Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Организация перевозочных услуг и безопасность транспортного процесса. Учебное пособие для высшей школы
.pdf
Глава 12. Безопасность автомобиля
Понятие «безопасность автомобиля» включает в себя
комплекс его конструктивных и эксплуатационных
свойств, обеспечивающих БД, то есть предупреждение
ДТП, снижение тяжести их последствий, а также сниже"
ние вредного влияния автомобиля на окружающую среду.
Различают активную, пассивную, послеаварийную
и экологическую безопасности (рис. 26).
Под активной безопасностью автомобиля понима"
ют его конструктивные свойства, обеспечивающие
надежность движения во всех эксплуатационных ус"
ловиях, то есть направленные на предотвращение ДТП.
Под пассивной безопасностью — его конструктив"
ные свойства, предотвращающие или снижающие сте"
пень травмирования участников движения и обеспе"
чивающие восстанавливаемость автомобиля после ДТП.
Под послеаварийной безопасностью — его конст"
руктивные свойства, направленные на предотвраще"
ние усугубляющих последствий ДТП.
Необходимо отметить, что все виды безопасности
автомобиля взаимосвязаны. В критических ситуациях
первоначально в работу должны вступить качества ак"
тивной безопасности автомобиля и предотвратить ДТП,
если они по какой"то причине не срабатывают, то вклю"
чаются качества пассивной безопасности и снижают
степень травмирования участников ДТП, затем вступа"
ют в работу качества послеаварийной безопасности, при
помощи которых обеспечивается эвакуация людей, пре"
дотвращаются возгорания, взрывы автомобиля.
В отличие от первых трех качеств безопасности,
которые включаются в работу в экстренных случаях,
экологическая безопасность проявляется на протяже"
нии всего срока службы автомобиля.
12.1. Активная безопасность автомобиля
К качествам активной безопасности автомобиля
относятся его эксплуатационные свойства (тормозные,
тягово"скоростные, устойчивость, управляемость, ин"
формативность, надежность элементов конструкции и
др.) и параметры рабочего места водителя (микрокли"
мат кабины, шум, вибрация, эргономические качества).
Остановимся подробнее на некоторых из них.
161
Раздел II
Тормозные свойства. Средняя скорость автомобиля,
отражающая совокупность его динамических свойств, в
большой степени зависит от возможности быстро оста"
новить автомобиль. Надежные и эффективные тормоза
позволяют водителю уверенно вести автомобиль с боль"
шой скоростью и вместе с тем обеспечивают необходи"
мую БД. Эффективность торможения зависит от конст"
рукции и состояния тормозных устройств, конструкции
и состояния шин, типа и состояния дорожного покрытия,
величины уклона дороги и других параметров.
Согласно международным нормативным докумен"
там автомобиль оснащается тормозными устройства"
ми, выполняющими следующие функции:
— рабочая тормозная система обеспечивает замедление
движения транспортного средства и его остановку
надежно, быстро, эффективно независимо от дорож"
ных условий и степени загрузки;
— стояночная тормозная система предназначена для
удержания ТС разрешенной максимальной массы в
неподвижном состоянии на опорной поверхности с
уклоном не менее 16 %;
— запасная тормозная система предназначена для сни"
жения скорости ТС при выходе из строя рабочей тор"
мозной системы;
— на некоторых типах автомобилей применяется вспо"
могательная тормозная система, предназначенная для
уменьшения энергонагруженности тормозных меха"
низмов рабочей тормозной системы.
В зависимости от сложившихся дорожных условий
различают служебное и экстренное торможение.
К служебному относят торможение для снижения
скорости или остановки автомобиля в заранее выбран"
ном водителем месте. Как правило, снижение скорос"
ти в этом случае осуществляется плавно.
Экстренное торможение используют с целью мак"
симально быстрого уменьшения скорости ТС, напри"
мер для предотвращения наезда. С точки зрения безо"
пасности движения нас больше интересует экстренное
торможение. Это торможение характеризуется остано"
вочным путем и путем торможения.
Путь торможения — это расстояние, которое про"
162
ходит автомобиль с начала торможения до остановки.
Глава 12. Безопасность автомобиля
При торможении кинетическая энергия вращаю"
щихся и поступательно движущихся масс транспорт"
ного средства преобразовывается в работу торможе"
ния, переходящую в тепловую энергию
Е = Ат,
где Е — кинетическая энергия ТС; Ат— работа тормо"
жения.
