Расчет параметров безопасной эксплуатации транспортных средств

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4

Пример 4.1. Определить необходимое значение коэффициента сцепления шин для преодоления подъема в 31° для автомобиля ГАЗ-53А и автомобиля повышенной проходимости со всеми ведущими мостами. Необходимые данные для расчета автомобиля ГАЗ-53А принять по примеру 6.10.

Решение. 1) Для автомобиля повышенной проходимости значение коэффициента сцепления шин определяется по формуле:

2) Формулу для определения необходимого коэффициента сцепления шин автомобиля ГАЗ-53А можно получить:

Пример 4.2. Определить критическую скорость: 1) по условию поперечного скольжения; 2) по условию опрокидывания для автомобиля ВАЗ-2103, движущегося по сухой асфальтированной дороге φ_у=0,65 и выполняющего поворот радиусом R=100 м: а) на горизонтальном участке дороги; б) на косогоре – угол β=15°.

Решение. 1) Определим критическую скорость автомобиля по условию скольжения:

а) на горизонтальном участке: или 90,9 км/ч

б) на косогоре: или 64,3 км/ч

2) Рассчитаем критическую скорость по условию опрокидывания, определив по таблице 6.1, что колея автомобиля ВАЗ-2103 В=1,34 м, а расстояние от плоскости дороги до центра тяжести h_А=0,58 м:

а) на горизонтальной поверхности: или 121,2 км/ч

б) на косогоре: или 92,8 км/ч

Таким образом, скольжение автомобиля будет наблюдаться на скорости, в среднем, на 30 км/ч ниже, чем скорость, на которой автомобиль теряет поперечную устойчивость. Во избежание аварийных ситуаций при повороте радиусом 100 м ВАЗ-2103 на горизонтальных участках должен поддерживать скорость менее 90 км/ч, а на дороге с поперечным уклоном 15° - менее 60 км/ч.

Пример 4.3. Автомобиль с полной нагрузкой движется со скоростью 72 км/ч по сухой асфальтированной дороге (φ_у=0,68). Определить критический угол поперечного уклона дороги по условиям: 1) бокового заноса; 2) опрокидывания (для ГАЗ-53А), при прохождении автомобилем: а) прямолинейного участка дороги; б) поворота радиусом R=80 м.

Решение. 1) Определим критический угол по условию бокового заноса:

а) на прямолинейном участке дороги:

б) при прохождении поворота:

2) Определим критический угол по условию опрокидывания:

а) на прямолинейном участке дороги:,

согласно таблице 4.1 для ГАЗ-53А база В=1,66 м, расстояние от поверхности дороги до центра тяжести при полной нагрузке h_А=1,15 м:

б) при прохождении поворота:

Таким образом, появление центробежной силы при прохождении автомобилем поворота на скорости U=72 км/ч резко снижает его поперечную устойчивость и может привести к аварийным ситуациям даже на уклоне 7-8°, в связи с этим при прохождении поворотов следует снизить скорость до 20-30 км/ч.

Пример 4.4. Оценить влияние степени износа шин и состояния дороги на безопасность автомобиля при его движении: 1) по горизонтальной дороге (β=0) на криволинейном участке с R=120 м; 2) при β=12° на криволинейном участке с R=120 м; 3) на прямолинейном участке (R→∞). Принять значение коэффициента поперечного сцепления: а) для новых шин φ_у=0,68; б) для изношенных шин φ_у=0,45.

Решение. 1) Определим максимальную скорость, при которой можно вести автомобиль без возникновения бокового заноса на горизонтальном участке дороге (β=0):

а) на автомобиле с новыми шинами:

б) на автомобиле с изношенными шинами:или 82,8 км/ч

2) Определим максимальную скорость, при которой можно вести автомобиль без возникновения бокового заноса при прохождении участка дороги с поперечным уклоном β=12° на криволинейном участке радиусом R=120 м:

а) на автомобиле с новыми шинами: или 78,9 км/ч

б) на автомобиле с изношенными шинами: или 57,4 км/ч

3) Определим критический угол поперечного уклона дороги на прямолинейном участке:

а) на автомобиле с новыми шинами:

б) на автомобиле с изношенными шинами:

Таким образом, износ шин на 50% снижает безопасную скорость движения автомобиля, в среднем, на 20 км/ч, а критический угол уклона, при котором возникает поперечное скольжение – на 10°.

Пример 4.5. Определить установившееся замедление, остановочное время и остановочный путь для легкового автомобиля с гидравлическим приводом тормозной системы при экстренном торможении на скорости U0=72 км/ч (20 м/с) на сухой асфальтированной дороге: а) за рулем опытный водитель – время реакции tр=0,3 с; б) за рулем утомленный неопытный водитель – tр=2,5 с.

Решение. 1) Согласно формуле, установившееся замедление в обоих случаях будет одинаково, так как оно не зависит от реакции водителя:

Для легковых автомобилей коэффициент эффективности торможения Кэ=1,15 (таблица 4.2).

2) Время срабатывания тормозной системы с гидравлическим приводом tс примем равным 0,25 с, время нарастания замедления tн при экстренном торможении примем равным 0,2 с.

