Как определить время нарастания замедления автомобиля. Примеры решения типовых задач автотехнической экспертизы

Установившееся замедление , м/с 2 , рассчитывают по формуле

. (7.11)

=9,81*0,2=1,962 м/с 2 ;

=9,81*0,4= 3,942 м/с 2 ;

=9,81*0,6=5,886м/с 2 ;

=9,81*0,8=7,848 м/с 2 .

Результаты расчетов по формуле (7.10) сведены в таблицу 7.2

Таблица 7.2 – Зависимость остановочного пути и установившегося замедления от начальной скорости торможения и коэффициента сцепления

По данным таблицы 7.2 строим зависимость остановочного пути и установившегося замедления от начальной скорости торможения и коэффициента сцепления (рисунок 7.2).

7.9 Построение тормозной диаграммы атс

Тормозной диаграммой (рисунок 7.3)называется зависимость замедления и скорости движения АТС от времени.

7.9.1 Определение скорости и замедления на участке диаграммы, соответствующем времени запаздывания срабатывания привода

Для этого этапа ==const,= 0 м/с 2 .

В эксплуатации начальная скорость торможения = 40 км/ч для всех категорий АТС.

7.9.2 Определение скорости АТС на участке диаграммы, соответствующем времени нарастания замедления

Скорость
, м/с, соответствующую концу времени нарастания замедления, определяют по формуле

=11,11-0,5*9,81*0,7*0,1=10,76 м/с.

Промежуточные значения скорости на данном участке определяют по формуле (7.12), при этом
= 0; коэффициент сцепления для категории М 1
= 0,7.

7.9.3 Определение скорости и замедления на участке диаграммы, соответствующем времени установившегося замедления

Время установившегося замедления
, с, рассчитывают по формуле

, (7.13)

с.

Скорость
, м/с, на участке диаграммы, соответствующем времени установившегося замедления, определяют по формуле

, (7.14)

при
= 0
.

Величину установившегося замедления для рабочей тормозной системы автомобилей категории М 1 принимают
=7,0 м/с 2 .

8 Определение параметров управляемости АТС

Управляемость АТС – это его свойство сохранять в определенной дорожной обстановке заданное направление движения или изменять его в соответствии с воздействием водителя на рулевое управление.

8.1 Определение максимальных углов поворота управляемых колес

8.1.1 Определение максимального угла поворота наружного управляемого колеса

Максимальный угол поворота наружного управляемого колеса

, (8.1)

где R н1 min – радиус поворота наружного колеса.

Радиус поворота наружного колеса принимается равным соответствующему параметру прототипа –R н1 min = 6 м.

,

=25,65.

8.1.2 Определение максимального угла поворота внутреннего управляемого колеса

Максимальный угол поворота внутреннего управляемого колеса можно определить, приняв колею шкворней равной колее колес. Предварительно необходимо определить расстояние от мгновенного центра поворота до наружного заднего колеса.

Расстояние от мгновенного центра поворота до наружного заднего колеса
, м, рассчитывают по формуле

, (8.2)

.

Максимальный угол поворота внутреннего управляемого колеса
, град, можно определить из выражения

, (8.3)

,

=33,34.

8.1.3 Определение среднего максимального угла поворота управляемых колес

Средний максимальный угол поворота управляемых колес
, град, можно определить по формуле

, (8.4)

.

8.2 Определение минимальной ширины проезжей части

Минимальную ширину проезжей части
, м, рассчитывают по формуле

=5,6-(5,05-1,365)=1,915м.

8.3 Определение критической по условиям увода скорости движения

Критическую по условиям увода скорость движения
, м/с, рассчитывают по формуле

, (8.6)

где
,
– коэффициенты сопротивления уводу колес передней и задней оси соответственно, Н/град.

Коэффициент сопротивления уводу одного колеса
, Н/рад, ориентировочно определяют по эмпирической зависимости

где
– внутренний диаметр шины, м;
– ширина профиля шины, м;
– давление воздуха в шине, кПа.

К δ1 =(780(0,33+2*0,175)0,175(0,17+98) *2)/57.32=317,94, Н/град

К δ1 =(780(0,33+2*0,175)0,175(0,2+98)*2)/ 57.32=318,07,Н/град

.

Поворачиваемость проектируемого автомобиля – избыточная.

Для обеспечения безопасности движения должно выполняться условие

>
. (***)

Условие (***) не выполняется, так как при определении коэффициентов сопротивления уводу были учтены только параметры шин. В тоже время при определении критической по уводу скорости необходимо учитывать распределение массы автомобиля, конструкцию подвески и другие факторы.