Заменив Е и Ат их эквивалентами, получим:
2
VG
⋅
aa
2
g
где Ga — сила тяжести автомобиля, кг; V
автомобиля, м/с; Рт — тормозная сила, кг; Sт — путь
,
SÐ
⋅=
(22)
ò
ò
— скорость
a
торможения, м.
Максимально возможная тормозная сила ограничи"
вается сцеплением шин с дорогой, т. е.
P
= Gaϕ,
т max
где ϕ — коэффициент сцепления шин с дорогой, зна"
чение коэффициента ϕ для различных условий пред"
ставлены в табл. 15.
Подставив значение P
VG
⋅
2
g
в формулу (22) получим:
т max
2
aa
.
SG
⋅⋅=
ϕ
a
ò
Отсюда для горизонтального участка дороги
2
V
a
S
ò
Покрытие дороги
Асфальтобетонное
Булыжное, щ ебеночное
Грунтовая дорога
Дорога, покрытая снегом, укатанная
Дорога в гололед
.
2
ϕ
⋅=g
äë ÿ ï î âåð õ í î ñòè
ϕ
сухой мокрой
0,6−0,7
0,5−0,6
0,4−0,6
0,2−0,3
0,05−0,2
Таблица 15
0,4−0,5
0,3−0,4
0,2−0,4
−
−
163
Раздел II
Однако из практики известно, что чем больше мас"
са транспортного средства, тем больше величина пути
торможения. Поэтому для практических расчетов вво"
дят коэффициент эффективности торможения kэ, ве"
личина которого зависит от конструкции тормозов и
массы ТС. Значения коэффициента kэ представлены в
табл. 16.
Таблица 16
Автомобили Áåç íà-
Легковые
Грузовые разрешенной максимальной массы до 10 т и автобусы длиной до 7 м
Грузовые разрешенной максимальной массы более 10 т и ав-
грузки
1−1,12
1,1−1,3
1,2−1,4
Ñ íà-
грузкой
1,1−1,15
1,2−1,5
1,4−1,6
тобусы длиной более 7 м
Уточненная формула расчета пути торможения
2
⋅
kV
a
ý
=
S
.
2
ϕ
⋅
g
При торможении на уклоне
2
kV
⋅
a
ý
S
=
ò
,
)(2
ig
±⋅
ϕ
где i — уклон дороги.
Эффективность снижения скорости зависит от при"
емов торможения. В практике вождения автомобиля
важное значение имеет освоение способов торможе"
ния, исключающих блокировку (юз) колеса. Обычно
используют четыре способа торможения: плавный,
резкий, прерывистый, ступенчатый.
Плавный способ торможения. При торможении этим
способом водитель плавно и постепенно увеличивает
усилие на педали тормоза. При его применении созда"
164
ются средние нагрузки на детали автомобиля, как пра"
Глава 12. Безопасность автомобиля
Ð
вило, не возникают сложные ситуации в дорожном дви"
жении, однако, применить этот способ можно лишь при
наличии у водителя достаточного времени для его осу"
ществления.
Резкий способ торможения. При его применении
водитель быстро прикладывает к педали максимально
возможное усилие, доведя колеса до блокировки. Од"
нако эффективность такого торможения низка вслед"
ствие уменьшения коэффициента сцепления шин с
дорогой при скольжении колеса юзом (рис. 27). Кроме
того, при блокировке колес теряется управляемость
автомобиля и возрастает вероятность ДТП.
‘p
P, j
à)
S
ò
, j
á)
â) ã)
S
ò
а — плавное торможение; б — резкое; в — прерывис
тое; г — ступенчатое
Р — усилие на педали тормоза; j — замедление автомо
биля; S
Рис. 27. Способы торможения
путь торможения
т
S
ò
S
ò
Более эффективен прерывистый способ торможе
ния. Сущность его состоит в том, что после резкого и
165
Раздел II
сильного нажатия на педаль и, следовательно, перехо"
да колес в режим юза, водитель резко отпускает пе"
даль тормоза, прекращая торможение, затем действие
повторяется несколько раз.
