Основы безопасности дорожного движения

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

Владимир Коноплянко

Коноплянко В. И.

К 64 Основы безопасности дорожного движения. -- М.: ДОСААФ, 1978. -- 128 с. ил.

В книге рассказывается об основных элементах теории движения автомобиля, даются психофизиологические основы вождения автомобиля, рекомендации по обеспечению безопасности движения в различных условиях. Рассматриваются вопросы гигиены труда водителя, оказания первой медицинской помощи пострадавшим.

Книга предназначена для водителей, преподавателей автошкол и курсов ДОСААФ.

31803-116

072(02)-78

6Т2 К64

© Издательство ДОСААФ СССР, 1978 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава I. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

Силы, действующие на автомобиль

Торможение автомобиля

Устойчивость автомобиля

Управляемость автомобиля

Проходимость автомобиля

Глава 2. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

Понятие о деятельности водителя

Зрительные ощущения

Зрительные восприятия

Ощущения равновесия, ускорений, вибрации

Слуховые ощущения и восприятия

Реакции

Внимание

Навыки

Роль водителя в предупреждении дорожно-транспортных происшествий

Глава 3. ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫЕ ПРОИСШЕСТВИЯ И ИХ ПРИЧИНЫ

Классификация дорожно-транспортных происшествий

Основные причины аварийности

Глава 4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПРИ УПРАВЛЕНИИ АВТОМОБИЛЕМ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ

Основные приемы вождения автомобиля

Факторы, определяющие условия движения

Движение по снежным и скользким дорогам

Движение на подъеме

Движение на спуске

Движение на поворотах

Маневрирование автомобилен

Движение по грунтовым дорогам

Движение в горных условиях

Преодоление водных преград

Вождение в темное время и в различных погодных условиях

Вождение автопоездов

Глава 5. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ГИГИЕНЫ ТРУДА ВОДИТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Рабочее место водителя

Режим труда и отдыха водителя

Глава 6. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО АНАТОМИИ И ФИЗИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА

Организм как целое

Органы дыхания. Сердечно-сосудистая система Основные понятия об органах пищеварения

Глава 7. ПЕРВАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ПОМОЩЬ

Понятие о травме

Раневая инфекция

Первая помощь при ушибах, вывихах, сдавлениях, переломах, черепно-мозговых травмах, термических поражениях

Первая помощь при остановке дыхания и сердечной деятельности

Последовательность действий по оказанию первой помощи пострадавшим в дорожно-транспортном происшествии

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

Силы, действующие на автомобиль

Автомобиль перемещается с определенной скоростью в результате действия на него движущих сил и сил, оказывающих сопротивление движению (рис. 1).

К силам, препятствующим движению автомобиля, относятся: силы сопротивления качению Рf, сопротивление, создаваемое подъемом дороги Рa, сопротивление воздуха Pw, сопротивление сил инерции pj. Для преодоления этих сил автомобиль оснащен источником энергии -- двигателем. Возникающий в результате работы двигателя крутящий момент передается через силовую передачу и полуоси на ведущие колеса автомобиля. Их вращению препятствует сила трения, которая появляется между колесами и поверхностью дороги.

Во время вращения ведущие колеса создают окружные силы, которые действуют на дорогу, стремясь как бы оттолкнуть ее назад. Дорога, в свою очередь, оказывает равное противодействие (касательную реакцию) на колеса, что и вызывает движение автомобиля.

Силу, которая приводит автомобиль в движение, называют силой тяги и обозначают Ph. Связь между этими величинами или предельное условие движения автомобиля, при котором обеспечивается равновесие между силой тяги и силами сопротивления движения, можно выразить формулой

Pk = Pf±Pa+Pw + Pj.

Это уравнение называется уравнением тягового баланса и позволяет установить, как тяговая сила распределяется по различным видам сопротивлений.

Сопротивление дороги

Сопротивление качению шины по дороге является следствием затрат энергии на гистерезисные (внутренние) потери в шине и на образование колеи (внешние) потери. Кроме того, часть энергии теряется в результате поверхностного трения шин о дорогу, сопротивления в подшипниках ступиц ведомых колес и сопротивления воздуха ьращению колес. Ввиду сложности учета всех факторов сопротивление качению колес автомобиля оценивают по суммарным затратам, считая силу сопротивления качению внешней по отношению к автомобилю. При качении эластичного колеса по твердой дороге внешние потери незначительны. Слои нижней части шины то сжимаются, то растягиваются. Между отдельными частицами шины возникает трение, выделяется тепло, которое рассеивается, и работа, затрачиваемая на деформацию шины, не возвращается полностью при последующем восстановлении формы шины. При качении эластичного колеса деформации в передней части шины возрастают, а в задней -- уменьшаются.

