Безопасность транспортных средств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО - ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра: «Транспортная логистика и безопасность движения»

КУРС ЛЕКЦИЙ

Безопасность транспортных средств

Ташкент - 2014



Оглавление

Введение

Классификация безопасности движения

Влияние тягово-скоростных и динамических свойств автомобиля на безопасность дорожного движения

Влияние тормозных свойств автомобиля на безопасность дорожного движения

Влияние устойчивости автомобиля на безопасность дорожного движения

Влияние управляемости автомобиля на безопасность дорожного движения

Влияние проходимости автомобиля на безопасность дорожного движения

Влияние маневренности и информативности автомобиля на безопасность дорожного движения

Влияние весовых и геометрических параметров автомобиля на безопасность дорожного движения

Влияние рабочего места, микроклимата, эргономики и вибраций на безопасность дорожного движения

Влияние вредных газов и плавности хода автомобиля на безопасность дорожного движения

Влияние обзорности автомобиля на безопасность дорожного движения

Влияние формы кузова, травмобезопасных элементов и бамперов автомобиля на безопасность дорожного движения

Влияние зоны жизнеобеспечения, ремней безопасности и травмобезопасных элементов автомобиля на безопасность дорожного движения

Противопожарные и эвакуационные мероприятия

Влияние расхода горюче-смазочных материалов на экологию

Литература



Конспект лекций составлено в соответствии с типовой программой «Безопасность транспортных средств» для магистрантов специальности 5А - 521402 «Организация и безопасность дорожного движения»

Составители: доц., к.т.н. А.А. НАЗАРОВ

доц., к.т.н. Б. ТУРГУНБАЕВ

Рецензент:

Ўз Республикаси ИИВ Академияси

“Йўл - транспорт ?аракати хавфсизлигини

ташкил этиш” кафедраси бошли?ининг

ўринбосари подполковник: Б.Ш. УМАРОВ

Конспект лекций рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Транспортная логистика и безопасность движения».

Протокол № от ___ _________ 201 г.

Зав каф. «ТЛ и БД»: доц. А.А. НАЗАРОВ



ВВЕДЕНИЕ

Дорожное движение - это совокупность движущихся и взаимодействующих между собой транспортных средств и пешеходов.

Дорожное движение в современных условиях характеризуется высокой динамичностью его участников. Транспортные средства оснащены двигателями высокой мощности, позволяющими интенсивно разгоняться и развивать высокую скорость движения. Имея значительную массу и скорость движения, транспортное средство представляет собой источник повышенной опасности, в связи с чем существует ряд требований, предъявляемых к надежности транспортных средств и к надежности их водителей.

Городская дорожная сеть содержит большое количество пересечений отдельных дорог и магистралей. Редко эти пересечения расположены в разных уровнях, и движущиеся по ним транспортные и пешеходные потоки не взаимодействуют между собой и не влияют друг на друга. Чаще эти пересечения находятся в одном уровне. В этом случае имеет место пересечение потоков транспортных средств и пешеходов, которые называют конфликтующими. С увеличением интенсивности конфликтующих транспортных потоков снижается безопасность их взаимодействия и повышается вероятность возникновения дорожно-транспортного происшествия: столкновения транспортных средств, опрокидывание, наезда на неподвижное препятствие и др.

При чрезмерно высокой интенсивности движения конфликтующих транспортных потоков единственным способом сокращения количества происшествий может стать их полное разъединение путем строительства пересечений в разных уровнях.

Большую роль для обеспечения безопасных условий движения играют технические средства регулирования: дорожные знаки, светофоры, разметка, которые устанавливают очередность, приоритетность и допустимые направления движения транспортных средств.

Автомобилизация - широкое проникновение автомобиля в производственную и бытовую деятельность человека - имеет ряд особенностей.

Автомобиль является динамичным и автономным транспортным средством, позволяющим перемещать с высокой скоростью грузы и пассажиров. При этом значительно снижаются затраты времени на доставку грузов, что приводит к ускорению производственных процессов, росту объема продукции. Снижаются потери времени при движении человека к месту работы или к месту жительства и высвобождается время для полезной деятельности и отдыха.

При чрезмерно высокой плотности транспортных потоков скорость движения транспортных средств снижается настолько, что автомобильный транспорт полностью утрачивает одно из важнейших своих свойств - динамичность. Скорость сообщения в часы пик на улицах крупных городов составляет 5…10 км/ч, что дискредитирует идею, заложенную в автомобиль при его создании - экономия времени за счет высокой скорости сообщения.

Автомобильный транспорт, взаимодействуя с человеком и природой, оказывает на них негативное влияние: истощаются энергетические и сырьевые ресурсы, загрязняется атмосфера, земля и водоемы, в больших количествах потребляется кислород из атмосферы, шум и вибрации наносят большой ущерб здоровью человека, животным и птицам. Несмотря на это, автомобильный транспорт был и остается важнейшим видом транспорта, замены которому пока не найдено и без которого пока, что немыслимо производство материальных ценностей. Поэтому одной из главных задач в настоящее время является совершенствование всех сторон его работы и снижение его экологической опасности. Большая роль в решении этого вопроса отводится водителям, от уровня подготовки и опыта которых во многом зависит безопасная эксплуатация автомобиля.



Классификация безопасности движения

Безопасность транспортного средства включает в себя комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий, тяжесть их последствий и отрицательное влияние на окружающую среду. Различают активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность транспортного средства.

Нормативные документы и законодательные акты в отношении различных элементов безопасности транспортных средств разрабатываются практически всеми странами, выпускающими автомобили. Учитывая международный характер требований безопасности, ряд стран в рамках Комитета по внутреннему транспорту Европейской Экономической Комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН) подписали в 1958 году «Соглашение о принятии единообразных условий официального утверждения и о взаимном признании официального утверждения предметов, оборудования и частей моторных перевозочных средств». В соответствии с этим документом страны-участницы обязаны:

разрабатывать и принимать единые рекомендации по требованиям к параметрам транспортных средств и отдельным его узлам, а также методикам испытаний;

проводить испытания и проверки соответствия узлов или параметров автомобиля нормативным требованиям по разработанным методикам испытаний;

присваивать знак официального утверждения транспортного средства по результатам испытаний;

признать на территории всех стран-участниц соглашения знак международного утверждения, присвоенный страной, проводившей испытание.

