Файл: Н. В. Пеньшин организация транспортных услуг и безопасность транспортного процесса тамбов .pdf

229
9. КОНСТРУКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
9.1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ
СРЕДСТВ. ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЕЙ
БЕЗОПАСНОСТИ КОМПЛЕКСА ВАДС В
РАЗЛИЧНЫХ ФАЗАХ ДТП
Постоянное увеличение автомобильного парка приводит к увели- чению плотности и интенсивности потоков транспортных средств.
Повышение динамических свойств автомобилей, увеличение в потоке числа легковых автомобилей, управляемых их владельцами, не имею- щими достаточных навыков управления, способствуют значительному увеличению аварийных ситуаций, приводящих к дорожно-транспорт- ным происшествиям (ДТП) [3].
Всесторонний анализ всех видов ДТП невозможен без выявления факторов и причин, их вызывающих. Исходя из такого представления,
ДТП необходимо рассматривать с системной точки зрения, а факторы, определяющие или сопутствующие происшествию, классифицировать в соответствии с комплексными свойствами системы «водитель–
автомобиль–дорога–среда» (ВАДС).
Все компоненты системы ВАДС при их совместном функциони- ровании обладают новым свойством, которое отсутствует у каждого входящего в систему компонента.
Нарушения в работе каждого из компонентов системы ВАДС приводит к снижению её эффективности (уменьшению скорости дви- жения, немотивированным остановкам, увеличению расхода топлива) или к аварии (дорожно-транспортному происшествию – ДТП).
Упрощённая схема системы ВАДС представлена на рис. 9.1.
Основной характеристикой системы ВАДС является её надёж- ность.
Надёжность объекта – свойство выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных по- казателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям пользования, технологического обслуживания, ремонта.
Надёжность – сложное свойство, слагающееся из более простых
(безотказности, ремонтопригодности, долговечности, сохраняемости).
Для объекта ВАДС надёжность зависит, прежде всего, от безот- казности. Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени.

230
Рис. 9.1. Схема системы «водитель–автомобиль–дорога–среда»
Установлено, что наименее надёжным элементом системы ВАДС является человек. В среднем из-за ошибок человека – водителя и пе- шехода – происходит более 80% ДТП.
Между человеком-пешеходом и человеком-водителем, как основ- ными участниками дорожного движения, имеется существенное раз- личие, обусловленное генетически: пешеход при ходьбе выполняет естественные движения и перемещается с естественной для него ско- ростью, водитель же совершает своеобразные рабочие движения с от- носительно небольшой нагрузкой, а скорость его перемещения в де- сятки раз больше естественной.
Водитель в транспортном потоке вынужден действовать в навя- занном ему темпе, последствия его решений в большинстве случаев необратимы, а ошибки имеют тяжёлые последствия.
Способности
Подготовка
Физическое состояние
Возраст
Послеаварийная безопасность
Интенсивность движения
Покрытие
Трасса
Техническое состояние
Пассивная безопасность
Активная безопасность
Опыт
Управление автомобилем
Физическое воздействие
Физическое воздействие
Движение
Перемещение
Метеорологическое воздействие
Дорога
Автомобиль
Окружающая среда
Водитель

