Как определить время нарастания замедления автомобиля. Кристи Н.М. Методические рекомендации по производству автотехнической экспертизы - файл n1.doc. Определение замедления автомобиля с полной нагрузкой на уклоне и на подъеме

Тормозная сила. При торможении элементарные силы трения, распределенные по поверхности фрикционных накладок, создают результирующий момент трения, т.е. тормозной момент М тор, направленный в сторону, противоположную вращению колеса. Между колесом и дорогой возникает тормозная сила Р тор .

Максимальная тормозная сила Р тор max равна силе сцепления шины с дорогой. Современные автомобили имеют тормозные механизмы на всех колесах. У двухосного автомобиля (рис. 2.16) максимальная тормозная сила, Н,

Проецируя все силы, действующие на автомобиль при торможении, на плоскость дороги, получим в общем виде уравнение движения автомобиля при торможении на подъеме:

Р тор1 + Р тор2 + Р к1 + Р к2 + Р п + Р в + Р т.д . + Р г – Р и = = Р тор + Р д + Р в + Р т.д . + Р г – Р п = 0,

где Р тор = Р тор1 + Р тор2 ; Р д = Р к1 + Р к2 + Р п – сила сопротивления дороги; Р т.д. – сила трения в двигателе, приведенная к ведущим колесам.

Рассмотрим случай торможения автомобиля только тормозной системой, когда сила Р т.д. = 0.

Учитывая, что скорость автомобиля во время торможения уменьшается, можно считать, что сила Р в ≈ 0. В связи с тем что сила Р г мала по сравнению с силой Р тор ею также можно пренебречь, особенно при экстренном торможении. Принятые допущения позволяют написать уравнение движения автомобиля при торможении в следующем виде:

Р тор + Р д – Р п = 0.

Из этого выражения после преобразования получим уравнение движения автомобиля при торможении на негоризонтальном участке дороги:

φ х + ψ – δ н a з /g = 0,

где φ х – коэффициент продольного сцепления шин с дорогой, ψ – коэффициент сопротивления дороги; δ н – коэффициент учета вращающихся масс на негоризонтальном участке дороги (при накате); a з – ускорение торможения (замедления).

В качестве измерителей тормозной динамичности автомобиля используют замедление а з при торможении и тормозной путь S тор , м. Время t тор, с, используют в качестве вспомогательного измерителя при определении остановочного пути S о.

Замедление при торможении автомобиля. Замедление при торможении определяют по формуле

а з = (Р тор + Р д + Р в + Р г)/(δ вр m ).

Если тормозные силы на всех колесах достигли значения сил сцепления, то, пренебрегая силами Р в и Р г

a з = [(φ х + ψ) / ψ вр ] g .

Коэффициент φ х обычно значительно больше коэффициента ψ, поэтому в случае полного торможения автомобиля величиной ψв выражении можно пренебречь. Тогда

a з = φ х g /δ вр ≈ φ х g .

Если во время торможения коэффициент φ х не изменяется, то замедление а з не зависит от скорости автомобиля.

Время торможения. Остановочное время (общее время торможения) – это время от момента обнаружения водителем опасности до полной остановки автомобиля. Общее время торможения включает в себя несколько отрезков:

1) время реакции водителя t р – время, в течение которого водитель принимает решение о торможении и переносит ногу с педали подачи топлива на педаль рабочей тормозной системы (в зависимости от его индивидуальных особенностей и квалификации составляет 0,4...1,5 с);

2) время срабатывания тормозного привода t пр – время от начала нажатия на тормозную педаль до начала замедления, т.е. время на перемещение всех подвижных деталей тормозного привода (в зависимости от типа тормозного привода и его технического состояния составляет 0,2...0,4 с для гидропривода, 0,6...0,8 с для пневмопривода и 1...2 с для автопоезда с пневмоприводом тормозов);

3) время t у, в течение которого замедление увеличивается от нуля (начало действия тормозного механизма) до максимального значения (зависит от интенсивности торможения, нагрузки на автомобиль, типа и состояния дорожного покрытия и тормозного механизма);

4) время торможения с максимальной интенсивностью t тор. Определяют по формуле t тор = υ/a з max – 0,5t у.

В течение времени t р + t пр автомобиль движется равномерно со скоростью υ, в период t y – замедленно, а в течение времени t тор – замедленно до полной остановки.

Графическое представление о времени торможения, изменении скорости, замедлении и остановке автомобиля дает диаграмма (рис. 2.17, а).

Чтобы определить остановочное время t о , необходимое для остановки автомобиля с момента возникновения опасности, нужно суммировать все названные выше отрезки времени:

t о = t р + t пр + t у + t тор = t р + t пр + 0,5t у + υ/a з max = t сум + υ/a з max ,

где t сум = t р + t пр + 0,5t у.

Если тормозные силы на всех колесах автомобиля одновременно достигают значения сил сцепления, то, принимая коэффициент δ вр = 1, получим

t о = t сум + υ/(φ х g ).

Тормозной путь – это расстояние, которое автомобиль проходит за время торможения t тор с максимальной эффективностью. Этот параметр определяют, используя кривую t тор = f(υ) и считая, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется равнозамедленно. Примерный вид графика зависимости пути S тор от скорости с учетом сил Р к , Р в, Р т и без учета этих сил показан на рис. 2.18, а.

Расстояние, необходимое для остановки автомобиля с момента возникновения опасности (длину так называемого остановочного пути), можно определить, если принять, что замедление изменяется так, как показано на рис. 2.17, а.

Остановочный путь условно можно разделить на несколько отрезков, соответствующих отрезкам времени t р, t пр, t у, t тор:

S о = S р + S пр + S у + S тор.

