Контрольные вопросы

1. Что такое система ВАДС и ее системные свойства?

2. Как выглядит упрощенная схема системы ВАДС?

3. Какие основные характеристики системы ВАДС?

4. Какие функции выполняет водитель в системе ВАДС?

5. Какие способности необходимы водителю для управления автомобилем?

6. Как производится подготовка водителей?

7. Как влияет возраст водителя на надежность функционирования системы ВАДС?

8. Какие личностные свойства влияют на надежность водителя?

9. Как влияет утомление на работоспособность водителя?

10. Какие существуют изменения работоспособности водителя?

Глава 3. Автомобиль в системе «водитель-автомобиль-дорога-среда»

3. 1 Место автомобильного транспорта в транспортной системе страны

Автомобильный транспорт – одна из важнейших отраслей народного хозяйства, развивается как неотъемлемая часть единой транспортной системы. В современных условиях дальнейшее развитие экономики немыслимо без хорошо налаженного транспортного обеспечения. В условиях, когда наметилась тенденция к оживлению и восстановлению реального сектора экономики, автомобильный транспорт способствует нормализации положения в финансовой и кредитной сфере. От его чёткости и надёжности во многом зависят трудовой ритм предприятий промышленности, строительства и сельского хозяйства. Он обеспечивает наряду с другими видами транспорта рациональное производство и обращение продукции промышленности и сельского хозяйства, удовлетворяет потребности населения в перевозках.

В России с ее огромной территорией именно транспорт объединяет в единый комплекс буквально все отрасли экономики. Именно транспорт обеспечивает не только нормальную жизнедеятельность государства, но и его национальную безопасность и целостность. Всевозрастающие масштабы общественного производства, расширение сфер промышленного использования природных ресурсов, развитие экономических и культурных связей как внутри страны, так и с зарубежными странами, требования обороноспособности страны не могут быть обеспечены без мощного развития всех видов транспорта, широко разветвленной сети путей сообщения, высокой мобильности и маневренности всех видов транспорта.

Транспорт в нашей стране способствует решению таких важных политических задач, как ликвидация экономического отставания окраинных районов, противоположности между городом и деревней, расширение связей народов нашей страны, укрепление их дружбы, обмен достижениями во всех отраслях народного хозяйства и областях культуры.

Транспорт имеет огромное значение для экономического и культурного сотрудничества России с другими странами, укрепления и развития экономической системы хозяйствования, в решении социально-экономических проблем. Обеспеченность территории хорошо развитой транспортной системой является одним из факторов привлечения населения и производства, служит важным преимуществом для размещения производительных сил и дает интеграционный эффект. Так же транспорт создает условия для формирования местного и общегосударственного рынков.

Основные достоинства автомобильного транспорта:

- маневренность, большая подвижность, мобильность;

- доставка грузов и пассажиров «от двери до двери» без дополнительных перегрузок или пересадок в пути следования;

- автономность движения;

- высокая скорость доставки;

- широкая сфера применения по территориальному признаку, видам груза и системам сообщения.

Относительные недостатки автомобильного транспорта:

- большая себестоимость;

- большая топливоэнергоемкость, металлоемкость;

- низкая производительность единицы подвижного состава;

- большая трудоемкость;

- загрязнение окружающей среды.

Технология работы автомобильного транспорта отличается тем, что производственный процесс осуществляется подвижным составом предприятий общего пользования, ведомственным и частным. Этому виду транспорта присуща автономность движения одиночными автомобилями, автопоездами и автоотрядами по графику или без него.

3.2 Классификация автотранспортных средств

Автотранспортные средства (АТС) классифицируются, как правило по трем признакам (рис. 3.1): назначению; приспособленности к дорожным условиям; роду потребляемого топлива и виду двигателя.

Рис. 3.1 – Классификация автомобильного подвижного состава

По назначению АТС разделяются на транспортные и специальные.

К транспортным относятся АТС, выполняющие транспортную работу. Сюда относятся пассажирские, грузовые общего назначения и грузовые специализированные АТС.

Специальными АТС называются автомобили, прицепы и полуприцепы для выполнения нетранспортных работ и имеющие соответствующее оборудование (пожарные, автокраны, поливомоечные машины и т.д.).

К пассажирским АТС относятся легковые автомобили, автобусы, а также пассажирские прицепы и полуприцепы. Пассажирские автомобили вместимостью до 8 человек, не считая водителя, относятся к легковым, свыше 8 чел. – к автобусам.

Легковые автомобили подразделяются в зависимости от рабочего объема цилиндров двигателя и массы автомобиля на 5 классов:

1 – особо малый (до 1,2 л / до 850 кг);

2 – малый (от 1,3 до 1,8 л / 850 - 1150 кг);

3 – средний (от 1,9 до 3,5 л / 1150 - 1500 кг);

4 – большой (свыше 3,5 л /свыше 1500 кг);

5 – высший (не регламентирован / не регламентирована).

По общей компоновке легковые автомобили разделяются на автомобили, выполненные по классической, заднеприводной и переднеприводной схемам.

Автобусы по назначению разделяются на городские, междугородние, туристические, служебные и школьные автобусы.

Автобусы также классифицируются: по числу осей; колесной формуле; расположению двигателя; по числу этажей и другим признакам.

В основе классификации автобусов лежит их длина (таблица 3.1).

Таблица 3.1

Классификация автобусов по длине

Класс автобуса	Длина, м
Особо малый	До 5
Малый	6-7,5
Средний	8-9,5
Большой	10,5-12
Особо большой	16,5 и более

Грузовые автомобили в зависимости от устройства кузовов и других конструктивных особенностей, определяющих характер их использования, подразделяются на грузовые общего назначения и специализированные.

Грузовые автомобили общего назначения имеют неопрокидывающийся бортовой кузов и используются для перевозки всех видов груза, кроме жидких без тары.

К специализированным грузовым автомобилям относятся автомобили, предназначенные для перевозки грузов определенных видов. Это автомобили с саморазгружающимися кузовами – самосвалы, автомобили – цистерны, автомобили с кузовами для перевозки животных, автомобили для перевозки стройматериалов и других конструкций.

