БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ЯЩЕНКО. В. Ф. Юхименко а. А. Яценко безопасность
 Скачать 3.57 Mb.
|
|
Габаритные параметры. К ним относятся длина, ширина, высота транспортного средства, база (расстояние между осями), колея (рас- стояние между колесами одной оси), дорожный просвет (расстояние между дорогой и низшей точкой транспортного средства), наименьший радиус поворота. Параметры массы. Полная масса – масса снаряженного транс- портного средства с грузом, водителем и пассажирами, установленная предприятием-изготовителем в качестве максимально допустимой. За полную массу состава транспортных средств, т.е. сцепленных транс- портных средств, движущихся как одно целое, принимается сумма пол- ных масс транспортных средств, входящих в состав. 42 Грузоподъемность – наибольшая масса перевозимого груза, ука- занная в технической характеристике транспортного средства. Сухая масса – масса незаправленного и неснаряженного транс- портного средства. Собственная масса – масса транспортного средства в снаряжен- ном состоянии без нагрузки. Слагается из сухой массы, массы топлива, масла, охлаждающей жидкости, инструмента, принадлежностей и обя- зательного оборудования. Коэффициент использования массы – отношение грузоподъемно- сти транспортного средства к его собственной массе. Тяговые свойства характеризуют способность транспортного средства двигаться с высокой скоростью или преодолевать участки до- рог с повышенным сопротивлением движению. Зависят от величины силы тяги на ведущих колесах при разных скоростях движения транс- портного средства. Показатели тяговых свойств: максимальная скорость движения, время разгона до определенной скорости, время прохожде- ния заданного участка с места, наибольший преодолеваемый уклон и др. Тормозные свойства. К ним относятся тормозной путь, остано- вочный путь, замедление. Устойчивость – свойство транспортного средства противостоять заносу, скольжению и опрокидыванию. Управляемость – свойство транспортного средства обеспечивать движение в направлении, заданном водителем. Проходимость – свойство транспортного средства двигаться по неровной труднопроходимой местности, не задевая за неровности ниж- ним контуром кузова. Топливная экономичность характеризуется количеством топлива, израсходованного на участке пути (обычно л/100 км), и количеством топлива, израсходованного на единицу транспортной работы (обычно г/т-км). Топливная экономичность транспортного средства определяется мощностью, развиваемой двигателем, его техническим состоянием, тех- ническим состоянием трансмиссии, потерями на трение в ней, загрузкой транспортного средства, режимом движения (равномерный или нерав- номерный), квалификацией водителя, дорожными условиями и некото- рыми другими факторами. 2.2.2. Компоновочные параметры автомобиля. Динамический коридор Параметры транспортного средства. Они определяются его габа- ритными размерами (длиной, высотой, шириной) и массой. Эти пара- метры не остаются постоянными в процессе движения, что связано с динамикой перемещения отдельных точек транспортного средства в 43 вертикальной и горизонтальной плоскостях. Максимальные значения длины, высоты и ширины транспортного средства регламентированы соответствующими документами и составляют: 24; 3,8; 2,5 м. Длина и взаиморасположение отдельных внешних точек транс- портного средства определяют его профильную проходимость и манев- ренность. Профильная проходимость (рис. 2.5) характеризует способность транспортного средства преодолевать неровности пути, препятствия и выписываться в дорожные габариты. Оценочными параметрами про- фильной проходимости являются: дорожный просвет h пр , передний и задний l lp и l з свесы, углы переднего и заднего свеса α пр , β пр , радиус про- дольной ρ пр и поперечной ρ' пр проходимости. Кроме того, для автопоез- дов оценочными параметрами являются углы гибкости (рис. 2.6) в вер- тикальной α и горизонтальной плоскостях β, т.е. максимальные углы возможного отклонения осей сцепного и тягового устройства. Рис. 2.5. Геометрические показатели проходимости автомобиля Рис. 2.6. Углы гибкости автопоезда в вертикальной и горизонтальной плоскостях 44 Маневренность транспортного средства характеризует его способ- ность изменять направление движения в горизонтальной плоскости на минимальной площади. Показателями маневренности (рис. 2.7) являют- ся ширина коридора движения на повороте В н и минимальный радиус поворота наружного управляемого колеса R н . Увеличение длины приво- дит к снижению маневренности и к ухудшению характеристик транс- портного потока. Рис. 2.7. Показатели маневренности: а – одиночного автомобиля; б – тягача с полуприцепом; R B – радиус поворота внутреннего колеса; В А – база автомобиля; В П – база прицепа Ширина транспортного средства определяет коридор движения, т.