Определим остановочное время:

а) за рулем опытный водитель:

б) за рулем утомленный неопытный водитель:

3) Определим остановочный путь:

а) за рулем опытный водитель:

б) за рулем утомленный неопытный водитель:

Таким образом, увеличение остановочного времени на 2,2 с за счет неопытности и усталости водителя легкового автомобиля, движущегося со скоростью 72 км/ч, приводит к увеличению остановочного пути на 44 м, то есть на 50%, что в реальных условиях может закончиться дорожно-транспортным происшествием.

Пример 4.6. Оценить остановочное время и остановочный путь грузового автомобиля массой более 10 т, движущегося со скоростью U0=54 км/ч (15 м/с) по сухой асфальтированной дороге (φх=0,7) в случае, если тормозная система имеет: а) гидравлический привод; б) пневматический привод. В обоих случаях за рулем опытный водитель – время реакции tр=0,3 с.

Решение. 1) Согласно таблице 3.4, примем значение коэффициента эффективности торможения Кэ для грузового автомобиля массой более 10 т равным 1,6.

Определим остановочное время автомобиля с гидравлическим приводом тормозной системы, принимая время срабатывания tс=0,25 с, время нарастания замедления tн=0,2 с:

Определим остановочное время автомобиля с пневматическим приводом тормозной системы, принимая время срабатывания tс=0,7 с, время нарастания замедления tн=0,2 с:

2) Определим остановочный путь автомобиля:

а) тормозная система с гидравлическим приводом:

б) тормозная система с пневматическим приводом:

Таким образом, увеличение остановочного времени автомобиля за счет увеличения времени срабатывания тормозной системы на 0,45 с приведет к увеличению остановочного пути на 6,8 м, если скорость грузового автомобиля массой более 10 т в момент экстренного торможения равнялась 54 км/ч.

Пример 4.7. Сравнить установившееся замедление, остановочное время и остановочный путь при экстренном торможении грузового автомобиля массой до 10 т (например ГАЗ-53А), движущегося со скоростью 72 км/ч (20 м/с) по сухой асфальтированной дороге (φх=0,7): а) без нагрузки; б) с полной нагрузкой.

Решение. 1) Согласно таблице 3.4, для автомобиля массой менее 10 т, коэффициент эффективности торможения составляет: без нагрузки Кэ=1,1, с полной нагрузкой Кэ=1,5.

Определим установившееся замедление:

а) при движении без нагрузки:

б) при движении с полной нагрузкой:

2) Примем время реакции tр=0,3 с, время срабатывания тормозной системы с гидравлическим приводом tс=0,2 с, время нарастания замедления tн=0,4 с.

Определим остановочное время:

а) при движении без нагрузки:

б) при движении с полной нагрузкой:

3) Определим остановочный путь:

а) при движении без нагрузки:

б) при движении с полной нагрузкой:

Таким образом, увеличение массы автомобиля и связанное с этим увеличение силы инерции, приводит к увеличению остановочного пути при экстренном торможении на 30%.

Пример 4.8. Сравнить установившееся замедление, остановочное время и остановочный путь автомобиля при экстренном торможении на скорости 90 км/ч (25 м/с): 1) если на нем установлены новые шины с коэффициентом сцепления φх=0,7; 2) если на нем установлены изношенные шины с φх=0,4.

Решение. 1) Согласно таблице 3.4, для легкового автомобиля с полной нагрузкой коэффициент эффективности торможения при φх=0,7 равен 1,2 при φх≤0,4 Кэ=1.

Определим установившееся замедление автомобиля:

а) на автомобиле установлены новые шины:

б) на автомобиле установлены изношенные шины:

2) Примем время реакции водителя tр=0,5 с, время срабатывания тормозной системы с гидравлическим приводом tс=0,2 с, время нарастания замедления tн=0,2 с.

Определим остановочное время автомобиля:

а) на автомобиле установлены новые шины:

б) на автомобиле установлены изношенные шины:

3) Определим остановочный путь автомобиля:

а) на автомобиле установлены новые шины:

б) на автомобиле установлены изношенные шины:

Таким образом, если на автомобиле установлены изношенные шины, то установившееся замедление снижается на 1,8 м/с2 (около 46%), что при экстренном торможении на скорости 90 км/ч обуславливает увеличение остановочного времени на 2 с (около 39%) и остановочного пути на 50 м (около 39%).

Пример 4.9. На одной из улиц города в течение года произошло 27 ДТП, в которых погибло 4 человека, получили легкие повреждения 28 человек, тяжелые – 10 человек, общее число участников ДТП – 74 человека. После установки на некоторых перекрестках светофоров и дорожных знаков, а также нанесения дорожной разметки и ограничения скорости движения, - за тот же период произошло 16 ДТП, в которых погиб 1 человек, получили легкие повреждения 12 человек, тяжелые –5 человек; общее число участников ДТП сократилось до 41 человека. Оценить изменения тяжести и опасности ДТП, достигнутые в результате проведенных мероприятий.

Решение. 1) Определим изменения фактора тяжести ДТП:

до мероприятий:

после мероприятий:

2) Определим коэффициент опасности ДТП:

до мероприятий:

после мероприятий:

Таким образом, после проведения мероприятий по повышению безопасности движения на данной улице, фактор тяжести ДТП снизился в 2 раза, а коэффициент опасности уменьшился на 27%.

Дата добавления: 2014-10-23