231
В инженерной психологии существует понятие надёжности чело- века-оператора, применительно к водителю – это способность безоши- бочно управлять автомобилем.
Восприятие появляющихся перед водителем объектов начинается с их беглого осмотра, что даёт примерно 15…20% информации, затем он сосредотачивается на каждом из них с детальным распознаванием, и это даёт ещё 70…80% информации. На основании полученной ин- формации водитель создаёт в своём сознании динамическую инфор- мационную модель окружающего пространства, оценивает её, прогно- зирует развитие и производит действия, которые представляются ему адекватными развитию динамической модели. Деятельность водителя как оператора жёстко лимитирована по времени. Он должен замечать информацию об окружающей обстановке, выделять из общего потока информации нужную и важную, опираясь на оперативную память, за- поминать текущие события, связывать их в единую цепочку и подго- тавливать их связь с предполагаемыми событиями, которые он может предвидеть. На каждом из этапов обработки поступающей водителю информации возможны специфические ошибки, приводящие к ДТП.
К примеру, было установлено, что основными причинами ДТП была замеченная, но не воспринятая информация (около 50%), а также не- верно истолкованная информация (более 40%). Если информация за- мечена, воспринята, правильно проанализирована и предприняты вер- ные и достаточные действия, то движение осуществлено на безопас- ном уровне, т.е. система ВАДС функционирует безотказно.
Способность к оценке и прогнозированию развития дорожной си- туации определяется многими характеристиками человека-водителя, в том числе: профессиональной подготовкой, опытом, возрастом, фи- зиологическим состоянием и т.д.
Вопросы для самопроверки
1. Какие факторы системы «водитель–автомобиль–дорога–среда»
(ВАДС) обеспечивают безопасность дорожного движения?
2. Водитель, как главное и менее надёжное звено в системе
ВАДС.
9.2. АКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ И
ЕЁ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ
КАЧЕСТВА, ТОРМОЗНЫЕ СВОЙСТВА
Автомобиль как элемент системы ВАДС, её подсистема, может рассматриваться с различных точек зрения: как объект конструктор-

232
ской разработки, как объект эксплуатации с оценкой его отказов, как объект технического обслуживания и ремонтов, как элемент системы экономических отношений, возникающих при эксплуатации, а также с многих других точек зрения. Остановимся на некоторых свойствах автомобиля, влияющих на его безопасность, т.е. на вероятность появ- ления и тяжесть ДТП.
Активная безопасность автомобиля. Активная безопасность – свойство транспортного средства, снижающее вероятность ДТП
(предотвращающее его возникновение).
Анализ свойств активной безопасности позволяет с определённой степенью условности объединить их в следующие основные группы
(рис. 9.2):
− свойства, в значительной степени зависящие от действий во- дителя по управлению транспортным средством (тягово-скоростные, тормозные, устойчивость, управляемость, информативность);
Рис. 9.2. Структурная схема активной безопасности

233
− свойства, не зависящие или зависящие в незначительной степе- ни от действий водителя по управлению транспортным средством
(надёжность элементов конструкции, весовые и габаритные параметры);
− свойства, определяющие возможность эффективной деятель- ности водителя по управлению транспортным средством (обитаемость и соответствие оборудования рабочего места водителя требованиям эргономики).
Активная безопасность автомобиля определяется отсутствием внезапных отказов в конструктивных системах автомобиля, особенно связанных с возможностью осуществления манёвра и, как следствие, способностью водителя уверенно управлять системой «автомобиль–
дорога».
Тягово-скоростные качества автомобиля. Определять тягово- скоростные показатели работы автомобиля (тяговую характеристику, максимальную скорость движения, ускорение, время и путь разгона) можно как в дорожных, так и в лабораторных условиях.
Тяговая характеристика автомобиля выражает зависимость тяго- вой силы на ведущих колёсах
Р
к от скорости движения автомобиля
V.
Её получают или на всех, или на какой-то одной передаче. Упрощён- ная тяговая характеристика представляет зависимость свободной тяго- вой силы
Р
д на крюке автомобиля от скорости его движения.
В лабораторных условиях тяговая характеристика может быть получена в испытаниях на стенде, принципиальная схема которого приведена на рис. 9.3.
Задние (ведущие) колёса автомобиля опираются на ленту, пере- кинутую через два барабана. Для уменьшения трения между лентой и её опорной поверхностью создают воздушную подушку. Барабан
1 соединён с электротормозом, с помощью которого можно плавно из- менять нагрузку на ведущих колёсах автомобиля.
Рис. 9.3. Стенд для определения тяговой характеристики автомобиля