е. ширину полосы проезжей части, необходимой транспортному средству при движении по условиям безопасности (рис. 2.8). Увеличение зани- маемого коридора движения объясняется отклонением транспортных средств от прямолинейного движения с увеличением скорости. Рис. 2.8. Коридор движения: а – на однополосной дороге; б – на двухполосной дороге; В А – статическая ширина автомобиля; В Д – динамическая ширина автомобиля; В К – коридор движения; С – зазоры безопасности 45 Чем выше скорость, тем больше занимаемый коридор В к движения (рис. 2.9) и тем, следовательно, шире полоса движения требуется транс- портному средству с позиций безопасности движения: C K В В n а к 6 , 3 , (2.6) где К – эмпирический коэффициент, принимаемый равным от 0,01... 0,05; п – показатель степени, принимаемый равным или меньше единицы в зави- симости от типа транспортного средства; С – зазор безопасности, прини- маемый 0,3 – 1 м в зависимости от типа транспортного средства. Рис. 2.9. Зависимость ширины коридора В К движения от скорости движения транспортных средств: 1 – грузовые автомобили; 2 – легковые автомобили; В П.Д. – ширина полосы движения Коридор движения автопоезда при достижении сравнительно высо- кой скорости (40 км/ч и более) в результате поперечных колебаний при- цепа в горизонтальной плоскости может достигнуть значения, угро- жающего безопасности движения. Причем опасность возникает не толь- ко для других участников движений, но и для автопоезда в результате потери устойчивости прицепа, ухудшения управляемости всего автопо- езда. Кроме того, эти колебания вызывают значительные нагрузки на элементы автопоезда, особенно на тягово-сцепное устройство, что мо- жет привести к его поломке. Повышение критической скорости по ус- ловиям устойчивости автопоезда достигается увеличением базы прице- па (полуприцепа) и смещением центра тяжести к сцепному устройству. Высота транспортного средства определяет его проходимость под искусственными сооружениями по дороге, устойчивость, аэродинами- ческие характеристики. В зависимости от высоты, расположения и вида груза меняется центр тяжести автомобиля. Кроме того, на показатели устойчивости влияет распределение массы по осям, которое зависит не только от вида и расположения груза, но и от компоновки автомобиля. Следовательно, e заднеприводных автомобилей соотношение масс, при- ходящихся на передние и задние колеса, различно. 46 Вероятность потери устойчивости автомобиля снижается при ра- венстве нагрузок на передние и задние колеса, уменьшении отношения высоты центра тяжести к ширине колеи, увеличении удельной мощно- сти, общей массы, отношения общей массы к массе груза и т.д. (рис. 2.10). Существующие ограничения по массе, приходящейся на ось автомобиля, продиктованы, кроме того, необходимостью сохранения дорожных покрытий. Рис. 2.10. Зависимости вероятности дорожно-транспортного происшествия от: 1 – общей массы G A ; 2 – отношения общей массы G A к массе груза G r ; 3 – отношения ширины колеи В к высоте h ц центра тяжести Контрольные вопросы 1. Основные параметры автомобилей. 2. Что определяет профильную проходимость и маневренность ав- томобиля? 3. Что такое коридор движения транспортного средства? 4. От чего зависит занимаемый коридор движения? 5. Что влияет на повышение критической скорости автопоезда? 2.3. Скорость и аварийность. Тормозные свойства транспортных средств 2.3.1. Скорость и аварийность транспортных средств Дорожное движение обладает качествами, которые возникают в ре- зультате совокупных действий элементов, системы ВАДС. Качества – это такие свойства, характеристики того или иного явления, без которо- го это явление не может быть самим собой. Каковы же эти качества? Процесс дорожного движения возник, существует и развивается в связи с тем, что у человека появились потребность и возможность пере- двигаться, перевозить пассажиров и грузы при помощи транспортных средств. Характерной чертой развития этого процесса является стрем- ление осуществлять передвижение с возможно более высокой скоро- 47 стью. Скорость – главная характеристика механического движения. Следовательно, скорость перемещения необходимо признать важней- шим качеством дорожного движения. Чем выше скорость, тем выше производительность автомобиля, эффективность его использования, выше качество ДД. Максимальная скорость, с которой может двигаться транспортное средство, ее предел, определяется мощностью двигателя, динамически- ми свойствами автомобиля. Но реальная скорость движения