Безопасность транспортных средств

• Содержание.

Введение

Расчёт  замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях

Расчёт  остановочного пути автомобиля при  разных скоростях его движения

Расчёт  тормозного пути автомобиля при разных скоростях его движения

Влияние тормозных свойств на среднюю  скорость движения

Определение коэффициента перераспределения тормозных  сил

 Расчёт оценочных параметров поперечной устойчивости автомобиля

Расчёт  оценочного параметра продольной устойчивости

Расчёт  критической скорости по условию  управляемости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Безопасность транспортных средств

 

Введение

Основными причинами роста числа дорожно-транспортных происшествий в нашей стране являются:

·  рост автомобильного парка при неудовлетворительном состоянии имеющейся дорожной сети;

·  отставание в строительстве современных автомагистралей и реконструкции эксплуатируемых;

·  недостатки в организации дорожного движения;

·  старение технических средств ОДД;

·  недостаточный профессиональный уровень водителей;

·  низкая дисциплина водителей и пешеходов;

·  неудовлетворительное техническое состояние индивидуальных транспортных средств;

·  неквалифицированное техническое обслуживание; несовершенство технического смотра АТС и другие.

Для повышения безопасности дорожного  движения требуется решение многих проблем, в том числе подготовка квалифицированных инженеров по организации и безопасности дорожного движения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Расчёт замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях.

Тормозные свойства. Возможность предотвращения ДТП чаще всего связана с интенсивным торможением, поэтому необходимо, чтобы тормозные свойства автомобиля обеспечивали его эффективное замедление в любых дорожных ситуациях.

Для выполнения этого условия сила, развиваемая  тормозным механизмом, не должна превышать  силы сцепления с дорогой, зависящей от весовой нагрузки на колесо и состояния дорожного покрытия. Иначе колесо заблокируется (перестанет вращаться) и начнет скользить, что может привести (особенно при блокировке нескольких колес) к заносу автомобиля и значительному увеличению тормозного пути. Чтобы предотвратить блокировку, силы, развиваемые тормозными механизмами, должны быть пропорциональны весовой нагрузке на колесо. Реализуется это с помощью применения на передней оси более эффективных дисковых тормозов, а на задней - барабанных, причем с ограничителем тормозных сил. 
На современных автомобилях используется антиблокировочная система тормозов (АБС), корректирующая силу торможения каждого колеса и предотвращающая их скольжение.

Зимой и летом состояние дорожного  покрытия разное, поэтому для наилучшей реализации тормозных свойств необходимо применять шины, соответствующие сезону.

Максимальное  установившееся замедление наступает  при достижении максимально возможной  продольной реакции Rx, т.е. при полном использовании сцепных качеств  колеса с дорогой. При замедлении, меньшем по значению, чем максимально установившееся, продольная реакция Rx не достигает своего максимального значения, т.е. при торможении не происходит полного использования сцепных качеств колеса и дороги. Это происходит при служебном торможении, когда используется часть сцепных качеств. Иначе говоря, коэффициент сцепления можно рассматривать как переменную величину, меняющуюся от нуля до максимального значения, соответствующего экстремальному торможению. И замедление при торможении также может изменяться от нуля до максимально возможного по условиям сцепления.

Расчёт  замедления автомобиля производится по формуле:

 ,(1)

где J - замедление автомобиля, м/с2;

j - коэффициент сцепления шин с дорогой;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

Kэ  – коэффициент эффективности  торможения, он учитывает степень  использования теоретически возможной  эффективности тормозной системы  автомобиля, Kэ=1,3

При j = 0,6 для щебеночного сухого покрытия:

J = (0,6*9,8)/1,3 = 4,5 м/с2.

При j = 0,5 для щебеночного мокрого  покрытия:

J = (0,5*9,8)/1,3 = 3,8 м/с2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Расчёт остановочного пути автомобиля при разных скоростях его движения

Остановочный  путь автомобиля рассчитывается по формуле:

 (2)

где V - скорость движения автомобиля, м/с;

tр  – время реакции водителя, tр  = 0,8 с;

tпр  – время срабатывания тормозного  привода, для автомобиля с пневматическим  приводом tпр = 0,4 с;

tн  – время нарастания замедления, c;

J – замедление автомобиля, м/с².

При V = 2,3 м/с для щебеночного сухого покрытия:

Sост  = 2,8*(0,8+0,4+0,5*0,8) + 1,3*2,82/2*4,5 = 5,6 м

Аналогично  проводим расчёт для значений V =5,6; 8,3; 11,1; 13,9; 16,6; 19,4; 22,2 м/с для мокрого щебеночного покрытия и результаты расчётов сводим в таблицу 1.