Путь, пройденный автомобилем за время t р + t пр движения с постоянной скоростью υ, определяют так:

S р + S пр =υ (t р + t пр) .

Принимая, что при уменьшении скорости от υдо υ"автомобиль движется с постоянным замедлением а ср = 0,5 а з m ах, получим путь, пройденный автомобилем за это время:

ΔS у = [υ 2 – (υ") 2 ] / а з m ах.

Тормозной путь при уменьшении скорости от υ"до нуля во время экстренного торможения

S тор = (υ") 2 / (2а з m ах) .

Если тормозные силы на всех колесах автомобиля одновременно достигли значений сил сцепления, то при Р т.д. = Р в = Р г = 0 тормозной путь автомобиля

S тор = υ 2 / (2φ х g ).

Тормозной путь прямо пропорционален квадрату скорости автомобиля в момент начала торможения, поэтому при увеличении начальной скорости тормозной путь возрастает особенно быстро (см. рис. 2.18, а).

Таким образом, остановочный путь можно определить так:

S о = S р + S пр + S у + S тор = υ (t р + t пр) + [υ 2 – (υ") 2 ] / а з m ах + (υ") 2 / (2 а з m ах) =

= υ t сум + υ 2 / (2а з m ах) = υ t сум + υ 2 / (2φ х g ).

Остановочный путь, как и остановочное время, зависит от большого числа факторов, основными из которых являются:

скорость движения автомобиля на момент начала торможения;

квалификация и физическое состояние водителя;

тип и техническое состояние рабочей тормозной системы автомобиля;

состояние дорожного покрытия;

загруженность автомобиля;

состояние шин автомобиля;

способ торможения и т.д.

Показатели интенсивности торможения. Для проверки эффективности действия тормозной системы в качестве показателей используют наибольший допустимый тормозной путь и наименьшее допустимое замедление в соответствии с ГОСТ Р 41.13.96 (для новых автомобилей) и ГОСТ Р 51709–2001 (для автомобилей, находящихся в эксплуатации). Интенсивность торможения легковых автомобилей и автобусов по условиям безопасности движения проверяют без пассажиров.

Наибольший допустимый тормозной путь S тор, м, при движении с начальной скоростью 40 км/ч на горизонтальном участке дороги с ровным, сухим, чистым цементо- или асфальтобетонным покрытием имеет следующие значения:

легковые автомобили и их модификации для перевозки грузов……….14,5

автобусы с полной массой:

до 5 т включительно…………….…………………………18,7

более 5 т…………………………………...………………19,9

грузовые автомобили с полной массой

до 3,5 т включительно…………….………….….………..19

3,5... 12 т включительно………………………………..…18,4

более 12 т………………………………………………..…17,7

автопоезда с автомобилями-тягачами с полной массой:

до 3,5 т включительно…………………….………………22,7

3,5... 12 т включительно……………………………….….22,1

более 12 т……………………………………….…………21,9

Распределение тормозной силы между мостами автомобиля. При торможении автомобиля сила инерции Р и, (см. рис. 2.16), действуя на плече h c , вызывает перераспределение нормальных нагрузок между передними и задними мостами; нагрузка на передние колеса увеличивается, а на задние – уменьшается. Поэтому нормальные реакции R z 1 и R z 2 , действующие соответственно на передние и задние мосты автомобиля во время торможения, значительно отличаются от нагрузок G 1 и G 2 , которые воспринимают мосты в статическом состоянии. Эти изменения оценивают коэффициентами изменения нормальных реакций m р1 , и m р2 , которые для случая торможения автомобиля на горизонтальной дороге определяют по формулам

m р1 = 1 + φ х h c / l 1 ; m р2 = 1 – φ х h c / l 2 .

Следовательно, нормальные реакции дороги

R z 1 = m р1 G 1 ; R z 2 = m р2 G 2 .

Во время торможения автомобиля наибольшие значения коэффициентов изменения реакций находятся в следующих пределах:

m р1 = 1,5...2; m р2 = 0,5...0,7.

Максимальную интенсивность торможения можно обеспечить при условии полного использования сцепления всеми колесами автомобиля. Однако тормозная сила между мостами может распределяться неравномерно. Такую неравномерность характеризует коэффициент распределения тормозной силы между передними и задними мостами:

β о = Р тор1 / Р тор = 1 – Р тор2 / Р тор.

Этот коэффициент зависит от различных факторов, из которых основными являются: распределение веса автомобиля между его осями; интенсивность торможения; коэффициенты изменения реакций; виды колесных тормозных механизмов и их техническое состояние и т.д.

При оптимальном распределении тормозной силы передние и задние колеса автомобиля могут быть доведены до блокировки одновременно. Для этого случая

β о = (l 1 + φ о h c) / L.

Большинство тормозных систем обеспечивает неизменное соотношение между тормозными силами колес переднего и заднего мостов (Р тор1 и Р тор2 ), поэтому суммарная сила Р тор может достигнуть максимального значения только на дороге с оптимальным коэффициентом φ о. На других дорогах полное использование сцепного веса без блокировки хотя бы одного из мостов (переднего или заднего) невозможно. Однако в последнее время появились тормозные системы с регулированием распределения тормозных сил.

Распределение общей тормозной силы между мостами не соответствует нормальным реакциям, изменяющимся во время торможения, поэтому фактическое замедление автомобиля оказывается меньше, а время торможения и тормозной путь больше теоретических значений этих показателей.