значитель- но ниже этого предела и ограничивается опасностью совершения ДТП. Если водитель не сумеет (или не пожелает) двигаться с такой ско- ростью, которая позволяла бы ему располагать достаточным временем для оценки сложившихся обстоятельств, то возникает обстановка, при которой он фактически лишается возможности контролировать движе- ние автомобиля. Итак, водитель руководствуется естественным стремлением дви- гаться с возможно более высокой скоростью. Этому стремлению проти- востоят опасность совершения дорожно-транспортного происшествия и необходимость ограничения скорости во избежание создания аварийной обстановки. Присмотримся к различным видам ДТП и определим, каким обра- зом их возникновение связано со скоростью. Почему совершаются на- езды или столкновения? – Потому что водитель своевременно не снизил скорость автомобиля до предела, при котором он бы мог безопасно про- ехать препятствие или остановиться. Почему автомобиль заносит или он опрокидывается? – Потому что возникают центробежные силы (опять же непосредственно связанные с превышением скорости), кото- рые нарушают нормальное сцепление колес с дорогой. Для каждой конкретной ситуации, определяемой дорожными усло- виями, совершенством транспортного средства, подготовленностью води- теля, существует определенный уровень скорости, превышение которого обязательно приводит к дорожно-транспортному происшествию. ДТП всегда связаны с превышением такого предела скорости, ко- торый является безопасным для конкретной сложившейся в данный мо- мент ситуации. Только скорость порождает опасность. Нет скорости, нет движения – не может возникнуть опасность возникновения ДТП. Безопасность дорож- ного движения в любых условиях может быть обеспечена за счет снижения скорости. Ограничение скорости обязательно приводит к сокращению ко- личества дорожно-транспортных происшествий, но при этом наносит пря- мой ущерб тому качеству, ради которого, собственно, и существуют транс- портные средства, – времени доставки грузов и пассажиров, а следователь- но, неэкономическим показателям работы транспорта. 48 Определение оптимальных скоростных режимов является весьма сложной проблемой, которая требует ответственного очень квалифици- рованного решения. Если обеспечение абсолютной безопасности ДД в современных ус- ловиях является задачей нереальной, то возникает вопрос, какой уро- вень безопасности следует рассматривать в качестве цели воздействия на процесс дорожного движения? Количество транспортных средств и численность населения из года в год непрерывно возрастают. Это обстоятельство, естественно, увели- чивает вероятность возникновения ДТП. Для общества в целом и для конкретного человека в частности в конечном итоге главным является уменьшение вероятности оказаться в числе пострадавших при ДТП не- зависимо от того, какими темпами развивается автомобилизация. Во всех странах превышение скорости – одна из причин ДТП. Ана- лиз причин ДТП убедительно свидетельствует о влиянии скорости на показатели аварийности. Показатель аварийности равный 1 соответст- вует аварийности при скорости движения 60 км/ч (рис. 2.11). Рис. 2.11. Влияние скорости на показатели аварийности: 1 – относительные потери от ДТП; 2 – относительное число ДТП Большое значение имеет правильное определение уровня ограни- чения скорости на опасных участках дороги. Для решения этой задачи необходимо провести определение скорости движения 150–200 автомо- билей и провести статистическую обработку результатов наблюдений. В таблице 2.1 приведены результаты измерения скорости 187 автомоби- лей на опасном участке дороги. Из таблицы видно, что скорость движе- ния автомобилей изменяется в диапазоне от 35 до 70 км/ч, при средней скорости транспортного потока в 50 км/ч. 49 Таблица 6.1 Результаты измерений № разряда Интервал скоростей, х 1 - х 2 Число наблюдений в разряде f 0 Частость Р 0 , % Суммарная частота, % 1 35,1 – 40 13 6,95 6,95 2 40,1 – 45 25 13,37 20,32 3 45,1 – 50 53 28,34 48,66 4 50,1 – 55 51 27,27 75,93 5 55,1 – 60 28 14,97 90,9 6 60,1 – 65 14 7,49 98,39 7 65,1 – 70 3 1,61 100 Для принятия решения об уровне ограничения скорости необходи- мо по данным колонки 5 табл. 2.1 построить кумулятивную кривую. На этом графике можно определить уровень скорости 85%обеспеченности, который рекомендуется принимать при введении ограничения скорости (рис. 2.12). В данном случае на опасном участке дороги рекомендуется устано- вить ограничение скорости 60 км/ч. Рис. 2.12. Выбор уровня ограничения скорости Опасна не только высокая скорость, но и резкие изменения скоро- сти движения на участках дороги. Классическим методом выявления опасных участков на дороге является применение коэффициентов безо- пасности. Коэффициент безопасности характеризует отношение ско- ростей движения на смежных участках дорог, поэтому потенциально опас- ными местами являются участки дорог, на которых происходит резкое па- дение скорости движения. Это возможно по следующим причинам: недос- таточная видимость, скользкое покрытие и уменьшение коэффициента сце- 50 пления, сужение дороги и уменьшение пропускной способности, движение по кривой малого радиуса, наличие пересечений в одном уровне. 