Страница:
Значительное влияние на величину тормозного пути оказывает состояние покрытия. Новое покрытие имеет шероховатую поверхность, микроскопические выступы которой, вдавливаясь в резину покрышки, увеличивают её сцепление с дорогой. По мере износа покрытия микронеровности уменьшаются, поверхность становится гладкой и. коэффициент сцепления уменьшается.
На зимних заснеженных и обледенелых дорогах ус-, ловия сцепления резко ухудшаются, и стирается разлит чне в.тормозной динамичности автомобилей всех типов, характерное при торможении на сухих покрытиях.
УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Под устойчивостью понимают способность автомобиля противостоять заносу (скольжению) и опрокидыванию. В зависимости от направления скольжения или опрокидывания различают продольную и поперечную устойчивость. Более вероятно нарушение поперечной устойчивости, возникающее вследствие действия боковых сил: центробежной силы, поперечной составляющей силы тяжести, бокового ветра, ударов о неровности дороги.
Устойчивость движущегося автомоби-ля зависит от следующих факторов: массы автомобиля, высоты его центра тяжести, базы, ширины колеи; размера шин, их конструкции и состояния; радиусов кривизны дороги и состояния ее поверхности; конструкции и состояния тормозов; скорости и направления движения; умения управлять автомобилем.
Установлено, что чем выше расположен центр тяжести автомобиля и чем уже колея, тем выше вероятность опрокидывания. Для повышения устойчивости колея должна быть возможно шире, а центр тяжести - ниже. Наличие груза в кузове, особенно крупногабаритного (контейнеров, тюков, прессованного сена и т. д.), увеличивает высоту центра тяжести, тем самым снижая устойчивость.
На повороте существенное влияние на устойчивость кроме перечисленных факторов оказывает также скорость поворота управляемых колес. Резкий поворот может в определенных условиях явиться основным фактором, вызвавшим нарушение устойчивости автомобиля.
Движение по косогору и по кривой связано с некоторыми дополнительными явлениями, усиливающими вероятность опрокидывания автомобиля. Сюда относится, например, перемещение пассажиров и грузов в сторону действия поперечной силы. Это перемещение вызывает изменение положения центра тяжести подрессоренных масс, вследствие которого возрастает опасность опрокидывания автомобиля. Под действием поперечных сил происходит деформация шин одновременно в двух направлениях - радиальном и поперечном.
При больших значениях поперечных сил шина соприкасается с проезжей частью дороги не только протектором, но и частью боковины, менее эластичной по сравнению с протектором. При весьма больших перегрузках возможно также полное сплющивание шин и врезание обода колеса в верхний слой дорожного покрытия. Механическое зацепление, возникающее в этом случае, резко увеличивает общую силу поперечного сцепления шин с дорогой, а вместе с этим и вероятность опрокидывания автомобиля.
Максимальную допустимую скорость движения автомобиля на поворотах до появления бокового скольжения можно определить по следующей формуле:
V3 = VgRФy
где Vз - максимальная скорость на повороте до появления бокового скольжения автомобиля, м/с;
g - ускорение силы тяжести, м/с2;
R - радиус поворота автомобиля, м;
фу - коэффициент поперечного сцепления шины с дорогой.
Во всех случаях заноса на автомобиль действует поперечная (центробежная) сила, которая появляется при всяком отклонении автомобиля от прямолинейного направления. Как видно из последней формулы, возникновение заноса наиболее вероятно при крутых поворотах автомобиля на скользкой дороге.
В практике редко наблюдается одновременное скольжение обеих осей в поперечном направлении. Гораздо чаще начинают скользить колеса одной оси передней или задней. Наиболее вероятен занос задней оси автомобиля, на колеса которой при разгоне и преодолении больших сопротивлений действует касательная реакция, в десятки раз большая, чем на переднюю ось. Во время торможения же сила сцепления задних колес уменьшается вследствие перераспределения нагрузки, что также способствует их заносу. Занос задней оси у большинства автомобилей не только вероятнее, но и опаснее заноса передней оси. Последний погашается автоматически, так как возникающие центробежная сила и инерционный момент противодействуют повороту передней части автомобиля в сторону заноса. Для гашения заноса задней оси обычно рекомендуется поворачивать управляемые колеса в сторону заноса, уменьшая тем самым величину центробежной силы. Если передние колеса будут повернуты на достаточно большой угол, центробежная сила направится в сторону, противоположную заносу, и он прекратится.
Однако резкий поворот передних колес на чрезмерно большой угол может вызвать скольжение задней оси в обратную сторону и движение автомобиля в направлении повернутых колес. Поэтому сразу после прекращения заноса передние колеса следует повернуть в обратном направлении и вывести автомобиль на прямолинейное движение.
Поперечная сила может вызвать также опрокидывание автомобиля относительно опоры внешних колес. Максимальная скорость движения на повороте до опрокидывания определяется по формуле
(FAvtom01.gif)
где В - ширина колен автомобиля, м; h - высота центра тяжести, м.
Формула дает несколько завышенное (на 10 - 12%) значение допустимой скорости. Это объясняется тем, что в ней не учитывается ряд факторов, в частности таких, как крен кузова, неравномерное распределение груза по ширине кузова и т. д, Как видно из формулы, чем выше расположен центр тяжести автомобиля, тем ниже допустимая скорость движения на повороте по условиям опрокидывания,
В практике эксплуатации автомобилей потеря поперечной устойчивости наблюдается чаще всего при торможении. В этом случае в контактах шин с дорогой действуют большие тормозные силы, и колеса утрачивают способность воспринимать поперечные силы. При полной блокировке колес их движение становится неустойчивым. В случае блокировки колес задней оси автомобиль легко входит в состояние прогрессирующего заноса, из которого, однако, его можно вывести поворотом передних колес, если они еще не использовали полностью силу сцепления и не заблокированы. Если - же раньше блокируются колеса передней оси, то прогрессирующего заноса автомобиля не возникает; однако он полностью утрачивает управляемость, так как поворот заблокированных колес не меняет направления движения.
