Проект" Безопасность движения. Расчет тормозного пути"

Оглавление

Введение

Может случиться так, что от длины тормозного пути будет зависеть целостность кузова автомобиля и сохранность его пассажиров. Автомобиль на скорости просто не может резко замереть после нажатия на тормоз, даже если на нем стоят качественные покрышки и эффективная система торможения. После того, как нажата педаль тормоза, машина в любом случае преодолевает некоторое расстояние, и называется это расстояние — тормозной путь.

Водителю необходимо постоянно рассчитывать длину тормозного пути в соответствии с одним из правил по безопасности движения, которое говорит о том, что путь торможения должен быть меньше, чем расстояние до помехи.

В данной ситуации, все зависит от реакции и умения водителя, чем раньше он нажмет на тормоз и правильнее рассчитает длину тормозного пути, тем раньше, и успешнее авто затормозит.

Актуальность работы: безопасность движения всегда является одним из важнейших факторов в инженерных транспортных разработках.

Цель работы: исследование факторов, влияющих на длину тормозного пути автомобиля.

Задачи:

- изучить информацию об антиблокировочной системе тормозов, ее преимуществах и недостатках;

- изучить способы расчета тормозного пути автомобиля в зависимости от дорожного покрытия и скорости автомобиля;

- выполнить расчет тормозного пути при скорости автомобиля 50 км/ч - 100 км/ч на разных дорожных покрытиях и сделать выводы.

Гипотеза: антиблокировочная система тормозов является инженерной разработкой, позволяющей обеспечивать безопасность движения на дорогах.

Теоретическая часть

Тормозной путь автомобиля

1. Факторы влияющие на тормозной путь автомобиля

Тормозной путь – расстояние, которое потребуется автомобилю, чтобы полностью остановиться с момента начала работы системы торможения.

В обиходе этот термин часто путают с остановочным, однако тормозной и остановочный путь – разные понятия. В последнем случае учитывается расстояние, прошедшее с момента осознания водителем необходимости торможения до скорости 0 км/ч. Тормозной путь – часть остановочного.

Рассматриваемый показатель не является постоянной величиной и может варьировать по ряду причин. Все факторы, влияющие на путь торможения, можно разделить на две большие группы: зависящие от водителя и независящие от водителя. К числу причин, не зависящих от человека за рулем, относят:

• состояние дороги;

• погода.

Несложно догадаться, что в дождь, снег или гололед расстояние, которое потребуется для остановки автомобиля, будет большим, чем на сухом асфальте. Торможение окажется длительным и при движении по гладкому асфальту, в который не была добавлена каменная крошка. Здесь колесам не за что зацепиться, в отличие от шершавых покрытий.

Факторы, зависящие от водителя или владельца авто:

• состояние тормозов;

• устройство системы;

• наличие ABS;

• вид покрышек;

• загруженность ТС;

• скорость движения.

Тот факт, что длина тормозного пути автомобиля напрямую зависит от исправности системы торможения, не требует доказательств. Машина с неработающим тормозным контуром или изношенными колодками никогда не сможет остановиться также быстро, как исправное ТС. От чего зависит скорость замедления? Разумеется, от вида покрышек и качества резины. Так, на голом, пусть и промороженном асфальте, а также в снежной каше, лучше всего тормозят т. н. «липучки» — зимние покрышки, не оснащенные шипами. В свою очередь, в гололед и на заснеженных дорогах наиболее эффективной является «ошипованная резина». Приведем пример:

Скорость торможения напрямую зависит от способа торможения. Резкий тормоз до упора, приведет к заносу или движению машины юзом (если машина не оборудована системой ABS).

Постепенное нажатие на педаль применяется, когда на дороге хорошая видимость и спокойная обстановка, оно не подходит для экстренных ситуаций. При прерывистом нажатии можно потерять управляемость, но зато быстро остановиться. Также возможно ступенчатое нажатие (схоже по эффекту с системой АБС).