Под активной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства, снижающие вероятность возникновения дорожно-транспортного происшествия. Активная безопасность обеспечивается несколькими эксплуатационными свойствами, позволяющими водителю уверенно управлять автомобилем, разгоняться и тормозить с необходимой интенсивностью, совершать маневры, которые требует дорожная обстановка, без значительных затрат физических сил. Основные из этих свойств: тяговые, тормозные, устойчивость, управляемость, проходимость, информативность и обитаемость.

Совокупность тяговых и тормозных свойств называют динамическими свойствами, или динамичностью.

Под пассивной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства, снижающие тяжесть последствий дорожно-транспортного происшествия. Различают внешнюю и внутреннюю пассивную безопасность автомобиля.

Основным требованиям внешней пассивной безопасности является обеспечение такого конструктивного выполнения наружных поверхностей и элементов автомобиля, при котором вероятность повреждений человека этими элементами в случае дорожно-транспортного происшествия была бы минимальной.

Одним из требований к внешней пассивной безопасности автомобилей является предохранение водителей и пассажиров от ранений, а также самого автомобиля от повреждений с помощью внешних элементов конструкции.

К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования:

создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать значительные перегрузки;

исключение травмоопасных элементов внутри кузова;

Под послеаварийной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства в случае аварии не препятствовать эвакуации людей, не наносить травм при эвакуации и после нее. Основными мерами послеаварийной безопасности является противопожарные мероприятия по эвакуации людей, аварийная сигнализация.

Под экологической безопасностью транспортного средства понимается его свойство снижать степень отрицательного влияния на окружающую среду.

Эксплуатационные свойства оценивают, сравнивая их показатели с определенными значениями, принятыми в качестве базовых. Часть показателей имеет нормированные ОСТами и ГОСТами значения, для остальных - экспериментальным или расчетным путем определяют среднестатистические или экспериментальные эксплуатационные значения показателей автомобилей - аналогов.

Наиболее употребительными и достаточными для сравнительной оценки является следующие показатели:

Максимальная скорость V_mах. Условиями определения являются движение на высшей передаче по специальному измерительному участку с наибольшей скоростью при полной подаче топлива. По ГОСТ 21398 - 75 у полностью нагруженных грузовых автомобилей и автопоездов V_mах должна быть не менее 80 км/ч.

Условная максимальная скорость V_{mах усл}. Это средняя скорость автомобиля на последних 400м при его разгоне с места на участке 2000м с полной подачей топлива и начале переключения передач при номинальной частоте вращения n_N коленчатого вала двигателя. Этот показатель определяет верхний предел скоростных свойств на ограниченном пути.

Время разгона на заданном пути 400 и 1000 м ф₄₀₀ и ф₁₀₀₀ и до заданной скорости ф₀. Эти параметры определяют при разгоне в тех же условиях, в которых измеряют V_{mах усл}.

Скоростная характеристика разгон - выбег. Характеристика определяется графиком V=ѓ(t) и V=ѓ(S), полученным при разгоне с места с полной подачей топлива до V_mах на пути 2000 м и выбеге до остановки.

Скоростная характеристика разгона на высшей передаче. Графические зависимости V=ѓ(t) и V=ѓ(S) на высшей передаче определяют эту характеристику.

Скоростная характеристика на дороге с переменным продольным профилем. Для оценки автомобилей, работающих на магистральных дорогах холмистой местности, может быть использована эта характеристика, которая является частью комплексной топливно-скоростной характеристики. Она представляет собой зависимость средней скорости V_ср от заданной максимально допускаемой скорости V_доп при движении по специальной скоростной дороге автополигона, заданной вероятностным распределением уклонов и некоторыми дополнительными условиями.

Минимальная устойчивая скорость V_min определяется на высшей передаче.

Максимальный подъем i_max. Подъем преодолевается на низшей передаче основной коробки передач и дополнительной коробки, при V = const и полной подаче топлива. По ГОСТ 21398 - 75 для грузовых одиночных автомобилей с полной нагрузкой i_max должен быть не менее 25%, для автопоездов - 18%.

Установившаяся скорость V_уст на затяжных подъемах (определяется на заданном подъеме определенной длины). Она оказывает влияние на среднюю скорость движения автомобиля и транспортного потока в целом. Согласно ГОСТ 21398 - 75 грузовые автопоезда с полной нагрузкой при движении по сухому твердому ровному покрытию должны преодолевать подъем с уклоном 3% протяженностью не менее 3 км при V_уст ? 30 км/ч.

Ускорение J при разгоне (максимальные и средние на передачах). Ускорения определяют потенциальные возможности автотранспортного средства при обгонах.

Сила тяги на крюке Р_с (максимальная на низшей передаче). Параметр характеризует способность автомобиля к буксированию прицепов.



Влияние тягово-скоростных и динамических свойств автомобиля на безопасность дорожного движения

Тягово-скоростными свойствами называют совокупность свойств, определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона автомобиля при его работе на тяговом режиме в различных дорожных условиях. Тяговым принято считать режим, при котором от двигателя к ведущим колесам подводится мощность, достаточная для преодоления сопротивления движению.

Тягово-динамическая характеристика автомобиля имеет первостепенное значение для повышения его производительности и снижения затрат на перевозку.

Тяговые свойства характеризуют способность транспортного средства двигаться с высокой скоростью или преодолевать участки дорог с повышенным сопротивлением движению. Показатели тяговых свойств: максимальная скорость движения, время разгона до определенной скорости, время заданного участка с места, наибольший преодолеваемый уклон и др.

