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岳东晓 -- 珍珠湾全球网 ... http://ydx.zzwave.com [收藏] [复制] [分享] [RSS] 岳东晓 -- 珍珠湾全球网

日志

特斯拉刹车“失灵”事件的初中物理分析

热度 3已有 1337 次阅读2021-4-25 04:06 |个人分类:科普|系统分类:教育

最近,一名特斯拉车主大闹特斯拉车展,说是特斯拉刹车失灵。这是一种无法无天的行为。有什么诉求,应该上法院,双方拿出证据,谁的责任、是否应该赔偿、赔偿多少都是有法可依的。下面根据我看到的数据进行简单的分析。


首先要说明的是一点初中物理:刹车再好,那是内力。汽车减速,需要外力 -- 主要是轮胎与地面的摩擦力。而这个摩擦力一般用摩擦系数乘以重量来表达。汽车最大加速度等于摩擦系数乘以重力加速度,而摩擦系数显然取决于轮胎与地面的状况--这是常识。假设刹车完美,刹车距离不是刹车决定,而是轮胎-地面决定。刹车再好,在冰面上试试看就知道了。特斯拉再先进,洋货再洋,也得遵守这些初中物理。马斯克不是神仙,他是一个应用物理博士生。特斯拉公布了车载黑盒子的相关数据。我下面简单分析下。


数据显示,在 t0 = 26.30 秒,系统发出“前撞报警”,AEB 自动启动,此时车速为 v0 = 74 km/h 。在 t1= 27.45 秒,车速为 v1=48.5 km/h。由此可以推知,加速度为 (48.5-74)*1000/(27.45-26.30)/3600 ~ -6.16 (m/s^2) 。也就是 0.63 g。鉴于这是自动紧急制动,应该是最大加速度。可见有效摩擦系数为 0.63。


由此我们可以计算出 1) 汽车从 74 km/h 到完全停住需要的时间为 74*1000/3600/6.16 = 3.3 秒; 2)汽车从 74 km/h 到完全停住需要的距离 为  v^2/(2*a)  =(74*1000/3600)^2/2/6.16 = 34 米。换言之,以当时的路况,以 74 km /h 速度运行的车在系统发出“前撞报警”时需要 34 米距离才能完全停住。


t2 = 27.67 秒,crashAlgoWakeup (撞车算法唤醒)-- 顾名思义,已经撞车了。假设撞车后算法瞬间唤醒,我们可以算出从自动制动到撞车点的最大距离,d0 = v0 * (t2-t0) - 1/2 a (t2-t0)^2 = 74*1000/3600*(27.67-26.3)- 1/2 * 6.16 * (27.67-26.3)^2 ~= 22.4 (m)。这就是说,从 t0 时间到撞车点的距离最多是 22.4 米。可见,系统发出“前撞报警”时,撞车其实已经是必然了。


现在问题是车主是否提前采取了刹车动作呢?数据显示,车主在 t= 23.17秒 开始踩刹车,此时车速 116 km/h。如果是同样路况,最大加速度 0.63 g。那么最小制动时间为  116*1000/3600/6.16 = 5.23 秒 (请注意,这个 5.23 秒并非避免撞车的时间,撞车时间取决于与前面的车的距离与速度的差)。刹车距离约84米。因此,在车主开始踩刹车时,即使完全踩下刹车,也得到 t= 23.17+5.23= 28.4秒才能停下来。而撞车发生在 27.67 秒。也就是说,如果前面的车是静止不动的,以车主的车速与跟车距离必然发生撞车。要避免撞车,车主前面车的速度在27.67秒处必须大于 116 - (27.67-23.17)*6.16 *3600/1000 = 16 (km/h),如果前面车速小于这个速度,撞车是初中运动学必然结果。我们由此可以说,车主开车相当的猛,允许的判断误差相当的小。


但是车主开始踩刹车时制动主缸压力很低,只有10左右。对比系统紧急制动的主缸压力,后者在100 左右。t = 24.4 秒,车速 109.5 km/h,加速度为 (109.5-116)*1000/3600/9.8 =~ -0.18 g。


此后一秒 (t = 24.40 到 25.41),制动主缸压力从 18.3 增大至 40.2,车速由 109.5 降至 94,加速度为 (94-109.5)* 1000/3600/9.8 = -0.44 g 。这一段汽车运动距离为 31.6米。


从 t = 25.41 到  26.43,制动主缸压力继续上升,汽车减速到 74km/h, 汽车加速度  (74-94)* 1000/3600/9.8 = -0.57 g 。这已经接近 最大加速度。这一段汽车运动距离为为 23.8米。 而根据我们前面的计算,这个时间段的末端距离撞车点已经只有 22.4 米。