Когда жесткое колесо катится по мягкой деформируемой дороге (грунт, снег), потери на деформацию шины практически отсутствуют и энергия затрачивается лишь на деформацию дороги. Колесо врезается в грунт, выдавливает его в сторону, спрессовывая отдельные частицы, образуя колею.

Когда же деформируемое колесо катится по мягкой дороге, энергия затрачивается на преодоление как внутренних, так и внешних потерь.

При качении упругого колеса по мягкой дороге деформация его меньше, чем при качении по твердой дороге, а деформация грунта меньше, чем при качении жесткого по тому же грунту.

Величина силы сопротивления качению может быть определена из формулы

Pf = Gf cos a,

где:

Pf -- сила сопротивления качению;

G -- вес автомобиля;

а -- угол, характеризующий крутизну подъема или спуска;

f -- коэффициент сопротивления качению, который учитывает действие сил деформации шин и покрытия, а также трение между ними в различных дорожных условиях.

Величина коэффициента сопротивления качению колеблется от 0,012 (асфальтобетонное покрытие) до 0,3 (сухой песок).

Рис. 1. Силы, действующие на движущийся автомобиль

Сопротивление подъему. Автомобильные дороги состоят из чередующихся между собой подъемов и спусков и крайне редко имеют горизонтальные участки большой длины. Крутизну подъема характеризуют величиной угла а (в градусах) или величиной уклона дороги t, представляющей собой отношение превышения Н к заложению В (см. рис. 1):

i=H/B = tg a.

Вес автомобиля G, движущегося на подъеме, можно разложить на две-составляющие силы: G sina, направленную параллельно дороге, и Gcosa, перпендикулярную к дороге. Силу G sin a называют силой сопротивления подъему и обозначают Ра.

На автомобильных дорогах с твердым покрытием углы подъема невелики и не превышают 4 -- 5°. Для таких малых углов можно считать

i = tg a ~ sin а, тогда Ра -- G sin а = Gi.

При движении на спуске сила Ра имеет противоположное направление и действует как движущая сила. Угол а и уклон i считают положительными на подъеме и отрицательными при движении на спуске.

У современных автомобильных дорог нет четко выраженных участков с постоянным уклоном; их продольный профиль имеет плавные очертания. На таких дорогах уклон и сила Р непрерывно меняются в процессе движения автомобиля.

Сопротивление неровностей. Ни одно дорожное покрытие не является абсолютно ровным. Даже новые цементобетонные и асфальтобетонные покрытия имеют неровности высотой до 1 см. Под действием динамических нагрузок неровности быстро увеличиваются, уменьшая скорость автомобиля, сокращая срок его службы и увеличивая расход топлива. Неровности создают дополнительное сопротивление движению.

При попадании колеса в длинную впадину оно ударяется о ее дно и подбрасывается вверх. После сильного удара колесо может отделиться от покрытия и снова удариться (уже с меньшей высоты), совершая затухающие колебания. Переезд через короткие впадины и выступы сопряжен с дополнительной деформацией шины под действием силы, возникающей при ударе о выступ неровности. Таким образом, движение автомобиля по неровностям дороги сопровождается непрерывными ударами колес и колебаниями осей и кузова. В результате происходит дополнительное рассеивание энергии в шине и деталях подвески, достигающее иногда значительных величин.

Дополнительное сопротивление, вызываемое неровкостями дороги, учитывают, условно увеличивая коэффициент сопротивления качению.

Величины коэффициента сопротивления качению f и уклона i в совокупности характеризуют качество дороги. Поэтому часто говорят о силе сопротивления дороги Р, равной сумме сил Рf и Ра:

Р = Pf -f Ра = G (f cos а -f sin а) ~G (f + i).

Выражение, стоящее в скобках, называют коэффициентом сопротивления дороги и обозначают буквой Ф. Тогда сила сопротивления дороги

Р = G (f cos a -f sin а) = G ф.

