Владимир Коноплянко - Основы безопасности дорожного движения

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 ёвердого 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-грунтозацепами. 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 (сухой асфальт  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.

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: