Что такое динамический габарит транспортного средства

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДИНАМИЧЕСКОГО ГАБАРИТА АВТОМОБИЛЯ ОТ СКОРОСТИ ЕГО ДВИЖЕНИЯ

Движение автомобилей по дороге, особенно по одной полосе дороги, подчиняется определенным закономерностям, которые могут быть обусловлены влиянием целого набора факторов. Среди главных из них можно выделить 3 основных: время реакции водителя, тормозные свойства автомобиля, коэффициент сцепления колес с дорогой, а также ряд других. В динамических теориях движения автомобилей принимают ряд допущений, которые сводятся к тому, что движение автомобилей происходит с одинаковыми замедлением и разгоном, тормозные свойства автомобилей одинаковые, а также близки между собой времена реакции разных водителей.

Взаимодействие между автомобилями, зависящее от действия водителей, проявляется в изменении дистанции между автомобилями. Поэтому динамические теории движения транспортных потоков были разработаны с целью возможности расчёта средней дистанции между автомобилями при различных скоростях движения.

Все эти теории основываются на таком взаимодействии автомобилей в транспортном потоке, при котором водитель автомобиля, движущегося позади, поддерживает дистанцию до автомобиля, идущего впереди, на таком уровне, чтобы обеспечить невозможность столкновения этих автомобилей.

Количественно измерить эту безопасную (минимальную) дистанцию между автомобилями во время движения позволяет параметр, который в теории транспортных потоков называется динамическим габаритом автомобиля L _д. Под динамическим габаритом автомобиля понимают участок дороги, минимально необходимый для безопасного движения в транспортном потоке с заданной (желаемой) скоростью, длина которого включает в себя длину самого автомобиля и дистанцию безопасности.

Иллюстрацию термина L _д можно изобразить в следующем виде (рис. 2.1):

Условные обозначения: i-й (n-й) автомобиль – автомобиль-лидер (ведущий); i+1 (n−1-й) автомобиль – автомобиль ведомый; l_a – габаритная длина ведомого автомобиля, м; d – дистанция

безопасности, м; L _д – динамический габарит автомобиля, м.

В настоящее время различают 4 группы уравнений динамической теории движения транспортных потоков (или динамических моделей), основанных на разных начальных предпосылках, по разному описывающих L_д, но сводящихся к тому, чтобы учесть влияние водителей друг на друга или взаимодействие водителей друг с другом через учёт динамического габарита автомобиля.

1-ая группа уравнений, в которых только время реакции водителя ведомого автомобиля:

, м, (2.1)

где – путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя (с), м; – скорость ведомого автомобиля, м/с; – зазор безопасности, м (в расчётах принимается 0,3…0,5 м).

Недостатком этой группы уравнений является то, что в них не учитывается тормозной путь, тормозные качества автомобилей и сцепления шин с покрытием дороги, а из всех возможных значимых факторов учитываются только время реакции водителя ведомого автомобиля. Согласно этим уравнениям наблюдается большое разнообразие величины расстояния между автомобилями, вызванное различием величины времени реакции.

2-ая группа уравнений, в которых учитывается кроме времени реакции водителя ведомого автомобиля, полный тормозной путь ведомого автомобиля при внезапной остановке ведущего:

, м, (2.2)

Эти уравнения учитывают условия аварийной обстановки, когда необходима экстренная во избежание столкновения.

Недостатком этой группы уравнений является то, что проводится учёт только полного тормозного пути автомобиля, но не учитывается путь, проходимый автомобилем за время нарастания замедления в тормозной системе, которое может быть разной у различных автомобилей.

3-ая группа уравнений, которые исходят из того, что ведомый и ведущий автомобили тормозят с разной интенсивностью:

, м, (2.3)

4-ая группа уравнений основывается на эмпирических зависимостях, которые получены в результате многочисленных наблюдений на реальных дорогах в реальных дорожных условиях. Аналитический вид мы здесь приводить не будем.

Таблица 2.1 – Исходные данные

Задание 3.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

Что такое динамический габарит транспортного средства

§ 11. Пропускная способность дороги

Важным показателем, характеризующим дорогу, является ее пропускная способность, которая оценивается максимально возможным количеством автомобилей, проходящих через определенное сечение дороги в единицу времени.

По дороге можно пропустить максимальное количество автомобилей только при определенной скорости и плотности транспортного потока. Если транспортный поток состоит только из одних легковых автомобилей, то за одно и то же время их можно пропустить по дороге больше, чем грузовых, имеющих большую длину. Поскольку транспортный поток состоит из различных по габаритам и техническим характеристикам автомобилей, возникают определенные трудности при сравнении по пропускной способности конкретных участков дорог. Поэтому для оценки пропускной способности принято весь транспортный поток приводить к однородному потоку легковых автомобилей с помощью переводных коэффициентов. Численные значения переводных коэффициентов показывают, насколько динамический габарит длина автомобиля плюс безопасная дистанция до движущегося впереди транспортного средства) данного автомобиля отличается от динамического габарита легкового автомобиля.

Тормозные качества автомобилей различных типов имеют существенную разницу, что оказывает влияние на величину безопасной дистанции и, как следствие, на динамический габарит.

