高架上惊现「无人驾驶」的张雪机车，它为什么能够长距离行驶却不倒地？原理是什么？
不知道各位有没有去超市推过购物车的经验？
细心点的你会发现，无论你怎么推这个车，购物车的车身会自动转到跟前进方向一致的位置。[1]
很神奇，你往左边推一下，轮子自动往左偏，然后车身被拽回正中间。
怎么说呢？
购物车底部四颗全是万向轮，支架和轮轴不锁死，能绕垂直轴 360° 打转。
推车前进时，轮子会“溜边”跟在旋转轴后；一旦后退，摩擦力会立刻给轮子一个力矩，让它“甩头“180°”，继续乖乖殿后，无需推动整车旋转即可完成变向。[2]
这辆能够自己驾驶摩托车“自稳定”现象，本质上是这个原理的升级版。
类似的自行车、摩托车的二轮车的结构很典型，其前叉延长线与地面的交点永远跑在触地点前面，也就是这个小小的相对位置，是决定整车稳不稳的关键。
这个相对距离又被称之为拖曳距[3]，其学术解释是，前轮轴与地面的垂线与转向中心轴与地面交点的距离。
那这个相对距离是怎么发挥作用的呢？
打个比方，你拿一把扫帚，帚杆往后倾斜着拖在地上往前走。
这时候你把帚杆往左歪一点，你觉得帚头会怎样？
帚头会自动往左甩。此时因为接地点在倾斜轴的后方，你一歪，重力就产生了一个绕倾斜轴的力矩，把帚头往歪的那边拧过去。
摩托车前轮就是这把扫帚。
摩托车的前叉往后倾斜，前轮接地点在转向轴后方（其距离由拖曳距决定），所以此时车身一旦往左歪，重力就会产生一个力矩，自动把车把往左拧。
车把往左一拧，前轮就往左转，车就进入了一个微小的左转弯。
左转弯产生离心力，离心力把车身往右推，推回正中间。
整个摩托车快要倾倒的纠偏过程不需要人操作，纯粹靠几何结构自动完成。
划重点，拖曳距是影响摩托车操控的关键，有兴趣可以看这个视频[4]。
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这个参数是发烧友们改装的核心点，一般由摩托车的前叉后倾角、前叉偏移量、轮径大小决定。
仿赛摩托车的拖曳距一般在90-110mm，前叉后倾角角大概24度左右。一些常见的摩托车的参数如下：[3]
这两个参数是车架设计的核心中的核心，直接决定了一辆车在没人控制时能不能自己保持平衡。
张雪的820RR作为WSBK赛事级别的仿赛车型，这两个参数大概率调得非常标准。[5]
其实讲到到这儿你就明白了，视频中张雪摩托车能跑几公里不倒，真正的功臣并非某些题主说的电子系统还有一些黑科技啥的，只是摩托车前叉倾斜角度和拖曳距这两个最基本的几何参数的作用罢了。
怎么说呢，就跟盖房子似的，地基打得正，房子自然不歪。
这个时候那有朋友可能会问，既然所有摩托车都有拖曳距，为啥不是每辆车摔人了都能跑这么远？
我查了些资料，让你们感受下这个视频的成功到底有多凑巧。
要维持摩托车无人驾驶，需要几个条件。
其一，是怠速维持动力。倒不倒暂且不提，这是保证摩托车向前驱动的关键。
820RR标准版搭载819cc直列三缸发动机，135匹/12000rpm，这种配置怠速转速保守估计大概在1200-1500rpm。挂着一挡怠速前进的话，车速大概10-15km/h。[6]
这个速度虽然不快，但足以让前轮保持旋转，让拖曳距的自纠正机制持续工作。
你不妨可以换一辆电动车试试？
松开油门电机就断电，没有怠速输出，再怎么自纠正，3秒就倒了。
其二，仿赛级底盘调教加持。你要知道，张雪820RR的底盘调校来自WSBK世界超级摩托车锦标赛的实战经验[7]。
采用了全铝双翼梁车架、六轴IMU、全可调减震[8]，这些buff加持下，这个摩托车的车身质量分布和转向几何高度优化，自稳定的性能必须要比普通的摩托车强得多。
假如换一辆踏板车？
重心高、轮子小、拖曳距短，大概率5秒内就歪了。
最后一个条件，视频中高架桥的路面。
高架桥路面平坦、没有坑洼、没有陡坡、没有急弯，这是摩托车自动纠偏的绝佳工况。
如果换成乡间小路，随便一个坑就能让前轮偏转超出自纠正范围，车立马就倒。
三个条件缺一个都不行。
还有个细节，其实视频里这辆车中间还撞了一次护栏。
视频中，摩托车沿右侧走了一段，然后往左偏，撞了下高架护栏。
按常理，撞了就该倒了对吧？
但它没有，撞击改变了前轮方向，拖曳距机制马上启动自纠正，前轮重新找到平衡位置，车又继续走了。
这也恰好说明了，拖曳距的自稳定机制，是一个持续运转的闭环反馈系统。
只要车还在动，只要前轮还在转，这玩意就一直在工作。
不需要所谓的芯片，不需要传感器，也不需要算法。
193公斤的钢铁和铝合金，加上几个毫米的几何参数，就可以构成一套比很多自动驾驶系统还稳定的平衡装置。
至此，无人驾驶的张雪摩托车灵异现象事件，闭环了。
最后补充个冷知识，“两轮车为什么不倒”这个问题已经困扰人类200多年了，其实到现在没有完全搞明白。
1869年法国数学家就开始用方程描述自行车动力学。
1970年代英国工程师David Jones造了一系列“不可骑自行车”来排除假说。
其方法是在普通自行车前轮边上，再增加一个平行的轮子，这个轮子通过传动与前轮旋转方向相反，旋转速度相同，这样从整体上说就抵消了前轮的陀螺效应。尽管这样，这辆自行车，仍然能够行驶自如没有任何困难。 Jones计算得出：原来当行驶的自行车有一个倾斜角时，自行车的前轮由于有“前轮尾迹”的缘故，会自动向倾斜的一侧产生一个偏转角，由于有这个偏转角，自行车靠转弯的离心力便会扶正。因之即使没有人驾驶，在一定的速度之下，直行的自行车，运动也是稳定的。
2011年那篇Science一篇名为《一辆自行车可以不借助陀螺或脚轮效应而保持平衡》的论文又推翻了延续百年的陀螺效应和脚轮效应的主流解释。
根据相关研究，两轮车的稳定性问题涉及多个自由度的非线性耦合微分方程组，到现在仍然是动力学和控制论领域的活跃研究课题。[9]
有兴趣的朋友们可以去推导推导。
张雪机车官方转发视频的时候说“稳定性好到爆”[10]，这话确实没毛病，但稍微有点取巧了。
820RR的机械素质确实优秀，但这次事件的底层机理并非820RR有多特殊，只是摩托车从被发明那天起，就自带了一套这么精妙的自平衡机制。
只不过平时摩托车有人骑着，人的操控掩盖了车本身的能力。
人一摔下去，反倒是让摩托车秀了一把“其实没你我也行”。
最后造就了一场天时，地利，人和凑在一起的工程浪漫罢了。