234
Свободную тяговую силу измеряют непосредственно динамомет- ром
2. Полная тяговая сила на ведущих колёсах может быть подсчита- на по формуле
Р
к
= Р
д
+ Р
f
, где
P
f
– сила сопротивления качению автомобиля.
В дорожных условиях тягово-скоростная характеристика автомо- биля наиболее просто может быть получена с помощью динамометри- ческого прицепа, который буксируется испытываемым автомобилем.
Измеряя при испытаниях с помощью динамографа силу тяги на крюке, а также скорость движения автомобиля, можно построить кривые за- висимости
Р
к от
V. При этом тяговую силу подсчитывают по формуле
Р
к
=
д
P′ + Р
f
+ Р
ω
где д
P′
– сила тяги на крюке, измеренная с помощью динамографа;
Р
f
и Р
ω
– силы сопротивления соответственно качению и воздуху.
Зависимость сил сопротивления
P
f
и Р
ω
от скорости движения ав- томобиля должна быть получена предварительно проведенными испы- таниями.
Силы сопротивления движению автомобиля определяют в до- рожных и лабораторных условиях. В дорожных условиях суммарное значение этих сил наиболее просто можно получить, используя метод выбега. Для этого автомобиль на ровной горизонтальной дороге со скорости, близкой к максимальной, свободно движется с выключенной передачей (выбег). При этом с помощью «пятого колеса» (прибора
«путь–скорость–время») получают зависимость скорости движения автомобиля от времени выбега. Дифференцируя эту зависимость гра- фически, определяют значения замедления для каждой скорости.
Некоторые приборы позволяют непосредственно измерить уско- рение или замедление автомобиля. При использовании акселерографов можно получить без промежуточных измерений зависимость замедле- ния от скорости движения автомобиля при выбеге. Суммарное значе- ние силы сопротивления движению автомобиля определяют по формуле
Р
ω
+ Р
f
= jm
a
– M
r
/
r
д
,
где
j – замедление автомобиля при выбеге; m
a
– полная масса автомо- биля;
r
д
– динамический радиус ведущих колёс; М
r
– момент трения в трансмиссии, измеренный на ведущих колёсах.
Момент трения
М
r
и его зависимость от частоты вращения веду- щих колёс определяют в лабораторных условиях при работе трансмис- сии без нагрузки (нейтральное положение шестерён коробки передач).

235
Момент трения
М
х
наиболее просто и с достаточной точностью изме- ряют с помощью тензорезисторов, наклеенных на карданный вал, а момент трения в трансмиссии подсчитывают по формуле
М
r
= М
х
i
0
,
где
i
0
– передаточное число главной передачи.
Температура агрегатов трансмиссии в этом случае должна соот- ветствовать их температуре при дорожных испытаниях.
В некоторых случаях требуется определить не только суммарную силу сопротивления движению, но и каждую её составляющую, т.е. необходимо определить коэффициенты лобового сопротивления и со- противления качению.
В лабораторных условиях коэффициент лобового сопротивления находят продувкой уменьшенных моделей или натурных образцов ав- томобилей в аэродинамической трубе. Модель или автомобиль в аэро- динамической трубе устанавливают или подвешивают так, чтобы можно было измерить все основные действующие на них силы. Сила сопротивления воздуха движению автомобиля зависит от плотности воздушной среды ρ, скорости автомобиля
V, площади миделева сече- ния
F и аэродинамических свойств машины:
Р
ω
= 0,5C
x
ρ
V
2
F,
где
С
х
– коэффициент лобового сопротивления.
В процессе испытаний коэффициент лобового сопротивления и площадь миделева сечения не должны изменяться, при этом обяза- тельно фиксируют температуру и атмосферное давление, изменяющие плотность воздуха.
При исследовательских испытаниях тяговая характеристика ав- томобиля может быть определена по измерениям крутящих моментов ведущих колёс автомобиля. Для этого на полуосях наклеивают тензо- резисторы и устанавливают концевые токосъёмные устройства.
Нагрузка при этих испытаниях создаётся динамометрической тележ- кой. При этом методе нет необходимости в дополнительном измере- нии сил сопротивления движению
P
f
и
Р
ω
Тяговая характеристика полностью определяет динамические свойства автомобиля, однако её получение связано с большим объё- мом испытаний. В большинстве случаев, например при проведении длительных контрольных испытаний, определяют следующие динами- ческие свойства автомобиля:
− минимальную устойчивую и максимальную скорость;
− время и путь разгона;
− максимальные подъёмы, которые может преодолеть автомо- биль при равномерном движении.