Ответственность за содержание транспортных средств в исправном состоянии возлагается на субъект транспортной деятельности.
Субъект транспортной деятельности обязан:
1. Обеспечить эксплуатацию транспортных средств, используемых для выполнения перевозок пассажиров и грузов в соответствии с инструкциями по эксплуатации и действующим законодательством.
2. Использовать транспортные средства, допущенные к эксплуатации в установленном порядке.
3. Обеспечить защиту транспортных средств от актов незаконного вмешательства в соответствии с законодательством Российской Федерации о транспортной безопасности.
4. Обеспечить организацию технического обслуживания и ремонта используемых транспортных средств в соответствии с предписаниями изготовителя.
Предрейсовый контроль транспортного средства.
Проводится в соответствии с приказом Минтранса РФ № 141 от 06.04.2017 г.
Цель предрейсового контроля – исключить выпуск на линию технически неисправных ТС.
Допуск транспортных средств к эксплуатации.
(Правила дорожного движения РФ. Основные положения по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанности должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения. Перечень неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств).
Движение транспортного средства запрещается даже до места ремонта и стоянки , если: (ПДД п. 2.3.1.)
Неисправна рабочая тормозная система;
Неисправно рулевое управление;
Неисправно сцепное устройство в составе автопоезда;
Не горят (отсутствуют) фары и задние габаритные огни в темное время суток или в условиях недостаточной видимости;
Не работают стеклоочистители со стороны водителя во время дождя или снегопада.
Эксплуатация транспортного средства запрещается , если: (ПДД. Приложение)
стояночная тормозная система не обеспечивает неподвижное состояние:
Транспортного средства с полной нагрузкой на уклоне до 16 % включительно.
Транспортных средств категорий М2 и М3 в снаряженном состоянии на уклоне до 23% включительно
Транспортных средств категорий N2 и N3 в снаряженном состоянии на уклоне до 31% включительно.
(масса транспортного средства в снаряженном состоянии - масса транспортного средства без водителя, пассажиров и груза, но с топливом, охлаждающей жидкостью, смазочными материалами, набором инструментов и запасным колесом (если они поставляются предприятием-изготовителем).
суммарный люфт в рулевом управлении превышает:
Для транспортных средств категорий М 1 , N 1 - 10 градусов.
Для транспортных средств категорий М 2 , М 3 - 20 градусов
Для транспортных средств категорий N 2 , N 3 - 25 градусов
наименьшая величина остаточной высоты рисунка протектора шинменее:
Для транспортных средств категорий N 2 , N 3 , О 3 , О 4 1,0 мм.
Для транспортных средств категорий М 1 , N 1 , O 1 , О 2 1,6 мм.
Для транспортных средств категорий М 2 , М 3 2,0 мм.
Для транспортных средств категорий М 2 , М 3 при эксплуатации на горных маршрутах – 4 мм.
Для зимних шин марок "M+S", "M&S", ""MS" 4,0 мм.
а также, эксплуатация ТС запрещается, если:
На одну ось транспортного средства установлены шины с различным рисунком протектора;
На транспортном средстве установлены ошипованные шины совместно с неошипованными;
Шины по размеру или допустимой нагрузке не соответствуют модели транспортного средства;
Измерение уровня СО – газоанализатор.
Измерение дымности – дымомер.
дымностьХ ср автомобилей , не имеющих знак официального утверждения (паспортные данные), не должна превышать в режиме свободного ускорения следующих значений:
1,5 м -1 - для автомобилей 4-го и более высоких экологических классов;
2,5 м -1 - для двигателей без наддува;
3,0 м -1 - для двигателей с наддувом.
на транспортных средствах категорий M 1, M 2, M 3 и N 1, N 2, N 3 отсутствуют:
Аптечка;
Огнетушитель;
Знак аварийной остановки.
на транспортном средстве категории N 2, N 3, М 3 отсутствуют:
2 противооткатных упора.
Полезная модель относится к области автомобилестроения, а именно к приборам безопасности и может быть использовано для предотвращения запуска двигателя или ограничения скорости движения механического транспортного средства лицом (водителем), психическое и физическое состояние которого не отвечает требованиям безопасности дорожного движения. Устройство состоит из бортового компьютера транспортного средства с активным монитором и программным обеспечением, включающий блок тестирования, блок сравнения, блок повторного пуска, блок аварийного пуска и блок рекомендаций. Устройство контролирует параметры внимания и реакции водителя, на основании которых осуществляется возможность управления ТС.
Полезная модель относится к области автомобилестроения, а именно к приборам безопасности и может быть использовано для предотвращения запуска двигателя или ограничения скорости движения механического транспортного средства лицом (водителем), психическое и физическое состояние которого не отвечает требованиям безопасности дорожного движения.
Известен комплект приборов (тонометр, термометр и хронометр) для проведения предрейсового медицинского осмотра, когда врач по результатам измерения артериального давления, частоты сердечных сокращений, температуры тела и внешнего осмотра водителя дает заключение о возможности управления водителем транспортным средством .
Недостатками использования комплекта является обязательное наличие медицинского специалиста и невозможность получения объективных показателей внимания и реакции водителя, являющихся определяющими в безопасном управлении транспортным средством.
Известно устройство, которое может быть использовано при управлении функциональным состоянием водителя транспортного средства во время работы. Оно позволяет производить сравнение текущего темпа управляющих движений с эталонным значением, определяя при этом величину отклонения от эталона. Это достигается тем, что в состав каждого канала устройства, содержащего n основных и k дополнительных каналов, вводятся регистр (с параллельной записью информации), вычитатель; кроме того, в общую схему устройства вводится кнопка записи информации в регистры, сумматор и цифроаналоговый преобразователь для k дополнительных каналов. В каждый из n основных каналов вводятся цифроаналоговый преобразователь, аналоговый сумматор с перестраиваемыми весовыми коэффициентами и аналоговый измерительный прибор с оцифрованной шкалой .
Недостатком прибора является то, что темп выполнения водителем управляющих действий не является объективным показателем его психического и физического состояния.
Наиболее близким к предлагаемому является контрольно управляющая аппаратура транспортных средств , когда один из датчиков отклонения контролируемых параметров от допустимых значений указывает на неполадки в системе "водитель - транспортное средство" (например, нетрезвое состояние водителя и т.п.), и с помощью шифратора формируется соответствующий четырехразрядный двоичный код, под действием которого коммутаторы разрешают подачу частотного сигнала возбуждения на вибраторы.
Водитель, почувствовав вибрацию, заданную в определенном коде, действует таким образом, чтобы прекратилось действие виброраздражителя. В результате система переводится в нормальное состояние. Прибор с индикатором осуществляет периодический контроль содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе, автоматическую блокировку движения транспортного средства при наличии алкоголя в выдохе водителя. Прибор имеет фискальную память результатов с отметкой времени экспертизы.
Недостатком данной аппаратуры является то, что она срабатывает только на наличие паров алкоголя.
Целью создания полезной модели является обеспечение безопасности движения путем ограничения или полного исключения движения транспортного средства на основании объективных показателей внимания и реакции водителя.
Поставленная цель достигается путем создания устройства блокирования системы пуска двигателя (например, системы зажигания бензинового двигателя или электрической цепи стартера дизельного двигателя).
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на:
Фиг.1 изображено устройство обеспечения безопасности движения транспортного средства;
Фиг.2, фиг.3 представлена программа тестирования параметров внимания и реакции водителя;
Фиг.4 изображен блок управления разработанного устройства.
Предлагаемое устройство обеспечения безопасности движения транспортного средства (фиг.1) включает контролирующую систему и исполнительную систему.
Контролирующая система представляет собой бортовой компьютер транспортного средства с активным монитором и программным обеспечением, включающий блок тестирования 1, блок сравнения 2, блок повторного пуска 3, блок аварийного пуска 4 и блок рекомендаций 5. Исполнительная система представляет собой блок управления 6, включает контроллер 7, сигнальную лампу 8, динамик для подачи звукового сигнала 9, коммутационный ключ 10 для управления системой зажигания и устройство ограничения скорости 11 движения транспортного средства 12.
