）/s。

可以简单建立这样一种比例关系：

这就表明，加速度单位采用（km/h）/s时，不同车辆加速到同样的速度所需的时间和距离，与它们的加速度成反比。载货车加速度小，其起步所需的时间和距离就长。在车速较高的高挡阶段，载货车的最大加速度比轿车小得更多，所以载货车的变速能力比轿车差很多，这就导致在混合交通中，载货车之间出现很长的空挡，大大降低了道路的运行效率。

3）爬坡能力

机动车处于最大爬坡度时，加速度a=0或。所以，有i=D-f。于是，可以根据D曲线与f曲线间的距离来确定机动车的爬坡能力。I挡的最大动力因数D1max与f之差就是机动车的最大爬坡度imax。

机动车的上坡能力用满载时在良好路面上的最大爬坡度imax表示。最大爬坡度是指机动车在变速器挂I挡时的最大爬坡度。轿车最高车速大，加速时间短，又经常行驶在较好的路面上，所以一般不强调其爬坡能力。然而，由于轿车的I挡加速能力大，因此其一般imax在30%，即16.7°左右。越野车要在条件较差路面或无路条件下行驶，因此其爬坡能力是一项重要指标，它的最大爬坡度可达60%，即30°左右，甚至更高。

2. 制动性能（Braking Performance of Vehicles）

在车辆的安全设计中，最重要的操纵特性是制动和减速，而在实际交通系统的设计和运行中，制动时间和制动距离是首先要考虑的两个因素，在实验室中可以通过测定制动减速度和制定力来反映制动性能的优劣。

制动性能与许多因素有关，包括车辆制动系统、轮胎系统和状况、路面种类和状况等。一般来说，车辆从某一速度v（km/h）开始制动减速到另一速度u（km/h）所走过的距离可以表示为

式中：S——制动距离（m）；

v——初速度（km/h）；

u——末速度（km/h）；

f——滚动阻力系数；

i——路面的纵向坡度。

制动距离指的是从踏着制动踏板开始到汽车停住（u=0）为止车辆所驶过的距离，它不包括驾驶员的知觉-反应距离。下坡时，式（2-4）中的i应取负号。因此，与水平路面相比制动距离在上坡时减小，下坡时增大。式（2-4）中所计算的制动距离是假定路况能提供最大减速度时取得的，而日常行驶中，很少有驾驶员能在这种状态下制动。在紧急情况下，此值的计算是保守的，实际上大多数车辆能在小于计算距离时停车。

现代交通对制动性能的稳定性提出了更高的要求。所谓稳定性是指制动性能不因制动器摩擦条件的改变而恶化的性能，可分为热稳定性和水稳定性。

热稳定性（抗热衰退性）是指因连续制动使制动器温度升高后仍能保持冷态制动效应的能力。它主要由制动器的容量、结构和摩擦衬片的材质决定。制动热稳定性在车辆下长坡和高速紧急制动时显得尤为重要。(www.daowen.com)

水稳定性是指不因制动器浸水而使制动效能减退的能力。较差的水稳定性是雨天交通事故的重要诱发因素之一。

制动性能还表现在制动时车辆的方向稳定上，即制动时车辆保持按给定轨迹行驶的能力。各车轮上的制动力大小分配不均匀、比例不当将导致制动跑偏、侧滑，使车辆失去控制，从而破坏其方向稳定性。

3. 通过性（Passing Characteristics）

通过性是指机动车不用其他辅助措施能以足够高的平均速度通过各种路面（潮湿、冰、雪），无路地段和越过各种自然障碍的能力。通过性主要取决于车辆的支承-牵引参数及几何参数，也与动力性、平顺性、稳定性、视野等密切相关。车辆通过性可分轮廓通过性和支承通过性。

1）轮廓通过性

通常把机动车的最小离地间隙、接近角和离去角、纵向和横向通过半径、车辆所能通过的最大横坡作为车辆轮廓通过性的评价指标。

（1）最小离地间隙。

最小离地间隙是车辆的最低点（除车轮外）与路面间的距离。它可用来表征机动车无碰撞越过障碍物的能力。该间隙不足，会使车辆被地面托住而无法通过时，称为间隙失效。由于车辆底部零件碰到地面而被顶住时，称为顶住失效。

（2）接近角和离去角。

接近角和离去角是指从车身前、后突出点向前、后轮引切线，该切线与路面间的夹角。接近角或离去角过小，将发生车辆前端或尾部触及地面而不能通过，则分别称为触头失效或托尾失效。

（3）纵向通过半径。

纵向通过半径是在机动车侧视图上所作的与前、后车轮及两轴间轮廓线最低点相切的圆的半径R1，如图2-12所示。它可以表征汽车无碰撞通过弧形凸起障碍（小丘、拱桥等）的能力。

（4）横向通过半径。

横向通过半径是在机动车正视图上所作的与驱动桥两车轮及桥壳最低点相切的圆的半径R2，如图2-13所示。

图2-12　汽车的轮廓通过性

γ1——接近角；γ2——离去角；c1——前悬；c2——后悬；R1——纵向通过半径；δ——最小离地间隙

图2-13　汽车的横向通过半径

（5）车辆所能通过的最大横坡。

车辆所能通过的最大横坡是指车辆重力通过一侧车轮中心，而另一侧车轮的地面法向反作用力等于零时路面的横向坡度。此时，车辆即将发生侧翻。车辆发生侧翻的极限坡度（β）取决于车辆的轮距和质心高度，即

式中：B——轮距；

hg——车辆质心高度。

2）支承通过性

通常把附着质量和附着质量系数，以及车轮接地比压（车轮对地面的单位压力）作为机动车通过性的评价指标。

（1）附着质量和附着质量系数。

附着质量是指驱动轮承载的质量（Gψ），附着质量对总质量（Ga）的比值即为附着质量系数（Kψ）。

根据机动车行驶的附着条件，应满足：

式中：φ——轮胎与路面的附着系数；

ψ——道路阻力系数（ψ=f+i）。

将ψ=f+i代入上式得

式（2-6）表明，驱动轮的附着质量和附着质量系数越大，机动车在条件差的路面上丧失通过性的概率越小。

（2）车轮接地比压P（MPa）为

式中：Gk——车轮上的法向轴荷（N）；

A0——车轮接地面积（cm2）。

4. 机动性（Flexibility）

机动性是指车辆在最小面积内转向和转弯的能力。机动性的主要评价指标有前外轮最小转弯半径RH、转弯宽度A、突伸距a和b，如图2-14所示。

图2-14　汽车的机动性

5. 稳定性（Stability）

行驶稳定性是指机动车根据驾驶员的意愿按照规定的方向行驶，且不产生侧滑或倾翻的能力。影响汽车稳定性的主要因素有：

（1）轴距和轮距。

（2）质心位置。

（3）汽车绕过质心垂线的转动惯量。

（4）轮胎特性。

（5）转向系的结构与性能。

（6）车身的空气动力学性能。

此外，机动车的性能还包括汽车的燃油经济性、舒适性、可靠性及排放污染、噪声污染、辐射污染等。