Методы оценки тягово-скоростных свойств могут быть использованы для решения двух задач: анализа - определения скоростей, ускорений и предельных дорожных условий, в которых возможно движение автомобиля с заданными конструктивными параметрами, и синтеза - определения конструктивных параметров, которые могут обеспечить заданные значения скоростей и ускорений в заданных дорожных условиях движения, а также нахождения предельных дорожных условий. Решение первой задачи называют поверочным тяговым расчетом, а второй - проектировочным тяговым расчетом.

Определение тягово-скоростных свойств автомобиля

Определять тягово-скоростные показатели работы автомобиля (тяговую характеристику, максимальную скорость движения, ускорение, время и путь разгона) можно как в дорожных, так и в лабораторных условиях.

Тяговая характеристика автомобиля выражает зависимость тяговой силы на ведущих колесах Р_к от скорости движения автомобиля V. Ее получают или на всех, или на какой-то одной передаче. Упрощенная тяговая характеристика представляет зависимость тяговой силы Р_д на крюке автомобиля от скорости его движения.

В лабораторных условиях тяговая характеристика может быть получена в испытаниях на стенде, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.

Рис. 1. Стенд для определения тяговой характеристики автомобиля:

1 - автомобиль; 2 - динамометр; 3 - стойка; 4 - беговой барабан

Для проведения стендовых испытаний автомобиль 1 (рис.1) устанавливают ведущими колесами на беговые барабаны 4 стенда и прикрепляют при помощи троса через динамометр 2 к неподвижной стойке 3. При полностью открытой дроссельной заслонке с помощью гидравлического или электрического тормоза создают такое сопротивление вращению беговых барабанов, при котором их угловая скорость остается постоянной. Замерив тахометром угловую скорость щ_к ведущих колес и зная их радиус, определяют скорость (в м/с), с какой двигался бы автомобиль при той же скорости щ_к по дороге:

V = щ_к r (1)

Угловые скорости ведущих колес щ_к и коленчатого вала щ_е связаны между собой равенством

щ_е = щ_к i_тр (2)

Поэтому

V = щ_к r / i_тр (3)

Если пренебречь потерей энергии при качении ведущих колес по барабанам стенда, то можно считать, что сила тяги равна силе, нагружающей динамометр, и определять величину силы Р_т по его показаниям.

При дорожных испытаниях автомобиля динамометры используют для определения момента на карданном валу или на полуоси автомобиля. С этой же целью на вал или полуось наклеивают тензометрические датчики, позволяющие записать на ленте осциллографа даже кратковременные изменения момента.

Если нет экспериментальных данных, то величину Р_т определяют расчетным путем, используя для этого скоростную характеристику двигателя.

Во время передачи момента М_е агрегатами трансмиссии его величина изменяется пропорционально передаточным числам агрегатов. Момент (в Н.м), подводимый к полуосям при равномерном движении автомобиля:

М_т = М_е i_тр - М_тр (4)

или, М_т = М_е i_трз_тр (5)

Сила тяги: Р_т = М_т/ r = М_е i_трз_тр / r (6)

Определив М_е, з_тр (или М_тр) и V для нескольких значений щ_е, можно, пользуясь формулой (6), найти зависимость силы тяги от скорости автомобиля во всем диапазоне изменения угловой скорости щ_е и момента М_е и построить тяговую характеристику.

В дорожных условиях тягово-скоростная характеристика автомобиля наиболее просто может быть получена с помощью динамометрического прицепа, который буксируется испытываемым автомобилем. Измеряя при испытаниях с помощью динамографа силу тяги на крюке, а также скорость движения автомобиля, можно построить кривые зависимости Р_к от V. При этом тяговую силу подсчитывают по формуле:

Р_к = Р_д + Р_ѓ +Р_щ, (7)

где Р_д - сила тяги на крюке, измеренная с помощью динамографа;

Р_ѓ и Р_щ = силы сопротивления соответственно качению и воздуху.

Зависимость сил сопротивления Р_ѓ и Р_щ от скорости движения автомобиля должна быть получена предварительно проведенными испытаниями.

Тяговая характеристика полностью определяет динамические свойства автомобиля, однако ее получение связано с большим объемом испытаний. В большинстве случаев, например при проведении длительных контрольных испытаний, определяют следующие динамические свойства автомобиля:

1) минимальную устойчивую и максимальную скорость;

2) время и путь разгона;

3) максимальные подъемы, которые может преодолеть автомобиль при равномерном движении.

Минимальную устойчивую скорость движения автомобиля определяют на прямой передаче. Измерения производят на двух последовательно расположенных участках пути длиной 100 м каждый с расстоянием между ними равным 200-300 м. Максимальную скорость движения определяют на высшей передаче при прохождении автомобилем мерного участка длиной 1 км. Время прохождения мерного участка фиксируют секундомером или фотоствором.

Время и путь разгона автомобиля находят обычно при двух режимах. На первом режиме автомобиль разгоняют на прямой передаче с начальной скоростью 15 км/ч до скорости, примерно равной 80% максимальной на этой передаче. В случае, если минимальная устойчивая скорость выше 15 км/ч, то разгон начинают с минимальной устойчивой скорости. При разгоне педаль подачи топлива выжимают полностью. Во втором режиме автомобиль разгоняют с места, начиная с первой или второй передачи, обычно также до скорости, примерно равной 80% максимальной.

Для измерения параметров, характеризующих динамические свойства автомобилей, применяют приборы типа «путь - скорость - время», записывающие параметры процесса разгона. В результате обработки первичной записи получают зависимости пути и времени разгона от скорости движения автомобиля. Величины ускорений разгона автомобиля определяют графическим дифференцированием зависимости времени разгона от скорости или при помощи акселерографов. При исследовательских испытаниях параметры процесса разгона записываются на осциллограф или магнитограф.

