ABS的英文全称是Anti-Block system或者Anti-lock Braking system。一般翻译为“制动防抱死系统”。顾名思义，ABS可以防止制动过程中轮胎被抱死，保证车轮的滚动。继而实现以下效果：

1，缩短制动距离

2，保持制动过程中的转向能力

3，保证制动过程中的方向稳定性

4，减小轮胎磨损

那么，什么是抱死？为什么仅仅防抱死就可以同时产生这么多的效果呢？

物块是怎么停下来的？

让我们从最简单的制动过程谈起：

让一个物块以一定的初始速度在平面上滑动，因为摩擦力的存在，物块的速度将逐渐减慢。最终停下来。这个过程中的受力可以用下图表示：

图：物块的制动

在相同的初始速度下，物块能不能在短时间内停下来，取决于制动过程中的加速度。加速度值越大，减速越明显，制动需要的时间越短，制动的距离也就越短。对于图中的物块而言，制动过程中的加速度的大小可以用下面两个公式表示：

公式中的a表示加速度。m表示物块的质量。

FN表示平面对物块的支持力。在图中的情形下，它等于物块的重力。

f表示摩擦因数。它表示两个物体之间接触面的光滑或者粗糙程度。接触面越光滑（例如两块冰块相接触），f就越小，进而制动的加速度就越小；接触面越粗糙（例如两块砖头相接处），f就越大，进而制动的加速度就越大。

对于特定的物块和平面，f是一个固定的数值。因此，制动中的加速度也是一个固定的值。

显然，想要使得物块在短时间内减速，关键的问题就是获得更大的摩擦因数f。

汽车又是怎么停下来的？

对于一辆车，制动中的受力也是类似的。因为地面摩擦力的方向是不确定的，为了方便讨论，我们将地面摩擦力分解为纵向（平行于车身轴线）和侧向（垂直于车身侧面）两个方向。

图：纵向摩擦力

图：侧向摩擦力

与物块有所不同的是，汽车有四个轮子，与地面的接触面就有四个，所以在两个方向上都受到四个摩擦力。

之前提到的两个公式仍然存在，唯一需要注意的就是汽车受到摩擦力的数量。

公式中的西格玛Ff表示各个车轮上摩擦力的和。

与物块的制动过程相似，为了获得更大的制动力，缩短制动距离，关键就是获得更大的摩擦因数f。

而汽车与物块的不同之处在于，即使选定了轮胎和路面的类型，摩擦因数f仍然不是一个确定的数值。

是滑动还是滚动？就看滑移率

根本原因在于车轮是滚动的。滚动时的摩擦因数与车轮的运动状态有关。

图：滚动中的车轮

生活经验告诉我们，汽车在行进中，汽车有向前运动的速度，同时车轮也有转动的速度。

在制动过程中，如果车轮完全不打滑，这两个速度一定满足下面的关系：

如果车轮完全打滑（也就是抱死），转动的速度将变成0，而车速仍然大于0。这时，车轮在地面拖滑，磨损十分剧烈，磨掉的橡胶粘在了地面上，就形成成了明显的刹车印。

图：事故中紧急制动的车辆在地上拖出的刹车印

显然，这种滑动不利于轮胎寿命。

上面介绍的两种运动（纯滚动和纯打滑）是最极端情况，介于两者之间的，就是“边滚边滑”。

边滚边滑的情况下，车速和车轮转速满足下面的关系：

为了准确衡量车轮打滑的程度，我们使用滑移率（通常用s表示）这一概念。制动过程中的滑移率表示为：

s介于0和1之间，s越大，表示滑动的程度越大。

当s=0，无滑动；

当0

当s=1，完全打滑。

摩擦力有多大？滑移率说了算

花了很多时间介绍了滑移率这个概念，主要是为了介绍滚动时的摩擦因数。之前已经提到过，汽车制动时受到纵向和侧向两个方向的摩擦力。这两个方向上的摩擦因数都与滑移率密切相关。可以用下面的图来表示：

