Анализ процесса торможения автомобиля с помощью теорем динамики материальной точки

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. В этой работе необходимо установить зависимости величин остановочного и тормозного путей автомобиля как от исходной его скорости, так и от дорожных условий, в частности состояния дорожного покрытия.

С точки зрения законов динамики при торможении автомобиля происходит уменьшение его кинетической энергии за счет работы сил сопротивления движению.

В этом смысле можно отметить, что при потребности в интенсивном и тем более экстренном торможении необходимо создать дополнительное и значительное сопротивление движению автомобиля с помощью тормозных механизмов.

При этом следует иметь в виду, что современные автомобиля, в том числе и грузовые, могут оснащаться антиблокировочной системой (АБС), что исключает движение автомобиля с юзом, т.е. блокировкой колес и, безусловно, повышает эффективность процесса торможения и безопасность перемещения автомобиля в режиме торможения, особенно в условиях скользкого дорожного покрытия.

Исходными данными при проведении расчетов в данной лабораторной работе необходимо принять:

- V-исходная скорость автомобиля 40, 60, 90 км\час,

- -время реакции водителя в конкретной дорожной ситуации (в среднем 0, 8 сек),

- -время срабатывания тормозов конкретного (исследуемого) автомобиля 0, 1с-0, 2с,

- время нарастания полного тормозного замедления в зависимости от дорожных условий и типа автомобиля 0, 1с – 0, 6 с,

-j- полное замедление автомобиля в зависимости от состояния дорожного покрытия и типа автомобиля при коэффициентах сцепления 0, 2; 0, 4; 0, 7, которое определяется произведением коэффициента сцепления на величину ускорения свободного падения g (9, 81 м\с2).

Расчетная формула для вычисления величин остановочного и тормозного пути имеет вид , здесь первое слагаемое представляет собой расстояние, преодолеваемое автомобилем за время естественного запаздывания торможения, второе – тормозной путь автомобиля, т.е. расстояние, преодолеваемое в режиме торможения с максимальным замедлением.

Полное замедление автомобиля зависит как от типа транспортного средства, так и от дорожных условий, должно быть принято из справочных данных для каждой величины коэффициента сцепления, указанной выше.

При этом, теоретическое значение величины максимального тормозного замедления может быть установлено по формуле (м\с2), при этом , g=9, 81м\с2.

Результаты проведенных расчетов должны быть проиллюстрированы графиками зависимостей остановочного пути автомобиля как от исходной его скорости, так и от дорожных условий (состояния дорожного покрытия).

Следующей задачей, решаемой в этой лабораторной работе, является определение безопасной скорости движения автомобиля в конкретных дорожных условиях с учетом ограниченной дальности прямой видимости с места водителя (например при движении и со светом фар).

Речь идет о движении автомобиля в темное время суток, когда дальность видимости с места водителя определяется дальностью видимости при включенном свете фар (дальнем и ближнем).

Поскольку водитель для обеспечения безопасности движения обязан принять при обнаружении препятствия возможные меры к снижению скорости вплоть до полной остановки автомобиля путем торможения, то это означает, что при обнаружении опасности водитель обязан остановить автомобиль на расстоянии, не превышающем дальности видимости в свете фар.

Это означает, что водитель обязан при выборе скорости автомобиля учитывать не только дорожные условия (состояние дорожного покрытия), но и дальность видимости в свете фар (ближнего и дальнего).

Для определения безопасной скорости автомобиля, обеспечивающей водителю возможность остановить транспортное средство на расстоянии, соответствующем дальности видимости, можно воспользоваться соотношением (км\час),

здесь - время естественного запаздывания торможения автомобиля(сек),

L – дальность видимости с места водителя при свете фар (дальнем и ближнем) (м).

Остальные обозначения и значения приведены выше.

При этом необходимо определить безопасную скорость автомобиля при дальностях видимости на ближнем свете фар (40-50 м) и дальнем (100-120м), а также при различных коэффициентах сцепления с дорожным покрытием (0, 2 – 0, 7), от величины которого зависит полное замедление автомобиля и время нарастания этого замедления.

Следует отметить, что при выборе безопасной скорости в темное время суток при включенном свете фар предполагается максимальная концентрация внимания водителя, в связи с чем время реакции водителя в этом случае принимается 0, 3 сек.

Поскольку величина безопасной скорости автомобиля определяется исходя из обязательного соблюдения неравенства , то это означает, что результаты расчетов безопасной скорости исходя из дальности видимости при свете фар и с учетом состояния дорожного покрытия необходимо нанести на графики зависимости величины остановочного пути от дорожных условий, указав точки, соответствующие значениям величин этих безопасных скоростей, установив таким образом зону безопасного движения по данному критерию.