Устойчивость автомобиля и безопасность движения в условиях гололеда

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КОКШЕТАУСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АБАЯ МЫРЗАХМЕТОВА

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ГОЛОЛЕДА

специальность 5В090100 - «ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕВОЗОК, ДВИЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСПОРТА»

Жумагалиев Айгали Амиргалиевич

Кокшетау, 2016



Содержание

Введение

1. Анализ факторов, обеспечивающих устойчивость автомобиля

1.1 Анализ скоростного режима движения автомобилей

1.2 Силы, действующие на автомобиль

1.3 Влияние дорожного покрытия на безопасную скорость

1.4 Факторы обеспечения безопасности на скользких дорогах

2. Мероприятия, обеспечивающие безопасность автомобиля в условиях гололеда

2.1 Рекомендации по управлению автомобилем в сложных дорожных условиях

2.1.1 Управление автомобилем на скользкой дороге

2.1.2 Действия водителя на скользкой дороге

2.1.3 Управление автомобилем при заносах

2.2 Технические устройства, повышающие безопасность движения при гололеде

2.2.1 Антиблокировочные тормозные системы

2.2.2 Противобуксовочная система

2.2.3 Система курсовой устойчивости

2.3 Выбор безопасной скорости движения

2.3.1 Общие рекомендации

2.3.2 Выбор средней скорости в зависимости от тормозных свойств

2.3.3 Выбор критической скорости по условию управляемости

2.4 Рекомендации по выбору автомобильных шин

3. Расчет технико-экономической оценки конструкции шипованных шин

3.1 Смета расходов на изготовление конструкции, определяющая стоимость конструкции

3.2 Расходы по зарплате рабочих

4. Экологическая безопасность автомобиля

4.1 Мероприятия по предотвращению и уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду

4.2 Методы снижения уровня шума автомобилей

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Актуальность работы заключается в том, что около трети всех дорожно-транспортных происшествий происходит на мокрых, обледенелых или заснеженных дорогах. Такие дороги имеют ухудшенные условия сцепления. Это значит, что увеличивается вероятность проскальзывания колес по поверхности дороги, а также их увод в сторону. В этих условиях автомобиль часто становится неуправляемым.

И легковой, и грузовой автомобиль обладает определенной массой, которая распределяется на передние и задние колеса. В автомобиле имеется двигатель с известной характеристикой мощности, вращающего момента и оборотов, трансмиссия с известными коэффициентом полезного действия и передаточными числами, а также колеса с шинами определенных размеров, грузоподъемности и внутреннего давления. Только при грамотном управлении автотранспортным средством можно говорить о безопасном движении. При этом, водитель должен знать все особенности вождения в сложных условиях, уметь использовать современные средства активной безопасности автомобиля и достигнуть цели поездки быстрей, безопасней, с наименьшими расходами и гарантированной сохранностью груза.

Целью исследований в дипломной работе является скорость движения автомобиля и безопасность движения в условиях гололеда.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

выполнить анализ факторов, обеспечивающих устойчивость автомобиля;

разработать мероприятия, обеспечивающие безопасность автомобиля в условиях гололеда;

определить технико-экономическую оценку конструкции шипованных шин;

исследовать экологическую безопасность автомобиля.

Объектом исследования в дипломной работе явился вопрос безопасности автотранспортного средства.

Предметом исследования была безопасная скорость грузового автомобиля в условиях гололеда.

Степень изученности вопроса достаточно высокая. Вопросами безопасности автомобиля начали заниматься практически с того момента как был создан первый автомобиль. Темпы и общие тенденции развития автомобилестроения не позволяют говорить о том, что вопрос безопасности может быть решен когда то полностью.

Основы устройства и эксплуатации автомобилей качественно изложены в работах Л.Л. Афанасьева, А.Б. Дьякова [1], В.А. Иларионова [2], и многих других. Появление новых материалов для дорожного полотна и новых технологий производства шин требует постоянных исследований для обеспечения организации безопасного дорожного движения.

Методологической и теоретической основой дипломной работы явились статистический и аналитический методы, а также большой объем поисковой работы в Интернете.

Научная новизна исследований заключается в том, что определены основные факторы обеспечения безопасного движения грузового автомобиля в условиях гололеда. Разработан комплекс рекомендаций по правилам выбора безопасной скорости автомобиля.

Практическая значимость работы - это проведенный анализ сил, действующих на автомобиль и практические рекомендации по выбору шин для обеспечения безопасного движения автомобиля. Предложение по получению шипованных автомобильных шин в реальных условиях станции технического обслуживания.

Практической базой написания дипломной работы явилось управление дорожной полиции ДВД Акмолинской области.

Структура и объем дипломной работы: Работа состоит из введения, четырех частей, заключения, списка использованной литературы и электронной презентации.

Во введении определенна актуальность работы, сформулирована цель и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость.

В первой главе выполнен анализ факторов, обеспечивающих устойчивость автомобиля;

Во второй главе разработаны мероприятия, обеспечивающие безопасность автомобиля в условиях гололеда;

В третьей главе выполнена технико-экономическую оценка конструкции шипованных шин;

В четвертой главе проведен анализ экологической безопасности автомобиля.

В заключении сделаны краткие выводы по результатам работы, определена оценка полноты решений поставленных задач, даны рекомендации и исходные данные по конкретному использованию результатов работы.

автомобиль экономический безопасность гололед



1. Анализ факторов, обеспечивающих устойчивость автомобиля

1.1 Анализ скоростного режима движения автомобилей

Современный автомобиль по своей природе представляет собой устройство повышенной опасности. Помимо количества автомобилей и интенсивности движения на безопасность движения влияет еще ряд факторов, в том числе состояние дорожной сети и скорость движения транспорта. Статистика дорожных происшествий свидетельствует о том, что пока еще около 40% их связано с нарушением скоростного режима.

Доказано, что превышение скорости в городе и особенно на аварийно опасных участках автомобильной дороги (спуски, подъемы, повороты, обгоны на них и привлечет за собой немедленное увеличение числа дорожно-транспортных происшествий. Последствия этих происшествий тем тяжелее, чем выше скорость.