数据总结:1)撞车点离开始刹车点距离为 22.4+31.6+23.8 = 77.8 米。因此,车主跟车距离小于 77.8米(考虑到前面的车并非静止)。车速 116 km/h 是 32 m/s 。三秒跟车距离是 96米,可见车主跟车过近。2)按照当时的路况,116km/h 车速刹车距离是 84米。


那么结论是什么?由于我们不知道前面的车的速度,也不知道车主踩刹车的力度,撞车有三种可能性。


0)前面车速较小,而车主车速大且跟车距离短,撞车必然;


1)前面的车速度较大,本来可以不撞车的,车主及时用力踩下刹车,但是特斯拉系统反应迟钝,竟然在 (25.41-23.17)= 2.24 秒之后才有显著反应,到后面已经无力挽回 --- 这是刹车突然失灵的情况;


2)前面的车速度较大,本来可以不撞车的,但车主对前面车的车速与距离判断失误,未能及时用力踩下刹车,而只是轻点刹车,导致汽车在前面宝贵的两秒钟内没有实现显著的减速,等到汽车判断出撞车危险时已经因车速过大而无法避免撞车事故。


另外,还有一个附加结论,特斯拉车没有传说中的那么神奇,未能更早的自动判断出撞车风险,否则它应该在更早的时间产生自动反应。从上面的计算可知,在 120 km/s 的速度,汽车必须能对100米以外的车速度向量进行测算才能有足够的时间避免撞车。目前的自动撞车预警在高速状态下只能起到减小撞击力度的效果 --- 当然这一点也还是有用的。


附:网传数据
  W020210422774608264326.jpeg

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发表评论 评论 (10 个评论)

回复 中西部人 2021-4-27 07:49
https://user.guancha.cn/main/content?id=500599&s=fwzxhfbt
作为汽车品控行业的人,看到司机刹车踩到130bar,这真是人体工程学奇迹

hotdogliu
04-23 13:31

【本文由“风飞扬”推荐,来自《特斯拉公开行车数据,维权女车主丈夫:侵犯个人隐私》评论区,标题为小编添加】

五千年的兔子:特斯拉公布了数据,正如我这几天说的,根据数据,特斯拉的刹车失灵已经实锤。

让我无法理解的是,很多所谓车评人,睁着眼睛说瞎话,连初中数学都还给老师了,知识和学历堪忧!

不服的话,咱们就现场演算。

根据数据,在车速116的时候,车主第一次踩刹车,制动主缸压力在4.5-12.3bar。

这里解释一下,正常用力踩刹车的力在10-20bar,紧急时40bar,成年男性坐姿用体重撑起来能达到100bar。

我们看到第一次踩刹车一秒钟车速从116降到了109.5。

这不是刹车失灵是什么?

第二次踩刹车的力18.3-40.2bar,第一次刹车没反应,司机应该是急了,这次的力大了很多,坐姿腿部力量的极限40bar。

然而一秒的刹车车速仅从109.5降到了94。

可以想象司机的绝望。按照这一秒平均时速100km/h来算,车已经开出了30米。加上上一次一秒的刹车也要三十米以上。

刹车距离超过六十米,两次刹车,车速仅从116降到94km/h。这谁心脏受得了,生死时速啊!

第三次刹车41.4-92.7bar,司机大爷应该是疯了,站起来踩的,踩到了92.7bar!这力量我们做实验的时候要站起来,屁股离开座位。

然而,数据显示从6:14分25秒41开始到26秒37,车速从94降到了74,又是漫长的一秒钟!站起来踩终于降了点。

大爷要始第四次最后发力了,数据显示26秒43到27秒45,大爷踩刹车的力从86.1-130.8。大爷就是大爷,已经玩命了,踩到这可怕的130.8,大爷是魂都吓出来了吧。

可惜速度仅仅降到了48.5,终于发生了事故!

看数据,从22秒36到发生事故的27秒45,大爷四次拼命踩刹车,看来是真的怕死 一家老小都在他的脚上啊。

这惊魂四秒里车辆行驶了110米左右,116降到48.5,刹车距离110米,特斯拉这刹车距离,不知道各位看官觉得咋样?算不算刹车失灵?

最后,大爷踩刹车踩到130.8bar这也是人体工程学奇迹,丰田实验室也没踩出来这么高的数据。强度设计都是按照80bar,有的车型超过了刹车会踩掉的,哈哈
回复 岳东晓 2021-4-28 01:18
中西部人: https://user.guancha.cn/main/content?id=500599&s=fwzxhfbt
作为汽车品控行业的人,看到司机刹车踩到130bar,这真是人体工程学奇迹

