車友大哉問：循跡系統的原理是什麼？

循跡系統（Traction Control）是近年來摩托車進入數位化科技以來最耀眼的技術之一，而其宗旨就是要讓騎士在享受駕馭樂趣時，或是在磨擦力不理想的路面上，能擁有多一層的保障，避免後輪喪失抓地力而發生意外。然而，「確保足夠抓地力」這事看似單純，但所牽涉到的不僅是對於輪胎抓地力的認知，更得結合ECU、電子油門、六軸感知器、輪速感應、運算技術等的相互協調，才能順利的讓循跡系統順利運作。

授權轉載自：Moto7

原文：車友大哉問：循跡系統的原理是什麼？

在大略認知道循跡系統的作用後，就本主題將做進一步的探討，幫助讀者透析循跡系統的原理，以及工程師如何運用這套系統來幫助實際騎乘的安全性。本系列主題將由系統發想的起源作為觀點來切入，並且也讓帶讀者瞭解如何判別一個循跡系統的好與壞。

輪胎的抓地

Confidence breeds speed. Traction builds confidence.
「速度來自於騎士的信心，信心則建立在抓地力之上。」

在談論循跡系統之前，我們要先了解何謂抓地力。抓地力的遠親──「摩擦力」的簡單定義為：兩剛體之間互相作用的力；同時又可分為動摩擦力及所謂的靜摩擦力。而以輪胎及路面的狀況來看，兩者之中，輪胎並非剛體，而是容易受力變形的彈性體。當輪胎被引擎或是煞車驅動而去咬合路面，就像把橡膠擠入柏油路面，往反方向推。若去賽場上看一下剛從賽道駛下輪胎，則可以想像，這輪胎就像是被路面啃食過一般。相較於摩擦的說法，抓地力更像是一種咬合的概念：輪胎及路面相互咬合。

從另一個觀點來看，輪胎抓地力因為其他因素影響所產生的變化並非像是動摩擦與所謂靜摩擦之間跳樓梯般的變化，而是偏向連續且非線性的變化。例如抓地力與輪胎正向力的關係，就是一條彎的曲線，而非一條直線。簡單瞭解抓地力的性質之後，便來看看輪胎轉動時，發生了什麼事。

從輪胎轉動開始

輪胎在轉動時，難道就乖乖地聽話、貼著地面轉動嗎？打從輪胎開始轉動起，抓地力的狀況如何，便是騎士最經常需要感知的課題。當輪胎「失去抓力」，騎士感到輪胎打滑進而造成摔車的恐懼更是深植許多人心中。但追根究柢來論除了恐懼感之外，失去抓地力的感覺又有什麼呢？如何察覺到狀況有異？這一切都要從輪胎轉動的狀況開始談起。

The wheel is always “Spinning!”

當輪胎受力轉動時，輪胎的胎面與路面並不會乖乖的維持1：1的轉動，簡單來說輪胎走1公尺，並不代表車子就會前進1公尺。若拿一個放大鏡去看胎面與路面之間的狀況：輪胎往前會使前面的胎皮受力被擠壓，與地面接觸過後，則被往後扯而拉長。把放大鏡拿開，將輪胎轉動的速度與車輛前進的速度相比較之下，當輪胎受到向前進的驅動力時，輪胎總是滾的比車速快。或許以「微」打滑來形容這樣的情形會比較好理解，所以基本上輪胎轉動時，總是處於打滑的狀態，差別只是在於打滑的多與少。

輪胎受力轉動時會滑動，並非是個新發現，早在賽道上便驗證出輪胎抓地力的峰值是處於滑差率（Slip-ratio）為15%到20%附近；也就是說，輪胎轉動的速度，要比車速快15-20%。抓地力在達到峰值之後，便會反轉下降，當滑差率達到100%，也就是輪胎速度比車速要快一倍時，此時的抓地力極限約是峰值時的60%至70%。

回到滑差率的源頭，這與受到的驅動力有關：簡單地說，受到的驅動力越大時，滑差率也越大。從頭來看，當輪胎受到的驅動力增加時，抓地力的極限也逐漸增加，達到峰值後，若驅動力繼續增加，則抓地力極限也會開始下降。

英國SuperBike 雜誌在今年初的報導中有提到關於滑差率與車速及油門開度的關係，並製作了表格。滑差率主要與油門開度成正比，油門開度為30%時會有12%的滑差率，到了油門全開時則會有16%。相對於速度來說，則沒有顯著的變化，但趨勢是速度越快，滑差越少。

你感受到了嗎？

談到現在為止，都在「滑差」的概念上盤著，但真正讓騎士內心喊出「X的」，並做出修正處理的，卻並非源自於這講了半天的滑差。一般騎士並不會注意到轉速表與速度表正發生著差異，甚至並不需要管輪胎與地面在當下到底發生什麼曲折離奇的事情。

騎士的原始操作

真正讓騎士感受到並做出修正的，通常是那抓地力急速下墜後產生的「側滑」，比較細心的騎士則會在發現輪胎產生大量側滑後，調降動力輸出或過彎速度，使抓地力不進入那急速下墜的區域。

循跡系統的想法是什麼？

然而並不是每次大量側滑時，都能夠幸運的及時避免抓地力進入急速下墜的窘境，所幸循跡系統因此誕生，對於系統而言，必須將一切資訊量化處理，相對騎士藉由身體感知車體動態，系統則藉由多種感知器（輪速、六軸等）掌握車身傾角、加速G值、滑差等大量且清晰的數據，根據這些數據細微的變化，系統在後輪產生大量側滑前，下令動力系統在做出應變。

引擎如何控制動力輸出？

在接受到循跡系統所發出的命令之後，經由ECU對引擎動力做出調降，停止點火、延遲點火或延遲供油這些都是限制引擎動力的手段之一，藉此讓後輪的滑差降低，避免抓地力急速下墜，進而發生摔車的慘況。

循跡系統Q&A

Q1：為何出彎加速是TC最常作動的時候？

Ａ：雖然輪胎的抓力特性是平滑的曲線，但經歷過那生離死別大滑胎的騎士卻可能不這麼認為。這便在於，當抓力隨著滑差的增加而達到峰值後，抓力就開始下降。若加大油門繼續增加輪胎負擔時，滑差也會增加，造成輪胎的抓力又下降，在無法負擔驅動力之下，滑差又更大了。惡性循環中，輪胎抓地力便會在滑差迅速攀升之下而崩潰，這也是騎士所感受到的抓地力突然就沒了。因此也會有靜、動摩擦轉換的感受產生。

Ｑ2：如何判斷TC系統的好壞？

要評論一個循跡系統的好壞，首先端看是否能在輪胎產生大量側滑時或側滑前（依照TC的等級設定），對於後輪動力作出有效的限制，進而降低滑差、恢復足夠的抓地力，除此之外，當循跡系統介入時的是否有突兀的感受也是十分的重要，好的循跡系統在小幅側滑時，並不會讓騎士感到動力被強硬的中斷或限制，或許要盯著TC燈號才會發現循跡系統正在作動。

最後筆者必須說，無論ABS、TC等主動式安全系統，都只能算是行車上的輔助，千萬不能當成防止摔車的萬靈丹，學習正確的騎車方式與累積騎乘經驗，最重要的是以一顆謙虛的心看到車輛的性能與路況，才是避免意外發生的最終解。