И управляемости транспортных

Лекция 9

ИССЛЕДОВАНИЕ ДТП,

СВЯЗАННЫХ С ПОТЕРЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ

И УПРАВЛЯЕМОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВ (ТС)

При анализе причин возникновения ДТП, связанных с потерей устойчивости, наибольший интерес представляет курсовая устойчи­вость, т.е. способность автотранспортного средства, управляемого водителем, сохранять заданное прямолинейное движение при воз­действии на него внешних возмущающих сил и моментов.

Нарушение устойчивости прямолинейного движения автотранс­портного средства, приводящее к ДТП, выражается в его заносе или опрокидывании.

В зависимости от направления опрокидывания или скольжения устойчивость бывает продольная и поперечная; причем наиболее вероятной и опасной в эксплуатации считается потеря поперечной устойчивости.

Условием наступления заноса является начало скольжения ко­лес какой-либо из осей автотранспортного средства, а условием оп­рокидывания - начало отрыва от опорной поверхности (дороги) его колес.

Количественными критериями оценки устойчивости автотранс­портного средства в автомобильной промышленности согласно отрас­левым нормам являются:

V_Д - критическая (максимальная) скорость движения по окруж­ности, соответствующая началу скольжения колес одной из осей;

V₀ - критическая (максимальная) скорость движения по окруж­ности, соответствующая началу отрыва колес от опорной поверхно­сти и дальнейшему опрокидыванию;

β₃ - критический (максимальный) угол косогора, соответствую­щий началу скольжения колес какой-либо из осей;

β - критический (максимальный) угол косогора, соответствующий началу отрыва колес от опорной поверхности и дальнейшему опро­кидыванию.

Для условий эксплуатации ГОСТ Ρ 51709-2001 «Автотранспорт­ные средства. Требования безопасности к техническому состоянию.

Методы проверки» (введен с 01.01.02) предусматривает использо­вание критерия оценки устойчивости автомобиля при торможении (как при дорожных, так и при стендовых испытаниях).

При дорожных испытаниях регламентируются предельная ши­рина допустимого динамического коридора (3 м) для движущегося заторможенного автотранспортного средства, а при стендовых испы­таниях допустимая степень осевой неравномерности тормозных сил.

Управляемость - это способность АТС, управляемого водителем, сохранять заданное направление движения в данной дорожно-транс­портной ситуации и изменять его при воздействии водителя на ру­левое колесо в соответствии с направлением воздействия.

Наиболее значимыми и представляющими интерес являются два критерия оценки управляемости:

- критическая скорость движения по условиям управляемости;

- поворачиваемость автотранспортного средства.

Нарушение поперечной устойчивости автомобиля (занос, опро­кидывание) происходит под действием возмущающего воздействия в виде боковых сил или поворачивающего момента.

Боковая сила возникает от поперечного уклона дороги, при дви­жении автомобиля по криволинейной траектории, при резком по­вороте водителем управляемых колес, при прямолинейном движе­нии на скользкой проезжей части, при наезде и ударах о случайные неровности, при воздействии бокового ветра (в случае движения автомобиля по дороге с низкими сцепными качествами).

При изменении режима движения автомобиля, т.е.* при тормо­жении или увеличении тяговой силы на колесах (разгоне) до про­буксовки ведущих колес, поворачивающий момент может возникать при наличии бортовой или осевой неравномерности сил (реакций) в зоне контакта шин с дорогой из-за:

- неравномерного износа шин левых и правых колес;

- разности давления в шинах левых и правых колес:

- неоднородности сцепных свойств дороги по всей ширине про­езжей части;

- неудовлетворительного технического состояния тормозных ме­ханизмов левых и правых колес.

Следует отметить, что торможение или увеличение тяговой силы на колесах может вызвать возмущающее воздействие только в со­четании с другими вышеуказанными условиями и само по себе тор­можение, даже экстренное, или разгон при тяговых силах ведущих колес, близких к пробуксовке (и даже на дороге с низкими сцепны­ми качествами), без вышеуказанных условий не может вызвать воз­мущающее воздействие, вызывающее поворот автомобиля.

Особенно опасно резкое торможение автомобиля при наличии осевой или бортовой неравномерности (например, из-за разной степени износа протектора шин левых и правых колес или из-за раз­ного коэффициента сцепления поверхности дороги с указанными колесами), т.е. при неоднородности сцепных свойств проезжей час­ти по всей ее ширине на дорогах с низкими сцепными качествами (снег, гололед, замасливание дорожного покрытия), так как в этом случае сила сцепления колес с дорогой невелика и даже при неболь­шом усилии на тормозной педали происходит блокирование одного из колес, т.е. это колесо перестает вращаться, а возникающий из-за неравномерности поворачивающий момент может вызвать наруше­ние поперечной устойчивости, т.е. в данном случае занос.