Устройство работает следующим образом. Для приведения системы зажигания транспортного средства в рабочее состояние водитель включает ботовой компьютер и вводит личный код в программу запуска для идентификации владельца.
С помощью разработанной программы и активного монитора бортового компьютера транспортного средства тестируются параметры внимания и реакция водителя.
Блок тестирования 1 контролирующей системы представляет собой компьютерную версию четырех известных психологических тестов. Три теста «Числа» (параметры внимания) - таблица, в которой имеется 49 цифр, из которых 25 имеют красный цвет, а 24 - зеленый (фиг.2). Тестирование осуществляется нажатием клавиш на активном мониторе компьютера в установленном порядке. Тест «Светофор» (тестирование сложных реакций) представляет собой виртуальный светофор с сигналами красного, желтого и зеленого цвета. На попеременно загорающиеся сигналы светофора в случайном порядке необходимо отреагировать нажатием одной из трех клавишей соответственно.
В блоке сравнения 2 регистрируется время выполнения каждого теста, и ошибки, допускаемые при тестировании, происходит сравнение полученных результатов с эталонными данными, после чего соответствующий сигнал поступает в блок управления 6.
Если результаты тестирования параметров внимания и реакции отвечают требованиям «полного соответствия» безопасности дорожного движения (критерии заложены в программе), контроллер 7 подает сигнал на коммутационный ключ 10 и замыкает электрическую цепь (например, стартера или системы зажигания), т.е. водитель получает возможность завести двигатель транспортного средства.
Если результаты тестирования отвечают критерию «частичного несоответствия 1», блок управления 6 подает сигнал на блок рекомендаций 5 и на мониторе в зависимости от результатов тестирования параметров психофизиологического состояния водителя появляются рекомендации по ограничению скорости движения и соблюдению режима труда и отдыха.
Если результаты тестирования отвечают критерию «частичного несоответствия 2», блок управления 6 включает устройство ограничения скорости 11 движения транспортного средства (например, привод управления дроссельной заслонкой карбюратора бензинового двигателя или ограничитель хода рейки привода топливного насоса высокого давления - для дизельного двигателя), и в зависимости от параметров психофизиологического состояния водителя скорость ограничивается величиной, соответствующей требованию безопасного движения. Через расчетное время управления транспортным средством водитель обязан остановиться, заглушить двигатель и отдохнуть, для чего контроллер 7 включает сигнальную лампу 8 и динамик 9. В случае игнорирования сигналов от лампы 8 и динамика 9 через определенное время контроллер 7 подаст сигнал на коммутационный ключ 10 и двигатель выключится.
Продолжительность времени труда и отдыха определяет программа. Случаи игнорирования требования остановиться после подачи звукового и светового сигнала фиксируются.
Если результаты тестирования отвечают критерию «полного несоответствия» (усталость, действие лекарственных, наркотических или психотропных веществ, алкоголя и др.), контроллер 7 не подает сигнал на коммутационный ключ 10 (он остается разомкнутым), т.е. двигатель запустить невозможно.
В экстремальной ситуации (оказание медицинской помощи пострадавшему, природные катаклизмы и т.п.) предусмотрен активационный код, который дает возможность завести двигатель транспортного средства без прохождения тестирования. Сигнал от компьютера через блок аварийного пуска 4 (минуя блоки тестирования 1 и сравнения 2) подается на контроллер 7 и коммутационный ключ 10.
Через 12 часов после активации системы управления запуском двигателя (тестирования) коммутатор 7 через коммутационный ключ 10 размыкает электрическую цепь стартера, после чего для дальнейшего использования машины требуется повторное тестирование психофизиологических параметров водителя.
Программа позволяет изменять параметры тестов в зависимости от цели тестирования (фиг.3).
Предлагаемое устройство работает от бортовой сети автомобиля (фиг.4). При включении устройства ток с разъема J1 через предохранитель FU1, диод VD3 (предохраняющий схему от неправильного включения питания), фильтр (дроссель L2 и конденсатор С19) и накопительный конденсатор С20 поступает на нелинейный преобразователь-стабилизатор напряжения, (например, 7805). Далее через выходные конденсаторы С21, С22 (с теми же функциями, что и С19, С20) ток поступает на контакт MCLR Vdd контроллера DD1 и дифференцирующие цепочки R4-С3 (задание частоты работы внутреннего RC-генератора контроллера, например, PIC16F84) и R7-С4 (задание времени задержки с момента включения питания до запуска контроллера DD1).
Сигнал (уровня TTL) с данными о работе двигателя контроллер DD1 получает на контакт А2 с датчика зарядки электрооборудования автомобиля через разъем J4, делитель, образованный диодами VD1, VD2 и сопротивления R8 и R9. Для фильтрации помех, возникающих от прохождения переменного тока, параллельно резистору R9 включен конденсатор С23.
Контроллер DD1 с контакта В3 подает управляющий сигнал на базу транзистора VT1, включенного коллектором в управляющую цепь реле К1, тем самым разрывая цепь замка зажигания и управляя возможностью запустить или заглушить двигатель (при отсутствии питания контакты J2 реле К1 разомкнуты).
Для получения данных о психофизиологическом состоянии водителя и связанных с этим ограничением времени управления транспортным средством связь микроконтроллера DD1 с компьютером ПК осуществляется через RS-232 (СОМ-порт), который через порт COM-USB подключается к порту USB компьютера. Для преобразования TTL уровня сигнала используется интегральная микросхема DD2, например, стандарта RS-232 МАХ3232.
Данные тестирования состояния водителя компьютер передает в виде разрешения на пуск двигателя и информацию о нарушениях рекомендуемого режима труда и отдыха (пакета сигналов) через контакт ТХ разъема J4. Сигнал поступает на контакт R2in микросхемы DD2 (преобразователя сигналов RS-232 - TTL), преобразуется из уровня RS-232 (СОМ) в уровень TTL и с контакта R2out микросхемы DD2 передается на контакт АО контроллера DD1 (порт А, первый вывод А1).
Контроллер DD1 обрабатывает полученный пакет сигналов, дает команду на компьютер для выдачи на монитор рекомендаций по соблюдению режима труда отдыха (если установленный режим водитель нарушает, информация о нарушениях фиксируется в памяти компьютера) и устанавливает на контакте В3 высокий уровень сигнала, открывающий транзистор VT1, в результате чего через управляющие контакты J2 реле К1 протекает ток, замыкая электрическую цепь, например, замка зажигания.
Через расчетное время (отсчитывается таймером-счетчиком контроллера) на контакте В5 контроллера DD1 устанавливается сигнал высокого уровня, открывается транзистор VT2, в результате чего питание через разъем J5 подается на звуковой и световой сигналы. При включении сигналов водитель обязан остановить автомобиль и заглушить двигатель на рекомендуемое время. В течение определенного времени контроллер DD1 периодически запрашивает уровень сигнала на контакте А2.
Если водитель не выполнит рекомендаций (уровень сигнала на контакте А2 остается высокий - двигатель не заглушен), в контроллере устанавливается флаг нарушения (число нарушений на счетчике контроллера увеличивается на единицу), на контакте В5 контроллера устанавливается низкий уровень сигнала и сигнализация выключается.
Если в течение расчетного времени водитель заглушил двигатель, на контакте В5 контроллера устанавливается низкий уровень сигнала (выключается сигнализация), в контроллере DD1 при инициализации запускается отсчет рекомендуемого времени отдыха. По окончании времени отдыха контроллер DD1, циклически запрашивая состояние контакта А2, устанавливает высокий уровень сигнала на контакте В5, вновь включает сигнализацию, свидетельствующую об окончании времени отдыха.
При появлении на контакте А2 контроллера сигнала высокого уровня на контакте В5 устанавливается низкий уровень сигнала. Если до поступления сигнала об окончании времени отдыха на контакте А2 появляется сигнал высокого уровня (запуск двигателя до окончания времени отдыха), в контроллере DD1 устанавливается очередной флаг нарушения, на контакт В4 подается пакет сигналов с информацией о допущенных нарушениях и их количестве. Сигнал на контакт В4 микросхемы DD2 передается на уровне TTL, где он преобразуется в уровень RS-232, затем с контакта T2out микросхемы DD2 - на контакт RX разъема J4 (СОМ-порт).
