Читайте также:
|
|
Технической причиной ДТП может быть плохая устойчивость автомобиля. Управляя неустойчивым автомобилем, водитель вынужден сосредоточивать внимание на нем, постоянно корректируя его движение и отвлекаясь от наблюдения за окружающей обстановкой. Длительная работа на неустойчивом транспортном средстве приводит к нервному перенапряжению водителя и быстрому его утомлению, повышает вероятность ошибок при управлении автомобилем.
Нарушения устойчивости автомобиля проявляются в произвольном изменении направления движения (рысканье), скольжении шин по дороге и опрокидывании. Выезд автомобиля в соседний ряд, на встречную сторону проезжей части или за пределы дороги — наиболее частые последствия недостаточной устойчивости. Анализируя ДТП с подобными обстоятельствами, эксперты обычно определяют критическую скорость автомобиля, т. е. максимально возможную скорость, при которой еще сохраняется устойчивое движение транспортного средства.
Потеря устойчивости наиболее вероятна на участках дороги со скользким неровным покрытием (укатанный снег, обледенелый асфальтобетон или булыжник) и крутыми подъемами. Если тяговая сила станет примерно равной силе сцепления, то даже небольшая поперечная сила может вызвать боковое скольжение ведущих колес по дороге. Такие возмущающие силы могут возникнуть от ударов о неровности дороги, порывов бокового ветра и других причин. Пробуксовка колес переднего моста не переходит в прогрессирующий занос и не представляет опасности. Гораздо опаснее буксование колес заднего моста.
При прямолинейном движении автомобиля показателем устойчивости является критическая скорость по условиям буксования ведущих колес . Так, при движении по горизонтальной дороге автомобиля с задним ведущим мостом
(6.1)
для автомобиля с передним ведущим мостом
(6.2)
Буксование ведущих колес не всегда приводит к заносу, тем более к ДТП. Водитель, заметив пробуксовку, обычно имеет возможность уменьшить тяговую силу. В большинстве случаев начавшееся буксование становится опасным лишь в сочетании с неправильными или несвоевременными действиями водителя транспортного средства.
Прямолинейное движение автомобиля практически наблюдается довольно редко. Даже на прямолинейных участках дороги водитель все время поворачивает рулевое колесо, выравнивая автомобиль, отклоняющийся под действием случайных возмущений. В опасных и критических дорожных ситуациях, предшествующих кульминационной фазе ДТП, криволинейное движение автомобиля часто связано с потерей поперечной устойчивости под действием центробежной силы.
В теории автомобиля известны формулы для определения скорости Уск, максимально допустимой («критической») по условиям поперечного скольжения и опрокидывания. Если автомобиль движется накатом, то можно считать, что продольные силы в контактах шин с дорогой отсутствуют и все сцепление используется только в поперечном направлении. Тогда критическая скорость автомобиля по условиям поперечного скольжения шин по дороге
(6.3)
где R — расстояние от центра поворота до середины заднего моста автомобиля; — коэффициент поперечного сцепления шин с дорогой; - угол поперечного уклона дороги.
На дороге с двухскатным профилем верхние знаки в формуле (6.3) соответствуют правому повороту, а нижние — левому. На дороге без поперечного уклона ( = 0):
(6.4)
Коэффициент зависит от тех же факторов, что и . Численные значения для большинства шин и дорожных покрытий неизвестны. Имеющиеся экспериментальные данные противоречивы. Для многих типов шин и дорожных покрытий в литературе указываются значения коэффициента поперечного сцепления как больше, так и меньше коэффициента . Поэтому при отсутствии точных данных о коэффициенте для конкретного ДТП наиболее целесообразно в экспертных расчетах принимать для случая движения автомобиля накатом . При движении автомобиля под действием тяговых или тормозных сил в контактах шин с дорогой действуют значительные продольные реакции, и для поперечной устойчивости может быть использована только часть сцепления. Соответственно снижается и критическая скорость по условиям поперечного скольжения
,
где х — коэффициент тормозной (или тяговой) силы, равный отношению тормозной (или тяговой) силы к весу, приходящемуся на колесо.
При полной блокировке колеса и опасность возникновения заноса становится реальной. Иногда эксперты, определяя скорость для тормозного режима, не вычисляют коэффициента x, а уменьшают значение коэффициента поперечного скольжения, принимая . Однако такой прием вряд ли можно считать оправданным. Скорость, максимально допустимая по условиям опрокидывания автомобиля,
(6.5)
где — коэффициент, учитывающий поперечный крен подрессоренных масс (кузова) автомобиля на упругих элементах подвески под действием центробежной силы. Для легковых автомобилей = 0,8...0,9, для грузовых автомобилей и автобусов = 0,85...0,95.
При скорости колеса одной стороны автомобиля отрываются от дороги, однако это не всегда приводит к опрокидыванию автомобиля. Например, на аттракционах типа автородео натренированные водители могут вести автомобиль на двух колесах довольно долго (мировой рекорд в этом виде спорта превышает 20 км). Однако в эксплуатационных условиях водитель часто не успевает снизить скорость или повернуть рулевое колесо и опрокидывание автомобиля становится неизбежным.