Безопасность движения автомобиля должна быть сохранена в течение всего срока его работы. Из многочисленных факторов, изменяющихся во время эксплуатации, на устойчивость в большей степени влияет техническое состояние шин и тормозов.
По мере износа протектора шин ухудшается сцепление колеса с дорогой и увеличивается вероятность бокового заноса. Коэффициент сцепления шины, протектор которой изношен до полного исчезновения рисунка, почти вдвое меньше коэффициента сцепления новой шины. Поэтому эксплуатация автомобиля с изношенными шинами недопустима и запрещена правилами движения.
Неправильная регулировка тормозов может привести к различной величине тормозных моментов на колесах правой и левой сторон автомобиля, а возникающий при этом поворачивающий момент - вызвать потерю устойчивости. Неравномерность тормозных усилий на передних колесах опаснее, чем на задних.
Для безопасного вождения на высоких скоростях необходимо стремиться к повышению устойчивости автомобиля. Это достигается понижением центра тяжести, удлинением базы и расширением колеи автомобиля, а также правильной регулировкой тормозов и соблюдением скорости движения, соответствующей состоянию дороги.
УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Под управляемостью понимают способность автомобиля сохранять или изменять направление движения, заданное водителем, с минимальной затратой физической энергии. Именно поэтому управляемость автомобиля больше, чем другие его эксплуатационные свойства, связана с водителем. Для обеспечения хорошей управляемости автомобиля его конструктивные параметры должны соответствовать психофизиологическим особенностям водителя.
Управляемые колеса под воздействием случайных, ударов и толчков постоянно отклоняются от нейтрального положения даже во время прямолинейного движения автомобиля по дороге с ровным асфальтобетонным покрытием. Свойство управляемых колес сохранять нейтральное положение и автоматически в него возвращаться называется стабилизацией. Автомобиль с плохой стабилизацией колес произвольно меняет направление своего движения, вследствие чего водитель вынужден непрерывно поворачивать рулевое колесо то в одну, то в другую сторону, чтобы возвратить управляемые колеса в исходное положение. Плохая стабилизация требует значительных затрат физической энергии водителя, ухудшает устойчивость автомобиля, повышает износ шин и деталей рулевого механизма.
У автомобиля с хорошей стабилизацией колеса при выходе из поворота автоматически возвращаются в нейтральное положение, и автомобиль сохраняет прямолинейное направление, даже если водитель не держит рулевое колесо.
Для достижения хорошей управляемости конструкция а.втомобиля должна удовлетворять следующим требованиям:
- управляемые колеса при повороте должны катиться без бокового скольжения;
- рулевой привод должен обеспечивать правильное соотношение углов поворота управляемых колес;
- размеры направляющих элементов подвесок и упругие характеристики подвесок и шин должны быть подобраны таким образом, чтобы углы увода передней и задней осей находились в определенном соотношении;
- управляемые колеса должны иметь хорошую стабилизацию и отсутствие произвольных колебаний;
- в рулевом управлении обязательно наличие обратной связи, позволяющей водителю судить о величине и направлении сил, действующих на управляемые, колеса.
Значительное влияние на управляемость оказывает боковая эластичность шин. Это влияние возрастает с увеличением боковых сил, действующих на автомобиль
и имеет существенное значение при движении автомобиля по криволинейной траектории.
Такая эластичность характеризуется углом бокового увода между плоскостью качения диска колеса и осью отпечатка шины на дороге, образуемым под действием боковой силы. Она зависит от конструктивных особенностей шины: высоты и ширины профиля, количества слоев кордной ткани, угла наклона нитей корда, жесткости боковины, нагрузки на колесо, внутреннего давления в шине.
Увод шин вызывает отклонение траектории движения автомобиля от той, которая определяется положением управляемых колес, т. е. задается водителем.
Качение колес с боковым уводом оказывает различное влияние на движение автомобилей разных конструкций в зависимости от распределения их массы по осям и величины сопротивления уводу передних и задних колес. В случае если угол увода передних колес больше угла увода задних колес, считают, что автомобиль обладает недостаточной поворачиваемостью. Такой автомобиль устойчиво сохраняет прямолинейное направление движения. В противоположном случае автомобиль характеризуется излишней поворачиваемостью. Он более склонен к потере управляемости и устойчивости. Однако недостаточная поворачиваемость затрудняет работу водителя, так как для изменения направления движения автомобиля требуется большая сила. Чтобы получить нужное значение показателя поворачиваемое(tm) автомобилей, конструкторы несколько уменьшают давление в передних шинах по сравнению с задними и стремятся расположить центр тяжести автомобиля ближе к передней части.
Управляемость автомобиля зависит от технического состояния его ходовой части и рулевого управления. Уменьшение давления з одной из шин увеличивает ее сопротивление качению и уменьшает поперечную жесткость. Поэтому автомобиль будет постоянно отклоняться в сторону шины с уменьшенным давлением. Изнашивание деталей рулевой трапеции и шкворневого соединения приводит к образованию зазоров, нарушающих установленные кинематические связи и облегчающих возникновение произвольных колебаний колес. Большие зазоры могут настолько увеличить виляние и подпрыгивание передних колес, что нарушится сцепление их с дорогой. Причиной колебаний колес может явиться и их дисбаланс. Этот недостаток особенно часто наблюдается при установке шин, отремонтированных методом наложения манжет. Как правило, отремонтированное место имеет большую массу по сравнению с близлежащими участками шины, вызывает влияние колеса, особенно заметное при движении с большими скоростями (более 80 км/ч) и затрудняющее управление автомобилем.