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает безопасность дорожного движения в зависимости от физического и психического состояния водителя.
Предлагаемое устройство, кроме того, сочетает в себе свойство защиты двигателя от несанкционированного запуска.
Литература
1. Клебельсберг Д. Транспортная психология: Пер. с нем. / Под ред. В.Б.Мазуркевича. - М.: Транспорт, 1989.
2. Пат. 93047894 RU, МКП 6 В60Q 9/00. Устройство для контроля и управления системой водитель - транспортное средство / Фарбер Б.С, Миркин А.С. - Заявка 94016271/28; Опубл. 1997.12.27.
3. Пат. 2100224RU, МКП 6 А6185/16. Устройство управлением водителя ТС/Кореневский Н.А., Плотников В.В., Овчинников А.Л. - Заявка 93047894/11, Опубл. 1996.10.20.
Устройство обеспечения безопасности движения ТС, содержащее бортовой компьютер транспортного средства с активным монитором, программное обеспечение и исполнительный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения объективности запрещения или ограничения времени или скорости управления транспортным средством водителем, показатели внимания и реакции которых не соответствуют критериям (эталону) безопасного управления транспортным средством, программное обеспечение включает, блок тестирования в виде компьютерной программы, состоящей из психологических тестов, блок сравнения в виде компьютерной программы, включающий численные эталоны параметров внимания и реакции человека с возможностью сравнения результатов тестирования параметров внимания и реакции водителя с эталонными параметрами и последующей выдачей сигнала (команды) соответствующего результату тестирования на исполнительный механизм, блок повторного пуска в виде компьютерной программы с возможностью при невыполнении теста вернуться в начало программы тестирования, блок аварийного пуска в виде компьютерной программы позволяющей выдать электрический импульс для исполнительного механизма, позволяющего осуществить запуск двигателя, минуя блок тестирования, блок рекомендаций в виде блока компьютерной памяти, с возможностью вывода рекомендаций по управлению транспортным средством на монитор бортового компьютера, кроме того, исполнительный механизм представляет собой блок управления, включающий контроллер, микросхему, позволяющих в зависимости от уровня и вида полученного сигнала преобразовать его и подавать соответствующий сигнал на входящее в состав исполнительного механизма блоки рекомендаций, аварийного и повторного пуска программного обеспечения, откуда исполнительный сигнал поступает на коммутационный ключ в виде реле для замыкания или размыкания электрической цепи системы пуска двигателя или на устройство ограничения скорости движения транспортного средства.
Вернуться назад на
Различают внешнюю и внутреннюю пассивную безопасность автомобиля. Основным требованием внешней пассивной безопасности является обеспечение такого конструктивного выполнения наружных поверхностей и элементов автомобиля, при котором вероятность повреждений человека этими элементами в случае дорожно – транспортного происшествия была бы минимальной.
Как известно, значительное количество происшествий связано со столкновениями и наездами на неподвижное препятствие. В связи с этим одним из требований к внешней пассивной безопасности автомобилей является предохранение водителей и пассажиров от ранений, а также самого автомобиля от повреждений с помощью внешних элементов конструкции.
Примером элемента пассивной безопасности может быть травмобезопасный бампер, назначение которого – смягчать удары автомобиля о препятствия при малых скоростях движения (например, при маневрировании в зоне стоянки).
Пределом выносливости перегрузок для человека является 50–60g (g–ускорение свободного падения). Пределом выносливости для незащищённого тела является величина энергии, воспринимаемая непосредственно телом, соответствующая скорости движения около 15 км/ч. При 50 км/ч энергия превышает допустимую примерно в 10 раз. Следовательно задача состоит в снижении ускорений тела человека при столкновении за счёт продолжительных деформаций передней части кузова автомобиля, при которых поглощалось бы как можно больше энергии.
То есть, чем больше деформация автомобиля и чем дольше она происходит, тем меньшие перегрузки испытывает водитель при столкновении с препятствием.
К внешней пассивной безопасности имеют отношение декоративные элементы кузова, ручки, зеркала и другие детали, закреплённые на кузове автомобиля. На современных автомобилях всё шире применяются утомленные ручки дверей, не наносящие травм пешеходам в случае дорожно – транспортного происшествия. Не применяются выступающие эмблемы заводов–изготовителей на передней части автомобиля.
К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования:
– создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать любые перегрузки;
– исключение травмоопасных элементов внутри кузова (кабины). Водитель и пассажиры при столкновении после мгновенной остановки автомобиля еще продолжают двигаться, сохраняя скорость движения, которую автомобиль имел перед столкновением. Именно в это время происходит большая часть травм в результате удара головой о ветровое стекло, грудью о рулевое колесо и рулевую колонку, коленями о нижнюю кромку щитка приборов.
Анализ дорожно – транспортных происшествий показывает, что подавляющее большинство погибших находилось на переднем сиденье. Поэтому при разработке мероприятий по пассивной безопасности в первую очередь уделяется внимание обеспечению безопасности водителя и пассажира, находящихся на переднем сиденье.
Конструкция и жесткость кузова автомобиля выполняются такими, чтобы при столкновениях деформировались передняя и задняя части кузова, а деформация салона (кабины) была по возможности минимальной для сохранения зоны жизнеобеспечения, то есть минимально необходимого пространства, в пределах которого исключено сдавливание тела человека, находящегося внутри кузова.
Кроме того, должны быть предусмотрены следующие меры, снижающие тяжесть последствии при столкновении:
– необходимость перемещения руля и рулевой колонки и поглощения ими энергии удара, а также равномерного распределения удара по поверхности груди водителя;
– исключение возможности выброса или выпадения пассажиров и водителя (надежность дверных замков);
– наличие индивидуальных защитных и удерживающих средств для всех пассажиров и водителя (ремни безопасности, подголовники, пневмоподушки);
– отсутствие травмоопасных элементов перед пассажирами и водителем;
– оборудование кузова травмобезопасными стеклами. Эффективность применения ремней безопасности в сочетании с другими мероприятиями подтверждена статистическими данными. Так, использование ремней уменьшает количество травм на 60 – 75% и снижает их тяжесть.
Одним из эффективных способов решения проблемы ограничения перемещения водителя и пассажиров при столкновении является применение пневматических подушек, которые при столкновении автомобиля с препятствием наполняются сжатым газом за 0,03 – 0,04с, воспринимают на себя удар водителя и пассажиров и тем самым снижают тяжесть травмы.
Под послеаварийной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства в случае аварии не препятствовать эвакуации людей, не наносить травм при эвакуации и после нее. Основными мерами послеаварийной безопасности являются противопожарные мероприятия, мероприятия по эвакуации людей, аварийная сигнализация.
Наиболее тяжелым последствием дорожно – транспортного происшествия является возгорание автомобиля. Чаще всего возгорание происходит при тяжелых происшествиях, таких как столкновение автомобилей, наезды на неподвижные препятствия, а также опрокидывание. Несмотря на небольшую вероятность возгорания (0,03 –1,2% от общего количества происшествий), их последствия тяжелейшие. Они вызывают почти полное разрушение автомобиля и при невозможности эвакуации – гибель людей, В таких происшествиях топливо выливается из поврежденного бака или из заливной горловины. Возгорание происходит от горячих деталей системы выпуска отработавших газов, от искры при неисправной системе зажигания или возникшей от трения деталей кузова об дорогу или о кузов другого автомобиля. Могут быть и другие причины возгорания.
Под экологической безопасностью транспортного средства понимается его свойство снижать степень отрицательного воздействия на окружающую среду. Экологическая безопасность охватывает все стороны использования автомобиля. Ниже перечислены основные аспекты экологии, связанные с эксплуатацией автомобиля.
