Работа 3. Определение времени реакции водителя. Исследование тормозных качеств автомобиля и оценка реализованного коэффициента сцепления

Цель работы: практическое ознакомление с методикой определения времени реакции водителя, получение конкретных количественных величин составляющих времени реакции; приобретение практических навыков по оценке тормозных качеств автотранспортных средств (АТС) в эксплуатации.

Оборудование: стенд-имитатор рабочего места водителя, контрольно-сигнальные приспособления на органах управления автомобилем, отметчики времени (ЭСМ), автомобиль ГАЗ-3102, секундомеры, рулетка, испытательный участок дороги.

1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Правилами дорожного движения водителю предписано соблюдать дистанцию между движущимися транспортными средствами (АТС) с целью предотвращения столкновений в случаях экстренных торможений. Эта дистанция определяется величиной остановочного пути, который включает в себя путь непосредственного торможения АТС (под воздействием его собственной тормозной системы) и путь, проходимый транспортным средством за время полной реакции водителя.

Полное время реакции водителя t₁ состоит из времени психической (сенсорной латентной) реакции t₁¹ (отрезок времени с момента обнаружения водителем препятствия до начала его действия в соответствие с принятым решением) и моторной (двигательной) реакции t₁¹¹ – (времени непосредственного действия).

Временем непосредственного действия водителя называется отрезок времени от начала переноса его ноги (или руки) с одного органа управления автомобилем (например, педали акселератора) до касания ногой (или рукой) другого органа управления (в данном случае, педали или рычага привода тормозной системы).

Таким образом, полное время реакции равно:

t1=t11 +t111

(4.1)

Электрическая схема стенда-имитатора для определения времени реакции водителя представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 Схема определения времени психической реакции водителя

Сигналом к началу торможения служит лампочка «Л1», включенная параллельно с отметчиком времени (электросекундомером «ЭСМ»). Постоянно замкнутыми контактами КР1 замыкается цепь лампы «Л1» и электросекундомера «ЭСМ» для замера времени реакции при ножном или ручном управлении педалями или рычагами. В цепи реле Р1 имеются дополнительные кнопочные включатели ВК2, ВК3 и ВК4 . Стенд-имитатор позволяет замерить полное время реакции t₁ и его составляющие t₁¹ и t₁¹¹.

Время t₁¹ - характеризует индивидуальные качества водителя (свойства характера и степень тренированности).

Время t₁¹¹ - характеризует степень совершенства конструкции (удобство расположения органов управления, относительно рабочего места водителя, легкость их использования и перемещений).

Время психической реакции оператора можно также достаточно точно определить с помощью специальной линейки. Шкала линейки выполнена в отрезках, пропорциональных времени ее свободного падения. Линейка прилагается к стенду-имитатору.

Замедленная психическая реакция водителя и большая величина времени t₁ может стать одной из причин дорожно-транспортного происшествия (ДТП), на высокой скорости движения автомобиля. Поэтому исследованию факторов, влияющих на составляющие времени реакции водителя, уделяется достаточно большое внимание.

В лабораторной работе предлагается на примере управления тормозной системой проследить, как меняется полное время реакции при ножном управлении, а также получить значения величин t₁¹, t₁¹¹ и t₁, характеризующих индивидуальные особенности испытуемых лиц (студентов, водителей и др.).

Из курса «Теория трактора и автомобиля» известно, что остановочный тормозной путь автомобиля складывается из трех величин:

• пути, проходимого автомобилем за время реакции водителя S₁;

• пути, проходимого автомобилем за время срабатывания тормозного привода S₂

• пути, проходимого автомобилем за время нарастания замедления S₃;

• пути непосредственного торможения (юза) S_т ;

Время реакции водителя t₁ определяется экспериментально по методике, изложенной в предыдущей лабораторной работе (берется среднее значение).

Время срабатывания исправной тормозной системы t₂ cоставляет:

• для механического привода 0,3 с;

• для пневматического привода 0,4…0,8 с;

• для гидравлического привода 0.15…0,20 с.

Электрический привод срабатывает практически мгновенно.

Пути S₁, S₂ и S₃ определяются в зависимости от начальной скорости V_н торможения автомобиля:

S1,2,3=Vн(t1+t2+t3),

(4.2)

где t₃ – время нарастания замедления, с (принимается 0,1…0,2 с).

Для экспериментального определения параметров торможения используются механические и электрические секундомеры, десселерометры и десселерографы (для замера и записи замедлений), счетчики суммарных оборотов колес, рулетки для замера пути юза. Наиболее просто путь непосредственного торможения оценивается, как правило, с помощью рулетки:

Sт=Vн2врKэ/(2gφр),

(4.3)

где К_э - коэффициент эксплуатационных условий (для легковых автомобилей К_э = 1,0);

δ_вр – коэффициент учета вращающихся масс автомобиля (при торможении до блокирования колес принять δ_вр = 1,0);

φ_р - реализованный коэффициент сцепления.

Реализованный коэффициент сцепления φ_р определяется при скоростях проскальзывания шины (V_скол) по опорной поверхности 0 < V_скол < V_н, в отличие от коэффициента сцепления φ_, определяемого при скорости проскальзывания V_скол ≈ 0.