Особую разновидность представляют автомобили-тягачи, которые предназначены для постоянной работы с прицепами и полуприцепами.

Грузовые автомобили разделяются на семь классов в зависимости от полной массы (таблица 3.2).

Таблица 3.2

Классификация грузовых автомобилей

Класс автомобиля	1	2	3	4	5	6	7
Полная масса, т	До 1,2	1,3-2,0	2,1-8,0	9,0-14,0	15,0-20,0	21,0-40,0	Свыше 40,0

3.3 Безопасность транспортных средств

Наряду с бесспорными достоинствами автомобилизации появляется тенденция к увеличению человеческих и материальных потерь вследствие аварий, связанных с транспортными средствами.

Автомобиль представляет собой потенциальный источник повышенной опасности для людей, которая резко возросла в последние годы в результате роста мощностей двигателей и скорости движения. В связи с этим возрастают требования к конструктивной безопасности транспортных средств.

Безопасность транспортного средства включает в себя комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность возникновения ДТП, тяжесть их последствий, отрицательное влияние на окружающую среду. Различают активную, пассивную и послеаварийную безопасность транспортного средства (рис. 3.2)

Рис 3.2 – Структура безопасности транспортных средств

3.3.1 Активная безопасность автомобиля

Активная безопасность – свойства транспортного средства предотвращать ДТП и снижать вероятность его возникновения, проявляется в период начальной фазы ДТП, когда водитель в состоянии изменить характер движения транспортного средства.

Анализ свойств активной безопасности позволяет с определенной степенью условности объединить их в следующие основные группы (рис. 3.3):

- свойства, в значительной степени, зависящие от действий водителя по управлению транспортным средством (тягово-скоростные, тормозные, устойчивость, управляемость, информативность);

- свойства, не зависящие или зависящие в незначительной степени от действий водителя по управлению транспортным средством (надежность элементов конструкции, весовые и габаритные параметры);

- свойства, определяющие возможность эффективной деятельности водителя по управлению транспортным средством (обитаемость и соответствие оборудования рабочего места водителя требованиям эргономики).

Рис. 3.3 – Структурная схема активной безопасности автомобиля

Активная безопасность автомобиля определяется также отсутствием внезапных отказов в конструктивных системах автомобиля, особенно связанных с возможностью осуществления маневра и, как следствие, способностью водителя уверенно управлять системой автомобиль-дорога.

Тягово-скоростные свойства называют совокупность свойств, обеспечивающих необходимые диапазоны изменения скоростей движения и интенсивности разгона транспортного средства в различных дорожных условиях. Эти свойства наиболее значимы в условиях интенсивных смешанных транспортных потоков. Наличие в потоке автомобилей, обладающих различными тягово-скоростными свойствами, заставляет участников движения выполнять большое число маневров, связанных с перестроением, совершением обгонов, интенсивным разгоном после остановки. Выполнение этих маневров в условиях интенсивного движения зачастую осуществляется при остром дефиците времени, сопровождающем развитие дорожно-транспортной ситуации. В этом случае имеющийся резерв по наращиванию интенсивности разгона может позволить выйти из критической ситуации.

Тягово-скоростные свойства автотранспортных средств оцениваются следующими показателями:

- максимальной скоростью движения по горизонтальному прямолинейному участку дороги с усовершенствованным покрытием;

- временем достижения заданной скорости – разгон;

- значением пути движения по инерции до остановки – выбег;

- скоростной характеристикой разгона на различных передачах;

- максимальным подъемом, преодолеваемым транспортным средством

при движении с постоянной скоростью на низшей передаче.

Тягово-скоростные свойства транспортного средства определяются характеристиками двигателя и трансмиссии, массой (значением и расположением центра массы), аэродинамическими характеристиками, размерами колес, сопротивлением качению.

Тормозные свойства. Во время движения транспортного средства водитель постоянно изменяет его скорость, приводя ее в соответствие с окружающей дорожной обстановкой (вплоть до полной остановки). Остановить автомобиль на коротком расстоянии возможно лишь при наличии на автомобиле специальной системы, создающей большое дополнительное сопротивление движению и быстро снижающей скорость. Сопротивление, создаваемое тормозными механизмами, дает возможность также удерживать на месте стоящий автомобиль, а при движении на спуске предохранять его от нежелательного разгона.

Современные автомобили снабжаются четырьмя тормозными системами: рабочей, запасной, стояночной и вспомогательной.

Рабочая тормозная система является основной. Она предназначена для регулирования скорости автомобиля в любых условиях движения.

Запасная система используется в случае отказа рабочей системы, а стояночная удерживает неподвижный автомобиль на месте.

Вспомогательная тормозная система нужна для поддержания скорости автомобиля постоянной в течение длительного времени.

На легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности в качестве запасной тормозной системы часто используют стояночную, а во вспомогательной системе – двигатель. На грузовых автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости применяют четыре раздельные тормозные системы.

Для обеспечения безопасности автомобиля тормозная система должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Время срабатывания системы должно быть минимальным, а замедление автомобиля – максимальным во всех условиях эксплуатации.

2. Тормозные силы на колесах должны нарастать плавно, в системе не должно быть заеданий и заклиниваний.

3. Работа тормозной системы не должна вызывать потери устойчивости и управляемости автомобиля, даже при экстренном торможении.

4. Стабильность тормозных свойств должна сохраняться при неоднократном торможении, а эффективность действия системы должна быть постоянной в течение всего срока службы автомобиля (должна также сохраняться эффективность нагретых тормозов и, находящихся во влажном состоянии).

5. Надежность всех элементов системы должна быть обеспечена на протяжении гарантированного ресурса, а также должна быть предусмотрена сигнализация, оповещающая водителя о неисправности тормозной системы.

6. Тормозной привод должен обеспечивать силовое следящее действие, то есть пропорциональность между усилием на педали и замедлением автомобиля.