Стабилизация может ухудшиться и вследствие неправильной регулировки рулевого управления. Чрезмерная затяжка пробок продольной тяги, конических подшипников и рабочей пары рулевого механизма увеличивает момент трения, затрудняя возвращение колес в нейтральное положение, ухудшая обратную связь и усложняя управление автомобилем.
Управляемость автомобиля и точность выполнения маневра в большой степени зависит от квалификации водителя. Недостаточно опытные водители допускают при повороте много ошибок: выводят автомобиль за осевую линию дороги или за пределы занимаемого ряда, "срезают" углы при маневрировании, развивают скорость движения, не соответствующую кривизне дороги по условиям устойчивости, и т. д. Точное выполнение поворота возможно лишь при правильном согласовании скорости автомобиля с уголовой скоростью управляемых колес. Вводя автомобиль в поворот и выходя из него, водитель должен правильно выбрать момент, в который следует начать вращение рулевого колеса, а также определить, какова должна быть его угловая скорость.
ПРОХОДИМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Проходимость - это конструктивное свойство автомобиля, определяющее возможность его производительной работы в тяжелых дорожных условиях и вне дорог. Такие условия характеризуются труднопроходимыми участками с различного рода препятствиями, затрудняющими или ограничивающими движение автомобиля. К ним относятся грунтовые дороги, скользкие крутые подъемы и спуски, канавы, большие неровности, водные преграды.
По проходимости все автомобили условно делят на три группы:
- автомобили ограниченной проходимости - двухосные и трехосные с неведущей передней осью (колесные формулы 4X2, 6X4);
- автомобили повышенной проходимости - двухосные, трехосные со всеми ведущими осями (колесные формулы 4X4, 6X6);
- автомобили высокой проходимости, имеющие специальную компоновку или конструкцию, - четырехосные или многоосные со всеми ведущими осями, а также полугусеничные и автомобили-амфибии.
Автомобили повышенной и высокой проходимости, специально сконструированные для тяжелых дорожных условий, могут работать без снижения производительности, несмотря на препятствия и труднопроходимые, участки. Эти автомобили являются специфическими транспортными средствами, имеющими свои конструктивные и компоновочные особенности, продиктованные их назначением и характером использования.
К основным показателям проходимости автомобиля относят геометрические и опорно-тяговые.
Геометрические показатели.
1. Просвет - это расстояние П между низшей точкой автомобиля и дорогой, характеризующее возможность движения автомобиля без задевания сосредоточенных препятствий (рис. 4).
2. Радиусы продольной рпр и поперечной рпоп проходимости представляют собой радиусы окружностей, касательных к колесам и к низшей точке автомобиля, расположенной внутри базы (колеи). Эти радиусы характеризуют высоту и очертание препятствия, которое может преодолеть автомобиль, не задевая за него. Чем они меньше, тем у автомобиля больше способность преодолевать значительные неровности дороги без задевания за них своими низшими точками.
3. Передний an1 и задний аП2 углы проходимости - углы, образованные опорной поверхностью дороги и плоскостью, касательной к передним или задним колесам и к выступающим низшим точкам передней или задней части автомобиля.
4. Максимальная высота порога, которую мржетпреодолеть колесо. Для ведомых колес практически егр максимальная высота составляет 0,35 - 0,65 R. Максимальная высота препятствия, преодолеваемого ведущим передним колесом, может быть больше радиуса колеса R, и ч,асто ограничивается не тяговыми возможностями автомобиля или сцеплением ведущих колесе дорогой, а малыми величинами углов проходимости или просвета.
Рис. 4. Геометрические показатели проходимости
Максимальная высота порога значительно зависит и от формы его кромки. Так, приведенные величины порогов справедливы для прямоугольной кромки. Если же кромка имеет закругленную форму или сминается в процессе преодоления неровности, предельная высота порога увеличивается.
5. Минимально необходимая ширина проезда, связанная с минимальной величиной радиуса поворота автомобиля. Эта величина характеризует свойство автомобиля маневрировать на малых площадках, например, в карьерах, на товарных дворах железнодорожных станций, на стройках и т. п. Поэтому проходимость автомобиля в горизонтальной плоскости часто определяют как отдельное эксплуатационное свойство - маневренность. Наиболее маневренными являются автомобили со всеми управляемыми колесами. В случае буксировки прицепов или полуприцепов маневренность автомобиля ухудшается, так как при поворотах автомобильного поезда прицеп смещается к центру поворота. Именно поэтому ширина полосы движения автопоезда больше, чем у автомобиля без прицепа.
Ширина полосы движения автопоезда увеличивается с увеличением количества буксируемых прицепов, базы и ширины прицепа, а также длины дышла.
Опорно-тяговые показатели.
1. Удельное давление шин qш на опорную поверхность. Определяется как отношение вертикальной статической нагрузки на шину Gш к площади контакта F, замеренной по контуру:
Давление колес на опорную поверхность имеет большое значение для проходимости автомобиля, в особенности при движении по песку, свету, пашне, грязи и т. д. Чем меньше давление колес, тем меньше глубина образуемой колеи, следовательно, меньше сопротивление качению и больше проходимость автомобиля.
2. Коэффициент совпадения колеи цс представляет собой отношение ширины колеи ап, образованной передними колесами, к ширине колеи а3, образованной остальными колесами. При полном совпадении колеи задние колеса катятся по грунту, уплотненному передними колесами, и сопротивление качению при этом минимально. При nс =/= 1 затрачивается дополнительная энергия нз разрушение задними колесами уплотненных стенок колеи, образованной передними колесами. Поэтому у автомобилей повышенной проходимости часто на задние колеса устанавливают одинарные шины, уменьшая тем самым сопротивление качению.