1. Евтюков С. А., Васильев Я. В. Расследование и экспертиза дорожно-транспортных происшествий / под общ. ред. С. А. Евтюкова. СПб.: ООО «Издательство ДНК», 2004. 288 с
2. Евтюков С. А., Васильев Я. В. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий: справочник. СПб.: ООО «Издательство ДНК», 2006. 536 с
3. Евтюков С. А., Васильев Я. В. ДТП: Расследование, реконструкция и экспертиза. СПб.: ООО «Издательство ДНК», 2008. 390 с
4. ГОСТ Р 51709-2001. Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки. М.: Изд-во стандартов, 2001. 27 с
5. Литвинов А. С., Фаробин Я. Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. М.: Машиностроение, 1986. 240 с
6. Судебная автотехническая экспертиза: пособие для экспертов-автотехников, следователей и судей. Ч. II. Теоретические основы и методика экспериментального исследования при производстве автотехнической экспертизы / под ред. В. А. Иларионова. М.: ВНИИСЭ, 1980. 492 с
7. Пучкин В. А. и др. Оценка дорожной ситуации, предшествовавшей ДТП // Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах: сб. докл. 8-й междунар. конф. СПб., 2008. C. 359-363
8. Об утверждении устава Федерального бюджетного учреждения российского федерального Центра судебной экспертизы при Министерстве юстиции Российской Федерации: Приказ Министерства юстиции Российской Федерации от 03.03.2014 № 49 (в ред. от 21.01.2016 № 10)
9. Надеждин Е. Н., Смирнова Е. Е. Эконометрика: учеб. пособие / под ред. Е. Н. Надеждина. Тула: АНО ВПО «ИЭУ», 2011. 176 с
10. Григорян В. Г. Применение в экспертной практике параметров торможения автотранспортных средств: метод. рекомендации для экспертов. М.: ВНИИСЭ, 1995
11. Постановление Правительства Российской Федерации от 06.10.1994 № 1133 «О судебно-экспертных учреждениях системы Министерства юстиции Российской Федерации»
12. Постановление Правительства Российской Федерации о Федеральной целевой программе «Повышение безопасности дорожного движения в 2013-2020 годах» от 30.10.2012 № 1995-р
13. Никифоров В. В. Логистика. Транспорт и склад в цепи поставок: учеб. пособие. М.: ГроссМедиа, 2008. 192 с
14. Щукин М. М. Сцепные устройства автомобилей и тягачей: Конструкция, теория, расчет. М.; Л.: Машиностроение, 1961. 211 с
15. Пучкин В. А. Основы экспертного анализа дорожно-транспортных происшествий: База данных. Экспертная техника. Методы решений. Ростов н/Д: ИПО ПИ ЮФУ, 2010. 400 с
16. Щербакова О. В. Обоснование математической модели процесса соударения с целью разработки методики повышения оценки точности определения скорости движения автопоезда в начале опрокидывания на криволинейных траекториях // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 2 (55). С. 252-259
17. Щербакова О. В. Анализ заключений автотехнических экспертиз по дорожно-транспортным происшествиям // Вестник гражданских инженеров. 2015. № 2 (49). С. 160-163

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.

Расчетом движения называют определение основных параметров движения автомобиля и пешехода: скорости, пути, времени и траектории движения.

При расчете равномерного движения автомобиля используют элементарное соотношение

где S а , V а и t à - соответственно: путь, скорость и время движения автомобиля.

Торможение при постоянном коэффициенте сцепления

Если водитель в ходе ДТП тормозил, то начальную скорость автомобиля можно достаточно точно определить по длине следа скольжения (следа хода) шины на дороге, возникающего при полной блокировке колес.

Экспериментальное исследование процесса торможения показывает, что вследствие изменения коэффициента сцепления шин с дорогой и колебаний, вызванных наличием упругих шин и элементов подвески, замедление j в процессе торможения носит сложный характер.

Рис. 5.1. Диаграмма торможения

Для упрощения расчетов полагаем, что за время tн (время нарастания замедления) замедление нарастает по закону прямой (участок АВ), а в течение времени (время tу установившегося замедления) остается постоянным (участок ВС) и по окончании периода полного торможения мгновенно уменьшается до нуля (точка С).

Замедление автомобиля рассчитывают исходя из условий полного использования сцепления всеми шинами автомобиля,

, м/с 2 (5.2)

где g = 9,81 м/с 2 ;

 ч - коэффициент продольного сцепления шин с дорогой, который принимают постоянным.

Так как полное и одновременное использование сцепления всеми шинами автомобиля наблюдается относительно редко, в формулу вводят поправочный коэффициент эффективности торможения Кэ, и формула приобретает следующий вид:

, м/с 2 , (5.3)

Величина К э учитывает соответствие тормозных сил силам сцепления и зависит от условий торможения. Если при торможении были заблокированы все колеса, то К э выбирают в зависимости от  х .