Однако неправильно думать, что верхняя граница скоростей определяется зависимостью числа происшествий от скорости. На самом деле эта граница обусловлена экономическими и социально-организационными факторами, лежащими в основе автотранспортного процесса. Подтверждением этого положения служит наличие нижней границы скорости, обладающей аналогичны и свойствами.

Уменьшение скорости ниже этой границы (боязнь и неуверенность движения) также сопровождается ростом дорожно-транспортных происшествий [5]. Следовательно, существующая система организации движения как бы настроена на определенную скорость, экономически и технически наиболее выгодную.

В большинстве стран мира существует лимитирование скоростей в населенных пунктах, обусловленное частыми пересечениями улиц и дорог, а также наличием потоков пешеходов. В первые годы автомобилизации повсеместно были установлены низкие пределы скоростей --порядка 15--20 км/ч.

По мере совершенствования машин и дорог разрешенная в населенных пунктах скорость возрастала и в настоящее время стабилизировалась па уровне 50--60 км/ч. По-видимому, такую скорость следует считать оптимальной. В СНГ, Болгарии, Венгрии, Бельгии, Франции, Швейцарии и некоторых других странах предельная скорость в населенных пунктах составляет 60 км/ч, в Польше, Австрии, Норвегии --50 км/ч, в Англии --48 км/ч.

В США правила дорожного движения устанавливаются местными органами власти в каждом штате отдельно Максимальная скорость движения в городах ограничена до 40--56 км/ч.

В других странах проводится ограничение скорости либо на всех дорогах, либо дифференцированно в зависимости от категории дороги. Ограничения скорости могут быть постоянными и временными. Почему же ограничивают скорость на загородных дорогах.

М. Афанасьев (1974) отмечает, что на двух-трехполосных дорогах резкое увеличение дорожно-транспортных происшествий наблюдается тогда, когда интенсивность движения на автомобильной дороге начинает превышать 5000--5500 автомобилей в сутки. В связи с этим, чтобы поддерживать высокую среднюю скорость, водитель должен совершать все большее и большее число обгонов.

При сравнительно невысокой интенсивности движения обгоны в транспортном потоке не вызывают затруднений. В условиях более плотного потока обгон всегда связан с реальной опасностью происшествия. Именно этим объясняется возрастание количества дорожно-транспортных происшествий при определенной «критической» интенсивности движения. Чтобы предотвратить такой рост происшествий, скорость стоит ограничивать на то время, когда фактическая интенсивность движения на дороге превышает критическую величину.

В большинстве западноевропейских стран периодические (временные) ограничения скорости проводятся обычно в летний период времени, в конце недели («уик-энд») и в праздничные дни, когда дороги особенно перегружены.

Научно-исследовательская лаборатория Безопасности движения МВД России совместно с Министерством транспорта и коммуникаций изучала влияние ограничения скорости на различные режимы и безопасность движения на дорожных магистралях страны. На определенных отрезках автомобильных дорог скорость заведомо ограничивали до 70--80 км/ч.

Интересно, что средняя скорость движения, полученная делением расстояния на время движения по данному отрезку дороги, практически не изменилась. Скорости движения внутри потока стали более однородными, с меньшей разницей колебаний между максимальной и минимальной скоростями движения. В частности, в результате проведенных исследований на определенном отрезке шоссе количество дорожно-транспортных происшествий снизилось на 17%, раненых оказалось меньше на 40%, а погибших -- на 50%. Аналогичные результаты получены и на других дорогах [5].

На основании результатов этого опыта было принято решение об ограничении максимальной скорости движения на автомобильных дорогах в зависимости от вида транспортного средства.

Введенные изменения предусматривают разрешенную максимальную скорость движения в населенных пунктах -- не свыше 60 км/ч.

Что же касается движения на загородных автодорогах, то легковым автомобилям, междугородним и туристским автобусам, грузовым автомобилям с максимальным весом до 3,5 т разрешено ездить со скоростью не более 90 км/ч. Другие АТС: автобусы, грузовые автомобили с максимальным весом более 3,5 т, мотоциклы, а также легковые и грузовые автомобили, управляемые водителями со стажем до двух лет, должны двигаться со скоростью не свыше 70 км/ч. Самоходные машины и механизмы, в частности автокраны и подобные им агрегаты, установленные на шасси автомобиля, должны двигаться в населенных пунктах и на загородных автомобильных дорогах со скоростью не превышающей 50 км/ч.

Хотя существование связи между изменениями скорости и числом дорожно-транспортных происшествий не вызывает сомнений, количественные закономерности, определяющие ее, окончательно еще не выяснены. Основная трудность при нахождении таких закономерностей состоит в определении общих единиц, как скорости, так и качества или точности управления автотранспортным средством.

1.2 Силы, действующие на автомобиль

Для правильного и безопасного управления любым автомобилем необходимо знать физические законы его поведения на дороге. Эти знания помогают при правильной оценке конкретной дорожной ситуации выбрать оптимальное решение и, воздействуя на органы управления автомобиля, совершать безопасные маневрирования.

Примечание - [5]

Рисунок 1. - Силы, действующие на автомобиль

Различные силы, воздействующие на автомобиль, заставляют его двигаться и останавливаться. Силы, действующие на автомобиль, делятся на две группы. Первая группа оказывает сопротивление движению вторая - заставляет его двигаться.

1. Сила тяжести - возникает под воздействием силы притяжения Земли и направлена вертикально вниз, распределяясь по всем осям и колесам автомобиля. Фактический вес транспортного средства оказывает давление на дорожное покрытие, и чем он больше, тем больше становится величина силы сцепления колес с дорогой. Эта сила оказывает существенное влияние в начале движения и в дальнейшем его процессе на ведущие колеса автомобиля.

2. Силы реакции дорожного полотна - возникает из-за сил, действующих со стороны транспортного средства в местах соприкосновения колес с дорогой. Чем больше сила тяжести, действующая со стороны колеса автомобиля на дорожное полотно, тем больше сила ответной реакции со стороны дороги.