Сопротивление воздуха. При движении автомобиля на него оказывает сопротивление и воздушная среда. Затраты мощности на преодоление сопротивления воздуха складываются из следующих величин:

-- лобового сопротивления, появляющегося в результате разности давлений спереди и сзади движущегося автомобиля (около 55 -- 60% всего сопротивления воздуха);

-- сопротивления, создаваемого выступающими частями: подножками, крыльями, номерным знаком (12 -- 18%);

-- сопротивления, возникающего при прохождении воздуха через радиатор и подкапотное пространство (10-15%);

-- трения наружных поверхностей о близлежащие слои воздуха (8 -- 10%);

-- сопротивления, вызванного разностью давлений сверху и снизу автомобиля (5 -- 8%).

При увеличении скорости движения увеличивается и сопротивление воздуха.

Прицепы вызывают увеличение силы сопротивления воздуха вследствие значительного завихрения воздушных потоков между тягачом и прицепом, а также из-за увеличения наружной поверхности трения. В среднем можно принять, что применение каждого прицепа увеличивает это сопротивление на 25% по сравнению с одиночным автомобилем.

Сила инерции

Кроме сил сопротивления дороги и воздуха влияние на движение автомобиля оказывают силы инерции Р). Всякое изменение скорости движения сопровождается преодолением силы инерции, и ее величина тем больше, чем больше обитая м,аееа автомобиля:

P=G*j/g

Время равномерного движения автомобиля обычно мало по сравнению с общим временем его работы. Так, например, при работе в городах автомобили движутся равномерно 15 -- 25% времени. От 30% до 45% времени занимает ускоренное движение автомобиля и 30 -- 40% -- движение накатом и торможение. При трогании с места и увеличении скорости автомобиль движется с ускорением -- его скорость при этом неравномерна. Чем быстрее автомобиль увеличивает скорость, тем больше ускорение автомобиля. Ускорение показывает, как за каждую секунду возрастает скорость автомобиля. Практически ускорение автомобиля достигает 1 -- 2 м/с2. Это значит, что за каждую секунду скорость будет возрастать на 1 -- 2 м/с.

Сила инерции изменяется в процессе движения автомобиля в соответствии с изменением ускорения. Для преодоления силы инерции расходуется часть тяговой силы. Однако в тех случаях, когда автомобиль движется накатом после предварительного разгона или при торможении, сила инерции действует по направлению движения автомобиля, выполняя роль движущей силы. Принимая это во внимание, некоторые труднопроходимые участки пути можно преодолевать с предварительным разгоном автомобиля.

Величина силы сопротивления разгону зависит от ускорения движения. Чем быстрее разгоняется автомобиль, тем большей становится эта сила. Ее величина меняется даже при трогании с места. Если автомобиль трогается плавно, то сила эта почти отсутствует, а при резком трогании она может даже превысить тяговую силу. Это приведет или к остановке автомобиля, или к буксованию колес (в случае недостаточной величины коэффициента сцепления).

В процессе работы автомобиля непрерывно меняются условия движения: тип и состояние покрытия, величина и направление уклонов, сила и направление ветра. Это приводит к изменению скорости автомобиля. Даже в наиболее благоприятных условиях (движение по усовершенствованным автомагистралям вне городов и населенных пунктов) скорость автомобиля и тяговая сила редко остаются неизменными в, течение продолжительного времени. На средней .скорости движения (определяемой как отношение пройденного пути ко времени, затраченному на прохождение этого пути с учетом времени остановок в пути) сказывается помимо сил сопротивления влияние весьма большого количества факторов. К ним относятся: ширина проезжей части, интенсивность движения, освещенность дороги, метеорологические условия (туман, дождь), наличие опасных зон (железнодорожные переезды, скопление пешеходов), состояние автомобиля и т. д.

В сложных дорожных условиях может случиться так, что сумма всех сил сопротивления превысит тяговую силу, тогда движение автомобиля будет замедленным и он может остановиться, если водитель не примет необходимых мер.