Для анализа динамических свойств автомобиля можно вместо соотношения сил использовать сопоставление тяговой мощности N_т с мощностью, необходимой для преодоления сопротивления движению. По аналогии с уравнением силового баланса (7) уравнение мощностного баланса можно написать в следующем виде:



N_т = N_е - N_тр = N_к + N_п + N_в + N_и. (8)

где, N_и = Р_и V /1000 -мощность, затрачиваемая на преодоление силы инерции автомобиля, в кВт.

В развернутом виде с учетом приведенных выше формул

N_т = ѓGcosб_дн / 1000 + Gsinб_дн / 1000 + W_в н³ / 1000 + д_вр М_а J н. (9)

Степенью использования мощности двигателя И называют отношение мощности, необходимой для движения автомобиля, к мощности, которую двигатель может развить при полностью открытой дроссельной заслонке:

N = N_д + N_в + N_тр + N_и / N_е = N_д + N_в + N_и/ з_тр N_е = N_д + N_в + N_и/ N_т. (10)

При равномерном движении автомобиля

И = N_д + N_в / з_тр N_е = N_д + N_в + / N_т (11)

Степень использования мощности зависит от типа и состояния дорожного покрытия, скорости автомобиля и передаточного числа трансмиссии i_тр. Чем лучше дорога и меньше коэффициент ш, чем меньше скорость и чем больше передаточное число i_тр, тем хуже используется мощность двигателя.

Обгон представляет собой сложный и опасный маневр, вызванный желанием водителя двигаться без потерь времени. В зависимости от условий движения на дороге обгон может совершаться либо с постоянной скоростью, либо с возрастающей скоростью. Обгон с постоянной скоростью характерен для свободного, не стесненного движения автомобиля в загородных условиях (рис. 2).

Рис.2. Схема обгона автомобиля

Параметры обгона автомобиля определяются по следующим формулам:

1. Длина пути обгона:

S_об = V₁(D₁+D₂+L₁+L₂)/ (V₁- V₂), (12)

2. Время обгона:

t_об = (D₁+D₂+L₁+L₂) / (V₁- V₂) (13)

3. Если на встречной полосе движется автомобиль, то необходимо свободное пространство для обгона, которое определяется по формуле:

S_св = S_об + S₃ = (D₁+D₂+L₁+L₂)*(V₁- V₃) / (V₁- V₂), (14)

Из этих формул видно, что чем выше скорость обгоняющего автомобиля, тем меньше значение S_об, t_об и S_св необходимые для безопасного обгона.

При равномерном движении обгоняющего автомобиля с начальной скоростью, равной V₂ длину пути обгона можно определить по следующим формулам:

S_об = S_t = V₂ t_об - Jt²_об /2, или

S_об = L₁+L₂+ D₁+D₂ + V₂t_об. (15)

Следовательно, время обгона равен:

t_об = t_об (16)

Влияние тормозных свойств автомобиля на безопасность дорожного движения

Безопасность автомобилей в значительной степени определяется их тормозными свойствами. Разработаны правила, регламентирующие методику проведения испытаний тормозов в дорожных условиях, и требования, предъявляемые к тормозным свойствам автомобиля.

Торможение - процесс создания и изменения искусственного сопротивления движению автомобиля с целью уменьшения его скорости или удержания неподвижным относительно дороги.

Тормозные системы рассматривают как рабочую, запасную (аварийную), стояночную и вспомогательную. Критериями оценки эффективности рабочей и запасной тормозных систем являются тормозной путь и замедление, стояночной - уклон, на котором должен удерживаться автомобиль или автопоезд, а вспомогательной - постоянная скорость, которая должна поддерживаться при движении на спуске определенной крутизны и длины.

Торможение, целью которого является максимально быстрая остановка, называется экстренным. Торможение, совершаемое с целью предотвратить ДТП, называется аварийным. На дорогах с высоким коэффициентом сцепления J_з = 8…9 м/с².

Плавное торможение J_з = 2,5…3,0 м/с² называют служебным. Если конечная скорость при торможении равна нулю его называют полным, если не равна - частичным.

Рассмотрим торможение с полным использованием сил сцепления при следующих допущениях: реакция R_х достигают максимального значения одновременно на всех колесах; коэффициенты ?_х всех колес одинаковые и неизменны за весь процесс торможения.

При таких допущениях процесс торможения может быть описан графиком зависимости J_з = f (t), (рис. 3), называемым тормозной диаграммой.

Рис. 3. Тормозная диаграмма

Начало координат соответствует моменту нажатия на тормозную педаль (начало торможения). На диаграмму для лучшей иллюстративности иногда наносят зависимость V = f (t). При возникновении аварийной ситуации водитель, приняв в результате оценки обстановки решение тормозить, переносит ногу с педали управления подачей топлива на тормозную педаль. Время t _р от момента, когда замечена опасность, до начала торможения называют временем реакции водителя. В зависимости от индивидуальных качеств, квалификации водителя, степени его утомленности, дорожной обстановки и т.п. t_р может изменяться в пределах 0,2…1,5 с. При расчетах принимают среднее значение t_р = 0,8 с.

После начала торможения время t _пр, называемое временем запаздывания, затрачивается на перемещение элементов тормозного привода на величину зазоров, имеющихся между ними в нерабочем положении, нарастание давления жидкости или воздуха в трубопроводах и рабочих аппаратах гидравлического или пневматического привода до значения, необходимо для преодоления усилий возвратных пружин колодок и перемещения колодок до соприкосновения их фрикционных накладок с тормозными дисками или барабанами. Время t _пр зависит от типа тормозного привода и тормозных механизмов, а также технического состояния тормозной системы. У технически исправной тормозной системы с гидроприводом и дисковыми тормозными механизмами t _пр = 0,05…0,07 с, с барабанными тормозными механизмами t _пр = 0,15…0,20 с, у системы с пневмоприводом t _пр = 0,2…0,4 с.