3. Сила тяги всегда направлена в сторону движения автомобиля. Она возникает при передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, где они в свою очередь стараются переместить слои дорожного полотна назад. Чем больше крутящий момент двигателя и выше передаточное число коробки передач и главной передачи, чем меньше радиус колеса с учетом деформации шины, тем больше становится тяговая сила. Если величина тяговой силы превышает силы сцепления колес с дорогой, возникает пробуксовка ведущих колес. Поэтому начинать движение на скользкой дороге или по бездорожью, а также с перевозимым грузом необходимо с включением низшей передачи, когда сила тяги достигает наибольшей величины.

4. Центробежная сила возникает в момент прохождения поворотов или смещения транспортного средства влево или вправо относительно проезжей части. В эти моменты автомобиль стремится сохранить первоначально заданное направление движения. Величина этой силы прямо пропорциональна массе транспортного средства и квадрату скорости и обратно пропорциональна радиусу вхождения в поворот. Направление ее действия - от центра тяжести в противоположную сторону поворота. Так, при вхождении в правый поворот центробежная сила старается отклонить автомобиль влево на встречную полосу, а при прохождении левого поворота -- вправо в сторону обочины. Уменьшить ее значение можно только снижением скорости движения и увеличением радиуса траектории входа в поворот. При неправильно выбранной скорости и радиусе поворота центробежная сила может развернуть автомобиль вокруг его оси, что приведет к заносу, отбросить в сторону и, наконец, опрокинуть.

5. Сила сцепления шины с дорожным полотном возникает в процессе движения и зависит от многих факторов:

а) От качества покрытия дорожного полотна

б) От состояния дорожного полотна (сухое, влажное, заснеженное, обледенелое) Так при сухом покрытии сила сцепления намного больше, чем при обледенелом.

в) От технического состояния колес (конструкции шины, давления, рисунка протектора и его износа). При изношенном рисунке протектора и увеличенном давлении в колесе сила сцепления с дорогой уменьшается.

г) От массы автомобиля -- с увеличением массы транспортного средства сила сцепления с дорогой увеличивается.

д) От скорости движения -- с ее увеличением уменьшается сила сцепления с дорожным полотном.

Водителю необходимо учитывать все эти факторы, так как когда сила тяги на колеса автомобиля превышает силу сцепления с дорожным полотном, может произойти пробуксовка колес, а на скользкой дороге возможны заносы и выход из-под контроля управления автомобиля.

6. Сила сопротивления воздуха направлена в сторону, противоположную движению транспортного средства. Она возникает в процессе движения за счет давления на воздух поверхностями автомобиля, поэтому многое зависит от аэродинамической конструкции формы кузова автомобиля. Эта сила возрастает с увеличением скорости движения.

Сила сопротивления качению возникает в процессе движения при трении шин автомобиля о поверхность дороги, вследствие чего возникают трения в передаточном механизме (в подшипниках колес). Эта сила прямо пропорциональна массе транспортного средства и коэффициенту сопротивления качению. Коэффициент сопротивления качению зависит от состояния дороги и определяется опытным путем. Сила сопротивления качению направлена в сторону, противоположную движению.

Примечание - [5]

Рисунок 2. - Силы, действующие на автомобиль при подъеме

Автомобильные дороги состоят из чередующихся между собой подъемов и спусков и крайне редко имеют горизонтальные участки большой длины. Крутизну подъема характеризуют величиной угла а (в градусах) или величиной уклона дороги t, представляющей собой отношение превышения Н к заложению В (см. рис. 2):

i=H/B = tg a(1)

Вес автомобиля G, движущегося на подъеме, можно разложить на две-составляющие силы: G·sinб, направленную параллельно дороге, и G·cosб, перпендикулярную к дороге. Силу G sinб называют силой сопротивления подъему и обозначают Рб.

На автомобильных дорогах с твердым покрытием углы подъема невелики и не превышают 4 -- 5°. Для таких малых углов можно считать

i = tgб~ sinб, тогда Ра -- G sinб = Gi.

При движении на спуске сила Ра имеет противоположное направление и действует как движущая сила. Угол а и уклон i считают положительными на подъеме и отрицательными при движении на спуске.

У современных автомобильных дорог нет четко выраженных участков с постоянным уклоном; их продольный профиль имеет плавные очертания. На таких дорогах уклон и сила Р непрерывно меняются в процессе движения автомобиля.

Сопротивление неровностей. Ни одно дорожное покрытие не является абсолютно ровным. Даже новые цементобетонные и асфальтобетонные покрытия имеют неровности высотой до 1 см. Под действием динамических нагрузок неровности быстро увеличиваются, уменьшая скорость автомобиля, сокращая срок его службы и увеличивая расход топлива. Неровности создают дополнительное сопротивление движению.

При попадании колеса в длинную впадину оно ударяется о ее дно и подбрасывается вверх. После сильного удара колесо может отделиться от покрытия и снова удариться (уже с меньшей высоты), совершая затухающие колебания. Переезд через короткие впадины и выступы сопряжен с дополнительной деформацией шины под действием силы, возникающей при ударе о выступ неровности. Таким образом, движение автомобиля по неровностям дороги сопровождается непрерывными ударами колес и колебаниями осей и кузова. В результате происходит дополнительное рассеивание энергии в шине и деталях подвески, достигающее иногда значительных величин. [5]

Дополнительное сопротивление, вызываемое неровностями дороги, учитывают, условно увеличивая коэффициент сопротивления качению.

Величины коэффициента сопротивления качению f и уклона i в совокупности характеризуют качество дороги. Поэтому часто говорят о силе сопротивления дороги Р, равной сумме сил Рf и Ра:

Р = Pf -f Ра = G (f cosб-f sinб) ~G (f + i)(2)

Выражение, стоящее в скобках, называют коэффициентом сопротивления дороги и обозначают буквой Ф. Тогда сила сопротивления дороги: Р = G (f cosб-f sinб) = G ф.