Таблица 5. 1

Значение к при наличии следов юза

Самый распространенный способ определения скорости движения транспортного средства перед началом торможения представлен по формуле, имеющейся во всех литературных источниках,

где: j а - замедление автомобиля, развиваемое при его торможении, зависящее от типа транспортного средства, степени его загрузки, состояния покрытия проезжей части, м/с 2 ;

t н - время нарастания замедления автомобиля при его затормаживании, зависящее также от всех вышеперечисленных факторов, как и замедление, и практически изменяющиеся пропорционально изменению загрузки автомобиля и величине коэффициента сцепления, с;

S - протяженность следа торможения автомобиля, считая до оси задних колес; если след остался от колес обеих осей автомобиля, то из величины следа «юза» вычитается база автомобиля L , м.

Тормозной и остановочный пути автомобиля

Тормозной путь, остановочный путь, след торможения, замедление транспортного средства и т. д. - к значениям этих терминов часто приходится обращаться, чтобы объективно оценить действия водителя в конкретной дорожной ситуации.

Остановочный путь транспортного средства - расстояние, которое преодолевает автомобиль с момента начала реакции водителя на опасность до его полной остановки:

, м (5.5)

Тормозной путь транспортного средства - расстояние, которое преодолевает автомобиль с момента начала нажатия на педаль тормоза до его полной остановки:

, м. (5.6)

Таким образом, остановочный путь автомобиля больше его тормозного пути на величину расстояния, которое преодолевает автомобиль за время реакции водителя t 1 .

Время реакции водителя t 1 . Значение времени реакции водителя (в автотехнической экспертизе) представляет собой промежуток времени с момента появления сигнала опасности в поле зрения водителя до начала воздействия на органы управления транспортного средства (тормозная педаль, рулевое колесо, педаль акселератора).

На время реакции водителя влияют все элементы системы «водитель - автомобиль - дорога - среда» (ВАДС), поэтому целесообразно дифференцировать значения времени реакции в зависимости от типичных дорожно-транспортных ситуаций, характеризующихся определенными сочетаниями взаимосвязанных факторов системы ВАДС. Время реакции колеблется в значительных пределах - от 0,3 до 1,4 и более секунд.

Так, при расчете максимально допустимой скорости по условиям видимости дороги минимальное время простой сенсомоторной реакции следует принимать равным 0,3 с. Такое же время реакции следует принимать при определении минимально допустимой дистанции между попутно движущимися транспортными средствами.

В случае же проявления при движении каких-либо неисправностей транспортного средства, влияющих на безопасность движения, а также при физическом вмешательстве пассажира в процесс управления транспортным средством время реакции водителя можно принять равным 1,2 с.

При дорожно-транспортных происшествиях в темное время суток, когда препятствие было малозаметно, допускается увеличение времени реакции водителя на 0,6 с.

Время запаздывания срабатывания действия тормозного привода t 2 . В течение этого времени выбирается свободный ход педали тормоза и зазоры привода тормозной системы. Величина зависит от типа привода тормозов и его технического состояния.

Гидравлический привод тормозов срабатывает быстрее пневматического. Время запаздывания срабатывания гидравлического при­вода принимается t 2 = 0,2 - 0,4 с . У легковых автомобилей при экстренном торможении t 2 = 0,2 с , а у грузовых t 2 = 0,4 с. Время запаздывания срабатывания неисправного гидравлического привода (при наличии воздуха в системе или неисправности клапанов в главном тормозном цилиндре) увеличивается. Если тормоза срабатывают со второго нажатия на педаль, то оно повышается в среднем до 0,6 с, а при трех нажатиях - до 1,0 с.

Время запаздывания срабатывания пневматического привода тормозов колеблется в пределах t 2 = 0,4-0,6 с , а среднее его значение t 2 = 0,4 с. У автопоездов, имеющих пневматический привод, это время увеличивается: при одном прицепе t 2 = 0,6 с, а при двух - t 2 = до 1 с .

Время нарастания замедления t н. Временем нарастания замедления считается время от начала появления замедления или от момента соприкосновения накладок с тормозными барабанами до начала момента движения транспортного средства с установившимся максимальным замедлением или до момента полного прижатия накладок к тормозным барабанам, а при образовании следов торможения - до начала образования последних на проезжей части.

При экстренном торможении до момента блокировки колес это время практически изменяется пропорционально изменению загрузки автомобиля и величине коэффициента сцепления.

Время нарастания замедления зависит, главным образом, от типа тормозного привода, типа и состояния дорожного покрытия, массы транспортного средства.