На основании экспериментов по замеру пути S_т на заданном типе дорожного покрытия можно определить реализованный коэффициент сцепления:

φр = Vн2врKэ/(2gSт)

(4.4)

Зная все составляющие по формуле Великанова можно определить остановочный путь:

S=Vн(t1+t2+t3)+Vн2δврКэ/(2gφр)

(4.5)

2 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.1 На стенде-имитаторе рабочего места водителя:

2.1.1 Испытуемый находится на месте водителя, касаясь ногой тормозной педали (не нажимая на нее и наблюдая за лампочкой «Л1»).

Экспериментатор устанавливает включатель ВК4 реле Р1 в положение «включено» и без предупреждения замыкает цепь 220В питания «Л1» и «ЭСМ».

Лампочка «Л1» загорается и электросекундомер начинает отсчет времени. Испытуемый без задержки должен нажать на тормозную педаль. При этом цепь питания реле Р1 размыкается, лампа «Л1» гаснет и электросекундомер останавливается, зафиксировав время реакции t_1,2=t¹¹₁+t₂^,. Экспериментатор заносит показания ЭСМ в таблицу 4.1.

За время опыта необходимо произвести 3 однотипных замера.

2.1.2 Испытуемый ставит ногу на педаль управления дроссельной заслонкой и по световому сигналу «Л1» должен перенести ногу на педаль тормоза и нажать на нее.

Электросекундомер фиксирует время нарастания замедления (см. лабораторную работу №5) t_2.

Произвести не менее 3 замеров времени реакции t₂ при ножном управлении «НУ».

2.1.3 Рассчитать время моторной реакции t¹¹₁=t_1,2 – t₂, а также средние значения величин времени t_1,2, t¹¹₁ и занести в таблицу 4.1

2.2 С помощью специальной линейки:

2.2.1 Экспериментатор удерживает линейку за верхний конец. Испытуемый располагает большой и указательный пальцы правой руки у нижнего конца линейки на отметке «0» времени отсчета, не касаясь ее.

2.2.2 Экспериментатор отпускает линейку без предупреждения. Испытуемый должен успеть ухватить ее в соответствие с временем его психической реакции t₁¹, которое определяется из формулы:

L=g(t11)2 / 2,

(4.2)

где L – показания на линейке, м,

g – ускорение свободного падения, м/с².

2.2.3 Рассчитать среднее значение времени t₁¹. Результаты занести в таблицу 4.1.

2.3 Рассчитать общее время реакции водителя t₁.

Таблица 4.1 Результаты замеров времени реакции водителя

№ опыта	ножной привод			с помощью линейки	Общее время реакции водителя
	t1,2	t2	t111	t11	t1
1
2
3
Ср. время

2.2.4 Проанализировать результаты замеров, сделать выводы.

2.4 Определение реализованного коэффициента сцепления

2.4.1 На испытательном участке дороги при достижении установившейся начальной скорости V_н автомобиль затормозить так, чтобы его колеса полностью заблокировались.

2.4.2 Непосредственным замером на дороге следов скольжения колес (пути юза) определить путь S_т за время эффективного торможения автомобиля.

2.4.3 Определить реализованный коэффициент сцепления φ_р, используя значения скорости V_н и пути S_т .

Результаты замеров и расчетов занести в таблицу 4.2

Таблица 4.2 Результаты экспериментов и расчета коэффициента φ_р

Дорожные условия	Начальная скорость торможения, км/ч	Путь юза, м	Реализованный коэффициент сцепления φр
	20
	40
	50
	60
	20
	40
	50
	60

5. Определение остановочного пути

2.5.1 Произвести расчет составляющих остановочного пути торможения автомобиля, пользуясь формулами (4.2-4.5 ) и результатами таблицы 4.2, задаваясь различными величинами начальных скоростей торможения. Полученные результаты занести в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 Расчетные значения остановочного пути автомобиля

Vн, км/ч	20	40	50	60
S1
S2
S3
Sт
S

2.5.2 По данным таблицы 4.3 построить графики зависимости тормозного S_т и остановочного пути S автомобиля от начальной скорости торможения.

3 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

3.1 Что такое тормозной и остановочный пути АТС?

3.2 Дайте определение полной реакции водителя. Какие эксплуатационные качества автомобиля зависят от полного времени реакции водителя?

3.3 Дайте определение психической реакции водителя. Какие факторы влияют на время психической реакции?

3.4 Дайте определение моторной реакции водителя. Какие факторы влияют на время моторной реакции водителя?

3.5 Объясните принцип работы стенда-имитатора рабочего места водителя.

3.6 Какие факторы влияют на величину составляющих остановочного пути торможения автомобиля?

3.7 Что называется остановочным путем автомобиля?

3.8 Какие конструктивные и эксплуатационные факторы влияют на величину остановочного пути?

3.9 При каких условиях определяется реализованный коэффициент сцепления?

3.10 Какими методами и приборами измеряются остановочный путь и время торможения автомобиля.

3.11 Какие конструктивные и эксплуатационные факторы учитывает коэффициент К_э?