Потеря полезной площади земли. Земля, необходимая для движения и стоянки автомобилей, исключается из пользования других отраслей народного хозяйства. Общая протяженность мировой сети автомобильных дорог с твердым покрытием превышает 10 млн. км, что означает потерю площади свыше 30 млн. га. Расширение улиц и площадей приводит к «увеличению территорий городов и удлинению всех коммуникаций. В городах с развитой дорожной сетью и предприятиями автосервиса площади, отведенные для движения и стоянок автомобилей, занимают до 70 % всей территории.
Кроме того, огромные территории занимают заводы по производству и ремонту автомобилей, службы обеспечения функционирования автомобильного транспорта: АЗС, СТО, кемпинги и т.д.
Безопасность транспортных средств. Безопасность транспортного средства включает в себя комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность дорожно-транспортных происшествий, тяжесть их последствий и отрицательное влияние на окружающую среду.
Понятие безопасность конструкции автомобиля включает в себя активную и пассивную безопасность.
Активная безопасность конструкции — это конструктивные меры, направленные на предупреждение аварий. К ним относятся меры, обеспечивающие управляемость и устойчивость при движении, эффективное и надежное торможение, легкое и надежное рулевое управление, малую утомляемость водителя, хорошую обзорность, эффективное действие внешних осветительных и сигнальных приборов, а также повышение динамических качеств автомобиля.
Пассивная безопасность конструкции — это конструктивные мероприятия, исключающие или сводящие к минимуму последствия аварии для водителя, пассажиров и груза. Они предусматривают применение травмобезопасных конструкций рулевых колонок, энергоемких элементов на передней и задней части автомобилей, мягкой обивки кабины и кузова и мягких накладок, ремней безопасности, безосколочных стекол, герметичной топливной системы, надежных противопожарных устройств, замков для капота и кузова с блокирующими устройствами, безопасной компоновки деталей и всего автомобили.
В последние годы уделяется большое внимание совершенствованию безопасности конструкции автомобилей во всех производящих их странах. В Соединенных Штатах Америки более широко. Под активной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства, снижающие вероятность возникновения дорожнотранспортного происшествия.
Активная безопасность обеспечивается несколькими эксплуатационными свойствами, позволяющими водителю уверенно управлять автомобилем, разгоняться и тормозить с необходимой интенсивностью, совершать маневрирование на проезжей части, которого требует дорожная обстановка, без значительных затрат физических сил. Основные из этих свойств: тяговые, тормозные, устойчивость, управляемость, проходимость, информативность, обитаемость.
Под пассивной безопасностью транспортного средства понимаютсяего свойства, снижающие тяжесть последствий дорожно-транспортного происшествия.
Различают внешнюю и внутреннюю пассивную безопасность автомобиля. Основным требованием внешней пассивной безопасности является обеспечение такого конструктивного выполнения наружных поверхностей и элементов автомобиля, при котором вероятность повреждений человека этими элементами в случае дорожно - транспортного происшествия была бы минимальной.
Как известно, значительное количество происшествий связано со столкновениями и наездами на неподвижное препятствие. В связи с этим одним из требований к внешней пассивной безопасности автомобилей является предохранение водителей и пассажиров от ранений, а также самого автомобиля от повреждений с помощью внешних элементов конструкции.
Рисунок 8.1 - Схема сил и моментов действующих на автомобиль
Рисунок 8.1 - Структура безопасности транспортных средств
Примером элемента пассивной безопасности может быть травмобезопасный бампер, назначение которого - смягчать удары автомобиля о препятствия при малых скоростях движения (например, при маневрировании в зоне стоянки).
Пределом выносливости перегрузок для человека является 50-60g (g-ускорение свободного падения). Пределом выносливости для незащищённого тела является величина энергии, воспринимаемая непосредственно телом, соответствующая скорости движения около 15 км/ч. При 50 км/ч энергия превышает допустимую примерно в 10 раз. Следовательно задача состоит в снижении ускорений тела человека при столкновении за счёт продолжительных деформаций передней части кузова автомобиля, при которых поглощалось бы как можно больше энергии.
То есть, чем больше деформация автомобиля и чем дольше она происходит, тем меньшие перегрузки испытывает водитель при столкновении с препятствием.
К внешней пассивной безопасности имеют отношение декоративные элементы кузова, ручки, зеркала и другие детали, закреплённые на кузове автомобиля. На современных автомобилях всё шире применяются утомленные ручки дверей, не наносящие травм пешеходам в случае дорожно - транспортного происшествия. Не применяются выступающие эмблемы заводов-изготовителей на передней части автомобиля.
К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования:
Создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать любые перегрузки;
Исключение травмоопасных элементов внутри кузова (кабины). Водитель и пассажиры при столкновении после мгновенной остановки автомобиля еще продолжают двигаться, сохраняя скорость движения, которую автомобиль имел перед столкновением. Именно в это время происходит большая часть травм в результате удара головой о ветровое стекло, грудью о рулевое колесо и рулевую колонку, коленями о нижнюю кромку щитка приборов.
Анализ дорожно-транспортных происшествий показывает, что подавляющее большинство погибших находилось на переднем сиденье. Поэтому при разработке мероприятий по пассивной безопасности в первую очередь уделяется внимание обеспечению безопасности водителя и пассажира, находящихся на переднем сиденье.
Конструкция и жесткость кузова автомобиля выполняются такими, чтобы при столкновениях деформировались передняя и задняя части кузова, а деформация салона (кабины) была по возможности минимальной для сохранения зоны жизнеобеспечения, то есть минимально необходимого пространства, в пределах которого исключено сдавливание тела человека, находящегося внутри кузова.
Кроме того, должны быть предусмотрены следующие меры, снижающие тяжесть последствии при столкновении:
Необходимость перемещения руля и рулевой колонки и поглощения ими энергии удара, а также равномерного распределения удара по поверхности груди водителя;
Исключение возможности выброса или выпадения пассажиров и водителя (надежность дверных замков);
Наличие индивидуальных защитных и удерживающих средств для всех пассажиров и водителя (ремни безопасности, подголовники, пневмоподушки);
Отсутствие травмоопасных элементов перед пассажирами и водителем;
Оборудование кузова травмобезопасными стеклами. Эффективность применения ремней безопасности в сочетании с другими мероприятиями подтверждена статистическими данными. Так, использование ремней уменьшает количество травм на 60 - 75% и снижает их тяжесть.
Одним из эффективных способов решения проблемы ограничения перемещения водителя и пассажиров при столкновении является применение пневматических подушек, которые при столкновении автомобиля с препятствием наполняются сжатым газом за 0,03 - 0,04с, воспринимают на себя удар водителя и пассажиров и тем самым снижают тяжесть травмы.
Под послеаварийной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства в случае аварии не препятствовать эвакуации людей, не наносить травм при эвакуации и после нее. Основными мерами послеаварийной безопасности являются противопожарные мероприятия, мероприятия по эвакуации людей, аварийная сигнализация.
Наиболее тяжелым последствием дорожно - транспортного происшествия является возгорание автомобиля. Чаще всего возгорание происходит при тяжелых происшествиях, таких как столкновение автомобилей, наезды на неподвижные препятствия, а также опрокидывание. Несмотря на небольшую вероятность возгорания (0,03 -1,2% от общего количества происшествий), их последствия тяжелейшие.
Они вызывают почти полное разрушение автомобиля и при невозможности эвакуации - гибель людей, В таких происшествиях топливо выливается из поврежденного бака или из заливной горловины. Возгорание происходит от горячих деталей системы выпуска отработавших газов, от искры при неисправной системе зажигания или возникшей от трения деталей кузова об дорогу или о кузов другого автомобиля. Могут быть и другие причины возгорания.
Под экологической безопасностью транспортного средства понимается его свойство снижать степень отрицательного воздействия на окружающую среду. Экологическая безопасность охватывает все стороны использования автомобиля. Ниже перечислены основные аспекты экологии, связанные с эксплуатацией автомобиля.