С момента соприкосновения фрикционных элементов тормозных механизмов реакции, замедление увеличиваются от нуля до значения, соответствующего установившемуся значению сил, приводящих в действие тормозные механизмы. Время t _у, затрачиваемое на этот процесс, называют временем нарастания замедления J_з.н. В зависимости от типа автомобиля, состояния дороги, дорожной ситуации, квалификации и состояния водителя, состояния тормозной системы t_у может изменяться в пределах 0,05…2,0 с.

Время t_т называют временем установившегося замедления. Установившегося замедление на горизонтальной дороге определяется:

J_уст = ?_хg (17)

Путь S_o, проходимый автомобилем от момента, когда водителем была замечена опасность, до V = 0 называют остановочным:

S_o = V_o (t_р+ t_пр +0,5t_у) + 0,5 V_o²/(?_хg). (18)

Тормозной путь определяется по следующей формулу:

S_т = V_o (t_пр +0,5t_у) + 0,5 V_o²/(?_хg). (19)

Тормозные свойства оказывает влияние не только на безопасность движения, но и на среднюю скорость движения. Водитель на основании своего опыта интуитивно устанавливает скорость движения, учитывая тормозные свойства управляемого им автомобиля.

Допустимая по тормозным свойствам скорость движения может быть определена из условия

S_o = S_б + S_в (20)

где S_o - остановочный путь, определяемый по формуле (18); S_б - расстояние безопасности (обычно принимают равным 5…10м); S_в - расстояние видимости водителем дороги до встречного автомобиля или препятствия на пути.

В табл. 1 приведены данные, характеризующие расстояние видимости S_в для светлого времени, в соответствии со СНиП 2.05.02 - 85 в зависимости от категории дороги.

Табл.1. Основные технические показатели автомобильных дорог общей сети

Показатели			Категория
	I-а	I-б; II	III	IV	V
Расчетная интенсивность дви- жения транспортных единиц в сутки	Св. 7000	Св. 3000 до 7000	Св. 1000 до 3000	Св. 100 до 1000	До 100
Расчетная скорость движения, км/ч	150(120; 80)	120(100; 60)	100(80; 50)	80(60; 40)	60(40; 30)
Число полос движения	4; 6; 8	4; 6; 8; 2	2	2	1
Ширина полосы движения, м	3,75	3,75	3,5	3	=
Наибольшие продольные уклоны i, %*	¦ 3(4; 6)	4(5; 7)	5(6; 8)	6(7; 9)	7(9; 10)
Наименьшая расчетная видимость, м:
для остановки	300 (250;200)	250 (250;85;450)	200 (150;75;350)	150 (85;55;250)	85 (55;45;170)
встречного автомобиля	-- (450;350)	450 (350;170)	350 (250;150)	250 (170;110)	170 (110;90)
Наименьшие радиусы кривых, м:
в плане	1200 (1000)	800 (600)	600 (400)	300 (250)	150
	(800; 250)	(600; 125)	(300; 100)	(150; 60)	(60; 30)
выпуклых	30 000	15 000	10 000	5000	2500
	(15 000;	(10000;	(5000;	(2500;	(1000;
	5000)	2500)	2500)	1000)	600)
вогнутых	8000 (4000)	5000(2500)	3000(1500)	2000(1000)	1500(600)
	(5000; 1000)	(3000; 600)	(2000; 400)	(1500; 300)	(1000; 200)

* Значение уклона (в %) соответствует тангенсу угла наклона дороги к горизонту, умноженному на 100.

Примечание. В скобках указаны величины, относящиеся соответственно к трудным участкам дорог в пересеченной и горной местностях.

В темное время суток при пользовании фарами

S_в = S_осв - µн (21)

Где, S_осв - максимальная протяженность участка дороги, освещенного фарами. Для дальнего света S_осв = 100м, для ближнего света S_осв = 50м; µ - коэффициент, учитывающий уменьшение расстояния видимости от скорости движения, µ =1,8..

Подставляя значения соответствующих составляющих в уравнение (15), получим квадратное уравнение относительно н, решая которое, можно определить допустимую скорость движения по тормозным свойствам автомобиля для заданных условий движения. Зная профиль трассы и коэффициент ?_х для участков, можно рассчитывать эпюру допустимых скоростей движения по тормозным свойствам на всем протяжении трассы и при моделировании движения на ЭВМ учесть влияние тормозных свойств на среднюю скорость.

Испытания тормозов проводят на режимах типа «0», «I», «II». Для автомобилей, тормозная система которых имеет ограничитель давления или антиблокировочную систему (АБС), дополнительно проводят испытания в режиме торможения на повороте и в режиме изменения ряда (переставка). Рабочую тормозную систему исп?т?вают на всех режимах, а запасную ? только на режиме типа «0».

На режиме типа «0» оценивают эффективность холодных тормозов. Автомобиль разгоняют до скорости, которая больше начальной скорости торможения на 3 - 5 км/ч. Перед началом торможения температура тормозных механизмов не должа превышать 100^о С. Водитель отключает двигатель от трансмиссии и при достижении начальной скорости быстро нажимает на педаль тормоза с усилием, зависящим от типа автомобиля. Торможение производится до полной остановки.

Испытания типа «I» состоят из двух этапов: предварительного, для нагрева тормозов и основного, для оценки эффективности работы нагретых тормозов. На предварительном этапе тормозные механизмы нагреваются значительно, например в легковом автомобиле до 250 - 270^о С, в грузовом средней грузоподъемности до 140 - 150^о С, в тяжелом грузовом до 170 - 200^о С. Этот этап можно проводить торможением на спуске крутизной 7%и длиной 1,7 км для поддержания постоянной скорости 40 км/ч.

Основной этап испытаний типа «I» проводят не позднее чем через 45 с после предварительного контрольным торможением, как и в испытаниях типа «0».

В испытательном режиме типа «II» при длительном торможении на затяжном спуске оценивают потери тормозного момента. Предварительный этап проводят при непрерывном торможении на спуске длиной 6 км и крутизной 6 % со скоростью 30±5 км/ч.