3. Проходимость автомобиля по скользким дорогам. На скользких дорогах (влажные и обледенелые покрытия, укатанный снег) проходимость ограничивается буксованием колес (см. гл. 4).
Глава 2. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ВОЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
ПОНЯТИЕ О ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВОДИТЕЛЯ
Физические и психофизиологические требования к водителям транспортных средств могут быть определены исходя из анализа деятельности водителя автомобиля. Водитель должен воспринимать большое количество информации о характере и режиме движения всех его участников, о состоянии значительного количества параметров дороги, окружающей среды, средств регулирования, о состоянии узлов и агрегатов автомобиля (с помощью различных приборов) и т. д. Водитель должен не только воспринимать большой поток информации, но и проводить ее переработку (анализ), в результате чего принимать соответствующее решение и на его основании производить действия. Весь этот процесс от восприятия до совершения действия требует определенной затраты времени. Учитывая скоротечность сложившейся дорожно-транспортной ситуации, водитель может совершить неправильные действия. К ним приводят следующие причины:
1) недостаток (дефицит) времени на весь процесс восприятия, переработки, принятия решения и совершения ответного действия;
2) восприятие водителем исходной информации не соответствует действительности (например, красный сигнал светофора принят за зеленый);
3) информация воспринята правильно, однако ее переработка неверна (например, водитель при приближении к перекрестку считает, что горящий желтый сигнал светофора сменится зеленым, однако включается красный);
4) восприятие, переработка информации правильны, однако принято решение неверно (например, вместо маневра, единственно необходимого в сложившейся дорожно-транспортной ситуации, водитель принимает решение экстренно тормозить);
5) все предыдущие ответному действию элементы процесса (восприятие, переработка информации, принятие решения) правильны, однако ошибочно само действие (например, принято правильное решение провести экстренное торможение, однако водитель ошибочно нажимает на педаль акселератора, увеличивая тем самым скорость).
Необходимо отметить, что перечисленные причины могут явиться, кроме того, следствием психического со-стбяния водителя в данный момент. Вот почему водителю при управлении автомобилем важно сохранять длительное время оптимальное психическое состояние, при котором наиболее быстро и качественно протекает весь процесс от восприятия информации до совершения ответных действий в постоянно меняющихся дорожно-транспортных ситуациях. Отклонения в ту или другую сторону от оптимального психического состояния (возбуждение "ли, напротив, депрессия) затрудняют процесс восприятия и переработки информации и тем самым увеличивают вероятность ошибочных действий водителя. Именно поэтому психические особенности водителя имеют большое значение для производительной и безаварийной работы.
Для правильного понимания индивидуально-психологических особенностей водителя недостаточно только изучение отдельных психических процессов, необходимо знание психических свойств, характеризующих человека как личность. Ведь личность складывается из большого многообразия качеств, взаимосвязанных между собой. Это - способности, интересы, темперамент, характер, склонности, отношение к своей профессии и другим видам деятельности, к общественной работе и т. д. Личностные качества водителя во многом определяют него профессиональные качества, что подтверждается бытующим выражением "Человек водит автомобиль так, как он живет".
Статистика говорит о большом количестве дорожно-транспортных происшествий (ДТП) по вине водителя.
Анализ этих происшествий позволяет выявить факторы, их вызвавшие (превышение скорости, несоблюдение очередности проезда перекрестков и т. п.), однако не всегда удается выяснить истинные причины ДТП. И если можно квалифицировать действия водителя, совершившего ДТП, как неосторожные, легкомысленные и пр., то причину подобных действий прежде всего следует искать в самой личности водителя с его переживаниями, жизненными потребностями, конфликтами, радостями и огорчениями. Это закономерно. Заботы, неприятности,. обиды не оставляют водителя даже во время езды, хотя внимание его должно быть полностью направлено на восприятие .дорожной обстановки. И если во время этой весьма напряженной деятельности водитель думает о ОБОИХ конфликтах, то возникшее в связи с этим отрицательное эмоциональное состояние может оказаться причиной дорожно-транспортного происшествия.
Деятельность водителя способствует формированию черт характера, имеющих непосредственное значение в его профессии. К таким чертам относятся ответственность, инициатива, воля, настойчивость и т. д.
ЗРИТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ
Ощущения - это отражение в сознании человека отдельных свойств предметов и явлений материального мира, непосредственно воздействующих на органы чувств. Различают ощущения зрительные, слуховые, кожные, обонятельные, двигательные, вибрационные и др. В процессе движения на автомобиле зрительный анализатор является основным источником информации об окружающей среде. Снижение видимости влечет за собой увеличение дорожно-транспортных происшествий. Статистика указывает на большое количество ДТП (до 60%) в темное время суток, несмотря на снижение в это время интенсивности движения до 10 - 15% от ее дневной величины. Поэтому некоторые осот бенности физиологии зрения должны учитываться водителем при выборе режима движения в условиях искусственного освещения дороги.
Зрительным полем называют измеряемую в градусах область, видимую фиксированным (неподвижным) глазом. В среднем поле зрения для белого цвета распространяется к наружной стороне на 90°, к внутренней - на 65°, кверху на 65°, книзу - на 75°. Поле зрения для цветных объектов значительно меньше. Водители с суженным полем зрения могут допускать ошибки в управлении автомобилем, связанные с невозможностью обнаружения объектов за пределом его поля зрения (например, пешеход или автомобиль на обочине, обгоняемый автомобиль, объекты, находящиеся на перекрестке, и т. д.). Совмещенное поле зрения человека (зрениедвумя глазами) равно приблизительно 120 - 130°. Если объект рассматривается совместным для обоих глаз участком поля зрения, то глаза видят наиболее отчетливо, рельефно. Это так называемое бинокулярное зрение.