Сцепление колеса автомобиля с дорогой

Для того чтобы неподвижный автомобиль привести в движение, одной силы тяги недостаточно. Необходимо еще трение между колесами и дорогой. Иначе говоря, автомобиль может двигаться лишь при условии сцепления ведущих колес с поверхностью дороги. В свою очередь, сила сцепления зависит от сцепного веса автомобиля Gv, т. е. вертикальной нагрузки на ведущие колеса. Чем больше вертикальная нагрузка, тем больше сила сцепления:

Pсц = ФGk,

где Pсц -- сила сцепления колес с дорогой, кгс; Ф -- коэффициент сцепления; GK -- сцепной вес, кгс. Условие движения без буксования колес

Рk < Рсц,

т. е. если тяговая сила меньше силы сцепления, то ведущее колесо катится без буксования. Если же к ведущим колесам приложена тяговая сила, большая, чем сила сцепления, то автомобиль может двигаться только с пробуксовкой ведущих колес.

Коэффициент сцепления зависит от типа и состояния покрытия. На дорогах с твердым покрытием величина коэффициента сцепления обусловлена главным образом трением скольжения между шиной и дорогой и взаимодействием частиц протектора и мнкронеровностей покрытия. При смачивании твердого покрытия коэффициент сцепления уменьшается весьма заметно, что объясняется образованием пленки из слоя частиц грунта и воды. Пленка разделяет трущиеся поверхности, ослабляя взаимодействие шины и покрытия и уменьшая коэффициент сцепления. При скольжении шины по дороге в зоне контакта возможно образование элементарных гидродинамических клиньев, вызывающих приподнимание элементов шины над микровыступами покрытия. Непосредственный контакт шины и дороги в этих местах заменяется жидкостным трением, при котором коэффициент сцепления минимален.

На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зависит от сопротивления грунта срезу и величины внутреннего трения в грунте. Выступы протектора ведущего колеса, погружаясь в грунт, деформируют и уплотняют его, что вызывает увеличение сопротивления срезу. Однако после некоторого предела начинается разрушение грунта, и коэффициент сцепления уменьшается.

На величину коэффициента сцепления влияет также рисунок протектора шины. Шины легковых автомобилей имеют протектор с мелким рисунком, обеспечивающим хорошее сцепление на твердых покрытиях. Шины грузовых автомобилей имеют крупный рисунок протектора с широкими и высокими выступами-грунтозацепа-ми. Во время движения грунтозацепы врезаются в грунт, улучшая проходимость автомобиля. Истирание выступов в процессе эксплуатации ухудшает сцепление шины с дорогой.

При увеличении внутреннего давления в шине коэффициент сцепления вначале увеличивается, а затем уменьшается. Максимальное значение коэффициента сцепления соответствует примерно величине давления, рекомендуемого для данной шины.

При полном скольжении шины по дороге (буксование ведущих колес или юз тормозящих колес) величина ф может быть на 10 -- 25% меньше максимальной. Коэффициент поперечного сцепления зависит от тех же факторов, и его обычно принимают равным 0,7Ф. Средние значения коэффициента сцепления колеблются в широких пределах от 0,1 (обледенелое покрытие) до 0,8 (сухое асфальте- и цементобетонное покрытие).

Сцепление шин с дорогой имеет первостепенное значение для безопасности движения, так как оно ограничивает возможность интенсивного торможения и устойчивого движения автомобиля без поперечного скольжения.

Недостаточная величина коэффициента сцепления является причиной в среднем 16%, а в неблагоприятные периоды года -- до 70% дорожно-транспортных происшествий от общего их числа. Международной комиссией по борьбе со скользкостью дорожных покрытий установлено, что величина коэффициента сцепления по условиям безопасности движения не должна быть меньше 0,4.

Торможение автомобиля

Надежные и эффективные тормоза позволяют водителю уверенно вести автомобиль с большой скоростью и вместе с тем обеспечивают необходимую безопасность движения.

В процессе торможения кинетическая энергия автомобиля переходит в работу трения между фрикционными накладками колодок и тормозными барабанами, а также между шинами и дорогой (рис. 2).

Величина тормозного момента, развиваемого тормозным механизмом, зависит от его конструкции и давления в приводе. Для наиболее распространенных типов тормозных приводов, гидравлического и пневматического, сила нажатия на колодку прямо пропорциональна давлению, развиваемому в приводе при торможении.