Дополнительные испытания автомобилей, имеющих ограничители давления в тормозной системе или антиблокировочные системы, проводят при томожении на повороте, в режиме изменения ряда (переставка) и на дороге, на которой коэффициенты сцепления по левыми и правимы колесами различны. Для торможения на повороте дорогу размечают, как показано на рис. 4.

Рис. 4. Разметка участка дороги для тормозных испытаний

а - на повороте; б - при изменении ряда (переставка)

Автомобиль проходит участок S₁ прямолинейного движения, переходный S₂ S₂, ширина которого изменяется от В₁ до В₁ +?, криволинейный с углом ?₃ постоянным радиусом R и выходит на конечный прямолинейный участок дороги S₄

Торможение при изменении ряда проводят на участке, размеченном в соответствии с рис. 4,(б), также в четыре этапа. Первый участок пути, как и в предыдущем случае, является контрольным, на втором изменяют направление движения, на третьем (переходном) вводят автомобиль в новый ряд и, наконец, на четвертом контролируют прямолинейное движение.

Влияние устойчивости автомобиля на безопасность дорожного движения

Для управления курсовым и боковым движениям автомобиля водитель, поворачивая управляемые колеса, создает управляющие силы. Параметры этих сил регулируются водителем таким образом, чтобы получить желаемое изменение курсового угла и траектории движения.

Однако, кроме управляющих сил, на автомобиль, действуют различного рода случайные силы, вызываемые различными причинами:

взаимодействием колес с неровностями дороги, аэродинамическими силами, наклоном дороги и др. Эти силы, а также их кинематические последствия называют возмущениями. Движение под действием заданных сил называют невозмущенными.

При одних параметрах невозмущенного движения после временного отклонения, вызванного возмущением, параметры возвращаются к исходным - асимптотически устойчивое движение.

При других параметрах отклонение, вызванное возмущением, с течением времени увеличивается даже после прекращения действия возмущениями: параметры движения не возвращаются к исходным - неустойчивое движение.

Устойчивость - совокупность свойств, определяющих критические параметры по устойчивости движения и положения транспортного средства или его звеньев.

Критическое значение угла косогора по условиям опрокидывания транспортного средства для легковых автомобилей составляет 40...50°, для грузовых - 30...40°, для автобусов - 25...30°.

Потеря устойчивости автомобилем может быть вызвана неправильными режимами управления (торможение, разгон, резкий поворот рулевого колеса), а также неправильным выбором скорости движения (без учета состояния дорожного покрытия и влияния окружающей среды).

Конструктивно улучшить устойчивость автомобиля можно путем оптимального выбора геометрии подвески колес, применением широкопрофильных шин, равномерным распределением массы автомобиля по осям. Применение передних ведущих колес также позволяет повысить устойчивость автомобиля.

Оценочными показателями устойчивости являются критические параметры движения и положения.

Основные оценочные показатели устойчивости:

1. критические скорости V_кр.сц. по боковому скольжению и V_кр.опр по боковому опрокидыванию;

2. критические углы косогора в_кр.сц по боковому скольжению и в_кр.опр - по боковому опрокидыванию;

3. коэффициент поперечной устойчивости з _{поп.уст.} = В/2h;

4. критические скорости V_кр.щ по курсовой устойчивости и V_{кр.авт.поезд} автопоезда по влиянию прицепа.

Критическая скорость по условиям заноса:

V_зан = (22)

Критическая скорость по условиям опрокидывания:

(23)

Критический угол косогора по условиям заноса

в_з = arctg (24)

Критический угол косогора по условиям опрокидывания

в ₀ = arctg (В/ 2) (25)

Для обеспечения безопасности на кривых малых радиусов устраивают односкатный поперечный профиль (вираж), на котором проезжая часть и обочины имеют поперечный уклон к центру кривой.

Для движения колеса без продольного и поперечного проскальзывания необходимо соблюдение условия

Р_сц = ?Z (26)

Согласно формуле (5), для качения колеса без скольжения должно быть соблюдено условие

Y (27)

Таким образом, поперечная сила, которую можно приложить к колесу, не вызывая его скольжения, тем больше, чем больше сила сцепления и чем меньше касательная реакция дороги. Наиболее устойчива в поперечном направлении ведомое колесо, у которого касательная реакция, представляющая собой силу сопротивления качению, невелика сравнительно с силой ?Z. Колесо, нагруженное тяговой или тормозной силой, хуже противостоит заносу, чем ведомое колесо. Если касательная реакция достигла значения силы сцепления, то для того, чтобы произошло боковое скольжение, достаточно приложить к колесу небольшую поперечную силу.

На рис. 5 (а). показан автомобиль, у которого передние колеса движутся поступательно со скоростью , а задняя ось, двигаясь со скоростью , скользит со скоростью вследствие заноса в поперечном направлении.

Рис. 5 (а). Занос задней оси

В результате задняя ось перемещается со скоростью , что вызывает поворот автомобиля вокруг центра 0. Поперечная составляющая возникающей при этом центробежной силы действует в направлении скольжения задней оси и, следовательно, увеличивает занос. Увеличение заноса вызывает дальнейшее возрастание центробежной силы, в результате чего занос прогрессирует. Поэтому занос задней оси опаснее заноса передней оси,рис 5 (б) при котором поперечная составляющая силы направлена в сторону, противоположную скорости бокового скольжения .

Рис. 5 (б). Занос передней оси



В результате скольжения передних колес автоматически прекращается, и автомобиль не теряет устойчивости. Однако даже непродолжительное боковое скольжение передних колес может привести к потере управляемости.