7. Усилия, необходимые для приведения системы в действие и перемещения рабочих органов управления (педали, рычаги), не должны превышать нормированных величин, обусловленных физическими возможностями водителя.

Полностью удовлетворить все эти требования довольно трудно, хотя работа над совершенствованием конструкций тормозных механизмов и тормозного привода ведется постоянно.

Характеристиками тормозных свойств транспортного средства являются: замедление, время и путь торможения в определенном интервале скоростей, а также суммарная тормозная сила.

В зависимости от интенсивности снижения скорости различают экстренное и служебное торможение.

Служебным называют торможение, выполняемое для остановки или снижения скорости транспортного средства в заранее назначенном водителем месте.

Экстренным называют торможение, выполняемое с целью остановки транспортного средства для предотвращения наезда на неожиданно появившееся препятствие. Это торможение характеризуется остановочным путем и остановочным временем.

Под остановочным путем понимают расстояние, которое пройдет транспортное средство от момента обнаружения водителем опасности до момента полной остановки транспортного средства.

Силы, действующие на автомобиль. При движении автомобиль преодолевает силы сопротивления качению, воздуха подъему, инерции. Проявление сил, действующих на автомобиль при движении (рис. 3.4), может привести к ДТП.

Рис. 3.4 – Силы, действующие на автомобиль при движении

Независимо от того, движется автомобиль, или он неподвижен, на него действует сила тяжести (вес), направленная отвесно вниз. Сила тяжести прижимает колеса автомобиля к дороге. Равная ей и направленная вверх действует сила реакции дороги.

Равнодействующая этих сил размещена в центре тяжести. Распределение веса автомобиля по осям зависит от расположения центра тяжести. На груженых легковых автомобилях нагрузка на оси распределяется поровну. Большое влияние на устойчивость и управляемость автомобиля имеет расположение центра тяжести. Чем выше центр тяжести, тем менее устойчивым будет автомобиль.

Если автомобиль находится на горизонтальной поверхности, то сила тяжести направлена отвесно вниз. На наклонной поверхности она раскладывается на две силы, одна из которых прижимает колеса к поверхности дороги, а другая стремится опрокинуть автомобиль.

Во время движения, кроме силы тяжести, на автомобиль действует и ряд других сил, на преодоление которых затрачивается мощность двигателя.

Сила инерции движения – величина, которая состоит из силы, необходимой для ускорения движения, и силы, необходимой для углового ускорения вращающихся частей автомобиля. Движение автомобиля возможно только при условии, что его колеса будут иметь достаточное сцепление с поверхностью дороги. Если сила сцепления будет недостаточной (меньше величины силы тяги ведущих колес), то колеса пробуксовывают.

Сила сцепления с дорогой  зависит от веса, приходящегося на колесо, от состояния покрытия дороги, давления воздуха в шинах и рисунка протектора. Коэффициент сцепления зависит от вида покрытия дороги и от его состояния: наличие влаги, грязи, снега, льда. На дорогах с асфальтобетонным покрытием коэффициент сцепления резко уменьшается, если на поверхности имеется влажная грязь, пыль. В жаркую погоду на асфальте появляется маслянистая пленка из выступающего битума, которая снижает коэффициент сцепления.

Сила сопротивления качению – сила, затрачиваемая на деформирование шины и дороги; трение шины о дорогу; трение в подшипниках ведущих колес.

Сила сопротивления воздуха – величина этой силы зависит от формы или обтекаемости автомобиля, относительной скорости движения и плотности воздуха.

Значение коэффициента лобового сопротивления и лобовая площадь определяется заводом-изготовителем. Изменение этих параметров может произойти из-за установки на кузове-кабине автомобиля разных вспомогательных устройств: дополнительное зеркало заднего вида, багажник на крыше автомобиля. В большинстве случаев это отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах автомобиля.

Сила сопротивления подъему – зависит от веса автомобиля и угла подъема. Опрокидывающая сила – действует на автомобиль при торможении и разгоне.

Управляемость транспортного средства – это его свойство сохранять или изменять направление движения, заданное водителем. Необходимые качества управляемости могут быть достигнуты при выполнении следующих требований:

- качение управляемых колес при криволинейном движении должно происходить без бокового скольжения;

- углы поворота управляемых колес должны иметь определенные соотношения;

- должна быть обеспечена стабилизация управляемых колес;

- произвольные колебания управляемых колес должны быть исключены;

- в рулевом управлении должна быть обратная связь, обеспечивающая водителя информацией о значении и направлении сил, действующих на управляемые колеса.

Исходя из этих требований, критериями оценки управляемости ТС являются:

- критическая скорость, рассчитанная по условию управляемости;

- соотношение углов поворота управляемых колес;

- стабилизация управляемых колес;

- отсутствие автоколебаний управляемых колес.

Критическая скорость по условию управляемости – это максимальная скорость криволинейного движения автомобиля без бокового скольжения управляемых колес.

При достижении критической скорости движения управляемые колеса проскальзывают в поперечном направлении, и дальнейшее увеличение угла поворота колес не меняет направления движения.

Для движения управляемых колес по криволинейной траектории без скольжения необходимо, чтобы внутреннее по отношению к центру поворота колесо было повернуто на больший угол по сравнению с внешним колесом. Необходимое соотношение углов поворота управляемых колес достигается благодаря специальной конструкции рулевого привода, называемой рулевой трапецией.

Стабилизация управляемых колес – это их свойство сохранять и восстанавливать нейтральное положение, соответствующее прямолинейному движению, после прекращения действия внешних сил. Это свойство проявляется в результате действия стабилизирующих моментов, которые возникают благодаря боковым силам в области контакта шины с опорной поверхностью.

Автоколебание управляемых колес возникает в результате движения по неровному покрытию в случае неуравновешенности управляемых колес и кинематической несогласованности подвески и рулевого управления.

Устойчивость транспортного средства рассматривается как его свойство противостоять заносу (скольжению) и опрокидыванию.

Различают продольную и поперечную устойчивости.