Потеря полезной площади земли . Земля, необходимая для движения и стоянки автомобилей, исключается из пользования других отраслей народного хозяйства. Общая протяженность мировой сети автомобильных дорог с твердым покрытием превышает 10 млн км, что означает потерю площади свыше 30 млн га. Расширение улиц и площадей приводит к «увеличению территорий городов и удлинению всех коммуникаций. В городах с развитой дорожной сетью и предприятиями автосервиса площади, отведенные для движения и стоянок автомобилей, занимают до 70 % всей территории.
Кроме того, огромные территории занимают заводы по производству и ремонту автомобилей, службы обеспечения функционирования автомобильного транспорта: АЗС, СТО, кемпинги и т.д.
Загрязнение атмосферы . Основная масса вредных примесей, рассеянных в атмосфере, является результатом эксплуатации автомобилей. Двигатель средней мощности выбрасывает в атмосферу за один день эксплуатации около 10 м 3 отработавших газов, в состав которых входит окись углерода , углеводороды , окислы азота и многие другие токсичные вещества.
В нашей стране установлены следующие нормы среднесуточных предельно допустимых концентраций токсичных веществ в атмосфере:
Углеводороды - 0,0015 г/м;
Окись углерода - 0,0010 г/м;
Двуокись азота - 0,00004 г/м.
Использование природных ресурсов. На производство и экплуатацию автомобилей используются миллионы тонн высококачественных материалов, что приводит к истощению их природных запасов. При экспоненциальном росте потреблении энергии на душу населения, характерном для промышленно развитых стpaн, скоро наступит такой момент, когда существующие источники энергии не смогут удовлетворить потребности человека.
Значительная доля потребляемой энергии расходуется автомобилями, к.п.д. двигателей которых составляет 0,3 0,35, Следовательно, 65 - 70% энергетического потенциала не используется.
Шум и вибрация. Уровень шума, длительно переносимым человеком без вредных последствий, составляем 80 - 90 дБ На улицах крупных городов и промышленных центров уровень шума достигает 120- 130 дБ. Колебания почвы, вызванные движением автомобилей, пагубно сказываются на зданиях и сооружениях. Для защиты человека от пагубного влиянии шума транспортных средств применяют различные приемы: совершенствование конструкции автомобилей, шумозащитные сооружения и зеленые насаждения вдоль оживленных городских магистралей, организация такого режима движения, когда уровень шума наименьший.
Величина тяговой силы тем больше, чем больше крутящий момент двигателя и передаточные числа коробки передач и главной передачи. Но величина тяговой силы не может превысить силу сцепления ведущих колес с дорогой. Если тяговая сила превысит силу сцепления колес с дорогой, то ведущие колеса будут пробуксовывать.
Сила сцепления равна произведению коэффициента сцепления на сцепной вес. Для тягового автомобиля сцепной вес равен нормальной нагрузке, приходящейся на затормаживаемые колеса.
Коэффициент сцепления зависит от типа и состояния покрытия дороги, от конструкции и состояния шин (давление воздуха, рисунок протектора), от нагрузки и скорости движения автомобиля. Величина коэффициента сцепления снижается при мокрой и влажной поверхностях дороги, особенно при увеличении скорости движения и изношенном протекторе шин. Например, при сухой дороге с асфальтобетонным покрытием коэффициент сцепления равен 0,7 - 0,8, а для мокрой - 0,35 - 0,45. При обледенелой дороге коэффициент сцепления снижается до 0,1 - 0,2.
Сила тяжести автомобиля приложена в центре тяжести. У современных легковых автомобилей центр тяжести располагается на высоте 0,45 - 0,6 м от поверхности дороги и примерно посередине автомобиля. Поэтому нормальная нагрузка легкового автомобиля распределяется по его осям примерно поровну, т.е. сцепной вес равен 50 % нормальной нагрузки.
Высота расположения центра тяжести у грузовых автомобилей 0,65 - 1 м. У полностью груженных грузовых автомобилей сцепной вес составляет 60 75 % нормальной нагрузки. У полноприводных автомобилей сцепной вес равен нормальной нагрузке автомобиля.
При движении автомобиля указанные соотношения изменяются, так как происходит продольное перераспределение нормальной нагрузки между осями автомобилям при передаче ведущими колесами тяговой силы больше нагружаются задние колеса, а при торможении автомобиля - передние колеса. Кроме того, перераспределение нормальной нагрузки между передними и задними колесами имеет место при движении автомобиля на спуск или на подъем.
Перераспределение нагрузки, изменяя величину сцепного веса, влияет на величину сцепления колес с дорогой, тормозные свойства и устойчивость автомобиля.
Силы сопротивления движению . Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля. При равномерном движении автомобиля по горизонтальной дороге такими силами являются: сила сопротивления качению и сила сопротивления воздуха. При движении автомобиля на подъем возникает сила сопротивления подъему (рис. 8.2), а при разгоне автомобиля - сила сопротивления разгону (сила инерции).
Сила сопротивления качению возникает вследствие деформации шин и поверхности дороги. Она равна произведению нормальной нагрузки автомобиля на коэффициент сопротивления качению.
Рисунок 8.2 - Схема сил и моментов действующих на автомобиль
Коэффициент сопротивления качению зависит от типа и состояния покрытия дороги, конструкции шин, их износа и давления воздуха в них, скорости движения автомобиля. Например, для дороги с асфальтобетонным покрытием коэффициент сопротивления качению равен 0,014 0,020, для сухой грунтовой дороги - 0,025-0,035.
На твердых дорожных покрытиях коэффициент сопротивления качению резко увеличивается при снижении давления воздуха в шинах, и возрастает с ростом скорости движения, а также с увеличением тормозного и крутящего моментов.
Сила сопротивления воздуха зависит от коэффициента сопротивления воздуха, лобовой площади и скорости движения автомобиля. Коэффициент сопротивления воздуха определяется типом автомобиля и формой его кузова, а лобовая площадь - колеей колес (расстоянием между центрами шин) и высотой автомобиля. Сила сопротивления воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости движения автомобиля.
Сила сопротивления подъему тем больше, чем больше масса автомобиля и крутизна подъема дороги, которая оценивается углом подъема в градусах или величиной уклона, выраженной в процентах. При движении автомобиля под уклон сила сопротивления подъему, наоборот, ускоряет движение автомобиля.
На автомобильных дорогах с асфальтобетонным покрытием продольный уклон обычно не превышает 6%. Вели коэффициент сопротивления качению принять равным 0,02, то общее сопротивление дороги составит 8% т нормальной нагрузки автомобиля.
Сила сопротивления разгону (сила инерции) зависит от массы автомобиля, его ускорения (приросту скорости в единицу времени) и массы вращающихся частей (маховик, колеса), на ускорение которых также затрачивается тяговая сила.
При разгоне автомобиля сила сопротивления разгону направлена в сторону, обратную движению. При торможении автомобиля и замедлении его движения сила инерции направлена в сторону движения автомобиля.
Торможение автомобиля. Тормозная динамичность характеризуется способностью автомобиля быстро уменьшить скорость и остановиться. Надежная и эффективная тормозная система позволяет водителю уверенно вести автомобиль с большой скоростью и при необходимости остановить его на коротком участке пути.
Современные автомобили имеют четыре тормозные системы: рабочую, запасную, стояночную и вспомогательную. Причем, привод ко всем контурам тормозной системы раздельный. Наиболее важной для управления и безопасности является рабочая тормозная система. С ее помощью осуществляется служебное и экстренное торможение автомобиля.
Служебным называют торможение с небольшим замедлением (1-3 м/с 2). Его применяют для остановки автомобиля на ранее намеченном месте или для плавного снижения скорости.
Экстренным называют торможение с большим замедлением, обычно максимальным, доходящим до 8 м/с2. Его применяют в опасной обстановке для предотвращении пасши ни неожиданно появившееся препятствие.
При торможении автомобиля на и о колеса действует не сила тяги, а тормозные силы Рт1 и Рт2, как показано на (рис. 8.3). Сила инерции в этом случае направлена в сторону движения автомобиля.