Для приближения результатов расчета к экспериментальным данным в формулы вводят коэффициент эффективности торможения К э , который учитывает степень использования теоретически возможной эффективности тормозной системы. В среднем для легковых автомобилей К э = 1,1...1,2; для грузовых автомобилей и автобусов К э = 1,4...1,6. В этом случае расчетные формулы имеют следующий вид:

a з = φ х g / К э;

t о = t сум + К э υ/(φ х g );

S тор = К э υ 2 / (2φ х g );

S о = υ t сум + К э υ 2 / (2φ х g ).

Способы торможения автомобиля. Совместное торможение тормозной системой и двигателем. Такой способ торможения применяют с целью избежать перегрева тормозных механизмов и ускоренного изнашивания шин. Тормозной момент на колесах создается одновременно тормозными механизмами и двигателем. Так как в этом случае нажатию на тормозную педаль предшествует отпускание педали подачи топлива, то угловая скорость коленчатого вала двигателя должна была бы уменьшиться до угловой скорости холостого хода. Однако на самом деле ведущие колеса через трансмиссию принудительно вращают коленчатый вал. В результате появляется дополнительная сила Р тд сопротивления движению, пропорциональная силе трения в двигателе и вызывающая замедление автомобиля.

Инерция маховика противодействует тормозящему действию двигателя. Иногда противодействие маховика оказывается больше тормозящего действия двигателя, вследствие чего интенсивность торможения несколько снижается.

Совместное торможение рабочей тормозной системой и двигателем более эффективно, чем торможение только тормозной системой, если замедление при совместном торможении a зс больше, чем замедление при торможении с отсоединенным двигателем a з, т.е. a зс > a з.

На дорогах с малым коэффициентом сцепления совместное торможение повышает поперечную устойчивость автомобиля по условиям заноса. При торможении в аварийных ситуациях сцепление полезно выключить.

Торможение с периодическим прекращением действия тормозной системы. Заторможенное нескользящее колесо воспринимает большую тормозную силу, чем при движении с частичным проскальзыванием. В случае свободного качения угловая скорость колеса ω к, радиус r к и поступательная скорость υ к движения центра колеса связаны зависимостью υ к = ω к r к . У колеса, движущегося с частичным проскальзыванием (υ* ≠ ω к r к), это равенство не соблюдается. Разность скоростей υ к и υ*определяет скорость скольжения υ ск , т. е. υ ск = υ –ω к r к.

Степень проскальзывания колес определяется как λ = υ ск / υ к . Ведомое колесо нагружено только силами сопротивления движению, поэтому касательная реакция невелика. Приложение к колесу тормозного момента вызывает увеличение касательной реакции, а также увеличение деформации и упругого проскальзывания шины. Коэффициент сцепления шины с дорожной поверхностью повышается пропорционально проскальзыванию и достигает максимума при проскальзывании около 20...25 % (рис. 2.19, а – точка В ).

Рабочий процесс поддержания максимального сцепления шины с дорожным покрытием иллюстрирует график (рис. 2.19, б ). При увеличении тормозного момента (участок ОА) угловая скорость колеса уменьшается. Для того чтобы не дать колесу остановиться (заблокироваться), тормозной момент уменьшают (участок CD). Инерционность механизма регулирования давления в тормозном приводе приводит к тому, что процесс уменьшения давления происходит с некоторым запаздыванием (участок AQ) . На участке ЕF давление на некоторое время стабилизируется. Рост угловой скорости колеса требует нового увеличения тормозного момента (участок GА) до значения, соответствующего 20...25 % величины проскальзывания.

В начале скольжения увеличивается замедление колеса и нарушается линейная пропорциональность зависимости: ω = f(M тор ). Участки DЕ и FG характеризуются инерционностью исполнительных механизмов. Тормозная система, в которой реализуется пульсирующий режим управления давлением в рабочих цилиндрах (камерах), называется антиблокировочной. Глубина модуляции давления в тормозном приводе достигает 30...37 % (рис. 2.19, в).

Колеса автомобиля благодаря циклическому нагружению тормозным моментом катятся с частичным проскальзыванием, приблизительно равным оптимальному, и коэффициент сцепления ос­тается высоким в течение периода торможения. Введение антиблокировочных устройств уменьшает износ шин и позволяет повысить поперечную устойчивость автомобиля. Несмотря на сложность и высокую стоимость, антиблокировочные тормозные системы уже узаконены стандартами многих зарубежных стран, их устанавливают на легковые автомобили среднего и высшего классов, а также на автобусы и грузовые автомобили для междугородных перевозок.

Показателями тормозной динамичности автомобиля являются:

замедление Jз, время торможения tтор и тормозной путь Sтор.

Замедление при торможении автомобиля

Роль различных сил при замедлении автомобиля в процессе торможения неодинакова. В табл. 2.1 приведены значения сил сопротивления при экстренном торможении на примере грузового автомобиля ГАЗ-3307 в зависимости от начальной скорости.

Таблица 2.1

Значения некоторых сил сопротивления при экстренном торможении грузового автомобиля ГАЗ-3307 общей массой 8,5 тонн

При скорости движения автомобиля до 30 м/с (100 км/ч) сопротивление воздуха - не более 4 % всех сопротивлений (у легкового автомобиля оно не превышает 7 %). Влияние сопротивления воздуха на торможение автопоезда еще менее значительно. Поэтому при определении замедлений автомобиля и пути торможения сопротивлением воздуха пренебрегают. С учетом вышеуказанного получим уравнение замедления:

Jз=[(цх+ш)/двр]g (2.6)

Так как коэффициент цх обычно значительно больше коэффициента ш, то при торможении автомобиля на грани блокировки, когда усилие прижатия тормозных колодок одинаково, что дальнейшее увеличение этого усилия приведет к блокировке колес, величиной ш можно пренебречь.