Продольная устойчивость транспортного средства заключается в сохранении ориентации вертикальной оси продольной плоскости в заданных пределах, т.е. без опрокидывания или скольжения при движении на продольном уклоне.

Вероятность опрокидывания современного автомобиля на продольных уклонах незначительна, чаще всего происходит скольжение транспортного средства при буксовании ведущих колес на крутых подъемах значительной протяженности. Оценочным критерием продольной устойчивости является максимальный угол подъема, который может преодолеть ТС при равномерном движении без буксования ведущих колес.

Поперечная устойчивость – это свойство транспортного средства сохранять ориентацию вертикальной оси в поперечной плоскости в заданных пределах

Это свойство определяет способность транспортного средства противостоять заносу и опрокидыванию при криволинейном движении и при движении по дороге с поперечным уклоном. Оценочными критериями поперечной устойчивости являются:

- критическая скорость движения, соответствующая началу заноса;

- критическая скорость движения, соответствующая началу опрокидывания;

- критический угол косогора, соответствующий началу поперечного скольжения колес;

- критический угол косогора, соответствующий началу поперечного опрокидывания транспортного средства.

Информативность – это свойство транспортного средства обеспечивать участников дорожного движения необходимой информацией. Водитель получает в процессе движения внутреннюю информацию от управляемого им автомобиля и внешнюю информацию от других ТС, находящихся в поле его зрения.

Информативность бывает:

а) визуальная;

б) звуковая;

в) тактильная (информация передается от рулевого колеса, сиденья, педалей и т. д.). Тактильная информативность бывает только внутренней.

Внешняя визуальная информативность включает:

1 - пассивную информативность – определяется как потенциальное свойство транспортного средства передавать информацию без затрат энергии; (формы, размеры, цвет кузова, а также светоотражающие элементы транспортного средства);

2 - активную информативность – обеспечивается с определенными затратами энергии (система освещения, звуковая сигнализация).

Цветографические свойства транспортного средства характеризуются:

- сигнальностью (возможность зрительного выделения из потока);

- опознаваемостью (достигается при помощи цвета, маркировки и т. д.);

- психофизиологической комфортностью (т. е. отсутствием нарушений психофизиологических характеристик у наблюдателя при длительном воздействии).

Одним из требований, предъявляемых к транспортному средству, является обеспечение контраста между его цветом и цветом окружающей среды. ТС, окрашенные в яркие светлые тона, по статистике реже попадают в дорожно-транспортные происшествия, чем ТС, имеющие черные, белые, коричневые цвета.

Автономная система освещения транспортного средства предназначена для обеспечения видимости в условиях недостаточного уровня внешнего освещения. В настоящее время все ТС оснащаются фарами, имеющими в своем составе два типа освещения – ближний и дальний свет, кроме этого на ТС могут устанавливаться противотуманные фары и фары-прожекторы дальнего действия. Автономная система освещения создает невысокий уровень яркости дорожного покрытия, существует и ряд других отрицательных факторов:

- наличие источника ослепления;

- неравномерность яркости покрытия в поле зрения;

- поле зрения водителя ограничено углом рассеивания света;

- ограниченное время для восприятия водителем дорожных объектов;

- недостаточный контраст объекта и фона.

Основным показателем эффективности системы освещения транспортного средства является безопасная скорость.

Система внешней световой сигнализации предназначена для передачи информации о положении транспортного средства в пространстве, о маневрах и состоянии транспортного средства.

К световой сигнализации предъявляются следующие требования:

- обеспечение надежного восприятия передаваемой информации;

- исключение ослепления и дискомфорта при восприятии сигнала.

Основными свойствами световой сигнализации, которые определяют её информативность, являются состав внешних сигнальных приборов, их расположение, цвет, сила света, размер, формы, режим работы.

В настоящее время все автомобили должны быть оборудованы следующими внешними сигнальными приборами:

- сигнал торможения;

- габаритные огни;

- указатели поворотов;

- освещение заднего регистрационного знака;

- знак автопоезда (для автопоездов).

Кроме этого, на автомобилях могут быть установлены дополнительные

внешние приборы:

- сигнал увеличения габарита при открывании дверей;

- световой указатель замедления движения для автопоездов;

- контурные огни.

Внутренняя информативность транспортного средства – это потенциальные свойства приборов, сигнализаторов и органов управления обеспечивать водителя необходимой информацией о состоянии систем, агрегатов, процессов, протекающих в них, а также о режимах движения управляемого транспортного средства.

Для оптимизации процесса восприятия внутренней информации в основу компоновки приборной панели закладываются принципы значимости, частоты использования и функциональности.

Применение первых двух принципов приводит к уменьшению времени обнаружения отклонения от нормы при изменении показаний приборов.

Применение второго и третьего принципов приводит к уменьшению времени считывания показаний приборов.

Одним из свойств, определяющих безопасность транспортного средства, является обзорность.

Обзорность – это свойство транспортного средства обеспечивать водителю геометрическую видимость дорожно-транспортной ситуации. Обзорность определяется размером окон, шириной и расположением стоек кузова, местом размещения водителя относительно окон, размерами стеклоочистителей, конструкцией стеклоомывателей, расположением, количеством и размерами зеркал заднего вида. Все показатели обзорности подразделяются на основные и дополнительные. К основным относятся показатели, которые характеризуют условия восприятия водителем объектов дорожной обстановки, расположенных в направлении движения автомобиля. К дополнительным относятся показатели, обеспечивающие получение информации в направлении, противоположном движению транспортного средства. Размеры зон обзорности ветрового стекла определяются минимальной высотой верхней его кромки, ограничивающей верхний предел обзора.

Звуковая информативность – это свойство транспортного средства обеспечивать водителя необходимой звуковой информацией. Преимущества звуковой информации:

- дополняет и повышает эффективность зрительной информации;

- звуковые сигналы могут восприниматься водителем без отвлечения от дорожной ситуации;

- время реакции на звук меньше, чем на световой сигнал.

Недостатки звуковой информации:

- последовательный характер восприятия звуковой информации;

- сложность восприятия звука в условиях шума.