Рассмотрим процесс экстренного торможения. Водитель заметив препятствие, оценивает дорожную обстановку, принимает решение о торможении и переносит ногу на тормозную педаль. Время t , необходимое для этих действий (время реакции водителя), изображено на (рис. 8.3) отрезком АВ.
Автомобиль за это время проходит путь S не снижая скорости. Затем водитель нажимает на тормозную педаль и давление от главного тормозного цилиндра (или тормозного крана) передается колесным тормозам (время срабатывания тормозного привода tpт - отрезок ВС. Время tт зависит в основном от конструкции тормозного привода. Оно равно в среднем 0,2-0,4с у автомобилей с гидравлическим приводом и 0,6-0,8 с с пневматическим. У автопоездов с пневматическим тормозным приводом время tт может достигать 2-3 с. Автомобиль за время tт проходит путь Sт, так же не снижая скорости.
Рисунок 8.3 - Остановочный и тормозной пути автомобиля
По истечении времени tрт тормозная система полностью включена (точка С), и скорость автомобиля начинает снижаться. При этом замедление сначала увеличивается (отрезок CD, время нарастания тормозной силы tнт), а затем остается примерно постоянным (установившимся) и равным jуст (время t уст, отрезок DE).
Длительность периода tнт зависит от массы транспортного средства, типа и состояния дорожного покрытия. Чем больше масса автомобиля и коэффициент сцепления шин с дорогой, тем больше время t. Значение этого времени находится в пределах 0,1-0,6 с. За время tнт автомобиль перемещается на расстояние Sнт, и скорость его несколько снижается.
При движении с установившимся замедлением (время tуст, отрезок DE), скорость автомобиля за каждую секунду уменьшается на одну и ту же величину. В конце торможения она падает до нуля (точка Е), и автомобиль, пройдя путь Sуст, останавливается. Водитель снимает ногу с тормозной педали и происходит оттормажи-вание (время оттормаживания toт, участок EF).
Однако под действием силы инерции передний мост при торможении нагружается, а задний, напротив, разгружается. Поэтому реакция на передних колесах Rzl увеличивается, а на задних Rz2 уменьшается. Соответственно изменяются силы сцепления, поэтому у большинства автомобилей полное и одновременное использование сцепления всеми колесами автомобиля наблюдается крайне редко и фактическое замедление меньше максимально возможного.
Чтобы учесть снижение замедления, в формулу для определения jуст приходится вводить поправочный коэффициент эффективности торможения K.э, равный 1,1-1,15 для легковых автомобилей и 1,3-1,5 для грузовых автомобилей и автобусов. На скользких дорогах тормозные силы на всех колесах автомобиля практически одновременно достигают значения силы сцепления.
Тормозной путь меньше остановочного, т.к. за время реакции водителя автомобиль перемещается на значительное расстояние. Остановочный и тормозной пути увеличиваются с ростом скорости и уменьшением коэффициента сцепления. Минимально допустимые значения тормозного пути при начальной скорости 40 км/ч на горизонтальной дороге с сухим, чистым и ровным покрытием нормированы.
Эффективность тормозной системы в большой степени зависит от ее технического состояния и технического состояния шин. В случае проникновения в тормозную систему масла или воды снижается коэффициент трения между тормозными накладками и барабанами (или дисками), и тормозной момент уменьшается. При износе протекторов шин уменьшается коэффициент сцепления.
Это влечет за собой снижение тормозных сил. В эксплуатации часто тормозные силы левых и правых колес автомобиля различны, что вызывает его поворот вокруг вертикальной оси. Причинами могут быть различный износ тормозных накладок и барабанов или шин или проникновение в тормозную систему одной стороны автомобиля масла или воды, уменьшающих коэффициент трения и снижающих тормозной момент.
Устойчивость автомобиля. Под устойчивостью понимают свойства автомобиля противостоять заносу, скольжению, опрокидыванию. Различают продольную и поперечную устойчивость автомобиля. Более вероятна и опасна потеря поперечной устойчивости.
Курсовой устойчивостью автомобиля называют его свойство двигаться в нужном направлении без корректирующих воздействий со стороны водителя, т.е. при неизменном положении рулевого колеса. Автомобиль с плохой курсовой устойчивостью все время неожиданно меняет направление движения.
Это создает угрозу другим транспортным средствам и пешеходам. Водитель, управляя неустойчивым автомобилем, вынужден особенно внимательно следить за дорожной обстановкой и постоянно корректировать движение, чтобы предотвратить выезд за пределы дороги. При длительном управлении таким автомобилем водитель быстро утомляется, повышается возможность ДТП.
Нарушение курсовой устойчивости происходит в результате действия возмущающих сил, например, порывов бокового ветра, ударов колес о неровности дороги, а также из-за резкого поворота управляемых колес водителем. Потеря устойчивости может быть вызвана и техническими неисправностями (неправильная регулировка тормозных механизмов, излишний люфт в рулевом управлении или его заклинивание, прокол шины и др.)
Особенно опасна потеря курсовой устойчивости при большой скорости. Автомобиль, изменив направление движения и отклонившись даже на небольшой угол, может через короткое время оказаться на полосе встречного движения. Так, если автомобиль, движущийся со скоростью 80 км/ч, отклонится от прямолинейного направления движения всего на 5°, то через 2,5с он переместиться в сторону почти на I м и водитель может не успеть вернуть автомобиль на прежнюю полосу.
Рисунок 8.4 - Схема сил, действующих на автомобиль
Часто автомобиль теряет устойчивость при движении по дороге с поперечным уклоном (косогору) и при повороте на горизонтальной дороге.
Если автомобиль движется по косогору (рис.8.4,а) сила тяжести G составляет с поверхностью дороги угол β и ее можно разложить на две составляющие: силу Р1, параллельную дороге, и силу Р2, перпендикулярную ей.
Сила Р1, стремиться сдвинуть автомобиль под уклон и опрокинуть его. Чем больше угол косогора β , тем больше сила Р1 , следовательно, тем вероятнее потеря поперечной устойчивости. При повороте автомобиля причиной потери устойчивости является центробежная сила Рц (рис. 8.4,б), направленная от центра поворота и приложенная к центру тяжести автомобиля. Она прямо пропорциональна квадрату скорости автомобиля и обратно пропорциональна радиусу кривизны его траектории.
Поперечному скольжению шин по дороге противодействуют силы сцепления, как уже отмечалось выше, которые зависят от коэффициента сцепления. На сухих, чистых покрытиях силы сцепления достаточно велики, и автомобиль не теряет устойчивости даже при большой поперечной силе. Если дорога покрыта слоем мокрой грязи или льда, автомобиль может занести даже в том случае, когда он движется с небольшой скоростью по сравнительно пологой кривой.
Максимальная скорость, с которой можно двигаться по криволинейному участку радиусом R без поперечного скольжения шин, равна Так, выполняя поворот на сухом асфальтобетонном покрытии (jx = 0,7) при R = 50м, можно двигаться со скоростью около 66 км/ч. Преодолевая тот же поворот после дождя (jx = 0,3) без скольжения можно двигаться лишь при скорости 40-43 км/ч. Поэтому перед поворотом нужно уменьшить скорость тем больше, чем меньше радиус предстоящего поворота. Формула определяет скорость, при которой колеса обоих мостов автомобиля скользят в поперечном направлении одновременно.
Такое явление в практике наблюдается крайне редко. Гораздо чаще начинают скользить шины одного из мостов - переднего или заднего. Поперечное скольжение переднего моста возникает редко и к тому же быстро прекращается. В большинстве скользят колеса заднего моста, которые, начав двигаться в поперечном направлении, скользят все быстрее. Такое ускоряющееся поперечное скольжение называют заносом. Для гашения начавшегося заноса нужно повернуть рулевое колесо в сторону заноса. Автомобиль при этом начнет двигаться по более пологой кривой, радиус поворота увеличиться, а центробежная сила уменьшится. Поворачивать рулевое колесо нужно плавно и быстро, но не на очень большой угол, чтобы не вызвать поворот в противоположную сторону.