Наибольшей эффективностью обладает ступенча
тый способ торможения, он наиболее сложен по техни"
ке исполнения и для его применения требуется специ"
альная тренировка. Отличие ступенчатого торможения
от прерывистого состоит в том, что педаль тормоза пос"
ле резкого нажатия на нее, не полностью отпускается,
а лишь настолько, чтобы устранить юз, после чего уси"
лие на педаль снова увеличивается и т. д.
Если условно эффективность торможения (величи"
ну пути торможения) при применении плавного и рез"
кого способов торможения принять за 1, то при пре"
рывистом способе торможения она составит 0,8–0,9, а
при ступенчатом 0,7–0,8.
Для практической оценки возможности остановки
автомобиля, например с целью предотвращения ДТП,
кроме пути торможения используют понятие остано
вочный путь — расстояние, которое проходит автомо"
биль с момента обнаружения водителем препятствия
до остановки транспортного средства.
Остановочный путь (рис. 28), кроме пути торможе"
ния, включает расстояние, пройденное транспортным
средством за время реакции водителя tр, время сраба"
тывания тормозного привода tср и нарастания давле"
ния в тормозной системе tн. Величина остановочного
пути определяется по формуле
⋅
kV
ý2à
+⋅++=
VtttS
)5,0(
cppo
a
í
ϕ
⋅⋅
g
2
.
(23)
166
V
a
Рис. 28. Схема для определения остановочного пути
S
p
S
cp
S
o
S
ɧ
S
ɬ
Глава 12. Безопасность автомобиля
Время реакции водителя tр отсчитывается от обна"
ружения препятствия до начала нажатия на тормоз"
ную педаль, зависит от его физиологических качеств,
меняется в широких пределах от 0,3 до 1,5 с и в рас"
четах обычно принимается 0,7–0,8 с.
Время срабатывания тормозов tср отсчитывает"
ся с начала нажатия на тормозную педаль до воз"
никновения тормозного момента на колесах, зави"
сит от технического состояния тормозной системы,
типа привода и колеблется от 0,05 до 0,15 с для гид"
равлического привода и от 0,2 до 0,4 для пневма"
тического.
Время нарастания давления в тормозной системе t
отсчитывается от начала его увеличения до достижения
максимального значения, зависит от типа транспортно"
го средства, типа и состояния тормозной системы, уси"
лия на тормозную педаль и в расчетах принимается
0,1–0,3 с.
Тяговоскоростные качества. Тягово"скоростны"
ми называют совокупность свойств, обеспечивающих
необходимые диапазоны изменения скоростей дви"
жения и интенсивности разгона транспортного сред"
ства в различных дорожных условиях, которые оп"
ределяют:
— предельную величину продольных уклонов дороги,
преодолеваемых автомобилем на каждой из передач;
— возможную величину ускорения автомобиля на каждой
из передач при разных дорожных сопротивлениях;
— максимальную скорость автомобиля в различных ус"
ловиях.
н
Эти качества особенно важны в дорожно"
транспортных ситуациях, требующих резкого увеличе"
ния скорости автомобиля (обгон, объезд препятствия,
проезд перекрестков), т. е. в таких ситуациях, в кото"
рых необходимо быстро сократить время нахождения
автомобиля в сложной или опасной обстановке.
Стремление максимально использовать скоростные
качества автомобиля естественны. Производительность
автотранспорта находится в прямой зависимости от
скорости.
Однако скорость движения оказывает влияние
практически на все отрицательные аспекты безопас"
167
ного управления автомобилем. Увеличение скорости
влечет за собой рост в степенной зависимости вели"
чины пути торможения и центробежной силы, сни"
жение коэффициента сцепления ϕ и увеличение ко"
эффициента сопротивления качению колес f, создавая
тем самым предпосылки к пробуксовке, продольному
и боковому скольжению колес автомобиля, ухудшению
устойчивости и управляемости автомобиля, ограниче"
нию всех видов информативности. Тяжесть послед"
ствий ДТП находится в прогрессивной зависимости
от скорости движения. Значительная часть ДТП с
тяжелыми последствиями (более 40 %) связана с пре"
вышением скорости движения автотранспортных
средств.
Следовательно, чрезмерная уверенность водителя в
динамических качествах автомобиля может привести
к очень серьезным последствиям и уже сейчас на ав"
томобилях устанавливается аппаратура, информирую"
щая водителя о превышении скорости в той или иной
ситуации.