При движении автомобиля на него оказывает сопротивление и воздушная среда. Затраты мощности на преодоление сопротивления воздуха складываются из следующих величин:

-- лобового сопротивления, появляющегося в результате разности давлений спереди и сзади движущегося автомобиля (около 55 -- 60% всего сопротивления воздуха);

-- сопротивления, создаваемого выступающими частями: подножками, крыльями, номерным знаком (12 -- 18%);

-- сопротивления, возникающего при прохождении воздуха через радиатор и подкапотное пространство (10-15%);

-- трения наружных поверхностей о близлежащие слои воздуха (8 -- 10%);

-- сопротивления, вызванного разностью давлений сверху и снизу автомобиля (5 -- 8%).

При увеличении скорости движения увеличивается и сопротивление воздуха.

Прицепы вызывают увеличение силы сопротивления воздуха вследствие значительного завихрения воздушных потоков между тягачом и прицепом, а также из-за увеличения наружной поверхности трения. В среднем можно принять, что применение каждого прицепа увеличивает это сопротивление на 25% по сравнению с одиночным автомобилем.

Сила инерции [15]

Кроме сил сопротивления дороги и воздуха влияние на движение автомобиля оказывают силы инерции Р. Всякое изменение скорости движения сопровождается преодолением силы инерции, и ее величина тем больше, чем больше вес автомобиля:

P=G*j/g(4 )

Время равномерного движения автомобиля обычно мало по сравнению с общим временем его работы. Так, например, при работе в городах автомобили движутся равномерно 15 -- 25% времени. От 30% до 45% времени занимает ускоренное движение автомобиля и 30 -- 40% -- движение накатом и торможение. При трогании с места и увеличении скорости автомобиль движется с ускорением -- его скорость при этом неравномерна. Чем быстрее автомобиль увеличивает скорость, тем больше ускорение автомобиля. Ускорение показывает, как за каждую секунду возрастает скорость автомобиля. Практически ускорение автомобиля достигает 1 -- 2 м/с2. Это значит, что за каждую секунду скорость будет возрастать на 1 -- 2 м/с.

Сила инерции изменяется в процессе движения автомобиля в соответствии с изменением ускорения. Для преодоления силы инерции расходуется часть тяговой силы. Однако в тех случаях, когда автомобиль движется накатом после предварительного разгона или при торможении, сила инерции действует по направлению движения автомобиля, выполняя роль движущей силы. Принимая это во внимание, некоторые труднопроходимые участки пути можно преодолевать с предварительным разгоном автомобиля.

Величина силы сопротивления разгону зависит от ускорения движения. Чем быстрее разгоняется автомобиль, тем большей становится эта сила. Ее величина меняется даже при трогании с места. Если автомобиль трогается плавно, то сила эта почти отсутствует, а при резком трогании она может даже превысить тяговую силу. Это приведет или к остановке автомобиля, или к буксованию колес (в случае недостаточной величины коэффициента сцепления).

В процессе работы автомобиля непрерывно меняются условия движения: тип и состояние покрытия, величина и направление уклонов, сила и направление ветра. Это приводит к изменению скорости автомобиля. Даже в наиболее благоприятных условиях (движение по усовершенствованным автомагистралям вне городов и населенных пунктов) скорость автомобиля и тяговая сила редко остаются неизменными в, течение продолжительного времени. На средней .скорости движения (определяемой как отношение пройденного пути ко времени, затраченному на прохождение этого пути с учетом времени остановок в пути) сказывается помимо сил сопротивления влияние весьма большого количества факторов. К ним относятся: ширина проезжей части, интенсивность движения, освещенность дороги, метеорологические условия (туман, дождь), наличие опасных зон (железнодорожные переезды, скопление пешеходов), состояние автомобиля и т. д.

В сложных дорожных условиях может случиться так, что сумма всех сил сопротивления превысит тяговую силу, тогда движение автомобиля будет замедленным и он может остановиться, если водитель не примет необходимых мер.

1.3 Влияние дорожного покрытия на безопасную скорость

Анализ дорожно-транспортных происшествий, происходящих с легковыми автомобилями, выявил, что 49,6% из них произошли на мокрой, грязной или скользкой дороге летом. [11]

В процессе эксплуатации дорожного покрытия из-за разных причин (износ, замасливание, загрязнение, излишнее количество битума, полировка каменных частиц под влиянием трения) сцепные качества его ухудшаются. Если такое покрытие увлажнить (дождь, поливка), то скользкость его настолько возрастает, что движение становиться опасным. Большое значение в изменении сцепных качеств дорожных покрытий имеет интенсивность движения. Например, где интенсивность движения весьма велика, коэффициент сцепления асфальтобетонного покрытия во влажном состоянии равен 0,23 (т.е. немного выше, чем при гололеде). Такой же коэффициент сцепления наблюдается на цементобетонном покрытии в туман и дождь.

Таблица 1 - Относительный риск происшествий с травматизмом, связанных с различными внешними условиями

Фактор	Значение факторов	Относительный риск
Дорожные условия	Сухое ровное покрытие	1,0
	Мокрое ровное покрытие	1,3
	Слякоть (мокрый снег)	1,3
	Дорога, покрытая снегом или льдом	2,5

Примечание - [15]

В отдельных случаях повышенной скользкостью обладают и новые покрытия, главным образом построенные недоброкачественно, с нарушением норм дозировки вяжущего вещества, на вновь построенном асфальтобетонном покрытии в результате избытка вяжущего вещества коэффициент сцепления может составить всего 0,24.

Исследования показали также, что минимально преемлемым с точки зрения безопасности движения коэффициентом сцепления влажного дорожного покрытия, находящегося в эксплуатации, является 0,4 (при скорости движения транспортного средства 40 км/ч). Участки со значением коэффициента сцепления 0,4...0,3 потенциально опасны и требуют улучшения их сцепных качеств. Участки со значением коэффициента сцепления 0,3 и ниже следует считать особо опасными, требующими немедленного восстановления шероховатости дорожного покрытия.