Также опасен тяговый режим движения автомобиля, особенно на дорогах с низкими сцепными качествами, так как в этом случае сила сцепления колес с дорогой невелика и при незначительном увели­чении тяговой силы на ведущих колесах они начинают буксовать, т.е. ведущие колеса хотя и продолжают вращаться, но могут начать скользить в боковом направлении.

Для автомобилей классической компоновки с задними ведущи­ми колесами занос задней оси наиболее вероятен как в тяговом, так и в тормозном режиме, так как в первом случае ведущие колеса, нагруженные тяговой силой, меньше противостоят воздействию слу­чайной боковой силы, а при торможении вследствие перераспреде­ления веса с задней оси на переднюю колеса первой, имея меньший вес, меньше противостоят воздействию случайной боковой силы.

Кроме того, занос задней ведущей оси наиболее опасен, чем за­нос передней, так как при этом боковая составляющая центробеж­ной силы действует в направлении скольжения задней оси, увели­чивая занос.

При заносе передней оси направление боковой составляющей и скольжение оси противоположны, и поэтому ее занос гасится ав­томатически.

Условия управляемости АТС накладывают следующие ограничения на его движение (исходя из требований сохранения управляемости).

При движении на повороте, когда колеса АТС повернуты на не­который угол, оно должно двигаться с такой скоростью, чтобы уп­равляемые колеса сохраняли возможность изменять траекторию движения и не скользить в поперечном направлении.

Кроме того, в зависимости от соотношения углов увода колес передней и задней осей АТС может иметь избыточную или недоста­точную поворачиваемость.

С точки зрения безопасности движения наибольший интерес пред­ставляет избыточная поворачиваемость, при которой на определен­ной скорости движения АТС, называемой критической, даже при нейтральном положении управляемых колес АТС начинает двигаться прямолинейно (без заноса).

Здесь необходимо отметить, что избыточная поворачиваемость может наблюдаться только в случае установки на колеса передней оси шин более жестких в боковом направлении, чем шины задней оси.

Ниже приведены методики расчета критических значений пара­метров движения АТС, исходя из требований сохранения устойчи­вости и управляемости для всех рассмотренных выше случаев.

1. Условие начала опрокидывания неподвижного АТС относитель­но продольной оси на поперечном уклоне:

где φ_ΰ принимается равным φ, если колеса данной оси вращают­ся в режиме свободного качения, а если они нагружены тормозной или тяговой силой, то φ_ΰ принимается равным ≈0,8∙ φ;

η_κ = 0,8÷0,85 - для легковых автомобилей, а также для грузо­вых АТС с нагрузкой;

η_κ = 0.9 - для грузовых АТС без нагрузки.

2. Предельно допустимая скорость движения АТС на повороте без опрокидывания относительно продольной оси определяется по фор­муле:

3. Предельно допустимая скорость движения АТС на повороте с поперечным уклоном без опрокидывания относительно продоль­ной оси рассчитывается по формуле:

В этой формуле знак «+» в числителе и «-» в знаменателе бе­рутся при движений по уклону, наклоненному к центру поворота дороги, если же он наклонен в сторону, противоположную центру поворота дороги, то в числителе ставится знак «-», а в знаменате­ле - «+».

4. Радиус поворота дороги, по которому АТС может двигаться без опрокидывания, рассчитывается по формуле:

5. Предельно допустимая скорость движения АТС на повороте с ускорением, без опрокидывания относительно продольной оси, оп­ределяется по формуле:

6. Предельно-допустимая скорость движения АТС с ускорением на повороте, имеющем поперечный уклон, без опрокидывания относительно продольной оси, определяется по формуле:

7. У современных АТС с низко расположенным центром массы опрокидывание относительно поперечной оси маловероятно. Возмож­но лишь буксование ведущих колес, вызывающих скольжение АТС, например, в процессе преодоления подъема большой длины.

Предельный угол подъема, по которому возможно движение без буксования одиночного АТС, определяется по формуле:

Сползание заторможенного АТС на спуске может происходить при условии:

φ ≤ tg a.

8. Предельно допустимая скорость, при которой возможно наступ­ление заноса при первоначальном прямолинейном движении и рез­ком повороте (с большой угловой скоростью) рулевого колеса, опре­деляется по формуле:

С учетом психофизиологических особенностей водителей значе­ние угловой скорости передних колес связано со скоростью движе­ния следующими зависимостями (данные ВНИИСЭ):

- для сухого асфальтобетона: ω = 0,32 - 0,0025 · V_a·

- для мокрого асфальтобетона: ω = 0,27 - 0,0027 · V_a·

- для гололеда: ω = 0,17 - 0,002 · V_a,

9. Предельно допустимая скорость при прямолинейном движе­нии АТС без пробуксовки ведущих колес определяется по формуле*:

Таблица 2

Дата добавления: 2015-08-27