Jз=(цх/двр)g

При торможении с отключенным двигателем коэффициент вращающихся масс можно принять равным единице (от 1,02 до 1,04).

Время торможения

Зависимость времени торможения от скорости движения автомобиля показана на рисунке 2.7, зависимость изменения скорости от времени торможения - на рисунке 2.8.

Рисунок 2.7 - Зависимость показателей

Рисунок 2.8 - Тормозная диаграмма тормозной динамичности автомобиля от скорости движения

Время торможения до полной остановки складывается из отрезков времени:

tо=tр+tпр+tн+tуст, (2.8)

где tо - время торможения до полной остановки

tр - время реакции водителя, в течение которого он принимает решение и переносит ногу на педаль тормозного механизма, оно составляет 0,2-0,5 с;

tпр - время срабатывания привода тормозного механизма, в течение этого времени происходит перемещение деталей в приводе. Промежуток этого времени зависит от технического состояния привода и его типа:

для тормозных механизмов с гидравлическим приводом - 0,005-0,07 с;

при использовании дисковых тормозных механизмов 0,15-0,2 с;

при использовании барабанных тормозных механизмов 0,2-0,4 с;

для систем с пневматическим приводом - 0,2-0,4 с;

tн - время нарастания замедления;

tуст - время движения с установившемся замедлением или время торможения с максимальной интенсивностью соответствует тормозному пути. В этот период времени замедление автомобиля практически постоянно.

С момента соприкосновения деталей в тормозном механизме, замедление увеличивается от нуля до того установившегося значения, которое обеспечивает сила, развиваемая в приводе тормозного механизма.

Время, затраченное на этот процесс, называется временем нарастания замедления. В зависимости от типа автомобиля, состояния дороги, дорожной ситуации, квалификации и состояния водителя, состояние тормозной системы tн может меняться от 0,05 до 2 с. Оно возрастает с увеличением силы тяжести автомобиля G и уменьшением коэффициента сцепления цх. При наличии воздуха в гидравлическом приводе, низком давлении в ресивере привода, попадании масла и воды на рабочие поверхности фрикционных элементов значение tн увеличивается.

При исправной тормозной системе и движении по сухому асфальту значение колеблется:

от 0,05 до 0,2 с для легковых автомобилей;

от 0,05 до 0,4 с для грузовых автомобилей с гидравлическим приводом;

от 0,15 до 1,5 с для грузовых автомобилей с пневматическим приводом;

от 0,2 до 1,3 с для автобусов;

Так как время нарастания замедления изменяется по линейному закону, то можно считать, что на этом отрезке времени автомобиль движется с замедлением равным примерно 0,5 Jзmax.

Тогда уменьшение скорости

Дх=х-х?=0,5Jустtн

Следовательно, в начале торможения с установившимся замедлением

х?=х-0,5Jустtн (2.9)

При установившемся замедлении скорость уменьшается по линейному закону от х?=Jустtуст до х?=0. Решая уравнение относительно времени tуст и подставляя значения х?, получим:

tуст=х/Jуст-0,5tн

Тогда остановочное время:

tо=tр+tпр+0,5tн+х/Jуст-0,5tн?tр+tпр+0,5tн+х/Jуст

tр+tпр+0,5tн=tсумм,

тогда, считая, что максимальная интенсивность торможения может быть получена, только при полном использовании коэффициента сцепления цх получим

tо=tсумм+х/(цхg) (2.10)

Тормозной путь

Тормозной путь зависит от характера замедления автомобиля. Обозначив пути, проходимые автомобилем за время tр, tпр, tн и tуст, соответственно Sр, Sпр, Sн и Sуст, можно записать, что полный остановочный путь автомобиля от момента обнаружения препятствия до полной остановки может быть представлен в виде суммы:

Sо=Sр+Sпр+Sн+Sуст

Первые три члена представляют собой путь пройденный автомобилем за время tсумм. Он может быть представлен как

Sсумм=хtсумм

Путь, пройденный за время установившегося замедления от скорости х? до нуля, найдем из условия, что на участке Sуст автомобиль будет двигаться до тех пор, пока вся его кинетическая энергия не израсходуется на совершение работы против сил, препятствующих движению, а при известных допущениях только против сил Ртор т.е.

mх?2/2=Sуст Ртор

Пренебрегая силами Рш и Рщ, можно получить равенство абсолютных значений силы инерции и тормозной силы:

РJ=mJуст=Ртор,

где Jуст - максимальное замедление автомобиля, равное установившемуся.

mх?2/2=Sуст m Jуст,

0,5х?2=Sуст Jуст,

Sуст=0,5х?2/Jуст,

Sуст=0,5х?2/цх g?0,5х2/(цх g)

Таким образом, тормозной путь при максимальном замедлении прямо пропорционален квадрату скорости движения в начале торможения и обратно пропорционален коэффициенту сцепления колес с дорогой.

Полный остановочный путь Sо, автомобиля будет

Sо=Sсумм+Sуст=хtсумм+0,5х2/(цх g) (2.11)

Sо=хtсумм+0,5х2/Jуст (2.12)

Значение Jуст, можно установить опытным путем, используя деселерометр - прибор для измерения замедления движущегося транспортного средства.

Страница 1

Величина замедления ТС (ј / м/с2) устанавливается путем проведения следственного эксперимента в дорожных условиях места происшествия либо аналогичных ему.