Для того чтобы неподвижный автомобиль привести в движение, одной силы тяги недостаточно. Необходимо еще трение между колесами и дорогой. Иначе говоря, автомобиль может двигаться лишь при условии сцепления ведущих колес с поверхностью дороги. В свою очередь, сила сцепления зависит от сцепного веса автомобиля Gv, т. е. вертикальной нагрузки на ведущие колеса. Чем больше вертикальная нагрузка, тем больше сила сцепления:

Pсц = ФGk,(5)

где Pсц -- сила сцепления колес с дорогой, кгс; Ф -- коэффициент сцепления; GK -- сцепной вес, кгс. Условие движения без буксования колес

Рk < Рсц,

т. е. если тяговая сила меньше силы сцепления, то ведущее колесо катится без буксования. Если же к ведущим колесам приложена тяговая сила, большая, чем сила сцепления, то автомобиль может двигаться только с пробуксовкой ведущих колес.

Таблица 2 - Коэффициенты сцепления на асфальте

Коэффициент сцепления	Асфальт
	чистый	замасленный	грязный	гололед
	сухой	мокрый		сырой	мокрый	очень мокрый
	0,8	0,4	0,15	0,07	0,2	0,3	0,025

Примечание - [15]

Коэффициент сцепления зависит от типа и состояния покрытия. На дорогах с твердым покрытием величина коэффициента сцепления обусловлена главным образом трением скольжения между шиной и дорогой и взаимодействием частиц протектора и микронеровностей покрытия. При смачивании твердого покрытия коэффициент сцепления уменьшается весьма заметно, что объясняется образованием пленки из слоя частиц грунта и воды. Пленка разделяет трущиеся поверхности, ослабляя взаимодействие шины и покрытия и уменьшая коэффициент сцепления. При скольжении шины по дороге в зоне контакта возможно образование элементарных гидродинамических клиньев, вызывающих приподнимание элементов шины над микровыступами покрытия. Непосредственный контакт шины и дороги в этих местах заменяется жидкостным трением, при котором коэффициент сцепления минимален.

Примечание - составлено автором [3]

Рисунок 3. - Опасные ситуации на скольких дорогах

На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зависит от сопротивления грунта срезу и величины внутреннего трения в грунте. Выступы протектора ведущего колеса, погружаясь в грунт, деформируют и уплотняют его, что вызывает увеличение сопротивления срезу. Однако после некоторого предела начинается разрушение грунта, и коэффициент сцепления уменьшается.

На величину коэффициента сцепления влияет также рисунок протектора шины. Шины легковых автомобилей имеют протектор с мелким рисунком, обеспечивающим хорошее сцепление на твердых покрытиях. Шины грузовых автомобилей имеют крупный рисунок протектора с широкими и высокими выступами-грунтозацепами. Во время движения грунтозацепы врезаются в грунт, улучшая проходимость автомобиля. Истирание выступов в процессе эксплуатации ухудшает сцепление шины с дорогой. [15]

При увеличении внутреннего давления в шине коэффициент сцепления вначале увеличивается, а затем уменьшается. Максимальное значение коэффициента сцепления соответствует примерно величине давления, рекомендуемого для данной шины.

При полном скольжении шины по дороге (буксование ведущих колес или юз тормозящих колес) величина ф может быть на 10 -- 25% меньше максимальной. Коэффициент поперечного сцепления зависит от тех же факторов, и его обычно принимают равным 0,7Ф. Средние значения коэффициента сцепления колеблются в широких пределах от 0,1 (обледенелое покрытие) до 0,8 (сухое асфальте- и цементобетонное покрытие).

Сцепление шин с дорогой имеет первостепенное значение для безопасности движения, так как оно ограничивает возможность интенсивного торможения и устойчивого движения автомобиля без поперечного скольжения.

Недостаточная величина коэффициента сцепления является причиной в среднем 16%, а в неблагоприятные периоды года -- до 70% дорожно-транспортных происшествий от общего их числа. Международной комиссией по борьбе со скользкостью дорожных покрытий установлено, что величина коэффициента сцепления по условиям безопасности движения не должна быть меньше 0,4.

1.4 Факторы обеспечения безопасности на скользких дорогах

Автомобиль контактирует с покрытием дороги через колеса. Сцепные качества дорожного покрытия оцениваются коэффициентом сцепления с дорогой, который в общем виде выражается отношением тяговой силы к нормальной реакции на колесо. Этот коэффициент зависит от многих факторов: от состояния дорожного покрытия, скорости движения транспортного средства, степени изношенности рисунка протектора шины и др. Примерные значения коэффициента сцепления шин с дорогой для различного состояния дорожных покрытий следующие: сухой асфальтобетон 0,6...0,7, укатанный снег 0,2, гололед 0,1. Это значит, что при торможении в условиях гололеда силы сцепления будут примерно в 5 раз меньше, чем в обычных условиях. При увеличении скорости движения транспортного средства коэффициент сцепления почти на всех типах покрытий, как правило, снижается.

Длина тормозного пути изменяется обратно пропорционально коэффициенту сцепления. На одном и том же участке улицы или дороги в осенне-зимний период под влиянием атмосферных факторов тормозной путь увеличивается по сравнению с летним (сухим) периодом примерно в 3...4 раза. Так, тормозной путь легкового автомобиля, останавливаемого при скорости 50 км/ч, составляет ориентировочно: на сухом асфальтобетонном покрытии 20 м, на мокром 30, на дороге, покрытой укатанным снегом 60 м, на обледенелой дороге 120 м. Следовательно, дистанции и интервалы между транспортными средствами должны при движении по скользкой дороге увеличиваться с учетом скорости движения и возможности остановить транспортное средство.

В основном выбор режима движения зависит от определения дорожных условий и транспортных ситуаций, т.е. от правильного определения таких факторов, как расстояние до дорожного закругления и скорость для движения по нему без заноса, как число автомобилей и их скорость перед обгоном, как включенный и ожидаемый сигнал светофора и т.п. Избегая излишнего торможения можно значительно уменьшить психическое напряжение, расход топлива и износ деталей автомобиля, обеспечивающих безопасность движения.