hotdogliu
04-23 13:31

...
这人连力与压强都分不清,还专家?
回复 中西部人 2021-4-28 02:24
只要是电脑控制的就有死机的可能。断电后从新启动就什么故障都没有了。
回复 中西部人 2021-4-28 02:27
岳东晓: 这人连力与压强都分不清,还专家?
除了压力和压强没有表达清楚外你还看出什么破绽没有?
回复 中西部人 2021-4-28 02:33
http://zhenzhubay.com/zzw/upload/up/85/581a2c1.png
回复 中西部人 2021-4-28 02:34
特斯拉使用的是压力。不知道什么单位?
回复 岳东晓 2021-4-28 03:08
中西部人: 除了压力和压强没有表达清楚外你还看出什么破绽没有?
不是没表达清楚,而是完全错误。
回复 岳东晓 2021-4-28 03:11
中西部人: 特斯拉使用的是压力。不知道什么单位?
在谈到流体时,很多人会将“压力”一词,实际指压强,这是显然的。
回复 中西部人 2021-4-28 19:59
特斯拉用的Linux是高度定制的,拿Linux是分时操作系统说事,不专业不客观
https://user.guancha.cn/main/content?id=503666&s=fwzxhfbt
【本文由“迷茫的青年人”推荐,来自《特斯拉拿分时系统做核心系统,很容易卡住,这是对生命最大的不负

这个截图有好几处错误,肯定不是实时操作系统专家在发言。

我也不是专家,在生产环境用过10多年linux,也用过FreeRTOS,斗胆勘误,以正本清源(如果我说错了,也欢迎勘误):

1. Windows有实时操作系统的版本。例如Win CE。实时操作系统分硬实时和软实时。即使按照硬实时的标准看,如果能接受100微秒的延时,则Win  CE可被视为硬实时操作系统。如果延时只能在10微妙以内,则WinCE不算硬实时。1秒等于100万微秒。来源:https://www.intervalzero.com/embedded/is-wince-a-hard-real-time-operating-system/

2. Linux也有实时操作系统版本。常见的服务器个人桌面用Linux发行版确实都是分时的。但Linux并不是特指任何一种发行版。基于ASM Low Level Linux 加上ADEOS微内核,可以构建实时操作系统,Xenomai, RTAI就是其中的代表,而且和著名实时操作系统VxWorks相比,性能差距微小(测试数据参见:https://zhuanlan.zhihu.com/p/147563274)。

3. Tesla的中控屏和电门刹车转向不受中控屏影响(包括中控屏的CPU,中控屏的操作系统)。中控屏死机并不会导致电门刹车转向功能失灵。管中控屏的那个叫MCU(Media Computer Unit),也叫Car PC,车载电脑。我曾经遇到中控屏在停车场黑屏,但仍能开动,但是灯光声音都没了,转向灯没了,按喇叭也没声音了。

(注1:我只开了500米就从小区门口的商铺车位到我的车库了,大家请不模仿,黑屏了不要开,危险)

4. Tesla的Linux是经过了高度定制的Linux。只找到这篇有关的证据:https://keenlab.tencent.com/en/whitepapers/Experimental_Security_Research_of_Tesla_Autopilot.pdf(说了高度定制,但没说是实时,由于安装个RTAI模块对我这样的个人都没难度,有理由相信特斯拉定制Linux时,实现了RTAI之类的实时化),

利益相关:

1. 我买过开过特斯拉。做过互联网和工业自动化。但没从事过汽车行业。

2. 我指出过特斯拉的问题,和特斯拉车主公开辩论过,但不到50%的人支持我,看来不管哪个品牌,都有一堆执着的粉丝。特粉果粉米粉,莫不如此。

3. 中控屏黑屏和重启对我来说非常频繁。特斯拉起初不承认我的车载电脑硬件有问题,后来我从技术角度反证为什么不是软件问题而是硬件问题,并以起诉相威胁,才得以解决。我开到特斯拉服务中心检测,工程师确认车载电脑确有问题,花8小时更换,至今半年多,中控屏没再出现故障了。

特斯拉中国的售后和公关傲慢又不专业,出事就甩锅,车主不会开车/路面条件不好/国家电网电压不稳/友商背后陷害/从不花钱做公关招人忌恨等,总之就是不承认自己车子存在质量问题。哪怕这个问题是客观的,概率是小的,是可以被顾客理解的,他们也不愿意承认,骨子里的傲慢和虚伪,反映出企业价值观有问题。

同为制造和高科技从业人员,我欣赏特斯拉的研发能力、硬件供应链管理水平、人工智能优势,认可产品的性价比。但我也旗帜鲜明地认为他们售后和公关德不配位,在中国的本地化即将遭遇中国本土品牌的强大挑战。中国电动车市场,一超多强的格局即将改变,中国电动汽车产业即将复刻华米OV大战三星苹果的历史。

批评也好,赞扬也罢,都应该光明正大地进行,以事实为准绳,以科学为依据。唾弃特斯拉也要讲基本法[哈哈]。拿linux是分时操作系统说事,是不专业不客观的。
回复 中西部人 2021-4-28 20:01
岳东晓: 在谈到流体时,很多人会将“压力”一词,实际指压强,这是显然的。
那个完全错误的人还用 bar 做单位好像还比特斯拉更专业。

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