В случае если проведение эксперимента невозможно, она может быть определена по справочным данным экспериментально-расчетных значений параметров замедления ТС. Либо принята как нормативная, установленная Правилами дорожного движения РФ, согласно требованиям ГОСТ Р 51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки».

Определение величины замедления ТС возможно и расчетным путем по известным в экспертной практике формулам, основная часть которых разработана В.А. Бекасовым и Н.М. Кристи (ЦНИИСЭ).

▪ При движении заторможенного ТС с блокировкой колес:

в общем случае (2.1)

на горизонтальном участке

ј = g ∙ φ (2.2)

▪ При свободном качении ТС по инерции (накатом):

в общем случае

(2.3)

на горизонтальном участке

▪ При торможении ТС колесами только задней оси:

в общем случае (2.5)

на горизонтальном участке (2.6)

где g – ускорение свободного падения, м/с2 ;

δ1 - коэффициент учета инерции вращающихся незаторможенных колес;

jH - установившееся замедление для технически исправного ТС при торможении всеми колесами его (принимается по справочным данным или рассчитывается по формуле 2.2), м/с2;

jK - замедление ТС при свободном качении (определяется по формуле 2.4) м/с2;

а - расстояние от центра тяжести ТС до оси его передних колес, м;

b - расстояние от центра тяжести ТС до оси его задних колес, м;

L - колесная база ТС, м;

hц - высота центра тяжести ТС над опорной поверхностью, м.

Для мотоциклов, легковых и негруженых грузовых автомобилей - δ1 ≈ 1.1, для груженых грузовых автомобилей и колесных тракторов - δ1 ≈1.0.

▪ При торможении ТС только передними колесами:

в общем случае (2.7)

на горизонтальном участке (2.8)

Здесь определение и выбор параметров δ2, jH jK аналогичны указанным в предыдущем пункте, за исключением колесных тракторов. Для них в этом случае δ2, = 1.1.

▪ При движении ТС с незаторможенными прицепами (колесом коляски) и полностью заторможенным тягачом (мотоциклом):

в общем случае (2.9)

на горизонтальном участке (2.10)

где: G полная масса ТС, кг;

Gnp - полная масса прицепа (прицепов) ТС, кг.

Для ТС без нагрузки δnp ≈1.1, с нагрузкой δnp ≈ 1.0

▪ При движении ТС с незаторможенными прицепами (колесом коляски) и торможении тягача только задними или только передними колесами:

в общем случае (2.11)

на горизонтальном участке (2.12)

здесь ј1 - замедление, определяемое соответственно по формулам (2.6) или (2.8);

δпр - коэффициент учета инерции вращающихся незаторможенных колес прицепов (с теми же значениями, что и в предыдущем пункте).

▪ При замасливании части колесных тормозов:

в общем случае (2.13)

на горизонтальном участке (2.14)

где: G" - масса ТС, приходящаяся на колеса, кроме колес с замасленными тормозами, кг;

G" - масса ТС, приходящаяся на колеса с замасленными тормозами, кг.

▪ При движении ТС с заносом без торможения: в общем случае

Расчет показателей работы автобусов по маршруту «Мозырь - Гостов»
Исходные данные: марка автобуса – МАЗ-103; пробег автобуса с начала эксплуатации – 306270 км; количество шин – 6 штук; цена одного комплекта автомобильных шин – 827676 руб.; размер шин – 11/70R 22,5; стоимость дизельного топлива без учета НДС – 3150 руб.; эксплуатационная норма пробега одной шины до списания - 70000 км; протяженность маршрута (в одну сторону) – 22,9 км; тарифный коэффициент водителя в зависимости от габаритной длины ав...

Разбивка обыкновенного стрелочного перевода
Основными документами для разбивки являются: эпюра со схемой разбивки и план путевого развития в осях. Порядок разбивки стрелочного перевода: Рис.2 Схема разбивки стрелочного перевода От оси станции отмеряют стальной рулеткой или лентой заданное по проекту расстояние до центра стрелочного перевода Ц, отмечают его на оси прямого пути колышком, забивая в него гвоздик, фиксирующий точно центр, и определяют направление прямого пути. Во избежани...

Основное производство
Основное производство - это множество производственных цехов (участков) с обеспеченными документацией исполнителями и средствами технологического оснащения, которые непосредственно воздействуют на ремонтируемые изделия. Основное производство также занято выпуском продукции для продажи или обмена. В основном производстве авторемонтных предприятий применяют цеховую, участковую или комбинированную структуры: 1) Цеховую структуру используют на кр...

Б. М. Тишин ,

негосударственный судебный эксперт в области автотехнической экспертизы,

кандидат технических наук

(г. Санкт-Петербург)

Расстояния тормозного и остановочного пути, рассчитанные имеющимися в экспертной практике методами, основаны на допущении о равенстве скорости движения транспортного средства на всём протяжении процесса торможения. В работе предложена методика уточнённого расчёта расстояний тормозного и остановочного пути транспортных средств, учитывающая снижение скорости на всех этапах процесса торможения. Рассчитанные расстояния методом уточнения дают результат на 10÷20 % меньше, чем по методикам, имеющимся в распоряжении экспертов сегодня.

Ключевые слова: методика расчёта; тормозной путь; остановочный путь; равенство скоростей; снижение скорости; погрешность результатов; замедление; время движения.

Т 47

ББК 67.52

УДК 343.983.25

ГРНТИ 10.85.31

Код ВАК 12.00.12

To the question of the refined calculation of the braking and stopping distance of the vehicle in the analysis of road accidents and the production of auto-technical examinations

B. M. Tishin,

non-state forensic expert in the field of autotechnical expertise

(city Sankt-Peterburg)

The distances of the braking and stopping tracks, calculated by the methods available in expert practice, are based on the assumption that the speed of the vehicle is equal throughout the braking process. In the work the technique of the refined calculation of distances of a brake and stopping way of vehicles, taking into account speed reduction at all stages of process of braking is offered. Calculated distances by the refinement method give a result of 10 ÷ 20 % less than the methods available to experts today.