图：摩擦因数随滑移率变化

可见，在纵向上：随着滑移率增大，摩擦因数先增大再降低，在滑移率为15%~20%附近达到最大值。

在侧向上：随着滑移率增大，摩擦因数一直下降。当滑移率为1时，摩擦因数已经很小。

制动抱死会带来什么？

有了这张图，我们想象一下如果制动过程中车轮抱死（滑移率为1）会发生什么。

在纵向上，摩擦因数虽然不是最大，但仍然保持在一个较大的数值，能够提供一定的制动力，使得车辆减速。只是制动距离比理想状态更长。

但是在侧向上，摩擦因数非常小。可以认为，这时地面对这轮的侧向力已经为0。

如果抱死的是前轮，由于前轮上的侧向力非常小，即使猛打法向盘，汽车也难以转向。这种现象被称为“丧失转向能力”。这是危险的。当前方出现突发情况（例如突然出现弯道），驾驶员的本能反映就是紧急制动并打方向进行避让，这时如果前轮抱死，车辆的转向能力丧失，就可能发生事故。

图：前轮抱死使得转向能力丧失

而后轮抱死则更加凶险。由于后轮抱死，后轮上的侧向力几乎为0，但是前轮上的侧向力依然存在。如果这时有微小的扰动（例如地面不平，驾驶员方向轻打方向盘），使得汽车产生了轻微的转向，汽车受到的离心力和前轮上的摩擦力就会使得汽车剧烈转向，这种转向不受驾驶员的控制，被称为“方向失控”。这会使汽车偏离行驶路线，严重时，整个汽车转动180度（逆行）。

图：后轮抱死使得转向不受控制

别怕！ABS来救你

见识了制动抱死的可怕后果，ABS的重要就不言而喻。

ABS的工作原理如下图所示：

图：ABS原理示意图

ABS在工作过程中，不断计算各个车轮的滑移率，根据滑移率调节制动力。滑动率过大时，ABS使得制动油压减小，进而使得滑动率减小；当滑动率过小时，ABS使得油压增大，进而使得滑动率增大。

这种调节的最终目的就是把滑移率控制在15%~20%的最佳范围内。

图：ABS把滑移率控制在目标范围

我们可以看出，在这个范围内：

1,纵向摩擦因数接近最大值。地面能够提供最大的制动力，缩短汽车制动距离

2，侧向摩擦因数也保持在较大的数值附近。侧向力充足，保证车辆的转向能力，提高转向的稳定性。

你已经明白了，看似简单的“防抱死”，其实作用巨大。ABS系统发明以来，避免了无数起因制动引起的交通事故。正是因为作用巨大，ABS和安全带一样，成为了法规强制安装的安全装置。

图：目前能够上路的任何一辆车几乎都安装了ABS。同时，仪表盘页上都会有这样一个ABS故障指示灯。如果此灯亮起，表示ABS发生了故障，一定要及时维修。

也有无能为力的时候

然而ABS并不是万能的，ABS只能防止刹车制动（通过踩下刹车踏板）引起的车轮抱死，但是对发动机制动（通过合理降档，拉高发动机转速）引起的车轮打滑却无能为力。

图：发动机制动：通过合理降档，拉高发动机转速为车辆制动。利用发动机的内部摩擦和压缩冲程耗能提供制动力。发动机制动仅仅对驱动轮有效，因为只有驱动轮与发动机相连。连续下坡时应该使用发动机制动控制转速，以免长时间刹车使得刹车片过热，刹车效果下降甚至失效。

原因在于，刹车制动时，制动力来自刹车油压系统。发动机制动时，制动力来自发动机。而ABS只能对刹车油压系统进行调节。路面比较滑的时候，如果进行发动机制动，一旦制动力过大，驱动轮滑移率将超出正常范围，即发生打滑。对于后驱车，可能发生急转。对于前驱车，将不能转向。很多汽车的用户手册都明确指出了这一点：

图：“警告！在易滑路面行驶时，千万不要用降档来制动。这将会引起驱动轮打滑，并使车辆难以控制。您车上的ABS不能防止这种失控。在易滑路面驾驶时请格外小心。避免突然的加速，转向或制动。不要使用巡航功能。”节选自奔驰车型的用户手册。

可见，ABS也不能保证万无一失。毕竟，保证行车安全不仅依靠汽车上的安全设备，还要依赖驾驶员谨慎的判断和合理的操作。

（作者的话：为了方便读者理解，文中使用了“纵向摩擦因数”和“侧向摩擦因数”这种通俗的说法。严格来讲，应该是“纵向附着系数”和“侧向附着系数”。）