Рисунок 1.3 - Графики зависимости ширины динамического  коридора от угла поворота управляемых  колес автомобиля на криволинейном

участке дороги (В_{к. кр}=f(Θ)) при скорости V = 10 км/ч.; V = 20 км/ч. и V = 30 км/ч.

2 Расчет дистанции безопасности при движении автомобиля

 

      Безопасную  дистанцию между автомобилями Д  определяют по различным эмпирическим формулам, так как на нее влияют очень много факторов: скорость и техническое состояние автомобиля; дорожные условия; среда; вид транспорта; квалификация, степень утомленности и культура вождения водителя и другое.

      Динамический  габарит автомобиля L_Д включает его длину L_a и дистанцию безопасности Д между движущимися транспортными средствами, то есть:

             (2.1)

       Допустим, что дистанция Д должна быть равна полному остановочному пути Sо ведомого (впереди движущегося) автомобиля. Тогда:

       ,    (2.2)

где t_p - время реакции водителя (в расчетах может быть принято в интервале от 0,2 до 1,5 с.); принимаем t_p = 0,8с.;

      t_cp - время срабатывания (запаздывания) тормозных механизмов (в расчетах может быть принято в интервале от 0,2 до 0,5 с. для автомобилей с гидравлическим приводом, и от 0,3 до 0,6 с. для автомобилей с пневматическим приводом); т. к. у автомобиля ВАЗ – 2107 гидравлический привод, то принимаем t_cp = 0,2 с.;

      t_н - время нарастания тормозных сил до максимальных значений при экстренном торможении (t_н, с.: от 0,05 до 0,2 – для легковых автомобилей; от 0,05 до 0,4 – для грузовых автомобилей с гидроприводом; от 0,15 до 1,5 – для грузовых автомобилей с пневмоприводом; от 0,2 до 1.5 с. – для автобусов); т. к. автомобиль ВАЗ – 2107 – легковой, то принимаем t_н = 0,05 с.;

      j₃ - установившееся замедление, м/с² (принимается по ГОСТ Р 51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки», для соответствующего класса автомобиля); принимаем по заданию j₃ = 5,8 м/с²;

      L_а - длина автомобиля, м. (принимается из справочника НИИАТ для марки автомобиля ВАЗ - 2107); принимаем L_а = 4,145;

      L_о - зазор между медленно движущимися автомобилями, м. (по разным рекомендациям, зазор между медленно движущимися автомобилями L_о должен составить в пределах 2 - 4 м.); принимаем L_о = 2.

      Для более точного расчета Д₁ в формулу (2.2) нужно ввести поправку на то, что при включении сигнала торможения ведомого автомобиля следующий за ним водитель тоже обязан замедлить скорость своего автомобиля. В случае экстренного торможения или при необходимости существенно снизить скорость движения дистанцию безопасности нужно определить по следующей формуле:

       ,    (2.3)

где j₁ и j₂ - замедление сзади движущегося и ведомого автомобилей соответственно, м/с², ( принимаем по заданию j₁ = 5,8, j₂ = 5,0).

      V - средняя скорость их движения, м/с.

      Рассчитаем  значение L_Д и Д₁ по формулам 2.2. и 2.3 для скорости V = 30 км/ч:

       м.;

       м.

      Расчетные значения L_Д и Д₁ , полученные для последующих скоростей автомобилей V вписываем в таблицу 2.1 и строим графики зависимости Д₁ = f(V) и L_Д = f(V) (рисунок 2.1). 

Таблица 2.1 - Расчетные значения динамического габарита L_Д и дистанции безопасности Д₁ в зависимости от скорости V

 

Рисунок 2.1 - График зависимости динамического  габарита L_Д и дистанции безопасности Д₁ в зависимости от скорости V (L_Д = f(V) и Д₁ = f(V)) 

3 Расчет показателей тормозной динамичности автомобиля

 

     Одним из важных параметров активной безопасности АТС следует считать тормозную  динамичность. К основным показателям  тормозной динамичности относится: максимальное замедление при торможении j_з, минимальное время t_т и путь торможения S_т при заданной скорости; тормозная сила, интенсивность ее нарастания и распределения по осям и колесам автомобиля.

     Из  уравнения движения автомобиля при торможении замедление можно определить расчетным методом по следующей формуле:

      ,    (3.1)

где Р_тор - суммарная тормозная сила на колесах, равная силе сцепления шин с дорогой;

     Р_д и Р_в - сила сопротивления дороги и воздуха соответственно;

     Р_тр - сила трения двигателя и трансмиссии,

     δ_вр - коэффициент учета вращающихся масс при торможении (может приниматься равным δ_вр = 1,04 - 1,08);

     G_а - вес автомобиля, Н;

     g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

     При экстренном торможении, когда тормозные силы на всех колесах достигли значения сил сцепления, а также пренебрегая Р_д, Р_в и Р_тр из уравнения (3.1) имеем:

      ,     (3.2)

где φ_х - коэффициент сцепления шины с дорогой (принимается согласно принятым дорожным условиям, по заданию);

     Ψ - коэффициент, учитывающий сопротивление дороги, Ψ=f±i;

     f - коэффициент сопротивления качению;

     i - уклон дороги (i = t_{g д}).