Keywords : calculation technique; braking distances; stopping way; equality of speeds; reduction in speed; error in results; slowing down; driving time.

_____________________________________

Наиболее объективным показателем, по которому можно судить о скорости движения перед торможением, являются следы, оставленные шинами транспортного средства на дорожном покрытии.

Скорость движения транспортного средства перед торможением в экспертной практике рассчитывают по формуле:

Здесь:

Установившееся замедление при торможении транспортного средства;

Нормативное время нарастания замедления;

- длина замеренного следа торможения до остановки транспортного средства.

В данной формуле учитывается то обстоятельство, что при нажатии на педаль тормоза происходит постепенное нарастание замедления, и поэтому в формуле учитывается изменение скорости за время нарастания замедления как средняя величина при начальном замедлении «0» и конечном - «».

Однако изменение скорости движения в процессе торможения происходит не только за время нарастания замедления, но и за время срабатывания тормозного привода и за время движения транспортного средства, когда водитель принимает решение о необходимости торможения, прекращает подачу топлива и переносит ногу с педали подачи топлива на педаль тормоза. В это время транспортное средство двигается под действием силы инерции, преодолевая сопротивление движению транспортного средства в зависимости от условий движения и сопротивление принудительному прокручиванию коленчатого вала двигателя от колёс через трансмиссию, если не выключена передача на коробке переключения передач (КПП), так как обороты коленчатого вала резко уменьшаются после прекращения подачи топлива, а колёса продолжают вращение какое-то время, практически, с прежней скоростью.

В настоящее время наличие в системе тормозов устройства антиблокировки колёс (АБС), не позволяет колёсам блокироваться при интенсивном (экстренном) торможении. Поэтому следов торможения, как таковых, на дорожном покрытии не остаётся. Это положение закреплено в ГОСТ Р 51709-2001 п. 4.1.16: «АТС, оборудованные антиблокировочными тормозными системами (АБС), при торможениях в снаряжённом состоянии, (с учётом массы водителя), с начальной скоростью, не менее 40 км /час , должны двигаться в пределах коридора движения без видимых следов увода и заноса, а их колёса не должны оставлять следов юза на дорожном покрытии до момента отключения АБС при достижении скорости движения, соответствующей порогу отключения АБС (не более 15 км /час ). Функционирование сигнализаторов АБС должно соответствовать её исправному состоянию».

Это же обстоятельство не позволяет устанавливать скорость транспортного средства перед торможением по приведённой формуле, учитывающей изменение скорости за время нарастания замедления.

Поэтому скорость движения перед торможением устанавливается следствием, судом, экспертами другими методами, когда и изменение скорости за время нарастания замедления не учитывается.

Согласно ГОСТ Р 51709-2001 , под тормозным путём понимается расстояние, пройденное АТС от начала до конца торможения.

Тормозная диаграмма, приведённая в ГОСТ Р 51709-2001 в приложении «Б» изображена на рис. 1.

Рис. 1. Тормозная диаграмма: время запаздывания тормозной системы; время нарастания замедления; время торможения с установившимся замедлением; время срабатывания тормозной системы; установившееся замедление АТС; Н и К - начало и конец торможения соответственно.

Начало торможения - это момент времени, в который транспортное средство получает сигнал о необходимости осуществить торможение. Обозначено точкой «Н» в приложении «Б».

Конец торможения - это момент времени, в который исчезло искусственное сопротивление движению АТС или оно остановилось. Обозначено точкой «К» в приложении «Б».

В приложении «Г» (ГОСТ Р 51709-2001) указано, что допускается вычисление тормозного пути в метрах, для начальной скорости торможения по результатам проверок показателей замедления АТС при торможении по формуле (приложение «Д»):

где: - начальная скорость торможения АТС, км /час ;

Время запаздывания тормозной системы, с ;

Время нарастания замедления, с ;

Установившееся замедление, м /с 2 ;

В приложении «Д» первое слагаемое выражения тормозного пути приравнивается к выражению, в котором «А» - коэффициент, характеризующий время срабатывания тормозной системы.

В этом же приложении даётся таблица значений коэффициента «А», и нормативного установившегося замедления для различных категорий АТС.

Данный способ расчёта применяется при пересчётах нормативов тормозного пути.

Таблица Д. 1

Исходя из нормативных значений коэффициента «А», для АТС категорий М1, М2, М3, расстояние тормозного пути увеличивается на 10 % от величины начальной скорости. Для АТС категорий N1, N2, N3 без прицепа - на 15 % от величины начальной скорости. Для АТС категорий N1; N2; N3 с прицепом или полуприцепом - на 18 % величины начальной скорости.

Начальная скорость подставляется в км /час .

В практике анализа ДТП или при производстве автотехнических экспертиз для определения эффективности торможения принимается не тормозной путь, обусловленный техническими параметрами автотранспортного средства, а остановочный путь АТС, обусловленный как техническими параметрами транспортного средства, так и психофизиологическими возможностями водителя.

По определению, данному профессором С. А. Евтюковым - остановочный путь - это расстояние, необходимое водителю для остановки транспортного средства с помощью торможения при начальной скорости торможения при движении в конкретных дорожных условиях. Остановочный путь складывается из расстояния, проходимого транспортным средством за время реакции водителя на опасность, запаздывания тормозного привода и нарастания замедления при экстренном торможении, а также расстояния, проходимого транспортным средством с установившемся замедлением вплоть до полной его остановки.