Рабочее место водителя. Салон или кабина транспортного средства служит для водителя не только рабочим местом, но и местом обитания, поэтому салон автомобиля должен удовлетворять самым разнообразным требованиям. Показателями качества обитаемости являются:

- микроклимат;

- эргономические свойства;

- шум;

- вибрация;

- загазованность;

- плавность хода.

Большое значение для безопасности движения имеет микроклимат рабочего места водителя, определяемый совокупностью температуры, влажности и подвижности воздуха.

Влияние микроклимата на организм водителя зависит от его возраста, степени закаленности, состояния здоровья, рабочей одежды.

Температура воздуха в кабине находится в прямой зависимости от температуры окружающей воздуха, температуры двигателя, теплоизоляции кабины, отопления и вентиляции. Наиболее благоприятная температура 18-20 . В случае повышения или понижения температуры в кабине возрастает степень утомления водителя. При повышении температуры уменьшается внимание и объем оперативной памяти, плохо улавливаются изменения дорожной обстановки, увеличивается время реакции, водитель быстрее устает.

При температуре 17и ниже начинается охлаждение тела человека, а температура 11является минимально допустимой. В условиях низкой температуры снижается работоспособность мышц, работа вызывает их быструю усталость, наблюдается скованность и неточность движений. Теплая одежда стесняет движения водителя, а теплая обувь затрудняет управление педалями и нарушается обратная связь при нажатии.

Кабины и кузова автомобилей, работающих в условиях жаркого климата, следует окрашивать светлой краской, для остекления кабины использовать теплопоглощающие стекла (атермальные), оборудовать кондиционерами воздуха.

Кабины автомобилей, предназначенных для работы в условиях низких температур, должны иметь термоизолированные стенки, двойное остекление кабины с электрообогревом, уплотнения для трубок, проводов, рычагов, педалей и дверей из морозостойких материалов. Отопление кабины должно осуществляться автономным отопителем повышенной мощности.

Терморегуляция организма человека в значительной степени зависит от влажности и подвижности воздуха. Влажность воздуха характеризуется содержанием в нем водяных паров. В воздухе, насыщенном водяными парами, затрудняется теплоотдача путем испарения (пот с тела человека не испаряется). Особенно неблагоприятно влияет относительная влажность более 70% при температуре близкой к 30. Для большинства людей нормальная относительная влажность находится в пределах 30-70%.

На терморегуляцию тела водителя существенно влияет подвижность воздуха. Человек ощущает воздушные потоки при скорости их движения от 0,25 . Рекомендуемая скорость движения воздуха в кабине автомобиля не должна превышать 1.

При определении микроклиматических условий необходимо учитывать взаимодействие температуры, влажности и подвижности воздуха.

Одним из требований активной безопасности является поддержание в кабине автомобиля необходимой чистоты воздуха. В кабину попадают пары эксплуатационных материалов, отработавшие газы и продукты испарения дорожной одежды, содержащие окислы углерода и азота, минеральную пыль и другие вредные вещества.

При неисправности системы питания двигателя в кабину автомобиля проникают пары бензина, которые могут вызвать острое или хроническое отравление водителя. Острое отравление наступает при концентрации паров бензина в воздухе 5-10 . Хроническое отравление возникает чаще при длительном воздействии на организм малых концентраций.

Количество вредных примесей в воздухе кабины ограничивается предельно допустимой концентрацией (ПДК) – концентрацией, которая при ежедневном 6-8 часовом воздействии в течение неограниченного времени не может вызвать у работающих патологических изменений в организме или заболевания.

Правильная регулировка двигателя, своевременное устранение неисправностей системы питания, тщательное уплотнение кабины и, наконец, эффективное использование системы вентиляции и отопления значительно оздоровляют условия работы водителя.

Системы вентиляции, отопления и кондиционирования предназначены для создания комфортных условий в кабине или салоне автомобиля.

В кабинах и салонах автомобилей объем воздуха, приходящийся на каждого человека, составляет 0,4-1,2 , поэтому необходим интенсивный воздухообмен в кабине. Для этого служит система вентиляции, которая может быть естественной и принудительной.

При естественной системе вентиляции используются отверстия для забора воздуха, расположенные на участках его наибольшего давления на кузов автомобиля (капот, переднее оперение, передняя панель кабины, люки на крыше), и отверстия для вытяжки, находящиеся на участках наибольшего разряжения (задние стенки кузова, задние крылья и стойки).

В современных автомобилях обязательна принудительная вентиляция с помощью электрического вентилятора, нагнетающего воздух в кабину.

В настоящее время автомобили оборудуются системами отопления с использованием тепла двигателя и независимыми.

Наиболее распространены системы отопления с использованием тепла двигателя. При жидкостном охлаждении отопитель подключают к отдельному радиатору, проходя через который нагревается воздух, подаваемый в кабину автомобиля. При воздушном охлаждении теплоносителем является воздух, проходящий через охлаждающие ребра двигателя. Такие отопители просты, и достаточно эффективны, но имеют недостатки: при жидкостной системе охлаждения температура воздуха в кабине зависит от температуры двигателя, что ограничивает их применение в северных районах; при воздушной системе охлаждения в кабину вместе с теплоносителем попадают пары бензина и отработавшие газы.

Независимые системы отопления (с автономным источником тепла) лишены перечисленных недостатков, но сравнительно сложны, а также требуют дополнительного расхода топлива.

Обычно отопительные и вентиляционные системы объединяют в одну, и эта система служит также для обдува и обогрева стекол.

Для регулирования температуры и влажности воздуха, подаваемого в кабину автомобиля, служат системы кондиционирования. Наибольшая их эффективность достигается при плотно закрытых окнах. В процессе кондиционирования используется свойство газов поглощать тепло при переходе из жидкого состояния в газообразное, также как в любом бытовом холодильнике.

Предварительно воздух очищается в фильтрах, установленных у всасывающих отверстий, затем проходит через охлаждающее или нагревающее устройство в зависимости от температуры окружающего воздуха, после чего через увлажнитель или осушитель, подается в салон с помощью вентилятора.