Условием активного движения (трогания с места) и безопасной остановки автомобиля является соотношение, при котором тяговая сила Рк будет меньше, чем сила сцепления, т.е. произведение нормальной реакции Ск на колесо на коэффициент сцепления. И во избежание заноса в поперечном направлении, а также для обеспечения достаточного торможения необходимо, чтобы тяговая сила была всегда меньше силы сцепления. Иначе при попытке тронуться с места колеса буксуют. При торможении же колеса блокируются, и автомобиль продолжает двигаться по покрытию автомобильной, дороги поступательно (юзом) или вбок (занос).

Во время движения возможно устойчивое, неустойчивое и опасное соотношение тяговой силы и силы сцепления в зоне силового замыкания шины с дорогой. Когда сила сцепления превышает силу тяги в поперечном или продольном направлении, движение устойчиво. Если эти силы равны, то движение неустойчиво. Если же сила тяги больше силы сцепления, движение становится опасным, так как шины автомобиля уже больше не цепляются за покрытие дороги.

В первом случае для продольного торможения достаточно лишь части силового замыкания шины с дорогой и потому для сопротивления силам, действующим на автомобиль в поперечном направлении, остается достаточная часть силового замыкания. При неустойчивом состоянии, когда силовое замыкание расходуется в основном на продольное торможение, автомобиль может занести и при сравнительно небольшой поперечной силе. На очень скользком покрытии все силовое замыкание уходит на интенсивный разгон или торможение и автомобиль уже ничто не удерживает от движения вбок.

Все заносы основаны на одном принципе -- переход вращательного движения колес в скольжение. Этого можно добиться многими способами: блокировкой колес, резкое прибавление газа (на повороте особенно опасно), резкие повороты рулем.

Не рекомендуется водителю двигаться в условиях гололеда со скоростью выше 40 км/ч.

Обеспечение безопасной скорости возможно при достаточной устойчивости автомобиля и управляемости при критической скорости.

Примечание - составлено автором [3]

Рисунок 4. - Факторы безопасности автомобиля при гололеде

Возможность предотвращения ДТП чаще всего связана с интенсивным торможением, поэтому необходимо, чтобы тормозные свойства автомобиля обеспечивали его эффективное замедление в любых дорожных ситуациях.

Для выполнения этого условия сила, развиваемая тормозным механизмом, не должна превышать силы сцепления с дорогой, зависящей от весовой нагрузки на колесо и состояния дорожного покрытия. Иначе колесо заблокируется (перестанет вращаться) и начнет скользить, что может привести (особенно при блокировке нескольких колес) к заносу автомобиля и значительном увеличении тормозного пути. Чтобы предотвратить блокировку, силы, развиваемые тормозными механизмами, должны быть пропорциональны весовой нагрузки на колесо. Реализуется это с помощью применения более эффективных дисковых тормозов.

На современных автомобилях используется антиблокировочная система (АБС), корректирующая силу торможения каждого колеса и предотвращающая их скольжение. [7]

Зимой и летом состояние дорожного покрытия разное, поэтому для наилучшей реализации тормозных свойств необходимо применять шины, соответствующие сезону.

Тормозные свойства автомобиля - под этим понятием определяют свойства автомобиля снижать скорость движения по желанию водителя, при необходимости быстро останавливаться, а также удерживать на уклоне во время стоянки.

Торможение автомобиля имеет большое значение для безопасности движения и зависит от его тормозных качеств. Эту роль выполняет тормозная система, предназначенная для постоянного пользования во время движения автомобиля.

Стояночная тормозная система предназначена для удержания автомобиля от самопроизвольного движения во время стоянки.

Тормоза современного автомобиля могут развивать тормозные силы, значительно превышающие силы сцепления шин с дорогой. В некоторых случаях для удержания автомобиля на стоянке водители включают вместо стояночного тормоза одну из низших передач. Но на автомобилях с дизельным двигателем применять такой способ в любых ситуациях категорически запрещено.

Тягово-скоростные - эти свойства определяют динамику разгона автомобиля, возможность развивать им максимальную скорость, и характеризуются временем (в сек.), необходимым для разгона автомобиля до скорости 100 км/ч, мощностью двигателя и максимальной скоростью, которую может развить автомобиль.

Управляя автомобилем, водитель должен учитывать возможные изменения весовой нагрузки на ось. При движении с уклона центр тяжести переносится вперед, и при торможении создается опрокидывающий момент, дополнительно нагружающий переднюю ось.

Особую опасность при торможении представляют перевозимые жидкие грузы, не полностью заполняющие емкости - цистерны, так как при торможении жидкость перемещается вперед, увеличивая нагрузку на переднюю ось.

Эффективность торможения оценивается по тормозному пути и величине замедления.

Тормозной путь - это расстояние, которое проходит автомобиль от начала торможения до полной остановки. Для легковых автомобилей правилами дорожного движения (31 раздел ПДД) установлены предельная величина тормозного пути при начальной скорости 40 км/час - тормоз ножной:- тормозной путь - 14,7 метра.

Остановочный путь - расстояние, которое проходит автомобиль от момента обнаружения водителем опасности до остановки автомобиля. (тормозной путь и некоторое расстояние, которое проходит автомобиль за время реакции водителя).

Время реакции водителя - от 0,2 до 1,5 сек и более.

Средняя величина (расчетная) - 0,8 сек.

Время срабатывания тормозного привода - 0,2 - 0,4 сек для гидравлики и 0,6 - 0,8 сек для пневматического тормоза.

Безопасное движение возможно только при учете водителем всех факторов, от которых зависит торможение автомобиля.

Тяговые свойства (тяговая динамика) автомобиля определяют его способность интенсивно увеличивать скорость движения. От этих свойств во многом зависит уверенность водитель при обгоне, проезде перекрестов. Особенно важное значение тяговая динамика имеет для выхода из аварийных ситуаций, когда тормозить уже поздно, маневрировать не позволяют сложные условия, а избежать ДТП можно, только опередив события. [5]

Так же как и в случае с тормозными силами, сила тяги на колесе не должна быть больше силы сцепления с дорогой, в противном случае оно начнет пробуксовывать. Предотвращает это противобуксовочная система (ПБС). При разгоне автомобиля она притормаживает колесо, скорость вращения которого больше, чем у остальных, а при необходимости уменьшает мощность, развиваемую двигателем.