Как видно из определений тормозного и остановочного пути, они отличаются друг от друга на расстояние, которое проходит транспортное средство за время реакции усреднённого водителя.

В экспертной практике остановочный путь рассчитывается, исходя из нормативов времени реакции усреднённого водителя, по видам дорожно-транспортных ситуаций, нормативного времени запаздывания тормозного привода и нарастания замедления по категориям транспортных средств и видам тормозных приводов.

где: - время реакции водителя, выбираемое экспертом по таблицам дифференцированных значений времени реакции водителя, в соответствии с метеорологическими и дорожными условиями .

- нормативно-технические значения параметров торможения, принимаемые экспертом по таблицам экспериментально расчётных значений параметров торможения автотранспортных средств в экспертной практике .

Как для расчёта тормозного пути по формуле, приведённой в ГОСТ, так и для расчёта остановочного пути по формуле, применяемой в практике экспертных расчётов, сделаны допущения: начальная скорость движения транспортного средства перед торможением принимается равной скорости и при нажатии на педаль тормоза и при начале движения в заторможенном состоянии с установившемся замедлением. То есть условно принимается, что на всём протяжении процесса торможения до момента возникновения установившегося замедления, скорость движения транспортного средства остаётся постоянной.

На самом деле, в процессе торможения постоянно происходит снижение скорости как при движении за время реакции водителя, так и при движении за время срабатывания тормозной системы. При расчёте тормозного и остановочного пути в приведённых формулах применяются параметры, учитывающие расстояния, которые проходит транспортное средство на этапах торможения, но не учитывается, что эти расстояния транспортное средство проходит с постоянно уменьшающейся скоростью.

При движении транспортного средства во время реакции водителя оно под действием силы инерции проходит расстояние , преодолевая силу сопротивления качению по фактическому дорожному покрытию, и, если при нажатии на педаль тормоза не происходит выключения передачи КПП, то и преодолевая силу сопротивления движению от прокручивания коленчатого вала двигателя через трансмиссию.

Сила сопротивления качению транспортного средства в общем случае определяется произведением коэффициента сопротивления качению на фактическом покрытии дороги на силу тяжести транспортного средства:

При движении на горизонтальном участке пути или когда уклоном - подъёмом можно пренебречь,

Сопротивление движению транспортного средства, возникающее от прокручивания коленчатого вала двигателя, очень сложно рассчитать аналитически, поэтому в практике теории движения автомобилей силу сопротивления движению, возникающую от прокручивания вала двигателя через трансмиссию, рассчитывают по эмпирической формуле Ю. А. Кременца :

где - рабочий объём двигателя (литраж), в литрах;

Скорость движения транспортного средства перед торможением в км /час .

Сила тяжести транспортного средства, кг .

Если движение осуществляется не на прямой передаче, то в числитель вводится передаточное число КПП передачи.

Сложность учёта этих параметров заключается в том, что для каждого конкретного случая необходимо вычислять свои значения замедления, возникающего при преодолении сопротивлений движению. Однако это же и повышает точность произведённых расчётов остановочного и тормозного пути.

Замедление транспортного средства при преодолении сопротивления движению определяется по общей формуле замедления:

где - суммарное значение коэффициента сопротивления движению.

В частности, оно включает в себя коэффициент сопротивления качению и условный коэффициент сопротивления от прокручивания вала двигателя через трансмиссию - .

Коэффициент рассчитывается по общей формуле - сила сопротивления, поделённая на силу тяжести транспортного средства.

Замедление транспортного средства, возникающее при движении за время реакции водителя:

За время реакции водителя происходит снижение скорости движения:

м/c

В момент начала реагирования на опасность скорость движения транспортного средства , а в момент нажатия на педаль тормоза -

М/с

Следовательно, всё время движения транспортного средства за время реакции водителя следует рассматривать, как движение со средней скоростью:

Исходя из представленного расчёта, к моменту начала срабатывания тормозной системы скорость транспортного средства будет не

м /с

При движении транспортного средства за время срабатывания тормозной системы (, конец движения осуществляется со скоростью:

м /с

Движение транспортного средства за время срабатывания тормозной системы осуществляется со средней скоростью:

Снижение скорости за время срабатывания тормозной системы

Таким образом, к моменту появления установившегося замедления скорость транспортного средства равна

Именно эту скорость следует подставлять в слагаемое, определяющее расстояние перемещения транспортного средства за время движения с установившимся замедлением до остановки или до заданного значения.

Предложенная методика учёта снижения скорости позволяет предложить другой вариант расчёта остановочного и тормозного пути:

Несмотря на громоздкость предложенных выражений, они несложны в вычислениях, так как здесь приведены общие выводы. При последовательном решении значений средних скоростей по начальным и конечным скоростям, процесс вычислений упрощается.

Рассмотрим какое-либо конкретное событие торможения легкового транспортного средства категории , при времени реакции водителя на опасность, равном 1 с , времени запаздывания тормозного привода равным 0,1 с , времени нарастания замедления, возникающего на сухом асфальтовом покрытии 0,35 с , при установившемся замедлении 6,8 м /с 2 . Рабочий объём двигателя 2 л , фактическая масса транспортного средства 1500 кг , начальная скорость движения транспортного средства перед торможением 90 км /час (25 м /с ). Установившееся замедление принято без учёта влияния системы АБС.

Замедление в процессе движения транспортного средства за время реакции равно:

м/с 2

где - коэффициент сопротивления качению на сухом горизонтальном асфальте - 0,018 .