Кондиционеры бывают с ручной регулировкой или с электронным контролем температуры воздуха в салоне (климат-контроль). При искусственном охлаждении температура в кабине должна быть ниже наружной не более чем на 10-12 иначе возникает опасность простудных заболеваний.

Охлаждение воздуха осуществляется при помощи механической холодильной установки, которая состоит из радиатора, компрессора и конденсатора. Сжиженный хладагент, проходя через радиатор, испаряется и отнимает часть тепла у окружающего его воздуха. Затем, пары хладагента направляются в компрессор, где сжимаются и, попадая в конденсатор, вновь превращаются в жидкость. Компрессор приводится в действие или от двигателя автомобиля или от электродвигателя. В последнем случае имеется возможность кондиционирования воздуха при неработающем двигателе автомобиля.

Кондиционер усложняет и несколько удорожает автомобиль. Затраты мощности для привода компрессора не сильно сказываются на расходе топлива, потому что автомобиль движется с закрытыми окнами и его аэродинамическое сопротивление меньше, чем при естественной вентиляции через открытые окна.

Одним из основных неблагоприятных факторов, действующих на водителя автомобиля, является вибрации. Наиболее опасными являются вибрации в диапазоне 1-5 Гц, вызывающие резонанс колебаний частей тела человека. Колебания, передающиеся к голове, вызывают изменение ритма и частоты дыхания, увеличение артериального давления, снижают остроту зрения, ухудшают деятельность нервной системы.

При более высоких частотах вибрации тоже сказываются на водителе отрицательно, но это воздействие менее ощутимо. В этом случае большое значение имеет амплитуда колебаний. Так, при амплитуде 0,01 мм вибрация почти не ощущается; при амплитуде 0,02 мм – действует раздражающе, а при амплитуде 0,03 мм – постоянно отвлекает водителя от основной деятельности. При вибрации с амплитудой более 0,03 мм, длительная работа невозможна.

Для уменьшения вибрации применяют динамическую балансировку деталей, увеличивают жесткость вибрирующих элементов, создают условия, исключающие возникновение резонанса, используют вибропрокладки и амортизационную подвеску различных агрегатов.

Во время работы водитель подвергается воздействию шумов, несущих полезную информацию (звук работающего двигателя, коробки передач, шин в контакте с дорогой, сигналы других автомобилей), и вредных шумов. И те и другие шумы воздействуют на орган слуха и кору головного мозга водителя. Шум ухудшает условия работы водителя, отвлекает его, снижает внимание, увеличивает время реакции, затрудняет восприятие информативных звуковых сигналов своего автомобиля и других участников движения.

На автомобиле к основным источникам шума относятся двигатель, трансмиссия, глушитель, шины. Кроме этого, причиной существенного повышения уровня шума могут быть неотрегулированные тормозные механизмы, дисбаланс изношенных деталей, плохое крепление деталей кузова и груза и т.д.

Вредное воздействие шума возрастает при увеличении его громкости.

Так, обычный разговор и разговор на расстоянии имеют уровень звука 50-60 дБ и относится к нормальной громкости. Крики, шум автомобиля, шум интенсивного транспортного потока имеют уровень звука 70-80 дБ – большая громкость. Уровень звука 90 дБ является нижним болевым порогом слышимости и относится к очень большой громкости, а 135 дБ являются верхним болевым порогом слышимости и относится к предельно большой громкости.

Интенсивность шума на рабочем месте водителя можно уменьшить с помощью следующих мер: шумопоглощающей обивки под капотом (поглощает шум двигателя); внутренней обивки кузова или салона; звукопоглощающего покрытия металлических поверхностей; плотных прокладок на внутренней поверхности дверей и крыльев (хорошо глушат дорожный шум)

3.3.2 Пассивная безопасность автомобиля

Пассивная безопасность – это свойство транспортного средства снижать тяжесть ДТП. Различают внутреннюю и внешнюю пассивные безопасности. Внутренняя определяет конструктивные возможности транспортного средства по сохранению жизни и повышению травмобезопасности водителя и пассажиров, а внешняя – по снижению тяжести последствий ДТП для других участников движения. Элементы пассивной безопасности действуют только в момент развития ДТП.

Существует внешняя и внутренняя пассивная безопасность. Основным требованием внешней пассивной безопасности является:

1 - обеспечение такого конструктивного выполнения наружных элементов транспортного средства, при котором вероятность повреждения человека этими элементами в случае ДТП была бы минимальной;

2 - обеспечение демпфирующих свойств автомобиля.

Одним из требований внешней пассивной безопасности является предохранение пешеходов и самого транспортного средства при помощи внешних элементов конструкции. Конструктивно это выполняется в виде безопасного бампера, назначение которого заключается в поглощении незначительной части энергии удара. Конструкция бампера и передней части транспортного средства должна иметь необходимые соотношения жесткости и прочности, чтобы при столкновении на небольших скоростях (до 12 )бампер защищал от повреждения элементы кузова, а при столкновении на значительных скоростях – бампер и передняя часть транспортного средства должны деформироваться совместно, поглощая значительную часть энергии удара и защищая таким образом пешеходов, водителя и пассажиров от серьезных травм.

Внутренняя пассивная безопасность рассматривается как совокупность свойств и конструктивных особенностей транспортного средства, обеспечивающих сохранность и здоровье водителя и пассажиров при дорожно-транспортном происшествии.

К комплексу внутренней пассивной безопасности относятся:

- надежность закрывания замков дверей;

- безосколочное ветровое стекло;

- энергопоглощающая рулевая колонка;

- системы ограничения перемещения человека в салоне – ремни безопасности, подголовники, пневматические подушки;

- отсутствие острых и жестких выступающих внутренних панелей салона и ручек органов управления.

- создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать значительные перегрузки, возникающие под действием отрицательного ускорения.

