Delist.ru

Обеспечение дорожной безопасности автомобильного транспорта в зимний период (25.08.2007)

Автор: Молев Юрий Игоревич

а – для автомобилей оснащённых АБС, срабатывающих по минимальному коэффициенту сцепления колеса с дорогой; б – для автомобилей, оснащённых АБС с устройством GMA.

- угол трения между колесом и дорогой, ( - коэффициент сцепления колеса и дороги. Уравнение поворота транспортного средства, преодолевающего заторможенным колесом препятствие на дороге может быть записано в виде:

Способом предотвращения заноса при наезде заторможенным колесом на неразрушаемое препятствие служит опять таки уменьшение тормозного усилия. При растормаживании колёс возрастает их сила сопротивления боковому перемещению, что способствует стабилизации движения автомобиля. Дифференциальное уравнение движения автомобиля при растормаживании автомобиля будет иметь вид:

, (21)

где mi – вес автомобиля, приходящегося на i ое колесо, ri – расстояние от i ого колеса до центра тяжести автомобиля N – число колёс у автомобиля.

(бой сумму времени реакции водителя и срабатывания тормозного механизма.

Сравнение экспериментальных данных и теоретических расчётов, связанных с преодолением заторможенным колесом препятствия показано на рисунке 7.

Методом предотвращения заноса при наезде на недеформируемое препятствие при повороте будет увеличение радиуса поворота, которое, как и в случае с торможением, может быть обеспечено прекращение поворота, на время, необходимое для стабилизации движения. По аналогии с уравнением 19 манёвр «поворот» буде разбит на два участка: прямолинейного движения на расстояние, необходимое для стабилизации движения, и с радиусом поворота, зависящим от величины сцепления колеса с дорогой. При этом действительный радиус поворота будет найден как сумма радиуса поворота, зависящего от коэффициента сцепления колеса с дорогой и прямолинейного участка.

По аналогии с коэффициентом использования тормозного усилия введём коэффициент использования рулевого механизма, который может быть найден из выражения:

, (22)

где hZ – величина прогиба колеса.

Рис.7. Результаты сравнения теоретических и экспериментальных исследований по изменению ускорений торможения автомобиля при наезде на неразрушаемое препятствие;

а – от высоты неровности; б – от статического радиуса колеса

1 – для колеса со статическим радиусом 0,26м; 2 – для колеса со статическим радиусом 0,453м; 3 – экспериментальные точки; 5 – для препятствия высотой 0,06м; 6 – для препятствия высотой 0,03 м; а – теоретические зависимости; б- регриссионные зависимости

Гораздо большее влияние, по сравнению с аварийностью, управляемость автомобиля оказывает на тяжесть последствий. Это обусловлено тем, что большинство аварий происходит на скорости от 0 до 20 км/час. При этом манёвры транспортных средств, предпринимаемые с целью предотвращения ДТП как правило отсутствуют (так как практически любой манёвр на таких скоростях приводит к предотвращению ДТП), а повреждения наносимые участникам дорожного движения, даже пешеходам незначительны. С увеличением скорости водители всё чаще предпринимают неудачные попытки избежать ДТП с использованием манёвров. Так на скоростях свыше 60 км/час повышение управляемости транспортных средств позволило бы избежать более чем 50% аварий (см. рисунок 4).

На рисунке 8 приведён результат обработки статистических данных, показывающих связь между коэффициентом сцепления колеса с дорогой и степенью повреждений пешеходов, водителей и пассажиров транспортных средств исходя из изменения энергии столкновения.

Анализ полученных результатов позволил модифицировать уравнение 19 для случаев ДТП с пострадавшими в условиях движения по дороге заносимой снегом:

где К4 – коэффициент, учитывающий тяжесть последствий при ДТП с пострадавшими, равный 0,5 для случаев ДТП с пешеходами и 0,75 для случаев ДТП с водителями и пассажирами.

Рис.8. Изменение энергии удара при ДТП в условиях разного коэффициента сцепления колеса с дорогой и изменения степени травмируемости пешеходов (а) и водителей и пассажиров (б); 1 - доля ДТП с энергией поглощённой кузовом т/с в пределах от 200 до 500 кДж; 2 - доля ДТП с энергией поглощённой кузовом, превышающей 500 кДж

Изменение коэффициентов общей аварийности и аварийности с пострадавшими пешеходами и водителями и пешеходами показаны на рисунке 9.