Рис. 5 (в). Гашение заноса

Для гашения заноса задней оси необходимо уменьшить касательную реакцию на ведущих колесах, прекратив торможение или прикр?в дроссельную заслонку, и повернуть передние колеса в сторону начавшегося загоса. Если во время заноса передние колеса занимали нейстральное положение, а центр поворота находился в точке 0, рис.5 (в), то после поворота передних колес он сместится в точку 0_1. Радиус поворота при этом увеличится, что уменьшит величину центробежной силы.

При повороте передних колес в сторону заноса на угол, при котором векторы скоростей задней и передней осей параллельны, автомобиль перестанет поворачиваться и начнет двигаться поступательно в направлении этих векторов. Наконец, при повороте передних колес на больший угол центр поворота окажется расположенным с противоположной стороны автомобиля. Поперечная составляющая центробежной силы в этом случае будет направлена в сторону, противоположную заносу, вследствие чего он прекратится.



Влияние управляемости автомобиля на безопасность дорожного движения

Управляемость системы «автомобиль - водитель» - это способность автомобиля, управляемого водителем, сохранять заданное направление движения или изменять его по желанию водителя воздействием на рулевое управление в определенных дорожных условиях.

Движения автомобиля от пункта отправления к пункту назначения происходит по некоторому пути сложной конфигурации, состоящему как из прямолинейных участков различной кривизны и ориентации. Даже наиболее совершенные дороги не являются прямыми и состоят обычно из ряда прямолинейных участков различной направленности и переходных кривых. Чем ниже категория дороги, тем чаще изменение направления ее прямолинейных участков.

Для обеспечения хорошей управляемости необходимо, чтобы автомобиль удовлетворял следующим требованиям:

1. управляемые колеса при повороте автомобиля катились без бокового скольжения;

2. поперечная эластичность шин была подобрана таким образом, чтобы на повороте автомобиль двигался по дуге большего радиуса, чем автомобиль с жесткими в поперечном направлении шинами;

3. рулевой привод обеспечивал правильное соотношение углов поворота управляемых колес;

4. управляемые колеса во время прямолинейного движения сохранили нейтральное положение и автоматически возвращались к нему при выходе автомобиля из поворота;

5. исключались произвольные угловые колебания управляемых колес.

Критической скоростью V_упр по условиям управляемости называют скорость, с которой автомобиль может двигаться на повороте без бокового скольжения управляемых колес.

_, (28)

Если скорость автомобиля больше скорости V_упр, то управляемые колеса при повороте проскальзывают в поперечном направлении, так как поворот колес не изменяет направление его движения. Критическая скорость V_упр уменьшается при увеличении угла и. Чем меньше радиус поворота автомобиля, тем меньше должна быть его скорость, так как иначе начнется боковое скольжение управляемых колес.

На дорогах с твердым покрытием коэффициент ѓ обычно во много раз меньше коэффициента ?, и поэтому автомобиль сохраняет управляемость даже на кривых малых радиусов.

При движении по дорогам с неровным обледенелым покрытием, а также по песку или снегу значения коэффициентов ? и ѓ сближаются, причем разность ?²-ѓ² уменьшается, что приводит к снижению критической скорости.

Если ? = ѓ/cos и, то подкоренное выражение равно нулю. И автомобиль может поворачиваться лишь с весьма малой скоростью.

Если ?то автомобиль становится неуправляемым, так как скорость V_упр является мнимой величиной.

Критическая скорость по условиям управляемости может быть меньше, чем критические скорости по условиям заноса и опрокидывания. Это означает, что потеря автомобилем управляемости является не менее вероятной и опасной, чем потеря устойчивости.

В случае полного скольжения передних колес, например в результате их блокировки при торможении, поперечная реакция дороги возникнуть не может. В этом случае поворот передних колес не изменяет направления их движения, и автомобиль теряет управляемость_.

Автомобиль с эластичными шинами может под действием поперечной силы двигаться криволинейно, даже если управляемые колеса находятся в нейтральном положении и угол и равен нулю.

Под поворачиваемостью подразумевают свойство автомобиля с эластичными шинами отклоняться вследствие увода от направления движения, определяемого положением управляемых колес.

Если углы увода передней и задней осей равны между совой, то поворачиваемость автомобиля называют НЕЙТРАЛЬНОЙ, рис.6.

Рис.6. Движение автомобиля с нейтральной поворачиваемостью:

а- криволинейное; б - прямолинейное

безопасность автомобиль дорожное движение

Рис.7. Движение автомобиля с недостаточной поворачиваемостью.



Автомобиль с недостаточной поворачиваемостью более устойчив и лучше сохраняет направление движения, чем автомобиль с излишней поворачиваемостью.

Рис.8. Движение автомобиля с излишней поворачиваемостью

При движении автомобиля с излишней поворачиваемостью возможна потеря управляемости.

Критическая скорость V_ув с излишней поворачиваемостью:

(29)

Управляемость автомобиля тесно связано с устойчивостью, так как чем выше устойчивость, тем больше приближается фактическая траектория движения автомобиля к траектории, задаваемой водителем. Поэтому при испытаниях определяют показатели, характеризующие устойчивость по опрокидыванию, курсовую устойчивость, т.е. способность сохранять заданное направление движения, и боковую устойчивость, которая характеризует боковые смещения автомобиля при движении.

Показатели управляемости и устойчивости определяют при движении автомобиля в нормальных эксплуатационных условиях и по размеченным траекториям на специальных площадках и участках дорог.

Испытаниям подвергают автомобили, параметры которых соответствуют техническим условиям, при полной их массе. Предварительно обязательно проверяют углы установки управляемых колес, зазоры в рулевом управлении, давление воздуха в шинах, износ протектора шин, который не должен превышать 30% его первоначальной высоты. Длина участков должна составлять 500 м при движении со скоростями 10 - 30 км/ч и 1000 м при больших скоростях.

Испытания на дорогах общего пользования проводят двое водителей, прошедших специальную подготовку, для получения субъективной оценки управляемости автомобиля. Во время испытаний определяют комплекс показателей, характеризующих управляемость и устойчивость автомобиля: боковые отклонения автомобиля, колебания курсового угла, крены автомобиля, чувствительность автомобиля к управлению, стабилизацию положения управляемых колес, величины усилий на рулевом колесе и др.