Эффективным средством обеспечения безопасности водителя и пассажиров транспортного средства являются ремни безопасности. Поездка на автомобиле всегда таит в себе опасность ДТП и представляет собой особую степень риска. При этом ДТП может произойти не по вине самого водителя, а по вине других участников движения или вследствие неблагоприятных дорожных или погодных условий.

Для предупреждения последствий таких ударов применяют ремни безопасности. Они предохраняют пассажира от удара о приборную панель, боковые стойки и ветровое стекло, а водителя – от удара о рулевое колесо.

Статистика ДТП свидетельствует, что у водителя и пассажиров, пристегнутых ремнями, шансы сохранить жизнь при столкновении в несколько раз выше.

Автомобили могут комплектоваться двумя типами ремней – инерционными или катушечными. В первом случае ремень не регулируется, во втором случае – регулируется. Ремень безопасности должен быть не только приведен в рабочее положение, но и отрегулирован.

Подголовник предназначен для предотвращения травмы позвоночника при внезапном и резком ударе сзади или после удара спереди. Даже при незначительном ударе сзади водитель чувствует боль в области шейных позвонков, если подголовник не был отрегулирован правильно. Подголовник может регулироваться как в вертикальном положении, так и путем наклона.

Подголовник должен занять такое положение, чтобы его жесткая часть находилась на уровне глаз и располагалась настолько близко к затылку, насколько это возможно и удобно.

При резких фронтальных ударах пассажиры получают ускорение до 40-50 G. Если имеется надежное амортизирующее средство, подобные ускорения могут быть перенесены без значительных травм. Для защиты водителя и пассажиров при фронтальных ударах служат системы пневматических подушек безопасности, автоматически срабатывающих за короткий промежуток времени, проходящий между ударом автомобиля о препятствие до момента удара тела человека о рулевое колесо или элементы интерьера (0,03-0,04 с). При срабатывании пневматических подушек безопасности рассеивается до 90% кинетической энергии удара.

3.3.3 Послеаварийная безопасность автомобиля

Послеаварийная безопасность – это совокупность конструктивных особенностей и дополнительных устройств, снижающих тяжесть последствий ДТП.

К числу опасных явлений, которые могут возникнуть в результате ДТП, относят пожар, заклинивание дверей и заполнение водой салона, если автомобиль затонул.

Наиболее тяжелым последствием ДТП для пассажиров и водителя является возгорание автомобиля. Чаще возгорание происходит при тяжелых ДТП, таких как столкновение, наезды на неподвижные препятствия, а также опрокидывание. Несмотря на небольшую вероятность возникновения возгорания (0,3... 1,2 %), их последствия тяжелейшие. Они вызывают почти полное разрушение автомобиля, и в случае невозможности эвакуации – гибель людей. Во всех подобных ДТП топливо выливается из бака через отверстия, появившиеся в результате его повреждения, или через заливную горловину, при этом образуется топливно-воздушная смесь, которая и воспламеняется.

К элементам послеаварийной безопасности относят средства противопожарной безопасности, средства эвакуации людей из салона автомобиля, кабины грузового автомобиля, средства герметизации автомобиля и средства оказания пострадавшим медицинской помощи.

Конструкция моторного отсека не должна допускать накопления топлива или масла в любом его месте.

Заливные горловины топливных баков не следует располагать в пассажирском помещении или отделении водителя. Их рекомендуется размещать таким образом, чтобы исключалась возможность попадания топлива на двигатель или выхлопную трубу при заправке.

Не допускается утечка топлива через пробку заливной горловины, которая не должна самопроизвольно открываться и выступать за поверхность кузова. Топливный бак должен быть прочным и коррозионностойким, он не должен выступать за габаритную ширину кузова.

Трубопроводы системы питания нельзя располагать в пассажирском помещении и отделении водителя, их необходимо защищать от повреждения. Недопустимо попадание топлива при утечке из трубопроводов на элементы выхлопной системы.

Все провода системы электрооборудования должны быть надежно защищены от обрыва, перетирания и изнашивания, они должны выдерживать воздействия высокой температуры и влажности, а в моторном отделении – испарения масла и топлива; сила тока в них не должна превышать допустимого значения. Необходимо иметь не менее двух независимых цепей внутреннего освещения, чтобы выход из строя одной из них не отражался на функционировании другой.

Все электрические цепи питания приборов электрооборудования, за исключением стартера, системы зажигания, устройств остановки двигателя и зарядной цепи аккумуляторной батареи, должны снабжаться плавкими предохранителями. Аккумуляторные батареи следует располагать в доступных местах, надежно изолировать от пассажирского помещения и вентилировать окружающим воздухом.

На автобусах устанавливают аварийный выключатель, предназначенный для быстрой остановки двигателя, приведения в действие устройств для прекращения подачи топлива, отключения аккумуляторных батарей и включения аварийной сигнализации, а также, как и на других автотранспортных средствах, огнетушители и медицинские аптечки.

Требованиями к пожарной безопасности предусмотрена установка перегородки из огнестойкого материала между моторным отделением или любым другим источником теплоты и остальной частью автобуса.

Основными направлениями совершенствования противопожарных устройств являются:

- установка автоматически включающихся пенных огнетушителей;

- применение устройств, автоматически размыкающих электрическую цепь автомобиля при возникновении механических перегрузок определенного уровня;

- использование устройств, автоматически впрыскивающих во время аварии в топливный бак вещества, превращающие топливо в трудносгораемое вещество (композиции галогенов, кремниевые соединения и специальные смолы).

В легковых автомобилях и кабинах грузовых автомобилей эвакуация людей после аварии обеспечивается через входные двери. Для этого замки дверей не должны заклиниваться, о чем существует указание в отраслевых стандартах, определяющих требования к ударно-прочностным свойствам кузовов и кабин.

В автобусах предусматриваются аварийные выходы (двери и окна) и аварийные люки. Аварийные двери должны открываться снаружи и изнутри, не должны иметь устройств, предусматривающих использование любых видов энергии, кроме мускульной, должны иметь только переднюю навеску и открываться наружу. Аварийные окна должны выставляться только наружу и иметь устройства для быстрого удаления из проема.