2.3.2. Тормозные свойства транспортных средств Средняя скорость автомобиля, отражающая совокупность его ди- намических свойств, завит от возможности быстрой остановки автомо- биля. Надѐжные и эффективные тормоза обеспечивают уверенное дви- жение автомобиля с большой скоростью и в месте с тем необходимую БДД. Эффективность торможения зависит от конструкции и состояния тормозных устройств, конструкции и состояния шин, типа и состояния дорожного покрытия, величины уклона дороги и других параметров. Взаимодействие колѐс с опорной поверхностью есть результат дей- ствия нормальных сил P Z (прижимающих колесо к дороге) и касатель- ных сил P X ; P Y (сил трения между колесом и дорогой). Тормозная эф- фективность во многом зависит от трения в зоне контакта шины с опор- ной поверхностью. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью определяется трением покоя и трением скольжения отдельных элемен- тов колеса и опорной поверхности относительно друг друга и называет- ся сцеплением колеса с дорогой. Различают коэффициент продольного сцепления φ x =R x /R z и коэффициент поперечного сечения φ y =R y /R z (где R x , R y , R z – соответственно продольная, поперечная и нормальная реак- ции опорной поверхности). Значения φ меняются в зависимости от состояния покрытия, на- чальной скорости торможения и степени проскальзывания колеса отно- сительно дороги (рис. 2.13). Рис. 2.13. Изменение коэффициента сцепления (φ x ): 1 – состояние покрытия (а – сухое покрытие, в – начало дождя, с – конец дождя); 2 – скорость автомобиля V; 3 – коэффициент скольжения (точка d при λ=0,2-0,25; точка е при λ=1,0) 51 В процессе торможения на автомобиль (рис. 2.14) действуют сле- дующие основные силы: Рис. 2.14 Схема сил, действующих на транспортные средства при тор- можении: g G – сила тяжести автомобиля; ro P – сила сопротивления воздуха; j P – сила инерции автомобиля, приложенная к центру массы; 2 , 1 j M – моменты инерции колес, действующие в направлении угловых скоростей 1 СО и 2 СО противоположно угловым замедлениям колес 1 Е и 2 Е . В моменте 2 j М учтены влияния вращающихся масс трансмиссии и двигателя; 2 w М – моменты сопротивления воздуха вращению колес; y P – боковая сила, перпендикулярная продольной плоскости автомобиля (если боковой ветер, то точка возникшей силы ' y P приложена в боковом центре парусности); 1 z R , 2 z R – нормальные реакции опорной поверхности; 1 x R , 2 x R – продольные реакции опорной поверхности; 2 , 1 y P – поперечные реакции опорной поверхности Схема действия сил, представленная на рис. 2.14, носит упрощен- ный характер. Это объясняется сложностью учета всего многообразия действующих факторов. 52 В зависимости от сложившихся дорожных условий различают слу- жебное и экстренное торможение. К служебному относят торможение для снижения скорости или ос- тановки автомобиля в заранее выбранном водителем месте. Как прави- ло, снижение скорости в этом случае осуществляется плавно. Экстренное торможение используют с целью максимально быстро- го уменьшения скорости ТС, например для предотвращения наезда. С точки зрения безопасности движения нас больше интересует экстренное торможение. Это торможение характеризуется остановочным путем и путем торможения. Путь торможения – это расстояние, которое проходит автомобиль с начала торможения до остановки. При торможении кинетическая энергия вращающихся и поступа- тельно движущихся масс транспортного средства преобразовывается в работу торможения, переходящую в тепловую энергию: ' m A E , где Е – кинетическая энергия ТС; m А – работа торможения. Заменив Е и А т их эквивалентами, получим: T m a a S P g V G 2 2 , (2.7) где a G – сила тяжести автомобиля, кг; a V – скорость автомобиля, м/с; m P – тормозная сила, кг; m S – путь торможения, м. Максимально возможная тормозная сила ограничивается сцеплени- ем шин с дорогой, т.е. ' max a m G P , где – коэффициент сцепления шин с дорогой, значение коэффициен- та для различных условий представлены в табл. 2.2. Подставив значение max m P в формулу (2.7) получим: T a a a S G g V G 2 2 Отсюда для горизонтального участка дороги: g V S a T 2 2 |