Испытания на управляемость по специально размеченным траекториям включают движение по прямой (курсовая устойчивость), перевод автомобиля с одной полосы движения на другую (переставка), поворот с переходом на круговую траекторию (вход в поворот).

Курсовую устойчивость проверяют на прямолинейных участках дорог шириной не менее 3,5 м, с продольным уклоном до 1% и поперечным - не более 0,5%. Испытания проводят на дорогах с асфальтобетонным или цементобетонным покрытием в сухом и мокром состояниях с ограниченной величиной неровностей и с установленными на дорогах искусственными препятствиями определенной формы и размеров, а также с булыжным сухим покрытием хорошего качества и на укатанных заснеженных дорогах.

На каждом участке проводят не менее восьми заездов в одном направлении с различными скоростями. При испытаниях на сухой асфальтобетонной или цементобетонной дороге скорости должны быть меньше максимальной на 10 и 30 км/ч для легковых автомобилей и на 5 и 15 км/ч для грузовых автомобилей и автобусов. Испытания на всех остальных типах дорог производят при максимально возможной по условиям безопасности скорости движения и меньшей на 20 - 25%.

Оценочным параметром курсовой устойчивости является средняя скорость бокового смещения автомобиля:

V_cp =V г_0, (30)

где, V - скорость автомобиля; г_{0 -} средний интегральный угол отклонения автомобиля от прямолинейного движения.

Отклонения продольной оси автомобиля от заданного прямолинейного движения записываются с помощью гироскопического полукомпаса, а углы поворота рулевого колеса регистрируются на ленте осциллографа или магнитографа (например, через проволочный круговой потенциометр).

Переставка производится при обгоне, при подготовке к повороту, при объезде внезапно появившегося препятствия. Испытания со сменой полосы движения характеризуют управляемость и устойчивость автомобиля и проводятся при разных состояниях поверхности твердого дорожного покрытия (сухое, мокрое, уплотненное снежное).

На участке дороги с помощью переставных конусов размечают полосы, по которым водитель должен вести автомобиль, не сбивая и не смещая разметочных знаков с изменением полосы движения. Показателем управляемости при этом является наибольшая скорость, при которой выполняются требования смены полосы движения. Кроме того, определяют угол крена, усилия на рулевом колесе и углы его поворотов, смещения продольной оси автомобиля от положения, соответствующего прямолинейному движению.

При входе в поворот определяют предельную скорость движения на поворотах постоянного радиуса дороги с высоким коэффициентом сцепления в момент потери управляемости автомобилем, вызванной опрокидыванием, заносом или невписываемостью автомобиля в заданную траекторию движения.

Влияние проходимости автомобиля на безопасность дорожного движения

Проходимостью называется эксплуатационное свойство, определяющее возможность движения автомобиля в ухудшенных дорожных условиях, по бездорожью и при преодолении различных препятствий.

При движении по бездорожью происходит взаимодействие автомобиля с различными грунтовыми поверхностями, их классификация приведена в табл. 2.

Классификация грунтовых условий табл.2

Вид	Состояние	Основные показатели
Связные грунты
Легкосуглинистые	Твердые	Степень ровности, фрикционные свойства
Суглинистые	Пластичные	Деформируемость, сцепные свойства
Тяжелосуглинистые	Текучие	Толщина переувлажненного слоя, сцепные свойства
Песчаные грунты
Пылеватые, мелкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые	Неуплотненное, малоуплотненное, уплотненное	Деформируемость, сцепные свойства
Заболоченные грунты
Сплошные, сапропелевые, сплавинные	Неосушенные, осушенные	Прочность и толщина дернового слоя, несущая способность
Снег
Пушистый, метелевый, зернистый	Оседающий, осевший и уплотненный ветром	Плотность и толщина снежного покрова, температура

К препятствиям относятся:

Уклоны; барьерные препятствия, профиль которых представляют собой короткие уклоны и пороги (дорожные насыпи, каналы, придорожные кюветы, рвы); Дискретные препятствия (пни, кочки, валуны и т. д.)

Потеря проходимости автомобиля может быть полной или частичной. Полной потерей проходимости является застревание - прекращение движения.

Возможность движения по проходимости выражается неравенством

Р_т (31)

где, Р_т - тяговая сила на ведущих колесах, силы сопротивления движению.

Частичная потеря проходимости связана со снижением скорости движения (производительности), а также с ростом расхода топлива в рассматриваемых условиях движения. Поэтому это свойство может быть охарактеризовано соответствующими показателями.

Проходимостью должны обладать автомобили всех типов, но в зависимости от назначения в разной степени. По уровню проходимости автомобили и автопоезда подразделяют на дорожные (обычной проходимости), повышенной проходимости, высокой проходимости. К дорожным относятся автомобили и автопоезда, предназначенные преимущественно для использования на дорогах с твердым покрытием. Конструктивными признаками таких автотранспортных средств являются: неполноприводность (колесная формула автомобилей-тягачей - 4х2, 6х2, 6х4), шины с дорожным или универсальным рисунком протектора, использование в трансмиссии простых (неблокируемых) дифференциалов.

Автомобили и автопоезда повышенной проходимости предназначены для использования как на дорогах с твердым покрытием, так и вне дорог и преодолевания естественных препятствий. Их основным конструктивным признаком является полноприводность, поэтому эту группу объединяют под названием полноприводные автомобили. На них обычно применяют тороидные шины с грунтозацепами, широкопрофильные или арочные шины. В некоторых конструкциях используют систему регулирования давления воздуха в шинах. В трансмиссиях автомобилей повышенной проходимости в большинстве случаев устанавливают блокируемые дифференциалы. Такие автомобили, как правило, обеспечены средствами самовытаскивания и могут иметь возможность преодолеть вброд водные преграды.

...