Самой массовой опцией, которая появилась на машинах в последние десять лет, стала антиблокировочная система тормозов — АБС, предотвращающая блокировку колес при торможении. Если во время торможения одно или несколько колес автомобиля заблокируются и начнут скользить по поверхности, АБС ослабит давление в соответствующей тормозной магистрали, и колесо вновь начнет вращаться. Если педаль тормоза будет постоянно и сильно нажата, этот процесс блокировки-разблокировки колеса будет продолжаться непрерывно до конца торможения и может осуществляться несколько раз в секунду. Даже многие из тех, кто знает, что такое ABS, порой ошибочно или не до конца верно представляют себе основное предназначение этой системы. Главной ошибкой в представлении функционала АБС является уверенность в том, что антиблокировочная система нужна для уменьшения тормозного пути автомобиля. Однако на самом же деле ее главное предназначение — сохранить возможность управлять транспортным средством во время торможения, даже экстренного.

Еще одна фундаментально важная функция АБС, прямо проистекающая из вышеописанного — обеспечение безопасного, равномерного и прямолинейного торможения на поверхностях с неоднородным сцеплением. Например, если одна сторона автомобиля попала на мокрую поверхность, скользкую линию разметки или наледь, а другая движется по относительно чистому асфальту, экстренное торможение без АБС приведет к тому, что одна сторона будет тормозить эффективнее чем другая — и автомобиль немедленно развернет и закрутит в неуправляемом заносе. Особенно это опасно при движении в повороте, когда на автомобиль уже действует боковое усилие: перепад эффективности торможения колес в этом случае легко нарушает баланс.

Впрочем, утверждение о полезности ABS для уменьшения тормозного пути автомобиля тоже верно, но лишь отчасти. На поверхностях с равномерным и достаточным сцеплением колес с покрытием торможение «юзом» с заблокированными колесами будет менее эффективным, чем торможение без блокировки колес, и тормозной путь в первом случае, как правило, будет, больше. В этом случае использование АБС действительно уменьшает тормозной путь, не давая колесам скользить по поверхности. Однако на рыхлых поверхностях, таких как гравий, снег или песок, при торможении без ABS заблокировавшиеся колеса зарываются вглубь, создавая перед собой дополнительный барьер, сокращающий тормозной путь. Работа АБС в этом случае заставляет колеса вращаться, не позволяя им зарываться и удлиняя тем самым тормозной путь автомобиля.

«Ухудшает» антиблокировочная система и торможение на чистом льду на шипованных шинах: заблокированное шипованное колесо «вгрызается» в лед, оставляя за собой борозды, и работает на пределе своих возможностей — а если в дело вступает ABS, колесо вращается с короткими проскальзываниями, и эффективность такого торможения будет ниже. Именно этим фактом оперируют многие «опытные» и «знающие» водители, считающие ABS технологическим излишком, мешающим им «контролировать» автомобиль. Однако несмотря на увеличение тормозного пути, АБС и на льду сохраняет свое основное преимущество: дает возможность маневрировать и управлять автомобилем, а не просто ждать исхода, зажав педаль тормоза.

Обильные проверки показали, что ABS сократит тормозной путь на сухом или мокром асфальте, а также отлично работает на гравии. А вот в других условиях система частично теряет свою ценность.
В зимних условиях ABS увеличит тормозной путь на 15-30 метров при движении по снегу или льду. При этом система оставит водителю контроль над машиной, что может быть критически важно при движении по гололёду.

1. Определение тормозного пути расчетным способом

Существуют специальные формулы, которые позволяют определить длину тормозного пути. Тормозной коэффициент у обычного легкого автомобиля равняется единице.

В своей работе мы воспользовались универсальной формулой расчета тормозного пути автомобиля, в которой используются фиксированные коэффициенты. S= k_э * ν₀* ν₀ / (254 * Фс) (1)
где S - тормозной путь в метрах,
k_э - тормозной коэффициент,
ν₀ - скорость в км/ч в начале торможения,
Фc - коэффициент сцепления с дорогой.
Длина тормозного пути обратно пропорциональна коэффициенту сцепления с трассой. Проще говоря — чем хуже "держит" дорога, тем дольше машина тормозит. Посмотрим на изменения коэффициента (Фс) подробнее:
при сухом асфальте — 0,7;
на мокром асфальте — 0,4;
если укатан снег — 0,2;
обледеневшая дорога — 0,1.