Устойчивость автомобиля - способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающих его занос и опрокидывание в различных дорожных условиях при высоких скоростях.

Различают следующие виды устойчивости:

- поперечная при прямолинейном движении (курсовая устойчивость).

Ее нарушение проявляется в рыскании (изменении направления движения) автомобиля по дороге и может быть вызвано действием боковой силы ветра, разными величинами тяговых или тормозных сил на колесах левого или правого борта, их буксованием или скольжением. большим люфтом в рулевом управлении, неправильными углами установки колес и т.д.;

- поперечная при криволинейном движении.

Ее нарушение приводит к заносу или опрокидывании под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше);

- продольная.

Ее нарушение проявляется в буксовании ведущих колес при преодолении затяжных обледенелых или заснеженных подъемов и сползании автомобиля назад. Особенно это характерно для автопоездов.

Управляемость автомобиля - способность автомобиля двигаться в направлении, заданном водителем. [5]

Одной из характеристик управляемости является поворачиваемость - свойство автомобиля изменять направление движения при неподвижном рулевом колесе. В зависимости от изменения радиуса поворота под воздействием боковых сил (центробежной силы на повороте, силы ветра и т.д.) поворачиваемость может быть:

- недостаточной - автомобиль увеличивает радиус поворота;

- нейтральной - радиус поворота не изменяется;

- избыточной - радиус поворота уменьшается.

Различают шинную и креновую поворачиваемость.

Шинная поворачиваемость связана со свойством шин двигаться под углом к заданному направлению при боковом уводе (смещение пятна контакта с дорогой относительно плоскости вращения колеса). При установке шин другой модели поворачиваемость может измениться и автомобиль на поворотах при движении с большой скоростью поведет себя иначе. Кроме того, величина бокового увода зависит от давления в шинах, которое должно соответствовать указанному в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Креновая поворачиваемость связана с тем, что при наклоне кузова (крене) колеса изменяют свое положение относительно дороги и автомобиля (в зависимости от типа подвески). Например, если подвеска двухрычажная, колеса наклоняются в стороны крена, увеличивая увод.



2. Мероприятия, обеспечивающие безопасную скорость автомобиля в условиях гололеда

2.1 Рекомендации по управлению автомобилем в сложных дорожных условиях

2.1.1 Управление автомобилем на скользкой дороге

При движении по грунтовым дорогам встречается большое число препятствий: неровности, ямы, ухабы, корневища деревьев, канавы с водой и т.п. На таких дорогах сопротивление движению автомобилю оказывается гораздо больше, чем на дорогах с твердым покрытием, особенно во время дождя. На грунтовой дороге необходимо стараться двигаться с постоянной скоростью на пониженной передаче, как можно реже переключая ее. При таком режиме движения увеличивается коэффициент сцепления колес с дорогой. Чтобы избежать пробуксовки транспортного средства, нельзя резко тормозить и резко ускорять движение. Если дорога имеет глубокие колеи, лучше двигаться, пропуская одну из них между своих колес. Когда колеи уходят в лужу или грязь, безопасней продолжить движение по ним, так как дно колеи лучше утрамбовано. В этих случаях следует остановиться и проверить глубину и состояние грунта.

Небольшие участки дороги с грязью лучше преодолевать с разгона и без остановки. Если колеса автомобиля забуксовали, то не надо давать слишком большие обороты двигателю. Включив заднюю передачу, попытайтесь выехать назад по оставленному следу. Если и это не помогло и колеса основательно «зарылись» в грунте, необходимо откопать их, сделать искусственную колею, подложив под колеса ветки, доски, резиновые коврики салона и т.п. Можно воспользоваться помощью и пассажиров, посадив их на заднее сиденье (для заднеприводного автомобиля) или на капот (для переднеприводного автомобиля), тем самым, усиливая сцепление с грунтом ведущих колес. Пассажиры могут помочь и толкая автомобиль в «раскачку». При преодолении ям необходимо предварительно снизить скорость, притормозить, перейдя на пониженную передачу. Когда передние колеса плавно въедут в углубление ямы, небольшим усилием нажать на педаль управления дроссельной заслонки, и, дождавшись въезда задних колес в углубление, значительно увеличить скорость.

Не стоит преодолевать высокие уступы и глубокие ямы под прямым углом. В этом случаи колеса автомобиля будут стремиться двигаться вдоль препятствия, и машина потеряет маневренность и управление. Преодолевать их рекомендуется под углом 45-60 градусов. При движении по неглубоким лужам значительно снижать скорость нет необходимости. Но при этом рекомендуется заранее закрыть жалюзи радиатора, так как вода может быть подхвачена лопастями вентилятора и забрызгать систему зажигания автомобиля, находящуюся в подкапотном пространстве. Если по этой причине двигатель перестал работать, необходимо, открыв капот, протереть насухо систему зажигания, проветрив подкапотное пространство, попытаться запустить двигатель повторно.

После преодоления любых водных преград эффективность тормозной системы может снизиться из-за того, что тормозные колодки становятся влажными. Их можно просушить во время движения, нажимая несколько раз педаль тормоза. Очень опасно маневрировать по местности, покрытой высокой травой. В этих условиях возможен наезд автомобиля на пни, большие камни, острые сучья, поваленные стволы деревьев. Транспортное средство может попасть в глубокую яму или канаву. Такие участки рекомендуется предварительно пройти пешком или выбрать другой маршрут. На дорогах, покрытых гравием с большим количеством камней, необходимо снизить скорость и поднять стекла, увеличив дистанцию до впереди идущего транспортного средства и боковой интервал при разъезде с встречными автомобилями. Будет безопасней, если вы воздержитесь от обгонов и будете держаться подальше от грузовых автомобилей и автобусов. Двигаться по бездорожью на подъем надо на заранее выбранной низшей передаче, без остановок, резких рывков и торможений. Если впереди движется транспортное средство, необходимо увеличить до него дистанцию. Начинать движение на подъем целесообразней после преодоления его лидером. На спуск лучше применять торможение двигателем, переходя на низшую передачу. Избежать заносов поможет плавное вращение рулевого колеса без резких движений.

