Анализ факторов, определяющих безопасность дорожного движения автомобиля по полевым дорогам

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Саратовский государственный технический университет имени

Гагарина Ю.А.

Анализ факторов, определяющих безопасность дорожного движения автомобиля по полевым дорогам

Кожуховская Л.Я., Диков А.А.

В статье приведены анализ мест использования автомобильного транспорта для перевозки сельскохозяйственных грузов и факторов, влияющих на его управляемость и курсовую устойчивость.

Ключевые слова. Сельскохозяйственные перевозки, полевые дороги, безопасность дорожного движения, устойчивость АТС.

Analysis of factors determining the safety of road car traffic on field roads

The article provides an analysis of the places of use of road transport for the transport of agricultural goods and factors affecting its handling and exchange rate stability.

Keywords. Agricultural transport, field roads, road safety, vehicle stability.

Условия дорожного движения автотранспортного средства (АТС) определяются большим числом факторов, связанных с характеристиками дорог, конструктивными и тягово-скоростными характеристиками автомобиля. При эксплуатации АТС в различных условиях полевых дорог, при перевозке сельскохозяйственных грузов, возникает опасность потери его устойчивости и управляемости АТС. На дорогах, находящихся на пересеченной местности происходит нарушение продольной и поперечной устойчивости АТС [1, 2]. С целью анализа причин потери устойчивости и управляемости АТС было проведено натурное исследование характеристик полевой дороги (Рис. 1).

C целью установления соответствия геометрических параметров дороги тягово-скоростным и габаритным параметрам автомобиля разработана методика [4]. Для обследования параметров дороги, таких как ширина полосы движения, продольный и поперечные уклоны, радиусы кривой в плане (который являются факторами, непосредственно влияющими на устойчивость и управляемость АТС во время движения), будет применяться методика, изложенная в [3]. Поскольку полевые дороги, по которым осуществляется перевозка грузов автомобильным транспортом, не занесены в единый реестр автомобильных дорог, а значит не сертифицированы, для анализа их характеристик наиболее приближенными по техническим нормам будут являются внутрихозяйственные дороги, проектируемые по СП 99.13330.2016.

Рисунок 1. Фото исследуемого участка дороги.

В таблице 1 представлены результаты статистической обработки значений ширины полосы движения, продольного и поперечного уклонов и радиусов поворотов.

Таблица 1. Статистический анализ результатов измерения полевых дорог

Полученные данные, из таблицы 1, используем при анализе диапазона сил, действующих на АТС при движении на криволинейных участках дороги. Аналитические схемы (рис.2, 3) позволят установить взаимодействия всех сил на n-осях.

безопасность автомобиль сельскохозяйственный груз

Рисунок 2. Силы и реакции, действующие на оси ТС (КамАЗ-45143) при повороте

Где,

R_y - продольные и поперечные реакции дороги на колеса;

P_ц - центробежная сила;

P_y - поперечная составляющая центробежной силы;

R - реакция дороги на автомобиль;

G - сила тяжести автомобиля.

Для получения на криволинейных участках дороги, зависящую от сил, действующих на оси транспортного средства, используем методику, предложенную в [4, 5].После проведения необходимых вычислений получим графики зависимости (Рис. 3), полученные в результате анализа сил, действующих на n-осях, наименьшее значение которой, для каждого из радиусов, будет являться безопасной для движения ТС.

Рисунок 3. Графическое представление для рассматриваемого ТС.

Проведем анализ действующих сил на прямолинейных участках дороги с поперечным уклоном во время движения АТС.

Для этого необходимо проанализировать схемы сил, действующих на ТС (рис. 4).

Рисунок 4. Схема сил, действующих на транспортное средство при поперечном уклоне.

Где

Р - Сила действующая под влиянием массы груза;

R - Реакция дороги при движении на поперечном уклоне;

-Вес АТС;

- Сила действующая на АТС при движении на поперечном уклоне.