Для сравнения полученных результатов, мы решили еще использовать следующую формулу для расчета тормозного пути

Вспоминаем уроки физики, μ – это коэффициент трения, g– ускорение свободного падения, а v₀ – скорость движения машины в метрах в секунду.

Практическая часть

Расчет тормозного пути по разным условиям, в зависимости от типа дорожного покрытия

Мы попробуем просчитать длину тормозного пути автомобиля по разным условиям, в зависимости от типа дорожного покрытия, при скорости движения автомобиля 50 -100 км/ч.

Машина движется по трассе со скоростью в 50 км/ч.

Тогда длина тормозного пути будет равна:

S = 1∙50∙50/(254∙0,7) = 14,1 м на сухом асфальте

v = 50 км/ч = 13,9 м/с ;

сравнения полученных результатов:

S = 13,9² / 2∙ 0,7 ∙ 9,81 = 14,1 м

S = 1∙50∙50/(254∙0,4) = 24,6 м на мокром асфальте

сравнения полученных результатов:

S = 13,9² / 2∙ 0,4 ∙ 9,81 = 24,6 м

S = 1∙50∙50/(254∙0,2) = 49,2 м если укатан снег
сравнения полученных результатов:

S = 13,9² / 2∙ 0,4 ∙ 9,81 = 49,2 м

S = 1∙50∙50/(254∙0,1) = 98,4 м обледеневшая дорога
сравнения полученных результатов:

S = 13,9² / 2∙ 0,1 ∙ 9,81 = 98,4 м

Аналогично нами был выполнен расчет тормозного пути автомобиля при скорости его движения от 60 до 100 км/ч, расчеты приведены в таблице:

Эти цифры позволили нам увидеть, как изменяется тормозной путь при движении автомобиля со скоростями 50 км/ч - 100 км/ч в зависимости от условий: на сухой дороге тормозной путь приблизительно в 1.8 раза меньше в сравнение с мокрой дорогой. При обледеневшем дорожном полотне, тормозной путь в семь раз больше, чем при торможении на сухом асфальте. На заснеженной трассе тормозной путь увеличивается приблизительно в 3.5 раза в сравнение с сухой дорогой.

Так же расчеты дали возможность нам убедиться, что чем больше скорость в начале торможения, тем больше тормозной путь.

Заключение

В ходе исследования мы выяснили, что антиблокировочная система тормозов действительно является инженерной разработкой, позволяющей обеспечивать безопасность движения на дорогах. АБС значительно улучшает активную безопасность автомобиля. Современный водитель гораздо менее специфичен и профессионален, чем полвека назад: если когда-то давно к водителю предъявляли высокие требования, заставляя его уметь многое, то теперь автомобиль стал предметом быта, и управление им делают максимально доступным для каждого. Соответственно, современный автомобиль должен быть максимально удобен и безопасен в управлении даже для начинающего водителя с минимальной квалификацией.

Ну а АБС в частности решает проблему потери управления при экстренном торможении. Резкое появление препятствия на дороге заставляет человека инстинктивно ударить по тормозам. В случае, если он вошел в поворот на слишком высокой скорости, решение будет тем же. Зацепил обочину — тоже торможение… В общем, естественная реакция человека на возникновение опасной или просто нештатной ситуации — это резкое нажатие на педаль тормоза, и уже потом — возможно, попытка исправить эту ситуацию рулем. АБС в этом случае заметно снижает цену этой ошибки. Поэтому неудивительно, что, к примеру, в Евросоюзе оснащение автомобиля АБС стало обязательным по закону еще в 2004 году.

Цель работы достигнута – в ходе выполненных расчетов мы выяснили, как длина тормозного пути автомобиля зависит от состояния дорожного полотна и скорости автомобиля. Эти знания помогают водителю во время торможения и тем самым обеспечивают безопасность движения на дорогах.

Используемые источники:

1.Статья «От чего зависит длина тормозного пути и по какой формуле ее можно рассчитать»

https://znanieavto.ru/stop/tormoznoj-put avtomobilya.html#h2_2

2. Борис Игнашин Статья «Как ездить зимой с АБС или ЕСП»

https://www.kolesa.ru/article/kak-ezdit-zimoj-s-abs-i-esp-2015-01-16

7