Тормоза современных автомобилей могут развивать момент, значительно превышающий момент силы сцепления шины с дорогой. Поэтому весьма часто в практике наблюдается юз, когда при интенсивном торможении колеса автомобиля блокируются и скользят по дороге, не вращаясь. До блокировки колеса между тормозными накладками и барабанами действует сила трения скольжения, а в зоне контакта шины с дорогой -- сила трения покоя. После блокировки, наоборот, между трущимися поверхностями тормоза действует сила трения покоя, а в зоне контакта шины с дорогой -- сила трения скольжения. При блокировке колеса затраты энергии на трение в тормозе и на качение прекращаются и почти все тепло, эквивалентное поглощаемой кинетической энергии автомобиля, выделяется в месте контакта шины с дорогой. Повышение температуры шины приводит к размягчению резины и уменьшению коэффициента сцепления. Поэтому наибольшая эффективность торможения достигается в случае качения колеса на пределе блокировки.

При одновременном торможении двигателем и тормозами достижение величины силы сцепления на ведущих колесах происходит при меньшей силе нажатия на педаль, чем при торможении только тормозами. Длительное торможение (например, во время движения на затяжных спусках) в результате нагрева тормозных барабанов резко уменьшает коэффициент трения фрикционных накладок, а следовательно, и тормозной момент. Таким образом, торможение с неотъединенным двигателем, применяемое в качестве дополнительного способа уменьшения скорости, позволяет увеличить срок службы тормозов. Кроме того, при торможении с неотъединенным двигателем увеличивается поперечная устойчивость автомобиля.



Рис. 2. Силы, действующие на колесо автомобиля при торможении

Различают экстренное и служебное торможение.

Служебным называется торможение для остановки автомобиля или снижения скорости движения в заранее назначенном водителем месте. Снижение скорости в этом случае осуществляется плавно, чаще комбинированным торможением.

Экстренным называется торможение, которое производится в целях предотвращения наезда на неожиданно появившееся или замеченное препятствие (предмет, автомобиль, пешеход и пр.). Это торможение может быть охарактеризовано остановочным путем и тормозным путем автомобиля.

Под остановочным путем понимают расстояние, которое пройдет автомобиль от момента обнаружения водителем опасности до момента остановки автомобиля.

Тормозным путем называют часть остановочного пути, который пройдет автомобиль с момента начала торможения колес до полной остановки автомобиля.

Общее время t0, необходимое для остановки автомобиля с момента возникновения препятствия («остановочное время»), можно представить в виде суммы нескольких составляющих:

t0 = tр + tпр + tу + tT,

где tр -- время реакции водителя, с;

tпр -- время между началом нажатия на тормозную педаль и началом действия тормозов, с;

tу -- время увеличения замедления, с;

tT -- время полного торможения, с.

Сумму tnp+ty часто называют временем срабатывания тормозного привода.

Автомобиль в течение каждого из составляющих интервалов времени проходит определенный путь, и их сумма является остановочным путем (рис. 3):

S0 = S1 + S2 + S3, м,

где S1, S2, S3 -- соответственно пути, пройденные автомобилем за время tр, tПр+tу, tт.

За время tр водитель осознает необходимость торможения и переносит ногу с педали подачи топлива на педаль тормоза. Время tр зависит от квалификации водителя, его -возраста, утомляемости и других субъективных факторов. Оно колеблется от 0,2 до 1,5 с и более. При расчетах обычно принимают tр = 0,8 с.

Время tnp необходимо для выбирания зазоров и перемещения всех деталей привода (педали, поршней тормозных цилиндров или диафрагмы тормозных камер, тормозных колодок). Это время зависит от конструкции тормозного привода и его технического состояния.

Рис. 3. Путь торможения и дистанция безопасности автомобиля

В среднем для исправного гидравлического привода можно принять tпp = 0,2 с, а для пневматического -- 0,6 с, У автопоездов с пневматическим приводом тормозов время tпр может достигать 2 с. Отрезок tу характеризует время постепенного увеличения замедления от нуля (начало действия тормозов) до максимального значения. Это время составляет в среднем 0,5 с.

В течение времени tp+tпp автомобиль движется равномерно с начальной скоростью Vа. За время tу скорость несколько уменьшается. В течение временя tт замедление сохраняется примерно постоянным. В момент остановки автомобиля замедление уменьшается до нуля практически мгновенно.

Остановочный путь автомобиля без учета силы сопротивления дороги можно определить по формуле

S = (t*V0/3.6) + kэ(Va2/254Фх)

где S0 -- остановочный путь, м;

VA -- скорость движения автомобиля в начальный момент торможения, км/ч;

kэ -- коэффициент эффективности торможения, который показывает, во сколько раз действительное замедление автомобиля меньше теоретического, максимально возможного на данной дороге. Для легковых автомобилей kэ~1,2, для грузовых автомобилей и автобусов kэ~1,3 -- 1,4;

Фх -- коэффициент сцепления шин с дорогой,

t=tр + tпр + 0,5tу.