Так, если известна начальная скорость автомобиля V a , то скорость V ю , соответствующую началу полного торможения, можно найти, считая, что в течение t у автомобиль движется равномерно замедленно с постоянным замедлением 0,5 j .

, м/с. (5.7)

Техническая возможность предотвращения ДТП

При анализе обстоятельств дорожно-транспортного происшествия после определения величины остановочного пути автомобиля S о необходимо определить:

Удаление автомобиля (S a ) от места наезда в момент, когда возникла опасность для движения;

Время, необходимое на остановку автомобиля, т. е. время на остановочный путь (t o );

Время пешехода (t п ), которое он затрачивает на движение от места возникновения опасности до места наезда;

Время (), в течение которого заторможенный автомобиль перемещался до наезда.

Время движения пешехода к месту соударения определяется:

, с, (5.8)

где: S n - путь пешехода от места возникновения опасной обстановки до места наезда, м ;

V n - скорость движения пешехода, определенная либо по табличным данным, либо экспериментальным путем, км/ч.

Если время движения пешехода к месту соударения меньше или равно суммарному времени реакции водителя и времени срабатывания тормозного привода (t n  t 1 + t 2 + 0,5t н = Т ), то пешеход окажется в полосе движения автомобиля, тогда как торможение еще не наступило. В таком случае технической возможности предотвратить наезд нет, независимо от значения скорости движения транспортного средства.

Если t a > Т, то анализ осуществляют в следующей последовательности:

Определяют расстояние S a между автомобилем и местом наезда в момент возникновения опасности для движения;

Сравнивают расстояние S а с остановочным путем транспортного средства S o .

Если остановочный путь автомобиля (S о ) меньше расстояния (S a ), то следует вывод о технической возможности избежания ДТП, в противном случае таковая у водителя отсутствует.

Для определения расстояния S a ВНИИСЭ рекомендует следующие формулы:

В случае наезда до начала торможения

, м, (5.9)

где L уд - расстояние от места удара автомобиля до его передней части, м;

В случае, если заторможенный автомобиль после наезда продолжал движение до остановки,

, м (5.10)

, м, (5.11)

где - расстояние, которое преодолевает автомобиль после наезда до полной остановки.

Торможение, целью которого является максимально быстрая остановка, называется экстренным. При экстренном торможении считается, что силы сцепления используются полностью, то есть силы торможения достигают максимального значения одновременно на всех колесах, коэффициенты сцепления j х на всех колесах одинаковы и неизменны за весь период торможения.

При таких допущениях процесс торможения может быть описан графиком зависимости j з = f(t) (рисунок 3.1), называемым тормозной диаграммой. Начало координат соответствует моменту обнаружения опасности. На диаграмму для лучшей иллюстративности наносят зависимость V = f(t) .

t рв - время, прошедшее от момента обнаружения опасности до начала торможения, называют временем реакции водителя. В зависимости от индивидуальных качеств, квалификации водителя, степени его утомления, дорожной обстановки и т. п. t рв может изменяться в пределах 0,2…1,5 с. При расчетах принимают среднее значение t рв = 0,8 с.

t с - время срабатывания тормозов, с:

Для дисковых тормозов с гидроприводом t с = 0,05…0,07 с;

Для барабанных тормозов с гидроприводом t с = 0,15…0,20 с;

Для барабанных тормозов с пневмоприводом t с = 0,2…0,4 с.

t н - время нарастания замедления, с:

Для легковых автомобилей t с = 0,05…0,07 с;

Для грузовых автомобилей с гидроприводом t н = 0,05…0,4 с;

Для грузовых автомобилей с пневмоприводом t н = 0,15…1,5 с;

Для автобусов t с = 0,2…1,3 с.

Максимальное замедление j з max при торможении достигается при достижении максимального усилия воздействия на тормозную педаль, поэтому считается, что сила торможения будет неизменной, а замедление также можно принять постоянным.

При экстренном торможении на горизонтальной дороге максимальное замедление по условиям сцепления можно определить по формуле:

j з max = j х ×g , м/с 2 . (3.1)

За время t н (время нарастания замедления) изменение замедления j з происходит пропорционально времени, то есть график j з = f(t н) - прямая линия.

t т – минимальное время торможения, с;

t р – время растормаживания (это время от начала отпускания тормозной педали до возникновения зазора между фрикционными элементами).

Построение тормозной диаграммы осуществляется в соответствии с выбранными масштабами времени t , скорости V и замедления j в прямоугольной системе координат, в соответствии с рисунком 3.1.

На участках t рв , t с скорость V остается равной V o – скорости в начале торможения; на участке t н величина скорости плавно снижается, а на участке t т изображается в виде прямой линии, так как замедление постоянное (V = V o - j з ×t , м/с).