В расчетах обычно пользуются следующими значениями коэффициентов приведения, которые получены путем изучения динамических габаритов транспортных средств в реальных дорожных условиях:

Если, например, по дороге проходит 250 легковых автомобилей, 400 грузовых грузоподъемностью от 2 до 5 т, 20 автобусов и 100 автопоездов грузоподъемностью до 20 т (всего 770 транспортных средств), то, используя коэффициенты приведения, получим:

(250 х 1) + (400 x 2) + (20 x 2,5) + (100 x 4) = 1500.

Иными словами, такой поток, состоящий из 770 разнотипных транспортных средств, эквивалентен по степени загрузки дороги 1500 легковым автомобилям.

Сопоставление между собой коэффициентов приведения подсказывает, что одним из путей повышения пропускной способности перегруженных участков улиц и дорог является исключение из транспортного потока (или перевод на другие маршруты) троллейбусов и автопоездов, имеющих динамический габарит соответственно в 3 и 4 раза больше, чем у легковых автомобилей.

На величину пропускной способности дороги существенное влияние оказывает дистанция между движущимися по дороге автомобилями. При скользкой проезжей части в целях безопасности водители выдерживают большую дистанцию, чем при нормальном состоянии дороги. Поэтому при гололедице, сильном снегопаде или дожде пропускная способность дороги резко снижается и нередко образуются заторы. Однако при определении пропускной способности обычно исходят из предположения, что движение происходит при нормальном состоянии проезжей части.

Пропускная способность проезжей части рассчитывается при следующих предпосылках. По какому-либо участку дороги можно пропустить максимально возможное количество автомобилей только в том случае, если все транспортные средства будут двигаться с одинаковой скоростью в колонне, поддерживая между собой минимально безопасную дистанцию. Эта дистанция должна обеспечивать безопасную остановку в случае экстренного торможения движущегося впереди транспортного средства. Если бы все автомобили обладали одинаковыми тормозными качествами, то, очевидно, дистанция между ними могла бы быть равна расстоянию, проходимому за время реакции водителя. Однако в реальных условиях, как уже отмечалось, транспортный поток состоит из разнотипных автомобилей, имеющих тормоза с различной эффективностью. Поэтому величину безопасной дистанции определяют исходя из предположения, что движущийся впереди автомобиль имеет более эффективную тормозную систему и, следовательно, меньший тормозной путь, чем следующий сзади.

Тормозной путь автомобиля на горизонтальном участке равен:

Тогда разность тормозных путей двух следующих с одинаковой скоростью друг за другом автомобилей будет:

Рис. 5. Схема к определению динамического габарита автомобиля

Динамический габарит (рис. 5), включающий в себя разность тормозных путей, расстояние, проходимое за время реакции водителя и срабатывания тормозного привода, а также длину автомобиля, определяется соотношением:

По этим данным построена кривая 1 на рис. 6. Здесь же для сравнения приведены экспериментальные характеристики, полученные на дорогах СССР (2) и США (3). Обращает на себя внимание несовпадение экспериментальных и расчетных значений динамических габаритов. Даже со скидкой на некоторую условность принятых в расчете данных (чрезмерно большое различие в эффективности действия тормозов следующих друг за другом автомобилей) следует все же заметить, что выбираемые водителями дистанции, особенно при высоких скоростях, иногда не обеспечивают безопасности движения. Подтверждением этого служит большое количество так называемых попутных столкновений в плотных транспортных потоках.

Для вычисления пропускной способности основное уравнение транспортного потока можно представить в следующем виде:

Рис. 6. Зависимость динамических габаритов ав томобилей от скорости движения

Здесь плотность транспортного потока D выражена через величину

Анализ графиков на рис. 7 наглядно показывает, как влияет динамический габарит на пропускную способность дороги. Для дорог СССР при реальных значениях интервалов между автомобилями максимум пропускной способности составляет примерно 1650 авт/ч на одну полосу, для американских условий эта величина несколько больше 2000 авт/ч. Наименьшее значение пропускной способности (кривая 1) получилось для принятых в расчете условий движения автомобилей с резко различной эффективностью тормозных систем, что предопределило существенно большую величину динамического габарита (см. рис. 6).

Указанные величины пропускной способности относятся к горизонтальным участкам многополосных дорог и являются предельно возможными при условии непрерывного движения транспортных средств в колоннах. Как уже отмечалось, наблюдения, проводившиеся на дорогах нашей страны, показывают, что обычная дорога с двусторонним движением, имеющая проезжую часть шириной 7-7,5 м, может в обоих направлениях пропустить около 2000 авт/ч, т. е. почти столько же, сколько одна полоса многополосной магистрали. Объясняется это взаимными помехами при встречном движении на узкой проезжей части.

Маневрирование при многополосной проезжей части и обгоны также снижают пропускную способность. Поэтому пропускная способность, например, четырехполосной проезжей части будет больше пропускной способности одной полосы не в 4 раза, а только в 3.