Расстояние R не следует отождествлять с радиусом закругления дороги р. Автомобиль может весьма круто повернуть на прямом участке дороги, а на закруглении дороги, напротив, двигаться прямолинейно. Считать, что кривизна траектории заднего моста совпадала с кривизной дороги можно только в том случае, если водитель не совершал резких маневров и вел автомобиль параллельно оси дороги. Радиус определяют по планам местности, имеющимся в материалах дела. При определении его на месте ДТП нужно рулеткой наметить хорду АВ (рис. 6.1) и на середине ее (в точке С) замерить высоту сегмента y1. Тогда радиус закругления
где — длина полухорды АС.
Таким же образом можно определить радиус , если на дороге остались отчетливые следы качения, кривизна которых примерно постоянна. Если кривизна следов заметно изменяется, что свидетельствует о повороте рулевого колеса водителем, то радиус характеризует кривизну траектории только в одной ее точке.
Движение автомобиля по кривой постоянного радиуса также как строго прямолинейное движение, является частным, предельным случаем и практически встречается редко. Гораздо чаще автомобиль движется по дуге переменного радиуса, уменьшающегося или увеличивающегося. Такие переходные кривые обязательно сопутствуют любому изменению направления движения. Автомобиль не может мгновенно перейти от прямолинейного движения к движению по дуге постоянной кривизны. Между этими двумя фазами всегда имеется движение по переходной кривой.
Рассмотрим этот процесс более подробно.
Рис. 6.1. Определение радиуса кривизны траектории
Рис. 6.2. Схема поворота автомобиля
На рис. 6.2 цифрой I отмечено положение автомобиля в начальный момент его криволинейного движения, когда передние колеса еще находятся в нейтральном положении (угол их поворота равен нулю). Проведем прямоугольную систему координат так, чтобы ее начало совпадало с серединой заднего моста автомобиля, а ось ОХ — с его продольной осью в положении I. В момент времени t = 0 водитель начинает поворачивать передние колеса и движение автомобиля становится криволинейным. После поворота колес на некоторый угол 9 (положение II) автомобиль повернется относительно оси ОХ на угол у (курсовой угол). У автомобиля с жесткими шинами вектор скорости центра колеса совпадает с его плоскостью, поэтому можно написать
(6.6)
Для опасных ситуаций, предшествующих ДТП, характерен дефицит времени, при котором водитель не успевает повернуть рулевое колесо на большой угол. В табл. 6.1 приведены примерные значения максимального угла , полученные при испытаниях автомобиля ГАЗ-24 «Волга».
Согласно данным таблицы угол при экстренном маневрировании не превышает 5°, что позволяет считать и написать
(6.7)
После поворота автомобиля еще на бесконечно малый угол середина заднего моста опишет элементарную
дугу , равную . При движении автомобиля с постоянной скоростью длина дуги . С учетом равенства (6.7)
Закон изменения угла по времени зависит от водителя и в обычных эксплуатационных условиях может быть весьма разнообразным. Однако экспериментальными исследованиями установлено, что в опасных дорожных ситуациях водитель, стремясь предотвратить ДТП, поворачивает рулевое колесо весьма резко, но на небольшой угол. При этом угловая скорость поворота передних колес практически постоянна () И угол изменяется примерно пропорционально времени:
При этом допущении курсовой угол у прямо пропорционален квадрату времени:
(6.8)
При небольших значениях угла и коротких промежутках времени, характерных для опасных ДТС, курсовой угол обычно составляет 10—12°. Для таких малых углов можно принять cos γ = 1 и sinγ=γ. Тогда приращения и координат х и у за бесконечно малый промежуток времени . Следовательно, координаты середины заднего моста (точка В) в момент времени:
(6.9)
(6.10)
Формулы (6.8) — (6.10) позволяют найти координаты Хв и Yв середины заднего моста и курсовой угол в любой момент времени и определить по ним положение каждой точки автомобиля в процессе входа его в поворот при < 15° = 0,216 рад.
Таблица 6.1. Максимальные углы поворота передних колес при экстренном маневрировании, град
Состояние асфальтобетонного покрытия | Скорость движения, км/ч | ||
11,1 | 16,7 | 22,2 | |
Сухое Мокрое | 4,8 4,6 | 4,5 3,8 | 4,2 3,4 |
Подставив в выражение (6.10) значение из формулы (6.9), получаем уравнение траектории середины заднего моста (точка В):
(6.11)
Таким образом, при равномерном движении автомобиля и повороте передних колес с постоянной угловой скоростью траектория представляет собой кубическую параболу. Поэтому при проектировании и строительстве автомобильных дорог кривые переменного радиуса часто выполняют в виде кубической параболы.
После окончания поворота колес (через время ) курсовой угол автомобиля
Координаты точки В в этот момент: ;
Дата добавления: 2015-10-16; просмотров: 652 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
НАЕЗД НА ВЕЛОСИПЕДИСТА И МОТОЦИКЛИСТА | | | ВИДЫ МАНЕВРОВ |