На зимних заснеженных и обледенелых дорогах ус-, ловия сцепления резко ухудшаются, и стирается разлит чне в.тормозной динамичности автомобилей всех типов, характерное при торможении на сухих покрытиях.
УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Под устойчивостью понимают способность автомобиля противостоять заносу (скольжению) и опрокидыванию. В зависимости от направления скольжения или опрокидывания различают продольную и поперечную устойчивость. Более вероятно нарушение поперечной устойчивости, возникающее вследствие действия боковых сил: центробежной силы, поперечной составляющей силы тяжести, бокового ветра, ударов о неровности дороги.
Устойчивость движущегося автомоби-ля зависит от следующих факторов: массы автомобиля, высоты его центра тяжести, базы, ширины колеи; размера шин, их конструкции и состояния; радиусов кривизны дороги и состояния ее поверхности; конструкции и состояния тормозов; скорости и направления движения; умения управлять автомобилем.
Установлено, что чем выше расположен центр тяжести автомобиля и чем уже колея, тем выше вероятность опрокидывания. Для повышения устойчивости колея должна быть возможно шире, а центр тяжести - ниже. Наличие груза в кузове, особенно крупногабаритного (контейнеров, тюков, прессованного сена и т. д.), увеличивает высоту центра тяжести, тем самым снижая устойчивость.
На повороте существенное влияние на устойчивость кроме перечисленных факторов оказывает также скорость поворота управляемых колес. Резкий поворот может в определенных условиях явиться основным фактором, вызвавшим нарушение устойчивости автомобиля.
Движение по косогору и по кривой связано с некоторыми дополнительными явлениями, усиливающими вероятность опрокидывания автомобиля. Сюда относится, например, перемещение пассажиров и грузов в сторону действия поперечной силы. Это перемещение вызывает изменение положения центра тяжести подрессоренных масс, вследствие которого возрастает опасность опрокидывания автомобиля. Под действием поперечных сил происходит деформация шин одновременно в двух направлениях - радиальном и поперечном.
При больших значениях поперечных сил шина соприкасается с проезжей частью дороги не только протектором, но и частью боковины, менее эластичной по сравнению с протектором. При весьма больших перегрузках возможно также полное сплющивание шин и врезание обода колеса в верхний слой дорожного покрытия. Механическое зацепление, возникающее в этом случае, резко увеличивает общую силу поперечного сцепления шин с дорогой, а вместе с этим и вероятность опрокидывания автомобиля.
Максимальную допустимую скорость движения автомобиля на поворотах до появления бокового скольжения можно определить по следующей формуле:
V3 = VgRФy
где Vз - максимальная скорость на повороте до появления бокового скольжения автомобиля, м/с;
g - ускорение силы тяжести, м/с2;
R - радиус поворота автомобиля, м;
фу - коэффициент поперечного сцепления шины с дорогой.
Во всех случаях заноса на автомобиль действует поперечная (центробежная) сила, которая появляется при всяком отклонении автомобиля от прямолинейного направления. Как видно из последней формулы, возникновение заноса наиболее вероятно при крутых поворотах автомобиля на скользкой дороге.
В практике редко наблюдается одновременное скольжение обеих осей в поперечном направлении. Гораздо чаще начинают скользить колеса одной оси передней или задней. Наиболее вероятен занос задней оси автомобиля, на колеса которой при разгоне и преодолении больших сопротивлений действует касательная реакция, в десятки раз большая, чем на переднюю ось. Во время торможения же сила сцепления задних колес уменьшается вследствие перераспределения нагрузки, что также способствует их заносу. Занос задней оси у большинства автомобилей не только вероятнее, но и опаснее заноса передней оси. Последний погашается автоматически, так как возникающие центробежная сила и инерционный момент противодействуют повороту передней части автомобиля в сторону заноса. Для гашения заноса задней оси обычно рекомендуется поворачивать управляемые колеса в сторону заноса, уменьшая тем самым величину центробежной силы. Если передние колеса будут повернуты на достаточно большой угол, центробежная сила направится в сторону, противоположную заносу, и он прекратится.
Однако резкий поворот передних колес на чрезмерно большой угол может вызвать скольжение задней оси в обратную сторону и движение автомобиля в направлении повернутых колес. Поэтому сразу после прекращения заноса передние колеса следует повернуть в обратном направлении и вывести автомобиль на прямолинейное движение.
Поперечная сила может вызвать также опрокидывание автомобиля относительно опоры внешних колес. Максимальная скорость движения на повороте до опрокидывания определяется по формуле
(FAvtom01.gif)
где В - ширина колен автомобиля, м; h - высота центра тяжести, м.
Формула дает несколько завышенное (на 10 - 12%) значение допустимой скорости. Это объясняется тем, что в ней не учитывается ряд факторов, в частности таких, как крен кузова, неравномерное распределение груза по ширине кузова и т. д, Как видно из формулы, чем выше расположен центр тяжести автомобиля, тем ниже допустимая скорость движения на повороте по условиям опрокидывания,
В практике эксплуатации автомобилей потеря поперечной устойчивости наблюдается чаще всего при торможении. В этом случае в контактах шин с дорогой действуют большие тормозные силы, и колеса утрачивают способность воспринимать поперечные силы. При полной блокировке колес их движение становится неустойчивым. В случае блокировки колес задней оси автомобиль легко входит в состояние прогрессирующего заноса, из которого, однако, его можно вывести поворотом передних колес, если они еще не использовали полностью силу сцепления и не заблокированы. Если - же раньше блокируются колеса передней оси, то прогрессирующего заноса автомобиля не возникает; однако он полностью утрачивает управляемость, так как поворот заблокированных колес не меняет направления движения.