Условный коэффициент сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя через трансмиссию:

Замедление транспортного средства за время реакции водителя:

При движении за время реакции водителя происходит снижение скорости движения:

Средняя скорость движения за время реакции водителя:

Скорость в конце времени реакции:

Установившееся замедление за время срабатывания тормозной системы:

Снижение скорости за время срабатывания тормозной системы:

Средняя скорость движения за время срабатывания тормозной системы.

Скорость движения в конце времени срабатывания тормозной системы:

Именно эта скорость и должна подставляться в слагаемое, определяющее расстояние движение транспортного средства в режиме торможения с установившимся замедлением.

Рассчитаем расстояние тормозного пути по формулам, принимаемым в ГОСТ и по предложенной методике:

По методике ГОСТ Р 51709-2001, приложение «Д»:

По методике, допускаемой приложением «Г», ГОСТ Р 51709-2001:

Что составляет, соответственно, 19,8 и 16,6 % от величины тормозного пути, определённого по ГОСТ Р 51709-2001.

По принятой в экспертной практике методике расчёта расстояния остановочного пути:

По предложенной методике уточнённого расчёта:

Что составляет 11,6 % от величины тормозного пути, рассчитанного по принятой методике:

Предлагаемая методика позволяет учитывать влияние конкретной модели транспортного средства и при дифференцированном расчёте тормозного и остановочного пути уменьшить погрешность расчёта. Это позволяет принимать категорический вывод о наличии или отсутствии технической возможности предотвращений дорожно-транспортных происшествий на более обоснованных расчётах, а не на усреднённых нормативных параметрах и допущении о равенстве скорости движения в процессе всего процесса торможения до момента возникновения установившегося замедления.

Применяемые в экспертной практике формулы расчёта тормозного и остановочного пути дают завышенный результат, превышающий 10 %, по сравнению с предлагаемой методикой уточнённого расчёта. При расчёте тормозных и остановочных путей транспортных средств категорий N 1 , N 2 , N 3 по предлагаемой методике разность результатов по сравнению с применяемыми методиками будет увеличиваться, так как растёт значение коэффициента «А».

Литература:

1. Евтюков С.А., Васильев Я. В. Экспертиза ДТП: Справочник. - СПб.: ДНК, 2006.

2. Применение дифференцированных значений времени реакции водителя в экспертной практике: Методические рекомендации ВНИИСЭ. - М., 1987.

3. Использование в экспертной практике экстремально-расчетных значений параметров торможения АТС: Методические рекомендации ВНИИСЭ. - М., 1986.

4. Боровский Б. Е. Безопасность движения автомобильного транспорта. - Л.: Лениздат, 1984.

Остановочное время автомобиля определяется по следующей формуле:

где – время реакции водителя, с;

– время срабатывания тормозной системы, с;

– время нарастания замедления, с;

k э – коэффициент эффективности торможения;

V 0 – скорость автомобиля непосредственно перед началом торможения, м/с;

– коэффициент сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги;

g – ускорение свободного падения;

принимаем равным 0,8 с;

для автомобилей с гидравлическим приводом тормозов 0,2 – 0,3 с, для автомобилей с пневматическим приводом тормозов 0,6 – 0,8 с;

рассчитывается по формуле:

где G – вес автомобиля с данной нагрузкой, Н;

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

h ц – расстояние от центра тяжести автомобиля до поверхности дороги, м;

k 1 –скорость нарастания тормозных сил, кН/с;

L – база автомобиля, принимаем 3,77м.

Расстояние от задней оси автомобиля до центра тяжести рассчитывается по формуле:

где М 1 – масса автомобиля, приходящаяся на переднюю ось, кг;

М – масса всего автомобиля с данной нагрузкой, кг;

k 1 выбирается в зависимости от типа тормозной системы:

для автомобилей с гидравлическим приводом тормозов k 1 = 15 – 30 кН/с;

k э выбирается в зависимости от типа автомобиля и его весового состояния из следующей таблицы.

Таблица 4.1 - Значения коэффициентов эффективности торможения

При расчетах принимаем:

а) автомобиль до торможения двигается с постоянной скоростью, равной 40 км/ч (V 0 = 11,11 м/с);

б) коэффициент сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги = 0,6.

в) коэффициент эффективности торможения k э принимаем без нагрузки 1,2, с полнойц нагрузкой 1,5.

г) скорость нарастания тормозных сил k 1 =25кН/с.

Для автомобиля ГАЗ-3309 без нагрузки:

По формуле (4.3) рассчитаем расстояние от задней оси автомобиля до центра тяжести:

Время нарастания замедления рассчитаем по формуле (4.2):

Остановочное время автомобиля определим по формуле (4.1):

4.2 Определение остановочного пути автомобиля с полной нагрузкой и без нагрузки

Определение остановочного пути автомобиля производим по следующей формуле:

(4.3)

Для автомобиля ГАЗ-3309с полной нагрузкой:

Для автомобиля ГАЗ-3309без нагрузки:

4.3 Определение замедления автомобиля с полной нагрузкой на уклоне и на подъеме

При торможении автомобиля на уклоне или на подъеме сила его инерции уравновешивается алгебраической суммой тор­мозной силы и силы сопротивления подъему. При движении на подъем эти силы складываются, а на уклоне – вычитаются.

Главная » Двигатель » Как определить время нарастания замедления автомобиля. Кристи Н.М. Методические рекомендации по производству автотехнической экспертизы - файл n1.doc. Определение замедления автомобиля с полной нагрузкой на уклоне и на подъеме