Выражение

kэ= V2 /(254 ух)

-- представляет тормозной путь, величина которого, как это видно из формулы, пропорциональна квадрату скорости, с которой двигался автомобиль перед началом торможения. Поэтому при увеличении скорости движения вдвое, например, с 20 до 40 км/ч, тормозной путь увеличится в 4 раза.

Нормативы эффективности действия ножного тормоза автомобилей в условиях эксплуатации приведены в табл. 1 (начальная скорость торможения 30 км/ч).

При торможении на снежных и скользких дорогах тормозные силы всех колес автомобиля достигают значения силы сцепления практически одновременно. Поэтому при Фх<0,4 следует принимать кэ= 1 для всех автомобилей.

Таблица 1

Вид транспортного средства	Тормозной путь, м, не более	Максимальное замедление, м/с2, не менее
Легковые автомобили и другие, сконструированные на их базе	7,2	5,8
Грузовые автомобили с разрешенной массой до 8 т, а также автопоезда, сконструированные на их базе; автобусы длиной до 7,5 м	9,5	5,0
Грузовые автомобили с разрешенной массой более 8т, а также автопоезда, сконструированные на их базе; автобусы длиной более 7,5 м	11,0	4,2

Замедление величины изменения (уменьшения) скорости движения автомобиля в течение одной секунды является важным оценочным показателем эффективности действия тормозов. Величина замедления при торможении пропорциональна тормозной силе, действующей на автомобиль, зависит она также и от величины коэффициента сцепления:

jз= (Фхg)/kэ, м/с2.

Нормы эффективности торможения, которые предусмотрены правилами движения, рассчитаны на дороги с асфальто- или цементобетонным покрытием с коэффициентом сцепления не ниже 0,6. При торможении автомобиля под действием силы инерции создается момент, увеличивающий нагрузку на передние колеса и уменьшающий нагрузку на задние, т. е. происходит так называемое перераспределение динамического веса между осями. В этом случае передняя часть автомобиля нагружается и прижимается к дороге, а задняя, наоборот, разгружается и приподнимается. Это явление проявляется тем заметнее, чем интенсивнее торможение. В результате происходящей разгрузки задние колеса более склонны к затормаживанию «на юз», особенно у автомобилей, имеющих в статическом состоянии примерно равную нагрузку на оси. Во время торможения автомобиля величины тормозных сил на колесах правой и левой стороны могут быть неодинаковы. В результате этого образуется момент, поворачивающий автомобиль вокруг вертикальной оси, что может вызвать занос автомобиля. Причинами подобного явления могут быть различное состояние накладок и барабанов, разрегулировка и увеличение зазора между накладками и барабаном, различное состояние шин и т. д.

Ухудшение тормозной динамичности может также наступить вследствие проникновения в тормоза масла, воды или грязи, уменьшающих тормозной момент.

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.

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™ 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.

Способность глаза видеть форму предмета и четко различать его очертания называется остротой зрения. Наиболее острое зрение -- центральное в конусе с углом около 3°, хорошая острота зрения в конусе 5 -- 6°, удовлетворительная -- в конусе 12 -- 14°, причем по вертикали эти углы несколько больше. Предметы, расположенные за пределами угла 14°, видны без ясных деталей и цвета. Для рассмотрения предмета, находящегося в периферическом (боковом) поле зрения, человек рефлектор но переводит на этот предмет глаза так, чтобы он попал в зону острого зрения. Это требует времени. Так, при проезде перекрестка водитель может затратить на перевод взгляда с фиксацией с одной -стороны пересечения до другой от 0,5 до 1,16 с. В зависимости от скорости это соответствует расстоянию от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Определение расстояния до предмета, находящегося в поле зрения, возможно, когда оба глаза нацелены на этот предмет. Такое нацеливание называется конвергенцией ,и производится совместно мышцами и хрусталиками глаз. Среднее время конвергенции составляет около 0,165 с.

Восприятие величины предмета основано на оценке соотношения его угловой величины в поле зрения и расстояния до предмета. Предметы кажутся тем меньше, чем дальше расположены от наблюдателя. Глаз способен воспринимать также пространственное расположение предметов относительно друг друга и расстояние между ними.