Из схемы на рисунке 4, а также из характеристики АТС (фактической или допустимой нагрузки по осям, колесная база автомобиля) видно, что сила, которая передается через оси АТС (рис. 2) под действием его массы на каждую из осей будет разная. Следовательно, момент потери сцепления в результате воздействия поперечной силы, направленной к обочине на каждую из осей, будет происходить не равномерно. Для расчета статической силы, действущей на каждую из осей на криволинейном участке дороги воспользуемся формулой

(1)

При этом, силы, действующие на АТС, стремящиеся сместить его к обочине в результате движения по поперечному уклону дороги будет равна

(2)

в - угол поперечного уклона дороги;

m - масса, приходящаяся на ось автомобиля с грузом (порожного).

Таким образом, условие безопасного движения АТС при поперечном уклоне будет

(3)

Для расчета сил действующие на АТС при повороте управляемых колес на криволинейном участке дороги, должно быть соблюдено условие, при котором не будет аварийной ситуации

(4)

Где

- центробежная сила, действующая на каждую из осей.

(5)

Где

V -скорость АТС (м/c);

l-длина АТС (м);

- угол поворота управляемых колем.

Для определения безопасной скорости, необходимо чтобы условия, представленное в (3) и (4) выполнялись для каждой из осей автомобиля, тогда скорость движения будет безопасной.

Учитывая полученные выше результаты, построим график безопасных скоростей автомобиля в зависимости от математического ожидания продольного и поперечного уклонов на криволинейных участках дороги (Рис. 5, 6). Из графиков видно, что значения сил, которые ниже критических, будут давать пересечения с графиками скоростей, допустимых для каждого из радиусов движения. Все значения скоростей, которые будут ниже критической силы, будут являться безопасными для каждого из радиусов поворота.

Рисунок 5. График зависимости безопасной скорости по условию опрокидывания на криволинейных участках дороги с учетом математического ожидания величины поперечного уклона дороги и его среднего квадратического отклонения.

Из графика, изображенного на рисунке 5, видно, что критическими силами по условию заноса, при движении по криволинейному участку дороги с поперечным уклоном +16° и -16°, будут силы, отмеченные на рисунке линиями под номерами 1 и 2 соответственно. Линии 3, 4, 5, 6 и 7 соответствуют силам, действующим на него, при движении по криволинейным участкам, радиусом 30, 50, 60, 80 и 100 м. соответственно.

Рисунок 6. График зависимости безопасной скорости по условию заноса на криволинейных участках дороги с учетом математического ожидания величины поперечного уклона дороги и его среднего квадратического отклонения.

Из графика, изображенного на рисунке 6, видно, что критическими силами по условию опрокидывания, при движении по криволинейному участку дороги с поперечным уклоном +16°, 0° и -16°, будут силы, отмеченные на рисунке линиями под номерами1, 2 и 3 соответственно. Линии 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 соответствуют силам, действующим на него, при движении по криволинейным участкам, радиусом 30, 50, 60, 80, 100, 150 и 200 м. соответственно.

Таким образом, было доказано, что статистический анализ результатов измерения полевых дорог необходимо использовать при анализе диапазона сил, действующих на АТС при движении на криволинейных участках дороги, поскольку геометрические параметры дороги непосредственно влияют на БДД.

Список

1. Коновалов В. Ф. Устойчивость и управляемость машинно-тракторных агрегатов/В. Ф. Коновалов; ред. Л. К. Пономарева. - 1969.

2. Исследование устойчивости автомобиля [Текст]. - Москва: Машгиз, 1953. - 48 с.: ил.; 22 см. - (Труды Научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института / М-во машиностроения СССР. Гос. ордена Труд. Красного Знамени науч.-исслед. автомоб. и автомоторный ин-т НАМИ; Вып. 71).

3. Теория риска в судебно-технической экспертизе дорожно-транспортных происшествий (+ABS) [Текст] / В. В. Столяров. - Саратов: МарК, 2010. - 407 с.

4. Анализ факторов, определяющих безопасность дорожного движения и их математическое описание. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=37334222

5. Исследование влияния характеристик автомобиля на безопасную скорость на криволинейных участках дороги. Стр 178-184 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://drive.google.com/open?id=1r9zaeb90AE5pHjDGjERqGl-5QI20XVoV

Размещено на Allbest.ru