Таблица 1 – Остановочный путь автомобиля

Скорость движения автомобиля, м/с	Остановочный  путь Sост, м при J
	щеб. дорога сухое 4,5	щеб. дорога мокрое 3,8
0	0	0
2,8	5,6	5,6
5,6	13,3	13,8
8,3	23,4	24,6
11,1	35,6	38,1
13,8	50,1	54,2
16,6	66,8	72,9
19,4	85,7	94,3
22,2	106,9	118,4

На  основании таблицы 1 строится график зависимости остановочного пути автомобиля от скорости движения Sост = f(V) для грунтового покрытия рисунок 1.

 

 

Рисунок 1 – График остановочного пути

При увеличении скорости движения автомобиля увеличивается и остановочный путь. Тип покрытия также влияет на длину  остановочного пути: на асфальтобетонном сухом покрытии остановочный путь менее 100 метров, а при гололеде при скорости движения 100 км/ч достигает 500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Расчёт тормозного пути автомобиля при разных скоростях его движения

Тормозной путь автомобиля определяется по формуле:

 (3)

При V = 2,8 м/с для щебеночного сухого покрытия:

Sт  = 2,8*(0,4 + 0,5*0,8) +1,3*2,82/2*4,5 = 3 м.

Аналогично  проводим расчёт для значений V = 5,6; 8,3; 11,1; 13,9; 16,6; 19,4; 22,2 м/с для мокрого  покрытия, и результаты расчётов сводим в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Тормозной путь автомобиля

Скорость движения автомобиля, м/с	Тормозной путь Sт, м при J
	щеб. дорога сухое 4,5	щеб. дорога мокрое 3,8
0	0	0
2,8	3	3
5,6	9	9
8,3	17	18
11,1	27	29
13,8	39	43
16,6	53	60
19,4	70	79
22,2	89	101

На  основании таблицы 2 строится график зависимости тормозного пути автомобиля от скорости движения Sт = f(V) рисунок 2.

 

Рисунок 2 – График тормозного пути

 

 Влияние тормозных свойств на среднюю скорость движения

Тормозные свойства влияют не только на безопасность движения, но и на среднюю скорость движения. Допустимая по тормозным  свойствам скорость движения может  быть определена из условия,

 

 ,(4)

где Sв - расстояние видимости дороги или  препятствия, м;

Sост  - остановочный путь, определенный  по формуле (2);

Sб  - расстояние безопасности, Sб=10 м.

При V=2,8 м/с для щебеночного сухого покрытия:

Sв  = 6 + 10 = 16 м.

Аналогично  проводим расчёт для значений V = 5,6; 8,3; 11,1; 13,9; 16,6; 19,4; 22,2 м/с для мокрого  покрытия, и результаты расчётов сводим в таблицу 3.

Таблица 3 – Расстояние видимости дороги или препятствия в светлое  время суток

Скорость движения автомобиля, м/с	Расстояние  видимости дороги или препятствия  в светлое время суток Sв, м  при J
	щеб. дорога сухое 4,5	щеб. дорога мокрое 3,8
0	10	10
2,8	16	16
5,6	23	24
8,3	33	35
11,1	46	48
13,8	60	64
16,6	77	83
19,4	96	104
22,2	117	128

В темное время суток при пользовании фарами

 ,(5)

где Sосв - максимальная протяженность участка  дороги, освещенного фарами, для  дальнего света Sосв=150 м, для ближнего 50 м.

 - коэффициент, учитывающий уменьшение расстояние видимости от скорости движения, (принимаем  =1,8).

Для дальнего света:

При V = 2,8 м/с Sв = 150-1,8*2,8 = 132 м;

При V = 5,6 м/с Sв = 150-1,8*5,6 = 114м;

При V = 8,3 м/с Sв=150-1,8*8,3 = 96м

При V = 11,1 м/с Sв=150-1,8*11,1 = 78м;

При V = 13,9 м/с Sв=150-1,8*13,9 = 60м;

При V = 16,7 м/с Sв=150-1,8*16,7 = 42м.

При V = 19,4/с Sв=150-1,8*19,4 = 24м.

При V = 22,2 м/с Sв=150-1,8*22,2 = 6м.

Для ближнего света:

При V = 2,8м/с Sв=50-1,8*2,8 = 45м;

При V = 5,6м/с Sв=50-1,8*5,6 = 40м;

При V = 8,3м/с Sв=50-1,8*8,3 = 35м

При V = 11,1м/с Sв=50-1,8*11,1 = 30м;

При V = 13,9м/с Sв=50-1,8*13,9 = 25м;

При V = 16,7м/с Sв=50-1,8*16,7 = 20м.

При V = 19,4м/с Sв=50-1,8*19,4 = 15м.

При V = 22,2м/с Sв=50-1,8*22,2 = 10м.