Рис. 9. Изменение тяжести последствий ДТП в зависимости от коэффициента

сцепления колёс с дорогой;

1 – ДТП без пострадавших; 2 – ДТП с пострадавшими пешеходами; 3 – ДТП с пострадавшими водителями и пассажирами транспортных средств.

Из рисунка видно, что совершенствование зимнего содержания дорог значительно влияет только на величину ДТП без пострадавших, это объясняется тем, что при движе-

нии в сложных дорожных условиях водители значительно снижают скорость движения транспортных средств, а именно этот параметр и является определяющим при оценке возможных последствий при ДТП.

В четвёртой главе разработана математическая модель полислоистого полизонального снежного покрова, формирующегося на поверхности дорог под действием погодных факторов и движителей транспортных средств. При проведении научных исследований было установлено, что в зависимости от интенсивности выпадения снега (за счёт снегопадов или метелевых переносов), скорости замерзания и объема воды, а также мощности транспортного потока дороги в зимний период характеризуются различными поверхностями, с которыми взаимодействуют движители и рабочее оборудование специальных транспортно-технологических машин. Они представляют собой сложные пространственные системы, обладающими двумя основными характеристиками, определяющими их свойства: опорной прочностью и геометрической формой.

Опорная прочность материала полотна пути формирует такие эксплуатационные свойства, как скоростные и тормозные качества, управляемость, устойчивость, топливная экономичность транспортных средств, а также силу сопротивления разрушения рабочим органом.

Установлено, что в пределах одной полосы образуется до трёх характерных зон – колейная, межколейная и межполосная (зона обочины) В общем виде методика расчёта показана на рисунке 10. Цифрами на рисунке обозначены: 1 – слой свежевыпавшего снега, плотностью от 70 до 120 кг/м3, 2 – слой снега перенесённого на дорогу за счёт метелевого переноса плотностью от 150 до 250 кг/м3, 3 – слой снега, подвергшегося экскавационному разрушению колёсами транспортных средств плотностью от 300 до 350 кг/м3, 4 – слой воды плотностью 1000 кг/м3, 5 – слой льда плотностью от 850 до 900 кг/м3, 6 – слой уплотнённого снега, подвергшегося химической обработке плотностью от 400 до 450 кг/м3, 7 - слой снега, уплотнённого движителями транспортных средств (снежный накат) плотностью 670 кг/м3, 8 – ещё один слой льда плотностью от 850 до 900 кг/м3. В реальных условиях толщина указанных слоёв снега может меняться от 0 до 200-300мм.

Зная значения коэффициента сцепления колеса с дорогой в зависимости от состояния опорной поверхности были получены зависимости изменения аварийности от интенсивности дорожного движения, скорости приноса снега на дорогу и времени с начала или окончания снегопада с учётом параметров его слоистости и зональности.

В пятой главе разработана методика оценки изменения параметров безопасности дорожного движения после применения коммунальных машин. Показано, что в результате воздействия на снег рабочими органами или химическими реагентами не всегда приводит к тому, что снег полностью удаляется с дороги и происходит полное восстановление параметров безопасности дорожного движения.

Так при удалении снега плужными рабочими органами под действием колебаний снегоуборочной техники снежный покров удаляется не полностью и поверхность дороги приобретает специфический вид обусловленный скоростью уборки и типом применяемого рабочего органа. Значения коэффициента приведения К5 в зависимости от скорости движения и величины амплитуды примет следующий вид

а изменение аварийности движения – на рисунке 11

Рис. 10. Блок-схема разработанной методики расчёта геометрических и физико-механических параметров снежного покрова, образующегося на поверхности дорог

Изменение аварийности вследствие снижения активной ширины дороги принято оценивать при помощи коэффициента аварийности, приведённого в «Рекомендациях по обеспечению безопасности движения на автомобильных дорогах»:

где m- количество полос движения, ВО – начальная ширина обочины.

Рис. 11. Изменение коэффициента аварийности дорожного движения от скорости движения транспортных средств и высот неровностей

С учётом того, что уменьшение ширины обочины зависит от толщины снега на неубираемой части дороги hC , поделённой на количество операций по снегоуборке NY получим зависимость изменения коэффициента безопасности дорожного движения:

А коэффициент изменения безопасности дорожного движения определится из выражения:

Результаты расчёта по данной формуле приведены на рисунке 12.

Рис. 12. Изменение коэффициента аварийности дорожного движения от высоты накопленного снежного покрова и количества операций по снегоуборке

загрузка...