Для проезда водной преграды вброд, водителю, прежде всего, необходимо исследовать твердость грунта, глубину, наличие впадин и подводных камней. Для легковых автомобилей глубина преодолеваемого брода не должна превышать 0,5 метров. Выбрав траекторию движения, желательно поставить на ней специальные вешки для правильного зрительного ориентирования. Перед въездом в воду необходимо закрыть жалюзи, так как волна воды может забрызгать систему зажигания, что приведет к остановке работы двигателя. Движение осуществляется равномерно, на пониженной передаче, при средней частоте вращения коленчатого вала. Очень опасно долго находится в воде, если двигатель автомобиля перестал работать. В этом случае вода мгновенно проникает в глушитель транспортного средства, вымывается грунт из-под его колес. Если автомобиль долго находиться в воде в неподвижном положении, он может глубже погрузиться, создавая дополнительные трудности для начала движения. Перед выездом на берег частоту вращения коленчатого вала следует плавно увеличить. Выехав из воды, просушить фрикционные накладки тормозов многократным нажатием на педаль тормоза. При проезде водной переправы по льду водителю необходимо предварительно обследовать толщину льда, выбрав наиболее короткий путь движения. Для этого через каждые 20 метров пути вырубаются контрольные лунки. Толщина льда для легковых автомобилей на всем участке пути должна быть не менее 15 сантиметров. В случаях, когда толщина льда на переправе недостаточная для безопасного движения, необходимо, расчистив лед, уложить деревянные настилы и двигаться только по ним. Во всех случаях при движении по льду необходимо заранее высадить всех пассажиров, находящихся в автомобиле. Двигаться по переправе следует с постоянной небольшой скоростью (не более 10 км\ч), на пониженной передаче. Дверь со стороны водителя держат в открытом положении. При появлении воды, треска льда или его прогибов водителю следует увеличить скорость и быть готовым в случаях возникновения опасности провала автомобиля под лед немедленно покинуть свое транспортное средство.

Немаловажно знать действия водителей при буксировке. При буксировке на гибкой и жесткой сцепке разрешается перевозка пассажиров как на буксируемом, так и на буксирующем автомобиле. Водитель буксирующего транспортного средства (тягача) должен начинать движение плавно, на первой передаче. Для безопасного движения необходимо исключить необоснованные перестроения с одной полосы движения на другую. Следовать к месту ремонта нужно со скоростью не более 50 км\ч, без резких ускорений и торможений. Буксируемый автомобиль рекомендуется вести строго по колее буксирующего. Водитель буксируемого транспортного средства должен быть предельно внимательным, постоянно наблюдая за движением и сигналами буксирующего автомобиля. Если водитель тягача подал световой указатель поворота, водитель неисправного автомобиля должен сразу его продублировать. При буксировке на гибкой сцепке водитель неисправного автомобиля должен стараться, чтобы трос был постоянно в натянутом положении. Для этого используют педаль тормоза. Провисание буксировочного троса приводит к рывкам автомобилей и нередко приводит к обрыву связующего звена, а так же к повреждению сцепных устройств.

При остановке состава транспортных средств водитель буксирующего автомобиля заранее должен предупредить водителя буксируемого автомобиля. В этом случае снижать скорость надо постепенно, применяя торможение двигателем, переходя постепенно на пониженную передачу. Нежелательно производить остановку на спусках и подъемах.

Так как во время буксировки дистанция между автомобилями минимальная, небольшая скорость, при ограниченной видимости (для водителя неисправного автомобиля) -- эти транспортные средства представляют определенную опасность и неудобства для других водителей. С целью обозначения таких автомобилей используют ближний свет фар или противотуманные фары (для буксирующего) и аварийную световую сигнализацию (для буксируемого).

Рассмотрим виды опасных участков.

Замасленная или покрытая свежими вяжущими материалами (например, только что положенный асфальт) дорога -- очень скользкая

Лужа может быть глубиной и 1 см, и 1 м. Сразу составить представление о глубине невозможно, Под водой могут прятаться разные опасности. К тому же после проезда глубокой лужи могут намокнуть тормозные колодки и отказать тормоза, может заглохнуть двигатель и т. д.

На полосах с более интенсивным движением транспорта лед быстрее тает, поэтому движение по таким полосам безопаснее, чем там, где автомобилей мало и, следовательно, ледовая корка на поверхности дороги дольше сохраняется.

1. Избегайте участки, имеющие масляные и нефтяные пятна.

Ясно, что таких ситуаций надо по возможности избегать (стараясь объехать опасные участки) либо пользоваться особыми приемами управления автомобилем.

Рассмотрим виды опасных участков.

Замасленная или покрытая свежими вяжущими материалами (например, только что положенный асфальт) дорога -- очень скользкая. Изыскивайте любую возможность такой участок объехать. В жаркую погоду масляное пятно на дороге хорошо видно, объезжайте его.

2. Не въезжайте в глубокие лужи.

Лужа может быть глубиной и 1 см, и 1 м. Сразу составить представление о глубине невозможно, для этого надо все-таки заехать в воду. Но тогда... может быть уже поздно. Поэтому старайтесь объезжать участки дороги, скрытые водой. Под водой могут прятаться разные опасности. К тому же после проезда глубокой лужи могут намокнуть тормозные колодки и отказать тормоза, может заглохнуть двигатель и т. д.

3. Двигайтесь по колее.

Если вы четко различаете колею, проложенную другими транспортными средствами, двигайтесь по ней. В колее сцепление шин с дорогой лучше.

На полосах с более интенсивным движением транспорта лед быстрее тает, поэтому движение по таким полосам безопаснее, чем там, где автомобилей мало и, следовательно, ледовая корка на поверхности дороги дольше сохраняется.

4. Когда дорога покрыта тающим льдом, избегайте двигаться по полосам с неинтенсивным движением.

Нужно также опасаться участков с не растаявшим льдом, встречающихся в тени деревьев или зданий. Учтите, что лед на таких закрытых от солнца участках тает медленнее, а ближе к вечеру быстрее замерзает снова, даже если в течение дня чуть оттаял.

...