Как только занос прекратиться, нужно также плавно и быстро вернуть рулевое колесо в нейтральное положение. Следует также заметить, что для выхода из заноса заднеприводного автомобиля подачу топлива нужно уменьшить, а на переднеприводном, напротив, увеличить. Часто занос возникает во время экстренного торможения, когда сцепление шин с дорогой уже использовано для создания тормозных сил. В этом случае следует немедленно прекратить или ослабить торможение и тем самым повысить поперечную устойчивость автомобиля.
Под действием поперечной силы автомобиль может не только скользить по дороге, по и опрокинуться на бок или на крышу. Возможность опрокидывания зависит от положения центра, тяжести автомобиля. Чем выше от поверхности автомобиля находится центр тяжести, тем вероятнее опрокидывание. Особенно часто опрокидываются автобусы, а также грузовые автомобили, занятые на перевозке легковесных, объемных грузов (сено, солома, пустая тара и т.д.) и жидкостей. Под действием поперечной силы рессоры с одной стороны автомобиля сжимаются и кузов его наклоняется, увеличивая опасность опрокидывания.
Управляемость автомобиля. Под управляемостью понимают свойство автомобиля обеспечивать движение в направлении, заданном водителем. Управляемость автомобиля больше, чем другие его эксплуатационные свойства, связана с водителем.
Для обеспечения хорошей управляемости конструктивные параметры автомобиля должны соответствовать психофизиологическим характеристикам водителя.
Управляемость автомобиля характеризуется несколькими показателями. Основные из них: предельное значение кривизны траектории при круговом движении автомобиля, предельное значение скорости изменения кривизны траектории, количество энергии, затрачиваемой на управление автомобилем, величина самопроизвольных отклонений автомобиля от заданного направления движения.
Управляемые колеса под воздействием неровностей дороги постоянно отклоняются от нейтрального положения. Способность управляемых колес сохранять нейтральное положение и возвращаться в него после поворота называется стабилизацией управляемых колес. Весовая стабилизация обеспечивается поперечным наклоном шкворней передней подвески. При повороте колес благодаря поперечному наклону шкворней автомобиль приподнимается, но своим весом стремиться вернуть повернутые колеса в исходное положение.
Скоростной стабилизирующий момент обусловлен продольным наклоном шкворней. Шкворень расположен так, что его верхний конец направлен назад, а нижний вперед. Ось шкворня пересекает поверхность дороги впереди пятна контакта колеса с дорогой. Поэтому при движении автомобиля сила сопротивления качению создает стабилизирующий момент относительно оси шкворня. При исправном рулевом приводе и рулевом механизме после поворота автомобиля управляемые колеса и рулевое колесо должны возвращаться в нейтральное положение без участия водителя.
В рулевом механизме червяк расположен относительно ролика с небольшим перекосом. В связи с этим в среднем положении зазор между червяком и роликом минимален и близок к нулю, а при отклонении ролика и сошки в любую сторону зазор увеличивается. Поэтому при нейтральном положении колес в рулевом механизме создается повышенное трение, способствующее стабилизации колес и скоростного стабилизирующих моментов.
Неправильная регулировка рулевого механизма, большие зазоры в рулевом приводе могут стать причиной плохой стабилизации управляемых колес, причиной колебания курса автомобиля. Автомобиль с плохой стабилизацией управляемых колес самопроизвольно меняет направление движения, вследствие чего водитель вынужден непрерывно поворачивать рулевое колесо то в одну, то в другую сторону, чтобы возвратить автомобиль на свою полосу движения.
Плохая стабилизация управляемых колес требует значительных затрат физической и психической энергии водителя, повышает износ шин и деталей рулевого привода.
При движении автомобиля на повороте наружные и внутренние колеса катятся по окружностям различного радиуса (рис. 8.4). Для того, чтобы колеса катились без скольжения, их оси должны пересекаться в одной точке. Л для выполнения этого условия управляемые колеса должны поворачиваться на разные углы. Поворот колес автомобиля на разные углы обеспечивает рулевая трапеция. Наружное колесо всегда поворачивается на меньший угол, чем внутреннее, и эта разница тем больше, чем больше угол поворота колес.
Значительное влияние на поворачиваемость автомобиля оказывает эластичность шин. При действии на автомобиль боковой силы (неважно, силы инерции или бокового ветра) шины деформируются и колеса вместе с автомобилем смещаются в сторону действия боковой силы. Это смещение тем больше, чем больше боковая сила и чем выше эластичность шин. Угол между плоскостью вращения колеса и направлением его движения называется углом увода 8 (рис. 8.5).
При одинаковых углах увода передних и задних колес автомобиль сохраняет заданное направление движения, но повернут относительно него на величину угла увода. Если угол увода колес передней оси больше угла увода колес задней тележки, то при движении автомобиля на повороте он будет стремиться двигаться по дуге большего радиуса, чем та, которую задает водитель. Такое свойство автомобиля называется недостаточной поворачиваемостью.
Если угол увода колес задней оси больше угла увода колес передней оси, то при движении автомобиля на повороте он будет стремиться двигаться по дуге меньшего радиуса, чем та, которую задает водитель. Такое свойство автомобиля называется избыточной поворачиваемостью.
Поворачиваемостью автомобиля можно в некоторой степени управлять, применяя шины разной пластичности, изменяя давление в них, изменяя распределение массы автомобиля по осям (за счет размещения груза).
Рисунок 8.5 - Кинематика поворота автомобиля и схема увода колеса
Автомобиль с избыточной поворачиваемостью более маневренный, но требует большего внимания и высокого профессионального мастерства от водителя. Автомобиль с недостаточной поворачиваемостью требует меньшего внимания и мастерства, но затрудняет работу водителя, так как требует поворотов рулевого колеса на большие углы.
Влияние поворачиваемости и на движение автомобиля становится заметным и существенным только на высоких скоростях.
Управляемость автомобиля зависит от технического состояния его ходовой части и рулевого управления. Уменьшение давления в одной из шин увеличивает ее сопротивление качению и уменьшает поперечную жесткость. Поэтому автомобиль со спущенной шиной постоянно отклоняемся и ее сторону. Для компенсации этого увода водитель поворачивает управляемые колеса в сторону, противоположную уводу, и колеса начинают катиться с боковым скольжением, интенсивно изнашиваясь при этом.
Износ деталей рулевого привода и шкворневого соединения приводит к образованию зазоров и возникновению произвольных колебаний колес.
При больших зазорах и высокой скорости движения колебания передних колес могут быть настолько значительными, что нарушится их сцепление с дорогой. Причиной колебания колес может явиться их дисбаланс из-за дисбаланса шины, заплатки па камере, грязи на диске колеса. Для предотвращения колебаний колес их необходимо балансировать на специальном стенде установкой на диск балансировочных грузов.
Проходимость автомобиля. Под проходимостью понимают свойство автомобиля двигаться по неровной и труднопроходимой местности не задевая за неровности нижним контуром кузова. Проходимость автомобиля характеризуется двумя группами показателей: геометрическими показателями проходимости и опорно- сцепными показателями проходимости. Геометрические показатели характеризуют вероятность задевания автомобиля за неровности, а опорно - сцепные характеризуют возможность движения по труднопроходимым участкам дорог и бездорожью.
По проходимости все автомобили можно разделить на три группы :
Автомобили общего назначения (колесная формула 4x2, 6x4);
Автомобили повышенной проходимости (колесная формула 4x4, 6x6);
Автомобили высокой проходимости, имеющие специальную компоновку и конструкцию, многоосные со всеми ведущими колесами, гусеничные или полугусеничные, автомобили - амфибии и другие автомобили, специально предназначенные для работы только в условиях бездорожья.
Рассмотрим геометрические показатели проходимости. Дорожный просвет - это расстояние между низшей точкой автомобиля и поверхностью дороги. Этот показатель характеризует возможность движения автомобиля без задевания за препятствия, расположенные на пути движения (рис.8.6).