Устойчивость автомобиля характеризует его спо"
собность противостоять произвольным изменениям
направления движения, опрокидыванию или скольже"
нию на дороге. Различают поперечную и продольную
устойчивость автомобиля.
Продольная устойчивость транспортного сред"
ства заключается в сохранении ориентации верти"
кальной оси в продольной плоскости в заданных
пределах, т. е. перемещении на продольном уклоне
без опрокидывания или скольжения. Вероятность
опрокидывания современных автомобилей в продоль"
ной плоскости невелика ввиду низкого расположе"
ния центра тяжести.
Поперечная устойчивость характеризует свойство
транспортного средства сохранять ориентацию верти"
кальной оси в поперечной плоскости в заданных пре"
делах.
Потеря поперечной устойчивости вызывает боковое
скольжение с возможным переходом его в опрокидыва"
ние, что может быть вызвано следующими причинами:
— действие центробежной силы;
— действие боковых сил (ветра, поперечной составляю"
168
щей массы и др.);
Раздел II
Глава 12. Безопасность автомобиля
— моментом, создаваемым различными по величине тя"
говой или тормозной силами на колесах левого и пра"
вого борта;
— буксированием или скольжением колес одного борта;
— резким разгоном, торможением или поворотом управ"
ляемых колес;
— неодинаковой регулировкой колесных тормозов;
— неисправностью в рулевом управлении (большой
люфт, заклинивание);
— разрывом шин и др.
При повороте автомобиля на кривой радиусом R
(рис. 29) в центре масс Оц возникает центробежная
сила Рц, стремящаяся сместить автомобиль в боковом
направлении
2
VG
⋅
Ð
ö
aa
=
.
Rg
⋅
ï
Рц раскладывается на две составляющие: продольную
Рх и поперечную Ру. Для безопасного движения основ"
ное значение имеет сила Ру, вызывающая скольжение
и опрокидывание автомобиля.
Величину Рц можно рассчитать по формуле
2
VG
⋅
aa
γ
P
=
ö
cos
Rg
⋅
,
ï
где γ — угол между радиусом траектории центра масс
автомобиля и продолжением оси задних колес (см.
рис. 29).
При поворотах угол γ имеет небольшое значение и
поэтому в расчетах на устойчивость автомобиля ис"
пользуют не составляющую силы Ру от Рц, а полное
значение сил Рц.
Противодействует смещению автомобиля сила
сцепления колес с дорогой Р
n
∑
=
cц
,
ϕϕ
⋅=⋅=
GGÐ
ak
yñö
1k
y
где Gk — сила тяжести, приходящаяся на колесо, кг;
ϕу— коэффициент сцепления шин с дорогой в по"
перечном направлении.
п
169
Раздел II
G
G
ky
ϕ
⋅
y
ky
ϕ
⋅
y
движении
γ
R
ï
G
ϕ
⋅
k
Ð
ö
Ð
ó
Рис. 29. Схема сил, действующих при криволинейном
G
Ð
õ
Î
ö
ϕ
⋅
k
Условие неустойчивого равновесия:
2
⋅
VG
aa
⋅
Rg
ï
.
ϕ
⋅=
G
a
y
Отсюда легко рассчитать скорость (критическую),
с которой можно вести автомобиль без опасности за"
носа по горизонтальному участку, м/с:
RgV
⋅⋅≤
ϕ
y
. (24)
ïêð.ç
Согласно формуле (24) движение автомобиля будет
устойчивее на дорогах с пологими поворотами, хоро"
шим качеством и состоянием покрытия, а также при
ограниченных скоростях движения.
Условие устойчивости автомобиля в случае возмож"
ного опрокидывания получаем, составляя уравнение
моментов относительно центра опрокидывания — точ"
ки О (рис. 30), в котором опрокидывающему действию
поперечной силы Рц на плече hц, возникающей при дви"
жении автомобиля на повороте, характеризующемся
радиусом Rп, противодействует сила Ga на плече В/2.
hVG
⋅⋅
B
ö2aa
,
=
Rg
2
ï
170
GhP
=⋅
èëè
aöö
2
⋅
B
где hц — высота центра масс, м; В — колея, м.
Î
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]