     Если  учитывать сопротивление воздуха, то:

      ,    (3.3)

где к - коэффициент обтекаемости, Н·с/м²;

     F - лобовая площадь автомобиля, м²;

     V - его скорость, м/с (снижается от V₀ до нуля),V = 2;V =7;V =12.

     Коэффициент сцепления шин с дорогой φ_х при торможении зависит от многих факторов. Предельные значения коэффициента φ_х для неизношенных шин выбирается по заданию для трех состояний, (принимаем по заданию φ_х= 0,2; φ_х= 0,25; φ_х= 0,3).

      Величина  тормозных сил зависит от конструкции  тормозной системы, ее технического состояния, распределения нагрузки на осях автомобиля и от управляющего воздействия водителя.

      Величина  тормозных сил зависит от конструкции  тормозной системы, ее технического состояния, распределения нагрузки на осях автомобиля и от управляющего воздействия водителя. При торможении на горизонтальной дороге нормальные реакции могут быть найдены по следующим формулам:

       ,     (3.4)

       ,     (3.5)

где a, b, L - компоновочные параметры;

      hg - высота центра тяжести АТС.

      Поскольку силы сцепления колес дорогой  при торможении переднего и заднего мостов равны:

       ,      (3.6)

       ,      (3.7)

то тормозные  реакции колес изменяются в зависимости  от интенсивности торможения и нагрузки на колесах.

     В расчетах часто допускают, что тормозные реакции всех колес практически не отличаются и достигают максимальных значений. Тогда время от начала воздействия водителя на педаль тормоза до полной остановки автомобиля, т.е. время торможения равно:

     t_тор=t_с+t_н+t_уст,      (3.7)

а время  от возникновения опасной ситуации до полной остановки автомобиля (время остановки) равно:

     t_ост=t_р+t_с+t_н+t_уст,      (3.8)

где t_p - время реакции водителя. Водитель, заметив препятствие, оценивает дорожную обстановку, принимает решение о торможении, переносит ногу с педали подачи топлива на тормозную педаль. Время t_р, необходимое для этих действий - время реакции водителя - обычно находится в пределах 0,2-1,5 с. Оно зависит от квалификации водителя, его возраста, степени утомления и других факторов. При неожиданном возникновении опасности это время обычно больше. (В расчетах принимаем t_p ≈ 0,8 с);

      t_с - время срабатывания (запаздывания) тормозной системы. Время t_с (время запаздывания тормозной системы) необходимо для устранения зазоров в соединениях тормозного привода и перемещения всех его деталей. Это время, зависящее от конструкции и технического состояния, тормозного привода, колеблется в среднем от 0,2 - 0,4 с (гидравлический привод) до 0,3 – 0,8 с (пневматический привод). У автопоездов с пневматическим приводом тормозных механизмов оно может достигать 2 - 3 с;(т. к. у автомобиля ВАЗ – 2107 гидравлический привод, то принимаем t_cp = 0,2 с.);

      t_н - время нарастания тормозных сил до максимальных значений при экстренном торможении (t_н, с.: от 0,05 до 0,2 - для легковых автомобилей; от 0,05 до 0,4 – для грузовых автомобилей с гидроприводом; от 0,15 до 1,5 - для грузовых автомобилей с пневмоприводом; от 0,2 до 1.5 с. - для автобусов); т. к. автомобиль ВАЗ – 2107 – легковой, то принимаем t_н = 0,05 с.;

     t_уст - продолжительность снижения скорости до остановки при установившемся замедлении (интервал времени, в котором замедление постоянно).

     Тормозной путь (расстояние, пройденное автомобилем  то момента нажатия на тормозную  педаль до полной остановки) можно определить по следующей формуле:

      ,    (3.9)

а остановочный путь:

         (3.10)

где S_р, S_с, S_н, S_уст - расстояния пройденные АТС за время t_р, t_с, t_н, t_уст, соответственно.

     При полном использовании сцепления  с дорогой всеми колесами автомобиля замедление можно определить по формуле 3.2.

     У многих автомобилей достичь одновременно блокировки всех колес практически  невозможно по различным причинам. Поэтому для приближенных расчетов используют поправочный коэффициент  эффективности торможения К_э. В случае, когда коэффициент сцепления шин с дорогой φ_х ≥0,4, для легковых автомобилей можно принять К_э≈1,15, для грузовых автомобилей полной массой (весом) менее 10 т К_э ≈ 1,3-1,5, для автобусов и грузовых автомобилей с полной массой более 10 т К_э ≈ 1,6-1,7. При малом коэффициенте сцепления шин с дорогой φ_х <0,4 для автомобилей всех типов следует принимать К_э = 1. (т. к. коэффициент сцепления по заданию φ_х <0,4, то принимаем К_э = 1).