Рисунок 8.6 - Геометрические показатели проходимости
Радиусы продольной и поперечной проходимости представляют собой радиусы окружностей, касательных к колесам и низшей точки автомобиля, расположенной внутри базы (колеи). Эти радиусы характеризуют высоту и очертания препятствия, которое может преодолеть автомобиль, не задевая за него. Чем они меньше, тем выше способность автомобиля преодолевать значительные неровности без задевания за них своими низшими точками.
Передний и нижний углы свеса, соответственно αп1 и αп2, образованы поверхностью дороги и плоскостью, касательной к передним или задним колесам и к выступающим низшим точкам передней или задней части автомобиля.
Максимальная высота порога, который может преодолеть автомобиль, для ведомых колес составляет 0,35...0,65 радиуса колеса. Максимальная высота порога, преодолеваемого ведущим колесом, может достигать радиуса колеса и иногда ограничивается не тяговыми возможностями автомобиля или сцепными свойствами дороги, а малыми величинами углов свеса или просвета.
Максимально необходимая ширина проезда при минимальном радиусе поворота автомобиля характеризует возможность маневрировать на малых площадках, поэтому проходимость автомобиля в горизонтальной плоскости часто рассматривают как отдельное эксплуатационное свойство маневренность. Наиболее маневренными являются автомобили со всеми управляемыми колесами. В случае буксировки прицепом или полуприцепов маневренность автомобиля ухудшается, так как мри поворотах автопоезда прицеп смешается к центру поворота, именно поэтому ширина полосы движения автопоезда больше, чем одиночного автомобиля.
К опорно - сцепным показателям проходимости относятся следующие. Максимальная сила тяги - наибольшая сила тяги, которую способен развивать автомобиль па низшей передаче. Сцепной вес - сила тяжести автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса. Чем больше сцен пой вес, тем выше проходимость автомобиля.
Среди автомобилей с колесной формулой 4x2 наибольшую проходимость имеют заднемоторные заднеприводные и переднемоторные переднеприводные автомобили, так как при такой компоновке ведущие колеса всегда нагружены массой двигателя. Удельное давление шин на опорную поверхность определяется как отношение вертикальной нагрузки на шину к площади контакта, замеренной по контуру пятна контакта шины с дорогой q = GF.
Этот показатель имеет большое значение для проходимости автомобиля. Чем меньше удельное давление, тем меньше разрушается грунт, меньше глубина образуемой колеи, меньше сопротивление качению и выше проходимость автомобиля.
Коэффициент совпадении колеи представляет собой отношение колеи передних колес к колее задних колес. При полном совпадении колеи передних и задних колес задние катятся по грунту, уплотненному передними колесами, и сопротивление качению при этом минимально. При несовпадении колеи передних и задних колес затрачивается дополнительная энергия на 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.
Проходимость автомобиля во многом зависит от его конструкции. Так, например, в автомобилях повышенной проходимости применяют дифференциалы повышенного трения, блокируемые межосевые и межколесные дифференциалы, широкопрофильные шины с развитыми грунтозацепами, лебедки для самовытаскивания и другие приспособления, облегчающие проходимость автомобиля в условиях бездорожья.
Информативность автомобиля. Под информативностью понимают свойство автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и других участников движения. В любых условиях воспринимаемая водителем информация имеет важнейшее значение для безопасного управления автомобилем. При недостаточной видимости, особенно ночью, информативность среди других эксплуатационных свойств автомобиля оказывает особенное влияние на безопасность движения.
Различают внутреннюю и внешнюю информативность.
Внутренняя информативность - это свойство автомобиля обеспечивать водителя информацией о работе агрегатов и механизмов. Она зависит от конструкции панели приборов, устройств, обеспечивающих обзорность, рукояток, педалей и кнопок управления автомобилем.
Расположение приборов на панели и их устройство должны позволять водителю тратить минимальное время для наблюдения за показаниями приборов. Педали, рукоятки, кнопки и клавиши управления должны быть расположены так, чтобы водитель легко их находил, особенно ночью.
Обзорность зависит в основном от размера окон и стеклоочистителей, ширины и расположения стоек кабины, конструкции стеклоомывателей, системы обдува и обогрева стекол, расположения и конструкции зеркал заднего вида. Обзорность зависит также от удобства сиденья.
Внешняя информативность - это свойство автомобиля информировать других участников движения о своем положении на дороге и намерениях водителя по изменению направления и скорости движения. Она зависит от размеров, формы и окраски кузова, расположения световозвращателей, внешней световой сигнализации, звукового сигнала.
Грузовые автомобили средней и большой грузоподъемности, автопоезда, автобусы благодаря своим габаритам более заметны и лучше различимы, чем легковые автомобили и мотоциклы. Автомобили, окрашенные в темные цвета (черный, серый, зеленый, синий), из-за трудности их различения в 2 раза чаще попадают в ДТП, чем окрашенные в светлые и яркие цвета.
Система внешней световой сигнализации должна отличаться надежностью работы и обеспечивать однозначное толкование сигналов участниками дорожного движения в любых условиях видимости. Фары ближнего и дальнего света, а также другие дополнительные фары (прожектор, противотуманные) улучшают внутреннюю и внешнюю информативность автомобиля при движении ночью и в условиях недостаточной видимости.
Обитаемость автомобиля. Обитаемость транспортного средства - это свойства окружающей водителя и пассажиров среды, определяющие уровень комфортабельности и эстетичное i и места их труда и отдыха. Обитаемость характеризуется микроклиматом, эргономическими характеристиками кабины, шумом и вибрациями, загазованностью и плавностью хода.
Микроклимат характеризуется совокупностью температуры, влажности и скорости воздуха. Оптимальной температурой воздуха в кабине автомобиля считается 18...24°С. Понижение или повышение температуры, особенно на длительный период времени, сказывается на психофизиологических характеристиках водителя, приводит к замедлении) реакции и умственной деятельности, к физическому утомлению и, как результат, к снижению производительности труда и безопасности движения.
Влажность и скорость воздуха в значительной степени влияют на терморегуляцию организма. При низкой температуре и высокой влажности повышается теплоотдача и организм подвергается более интенсивному охлаждению. При высокой температуре и влажности теплоотдача резко снижается, что ведет к перегреву организма.
Водитель начинает ощущать движение воздуха в кабине при его скорости 0,25 м/с. Оптимальная скорость движения воздуха в кабине около 1м/с.
Эргономические свойства характеризуют соответствие сиденья и органов управления транспортного средства антропометрическим параметрам человека, т.е. размерам его тела и конечностей.
Конструкция сиденья должна способствовать посадке водителя за органами управления, обеспечивающей минимум затрат энергии и постоянную готовность в течении длительного времени.
Цветовая гамма внутри салона тоже оказывает определенное внимание на психику водителя, что, естественно, сказывается на работоспособности водителя и безопасности движения.
Природа шума и вибраций одна и та же - механические колебания деталей автомобиля. Источниками шума в автомобиле являются двигатель, трансмиссия, система выпуска отработавших газов, подвеска. Действие шума на водителя является причиной увеличения его времени реакции, временного ухудшения характеристик зрения, снижения внимания, нарушения координации движений и функций вестибулярного аппарата.
Отечественные и международные нормативные документы устанавливают предельно допустимый уровень шума в кабине в пределах 80 - 85 ДБ.
В отличие от шума, воспринимаемого ухом, вибрации воспринимаются поверхностью тела водителя. Так же, как и шум, вибрация наносит большой вред состоянию водителя, а при постоянном воздействии в течении длительного времени может повлиять на его здоровье.
Загазованность характеризуется концентрацией отработавших газов, паров топлива и других вредных примесей в воздухе. Особую опасность для водителя представляет окись углерода - газ без цвета и запаха. Попадая в кровь человека через легкие, он лишает ее возможности доставлять кислород клеткам организма. Человек погибает от удушья, ничего не чувствуя и не понимая, что с ним происходит.
В этой связи водитель должен внимательно следить за герметичностью выпускного тракта двигателя, предотвращать засасывание газов и паров из моторного отсека в кабину. Категорически запрещается пускать и главное прогревать двигатель в гараже при нахождении в нем людей.
Загрузка...