Аварийные люки должны открываться изнутри и снаружи, разрешено применение люков скользящего или отбрасываемого типов и запрещено применение откидных люков.

Аварийные выходы должны открываться без помощи инструмента. При этом время открывания аварийного выхода не должно превышать 3 с.

Если конструкция не обеспечивает полное открывание застекленных окон, являющихся аварийными выходами, в кабине должны находиться средства, которыми при аварийной ситуации можно разбить стекло.

Двери кабины должны быть оборудованы замками, запирающимися на ключ, и стопориться автоматически в крайних положениях. Допускается устанавливать замок на одной двери при наличии на другой двери и аварийном выходе (если он имеется) внутренних запоров.

Предотвращение попадания воды в салон, кабину автомобиля при его затоплении пока не регламентировано. Единственный путь борьбы с этим явлением – повышение герметичности салона. Однако в этом направлении много нерешенных вопросов, так как спасение людей из затонувшего автомобиля зависит не только от его конструкции, но и от многих других факторов.

Таким образом, при конструировании автомобиля для обеспечения требований послеаварийной безопасности необходимо:

- топливный бак располагать в отдалении от двигателя;

- устанавливать бак сзади, так как встречные столкновения имеют более тяжелые последствия;

- устанавливать систему автоматического отключения источника электроэнергии при ДТП;

- обеспечивать пожаробезопасность топливных баков, заливных горловин и топливопроводов;

- предусматривать огнетушители;

- предусматривать устройства автоматического впрыска в бензобак веществ, снижающих возгораемость бензина;

- снабжать дверные замки системой блокировки в момент ДТП, предусматривать возможность их беспрепятственного открывания после ДТП для быстрой эвакуации людей;

- предусматривать устройства аварийной эвакуации людей (люки в крышах и на задней торцовой стенке, скатывающиеся крыши);

- предусматривать внутри салона инструменты для разбивания или выдавливания стекол.

3.3.4 Экологическая безопасность автомобиля

Автомобили оказывают вредное влияние на окружающую среду и человека, так как в отработавших газах их двигателей содержатся опасные для здоровья компоненты, а также при движении автомобилей возникает значительный уровень шума. Кроме того, при ДТП наносится большой материальный ущерб (уничтожение и повреждение грузов, транспортных средств и сооружений), а также возможна гибель и ранение людей. При этом вредное воздействие автомобилей увеличивается с ростом автомобильного парка и интенсивности движения. Это связано со спецификой обменных процессов в окружающей среде, что вызывает постоянное накопление в ней вредных веществ.

Автомобилизация требует развития сети автомобильных дорог, под строительство которых приходится отводить значительные площади часто плодородных земель. Автомобильные дороги, помимо этого, создают, так называемый, «разделяющий эффект», затрудняя или нарушая связи между участками живой природы, расположенными по разным сторонам дороги.

Дорожное строительство нарушает экологическое равновесие в природе вследствие: изменения существующего ландшафта; усиления водной и ветровой эрозии; развития геодинамических процессов, например, оползней и обвалов; загрязнения окружающей местности, поверхностных и грунтовых вод эксплуатационными материалами; неблагоприятного воздействия на растительный и животный мир.

К основным вредным для человека компонентам отработавших газов двигателей автомобилей относятся: окись углерода (СО), окислы азота (NOx), углеводороды (СНх), окислы серы (SOx) и твердые частицы (сажа).

Окись углерода – химически инертный газ, обладающий способностью легко смешиваться с окружающим воздухом. Окись углерода опасна для человека тем, что вызывает торможение функций центров образования гемоглобина, вследствие чего в организме нарушаются окислительные процессы, что может привести к смерти. Вначале появляются головные боли, сердцебиение, удушье, рвота, а затем – сонливость и потеря сознания.

Окислы азота – вторые после окиси углерода по своему влиянию на здоровье человека компоненты отработавших газов. Окислы азота разрушют легочную ткань, слизистую оболочку глаз, вызывают состояние беспокойства и, кроме того, они обладают канцерогенными свойствами.

Углеводороды выбрасываются двигателями автомобилей с отработавшими и картерными газами, а также в результате испарения топлива. По некоторым данным, один легковой автомобиль за год испаряет от 60 до 80 л топлива, а один грузовой – от 200 до 500 л.

Наиболее опасным из, так называемых, ароматических углеводородов является бензпирен, обладающий канцерогенными свойствами. Многократное его воздействие на человека приводит к возникновению раковых заболеваний, эмфиземе легких (гибель эластичных элементов легочной ткани).

Несгоревшие углеводороды вызывают разнообразные хронические заболевания крови, тканей мышц и центральной нервной системы.

Двуокись серы разлагает костный мозг и селезенку, вызывает нарушения в обмене веществ. Малые дозы двуокиси серы вызывают головные боли, раздражение слизистых оболочек, коньюктивиты и бронхиты.

Соли свинца, содержащиеся в отработавших газах двигателей, представляют собой большую опасность для здоровья человека, так как оказывают на него отравляющее воздействие, нарушают кроветворные функции, обмен веществ и имеют свойство накапливаться в организме. Кроме того, свинец и его соединения накапливаются не только в организме человека, но практически всюду – в растениях и их плодах, в мясе животных, в молоке и т.д.

Отрицательное воздействие автомобиля на окружающую среду заключается не только в выделении токсичных веществ, но в уничтожении главного компонента воздуха – кислорода.

Известно, что для сжигания 3 тонн топлива необходимо примерно 10 тонн кислорода. Такое его количество поступает в атмосферу за счет фотосинтеза с 1 гектара леса в течение года. Также подсчитано, что автомобиль за пробег в 1000 км потребляет годовую норму кислорода одного человека.

Помимо всего сказанного автомобилизация вызывает общую загрязненность и запыленность воздуха, что приводит к уменьшению освещенности, а также препятствует поступлению солнечной энергии и ультрафиолетовых лучей, а это ведет к росту сердечнососудистых и аллергических заболеваний, болезням дыхательных путей и т.п..