Безопасность движения автомобиля должна быть сохранена в течение всего срока его работы. Из многочисленных факторов, изменяющихся во время эксплуатации, на устойчивость в большей степени влияет техническое состояние шин и тормозов.
По мере износа протектора шин ухудшается сцепление колеса с дорогой и увеличивается вероятность бокового заноса. Коэффициент сцепления шины, протектор которой изношен до полного исчезновения рисунка, почти вдвое меньше коэффициента сцепления новой шины. Поэтому эксплуатация автомобиля с изношенными шинами недопустима и запрещена правилами движения.
Неправильная регулировка тормозов может привести к различной величине тормозных моментов на колесах правой и левой сторон автомобиля, а возникающий при этом поворачивающий момент - вызвать потерю устойчивости. Неравномерность тормозных усилий на передних колесах опаснее, чем на задних.
Для безопасного вождения на высоких скоростях необходимо стремиться к повышению устойчивости автомобиля. Это достигается понижением центра тяжести, удлинением базы и расширением колеи автомобиля, а также правильной регулировкой тормозов и соблюдением скорости движения, соответствующей состоянию дороги.
УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Под управляемостью понимают способность автомобиля сохранять или изменять направление движения, заданное водителем, с минимальной затратой физической энергии. Именно поэтому управляемость автомобиля больше, чем другие его эксплуатационные свойства, связана с водителем. Для обеспечения хорошей управляемости автомобиля его конструктивные параметры должны соответствовать психофизиологическим особенностям водителя.
Управляемые колеса под воздействием случайных, ударов и толчков постоянно отклоняются от нейтрального положения даже во время прямолинейного движения автомобиля по дороге с ровным асфальтобетонным покрытием. Свойство управляемых колес сохранять нейтральное положение и автоматически в него возвращаться называется стабилизацией. Автомобиль с плохой стабилизацией колес произвольно меняет направление своего движения, вследствие чего водитель вынужден непрерывно поворачивать рулевое колесо то в одну, то в другую сторону, чтобы возвратить управляемые колеса в исходное положение. Плохая стабилизация требует значительных затрат физической энергии водителя, ухудшает устойчивость автомобиля, повышает износ шин и деталей рулевого механизма.
У автомобиля с хорошей стабилизацией колеса при выходе из поворота автоматически возвращаются в нейтральное положение, и автомобиль сохраняет прямолинейное направление, даже если водитель не держит рулевое колесо.
Для достижения хорошей управляемости конструкция а.втомобиля должна удовлетворять следующим требованиям:
- управляемые колеса при повороте должны катиться без бокового скольжения;
- рулевой привод должен обеспечивать правильное соотношение углов поворота управляемых колес;
- размеры направляющих элементов подвесок и упругие характеристики подвесок и шин должны быть подобраны таким образом, чтобы углы увода передней и задней осей находились в определенном соотношении;
- управляемые колеса должны иметь хорошую стабилизацию и отсутствие произвольных колебаний;
- в рулевом управлении обязательно наличие обратной связи, позволяющей водителю судить о величине и направлении сил, действующих на управляемые, колеса.
Значительное влияние на управляемость оказывает боковая эластичность шин. Это влияние возрастает с увеличением боковых сил, действующих на автомобиль
и имеет существенное значение при движении автомобиля по криволинейной траектории.
Такая эластичность характеризуется углом бокового увода между плоскостью качения диска колеса и осью отпечатка шины на дороге, образуемым под действием боковой силы. Она зависит от конструктивных особенностей шины: высоты и ширины профиля, количества слоев кордной ткани, угла наклона нитей корда, жесткости боковины, нагрузки на колесо, внутреннего давления в шине.
Увод шин вызывает отклонение траектории движения автомобиля от той, которая определяется положением управляемых колес, т. е. задается водителем.
Качение колес с боковым уводом оказывает различное влияние на движение автомобилей разных конструкций в зависимости от распределения их массы по осям и величины сопротивления уводу передних и задних колес. В случае если угол увода передних колес больше угла увода задних колес, считают, что автомобиль обладает недостаточной поворачиваемостью. Такой автомобиль устойчиво сохраняет прямолинейное направление движения. В противоположном случае автомобиль характеризуется излишней поворачиваемостью. Он более склонен к потере управляемости и устойчивости. Однако недостаточная поворачиваемость затрудняет работу водителя, так как для изменения направления движения автомобиля требуется большая сила. Чтобы получить нужное значение показателя поворачиваемое(tm) автомобилей, конструкторы несколько уменьшают давление в передних шинах по сравнению с задними и стремятся расположить центр тяжести автомобиля ближе к передней части.
Управляемость автомобиля зависит от технического состояния его ходовой части и рулевого управления. Уменьшение давления з одной из шин увеличивает ее сопротивление качению и уменьшает поперечную жесткость. Поэтому автомобиль будет постоянно отклоняться в сторону шины с уменьшенным давлением. Изнашивание деталей рулевой трапеции и шкворневого соединения приводит к образованию зазоров, нарушающих установленные кинематические связи и облегчающих возникновение произвольных колебаний колес. Большие зазоры могут настолько увеличить виляние и подпрыгивание передних колес, что нарушится сцепление их с дорогой. Причиной колебаний колес может явиться и их дисбаланс. Этот недостаток особенно часто наблюдается при установке шин, отремонтированных методом наложения манжет. Как правило, отремонтированное место имеет большую массу по сравнению с близлежащими участками шины, вызывает влияние колеса, особенно заметное при движении с большими скоростями (более 80 км/ч) и затрудняющее управление автомобилем.