Подставляем в уравнение (2) вместо Sост расстояние видимости Sв, получим квадратное уравнение,

 (7)

Решая данное уравнение, определим безопасную скорость движения. Данное уравнение имеет два корня, с положительным и отрицательным значениями. Положительная величина является безопасной максимальной скоростью.

Для различных условий видимости  определяется безопасная скорость Vб  и строятся графики зависимости Vб = f(Sв).

Сухое щебеночное покрытие Vб = 21; 23; 25; 33; 46; 60; 77; 96; 117

Мокрое  щебеночное покрытие Vб = 19; 21; 23; 26; 29; 32; 35; 38; 42

В темное время суток:

Дальний свет: Сухое покрытие Vб = 43; 40; 37 ; 34; 31; 28; 25; 23; 21

Мокрое  покрытие Vб = 42; 38; 35; 32; 29; 26; 23; 21; 19

Ближний свет: Сухое покрытие Vб = 43; 40; 37; 34; 31; 28; 25; 23;21

Мокрое  покрытие Vб = 42; 38; 35; 32; 29; 26; 23; 21;19

 

 

При увеличении расстояния видимости в светлое время суток безопасная скорость движения автомобиля увеличивается. Тип покрытия также влияет на безопасную скорость движения: на асфальтобетонном сухом покрытии безопасная скорость больше чем при гололеде.

При увеличении расстояния видимости в темное время суток при пользовании фарами дальнего света безопасная скорость движения автомобиля увеличивается. Тип покрытия также влияет на безопасную скорость движения: на асфальтобетонном сухом покрытии безопасная скорость значительно больше чем при гололеде.

 

При увеличении расстояния видимости в  темное время суток при пользовании  фарами ближнего света безопасная скорость движения автомобиля увеличивается. Тип покрытия также влияет на безопасную скорость движения: на асфальтобетонном сухом покрытии безопасная скорость значительно больше чем при гололеде.

При увеличении расстояния видимости при  движении в тумане или при осадках  безопасная скорость движения автомобиля увеличивается. Тип покрытия также влияет на безопасную скорость движения: на асфальтобетонном сухом покрытии безопасная скорость больше чем при гололеде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Определение коэффициента перераспределения тормозных сил.

Рабочая тормозная система характеризуется коэффициентом распределения тормозной силы:

где Ртор1, Ртор2 - тормозная сила соответственно на передних и задних колесах автомобиля.

Коэффициент βт зависит от коэффициента сцепления  шин с дорогой j и рассчитывается по формуле:

 

где b – расстояние от центра тяжести  автомобиля до задней оси, м;

hцт - высота центра тяжести автомобиля, м;

L - база автомобиля, м.

 

 (10)

где F- масса автомобиля, кг;

а - расстояние от центра массы автомобиля до передней оси, м.

 (11)

b=L-a.(12)

а = (5287*3.6)/7825 = 2,4 м;

b = 3.6-2,4 = 1.2м.

При j=0,6 для автомобиля в груженном  состоянии:

bТ  = (1,2+0,6*1,1)/3,6 = 0,51.

Аналогично  проводим расчёт для автомобиля в порожнем и груженном состоянии при мокром покрытии, и результаты расчётов сводим в таблицу 4.

Таблица 4 – Коэффициент перераспределения  тормозных сил

Коэффициент перераспределения тормозных сил	Коэффициент сцепления  шин с дорогой
	Шеб покрытие сухое 0,6	Шеб покрытие мокрое 0,5
для автомобиля в порожнем состоянии	0,49	0,46
для автомобиля в груженном состоянии	0,51	0,48

На  основании таблицы 5 строится график зависимости коэффициента перераспределения тормозных сил от коэффициента сцепления шин с дорогой bТ = f(j) рисунок 6.

 

 

Рисунок 6 – График зависимости коэффициента перераспределения тормозных сил  от коэффициента сцепления шин с дорогой

Изменение коэффициента сцепления шин с  дорогой способствует и изменению  коэффициента перераспределения тормозных  сил. Для асфальтобетонного и  цементобетонного покрытий коэффициент  перераспределения тормозных сил  максимальный. Для порожнего автомобиля коэффициент перераспределения тормозных сил больше чем для автомобиля в груженом состоянии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Расчёт оценочных параметров поперечной устойчивости автомобиля.

Устойчивость  автомобиля - способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим его занос и опрокидывание в различных дорожных условиях при высоких скоростях движения.

Различают следующие виды устойчивости:

·  поперечная при прямолинейном движении (курсовая устойчивость). Ее нарушение проявляется в рыскании (изменении направления движения) автомобиля по дороге и может быть вызвано действием боковой силы ветра, разными величинами тяговых или тормозных сил на колесах левого или правого борта, их буксованием или скольжением, большим люфтом в рулевом управлении, неправильными углами установки колес и т.д.;