Стабилизация может ухудшиться и вследствие неправильной регулировки рулевого управления. Чрезмерная затяжка пробок продольной тяги, конических подшипников и рабочей пары рулевого механизма увеличивает момент трения, затрудняя возвращение колес в нейтральное положение, ухудшая обратную связь и усложняя управление автомобилем.
Управляемость автомобиля и точность выполнения маневра в большой степени зависит от квалификации водителя. Недостаточно опытные водители допускают при повороте много ошибок: выводят автомобиль за осевую линию дороги или за пределы занимаемого ряда, "срезают" углы при маневрировании, развивают скорость движения, не соответствующую кривизне дороги по условиям устойчивости, и т. д. Точное выполнение поворота возможно лишь при правильном согласовании скорости автомобиля с уголовой скоростью управляемых колес. Вводя автомобиль в поворот и выходя из него, водитель должен правильно выбрать момент, в который следует начать вращение рулевого колеса, а также определить, какова должна быть его угловая скорость.
ПРОХОДИМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Проходимость - это конструктивное свойство автомобиля, определяющее возможность его производительной работы в тяжелых дорожных условиях и вне дорог. Такие условия характеризуются труднопроходимыми участками с различного рода препятствиями, затрудняющими или ограничивающими движение автомобиля. К ним относятся грунтовые дороги, скользкие крутые подъемы и спуски, канавы, большие неровности, водные преграды.
По проходимости все автомобили условно делят на три группы:
- автомобили ограниченной проходимости - двухосные и трехосные с неведущей передней осью (колесные формулы 4X2, 6X4);
- автомобили повышенной проходимости - двухосные, трехосные со всеми ведущими осями (колесные формулы 4X4, 6X6);
- автомобили высокой проходимости, имеющие специальную компоновку или конструкцию, - четырехосные или многоосные со всеми ведущими осями, а также полугусеничные и автомобили-амфибии.
Автомобили повышенной и высокой проходимости, специально сконструированные для тяжелых дорожных условий, могут работать без снижения производительности, несмотря на препятствия и труднопроходимые, участки. Эти автомобили являются специфическими транспортными средствами, имеющими свои конструктивные и компоновочные особенности, продиктованные их назначением и характером использования.
К основным показателям проходимости автомобиля относят геометрические и опорно-тяговые.
Геометрические показатели.
1. Просвет - это расстояние П между низшей точкой автомобиля и дорогой, характеризующее возможность движения автомобиля без задевания сосредоточенных препятствий (рис. 4).
2. Радиусы продольной рпр и поперечной рпоп проходимости представляют собой радиусы окружностей, касательных к колесам и к низшей точке автомобиля, расположенной внутри базы (колеи). Эти радиусы характеризуют высоту и очертание препятствия, которое может преодолеть автомобиль, не задевая за него. Чем они меньше, тем у автомобиля больше способность преодолевать значительные неровности дороги без задевания за них своими низшими точками.
3. Передний an1 и задний аП2 углы проходимости - углы, образованные опорной поверхностью дороги и плоскостью, касательной к передним или задним колесам и к выступающим низшим точкам передней или задней части автомобиля.
4. Максимальная высота порога, которую мржетпреодолеть колесо. Для ведомых колес практически егр максимальная высота составляет 0,35 - 0,65 R. Максимальная высота препятствия, преодолеваемого ведущим передним колесом, может быть больше радиуса колеса R, и ч,асто ограничивается не тяговыми возможностями автомобиля или сцеплением ведущих колесе дорогой, а малыми величинами углов проходимости или просвета.
Рис. 4. Геометрические показатели проходимости
Максимальная высота порога значительно зависит и от формы его кромки. Так, приведенные величины порогов справедливы для прямоугольной кромки. Если же кромка имеет закругленную форму или сминается в процессе преодоления неровности, предельная высота порога увеличивается.
5. Минимально необходимая ширина проезда, связанная с минимальной величиной радиуса поворота автомобиля. Эта величина характеризует свойство автомобиля маневрировать на малых площадках, например, в карьерах, на товарных дворах железнодорожных станций, на стройках и т. п. Поэтому проходимость автомобиля в горизонтальной плоскости часто определяют как отдельное эксплуатационное свойство - маневренность. Наиболее маневренными являются автомобили со всеми управляемыми колесами. В случае буксировки прицепов или полуприцепов маневренность автомобиля ухудшается, так как при поворотах автомобильного поезда прицеп смещается к центру поворота. Именно поэтому ширина полосы движения автопоезда больше, чем у автомобиля без прицепа.
Ширина полосы движения автопоезда увеличивается с увеличением количества буксируемых прицепов, базы и ширины прицепа, а также длины дышла.
Опорно-тяговые показатели.
1. Удельное давление шин qш на опорную поверхность. Определяется как отношение вертикальной статической нагрузки на шину Gш к площади контакта F, замеренной по контуру:
Давление колес на опорную поверхность имеет большое значение для проходимости автомобиля, в особенности при движении по песку, свету, пашне, грязи и т. д. Чем меньше давление колес, тем меньше глубина образуемой колеи, следовательно, меньше сопротивление качению и больше проходимость автомобиля.
2. Коэффициент совпадения колеи цс представляет собой отношение ширины колеи ап, образованной передними колесами, к ширине колеи а3, образованной остальными колесами. При полном совпадении колеи задние колеса катятся по грунту, уплотненному передними колесами, и сопротивление качению при этом минимально. При nс =/= 1 затрачивается дополнительная энергия нз разрушение задними колесами уплотненных стенок колеи, образованной передними колесами. Поэтому у автомобилей повышенной проходимости часто на задние колеса устанавливают одинарные шины, уменьшая тем самым сопротивление качению.
3. Проходимость автомобиля по скользким дорогам. На скользких дорогах (влажные и обледенелые покрытия, укатанный снег) проходимость ограничивается буксованием колес (см. гл. 4).
Глава 2. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ВОЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
ПОНЯТИЕ О ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВОДИТЕЛЯ
Физические и психофизиологические требования к водителям транспортных средств могут быть определены исходя из анализа деятельности водителя автомобиля. Водитель должен воспринимать большое количество информации о характере и режиме движения всех его участников, о состоянии значительного количества параметров дороги, окружающей среды, средств регулирования, о состоянии узлов и агрегатов автомобиля (с помощью различных приборов) и т. д. Водитель должен не только воспринимать большой поток информации, но и проводить ее переработку (анализ), в результате чего принимать соответствующее решение и на его основании производить действия. Весь этот процесс от восприятия до совершения действия требует определенной затраты времени. Учитывая скоротечность сложившейся дорожно-транспортной ситуации, водитель может совершить неправильные действия. К ним приводят следующие причины:
1) недостаток (дефицит) времени на весь процесс восприятия, переработки, принятия решения и совершения ответного действия;
2) восприятие водителем исходной информации не соответствует действительности (например, красный сигнал светофора принят за зеленый);
3) информация воспринята правильно, однако ее переработка неверна (например, водитель при приближении к перекрестку считает, что горящий желтый сигнал светофора сменится зеленым, однако включается красный);
4) восприятие, переработка информации правильны, однако принято решение неверно (например, вместо маневра, единственно необходимого в сложившейся дорожно-транспортной ситуации, водитель принимает решение экстренно тормозить);
5) все предыдущие ответному действию элементы процесса (восприятие, переработка информации, принятие решения) правильны, однако ошибочно само действие (например, принято правильное решение провести экстренное торможение, однако водитель ошибочно нажимает на педаль акселератора, увеличивая тем самым скорость).
Необходимо отметить, что перечисленные причины могут явиться, кроме того, следствием психического со-стбяния водителя в данный момент. Вот почему водителю при управлении автомобилем важно сохранять длительное время оптимальное психическое состояние, при котором наиболее быстро и качественно протекает весь процесс от восприятия информации до совершения ответных действий в постоянно меняющихся дорожно-транспортных ситуациях. Отклонения в ту или другую сторону от оптимального психического состояния (возбуждение "ли, напротив, депрессия) затрудняют процесс восприятия и переработки информации и тем самым увеличивают вероятность ошибочных действий водителя. Именно поэтому психические особенности водителя имеют большое значение для производительной и безаварийной работы.
Для правильного понимания индивидуально-психологических особенностей водителя недостаточно только изучение отдельных психических процессов, необходимо знание психических свойств, характеризующих человека как личность. Ведь личность складывается из большого многообразия качеств, взаимосвязанных между собой. Это - способности, интересы, темперамент, характер, склонности, отношение к своей профессии и другим видам деятельности, к общественной работе и т. д. Личностные качества водителя во многом определяют него профессиональные качества, что подтверждается бытующим выражением "Человек водит автомобиль так, как он живет".
Статистика говорит о большом количестве дорожно-транспортных происшествий (ДТП) по вине водителя.
Анализ этих происшествий позволяет выявить факторы, их вызвавшие (превышение скорости, несоблюдение очередности проезда перекрестков и т. п.), однако не всегда удается выяснить истинные причины ДТП. И если можно квалифицировать действия водителя, совершившего ДТП, как неосторожные, легкомысленные и пр., то причину подобных действий прежде всего следует искать в самой личности водителя с его переживаниями, жизненными потребностями, конфликтами, радостями и огорчениями. Это закономерно. Заботы, неприятности,. обиды не оставляют водителя даже во время езды, хотя внимание его должно быть полностью направлено на восприятие .дорожной обстановки. И если во время этой весьма напряженной деятельности водитель думает о ОБОИХ конфликтах, то возникшее в связи с этим отрицательное эмоциональное состояние может оказаться причиной дорожно-транспортного происшествия.
Деятельность водителя способствует формированию черт характера, имеющих непосредственное значение в его профессии. К таким чертам относятся ответственность, инициатива, воля, настойчивость и т. д.
ЗРИТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ
Ощущения - это отражение в сознании человека отдельных свойств предметов и явлений материального мира, непосредственно воздействующих на органы чувств. Различают ощущения зрительные, слуховые, кожные, обонятельные, двигательные, вибрационные и др. В процессе движения на автомобиле зрительный анализатор является основным источником информации об окружающей среде. Снижение видимости влечет за собой увеличение дорожно-транспортных происшествий. Статистика указывает на большое количество ДТП (до 60%) в темное время суток, несмотря на снижение в это время интенсивности движения до 10 - 15% от ее дневной величины. Поэтому некоторые осот бенности физиологии зрения должны учитываться водителем при выборе режима движения в условиях искусственного освещения дороги.
Зрительным полем называют измеряемую в градусах область, видимую фиксированным (неподвижным) глазом. В среднем поле зрения для белого цвета распространяется к наружной стороне на 90°, к внутренней - на 65°, кверху на 65°, книзу - на 75°. Поле зрения для цветных объектов значительно меньше. Водители с суженным полем зрения могут допускать ошибки в управлении автомобилем, связанные с невозможностью обнаружения объектов за пределом его поля зрения (например, пешеход или автомобиль на обочине, обгоняемый автомобиль, объекты, находящиеся на перекрестке, и т. д.). Совмещенное поле зрения человека (зрениедвумя глазами) равно приблизительно 120 - 130°. Если объект рассматривается совместным для обоих глаз участком поля зрения, то глаза видят наиболее отчетливо, рельефно. Это так называемое бинокулярное зрение.