Рис. 7. Зависимость интенсивности движения от скорости

В городских условиях на регулируемых пересечениях транспортный поток периодически останавливается красным сигналом светофора, и общее время запрещения движения в течение часа может достигать 30 мин. Неизбежные задержки возникают и при проезде нерегулируемых пересечений, где автомобили снижают скорость или даже останавливаются, уступая дорогу тем транспортным средствам, которые в соответствии с Правилами движения имеют преимущественное право проезда. Поэтому реальная пропускная способность одной полосы городской улицы при наличии светофорного регулирования не превышает 500 авт/ч.

Анализ факторов, влияющих на пропускную способность, свидетельствует, что для ее повышения решающее значение имеет сокращение дистанций между автомобилями. Однако это возможно лишь при условии повышения эффективности тормозных систем автомобилей. Важное значение имеет обеспечение одинаковой эффективности торможения различных типов автомобилей. В настоящее время водители автомобилей старых моделей в целях безопасности движения вынуждены увеличивать дистанцию, что, естественно, снижает плотность транспортного потока и пропускную способность улицы или дороги. Если бы тормозные системы всех автомобилей обладали одинаковой эффективностью, то дистанция между автомобилями, как уже отмечалось, определялась бы в основном временем реакции водителя и временем срабатывания тормозного привода. Так, для скорости 80 км/ч дистанция составляет 44 м, а пропускная способность полосы-примерно 1800 авт/ч. При разнице величины замедления между автомобилями 5 м/с 2 безопасная дистанция составит уже 102 м и пропускная способность полосы снизится до 780 авт/ч. Этот пример наглядно показывает, какие огромные резервы повышения пропускной способности улиц и дорог кроются в дальнейшем совершенствовании тормозных систем автомобилей.

Надо подчеркнуть, что за счет повышения водительского мастерства также можно «уплотнить» транспортный поток, так как опытные водители могут позволить себе двигаться на несколько меньших расстояниях.

Другой путь повышения пропускной способности связан с введением элементов автоматизации управления автомобилем. В данном случае речь идет о системах, обеспечивающих автоматическое поддержание заданной дистанции между автомобилями. Научные разработки в этом направлении проводятся как в нашей стране, так и за рубежом.

Источник

После выполненных расчетов необходимо сделать вывод относительно взаимозависимости составляющих подсистем Водитель – автомобиль – дорога. И дать ответ за счет каких организационных решений в дорожном движении возможно повлиять на значение остановочного пути.

На основании заданных типа и марки, определить динамический габарит автомобиля, см. рис.1.

l_а d

L_д

Рис.1. Схема к определению динамического габарита автомобиля.

Динамический габарит рассчитывается из выражения

где — длина автомобиля, м;

— дистанция между автомобилями, м;

— »зазор» необходимый между остановившимися автомобилями, м;

=1м, для легковых автомобилей и 2м для грузовых автомобилей.

Расчет динамического габарита производить используя следующие подходы:

1. по условию минимальной теоретической дистанции;

2. по условию обеспечения »полной безопасности»;

3. по условию движения за »лидером».

По первому условию расчет ведется по зависимости:

Скорость движения и время реакции водителя принять из условия первого задания.

По второму условию расчет ведется по зависимости:

где — тормозной путь автомобиля.

Учитывая, что значения величины тормозного пути регламентируются Правилами ЕЭК ООН и государственными стандартами, величина тормозного пути рассчитывается по эмпирическим зависимостям, с учетом типа автомобиля:

– для легкового автомобиля;

– для автобуса с полной массой: более 5 т;

– для грузового автомобиля;

– для автопоезда с полной массой более12т;

.

По третьему условию исходят их того, что дистанция зависит от разницы тормозных путей автомобилей движущихся в одном направлении, так как впереди движущийся автомобиль – »лидер» в процессе торможения также перемещается вперед на величину своего тормозного пути.

Это условие является частью теории »следования за лидером». Математическим выражением теории является микроскопическая модель транспортного потока, в каждой рассматривается элемент потока – пару следующих друг за другом транспортных средств.

Уравнения теории »следования за лидером» описывается взаимодействие между автомобилями с учетом реакций водителя на изменения, происходящие в транспортном потоке, называемые »стимулами».

Основное уравнение теории следования за лидером имеет вид:

где , — скорости движущегося за »лидером» автомобиля и »лидера». Из выражения (8) »стимул» равен:

Значения стимула могут быть как положительными, так и отрицательными. Так, если лидер движется с ускорением, то стимул положителен. В противном случае он отрицателен.

По выражению (2), с учетом выражения (8), динамический габарит равен:

где , — время реакции »лидера» и водителя движущегося за ним.

В целях упрощения выражения (10) можно записать

— скорость »лидера»

— ускорение или замедление »лидера»,

— время реакции »лидера»

= — время реакции водителя следующего за лидером.

Расчет по выражению (11) следует производить на основании данных , принимаемых по технической характеристике автомобиля. Время реакции может быть принято равным для обоих случаев. (Например, см. табл.7.2. стр.116 и табл. 5.85.11 стр.73-76. Боровский Б.Е.).

«Расчет приведенной интенсивности движения смешанного транспортного потока»

Известен состав транспортного потока включающий мотоциклы; легковые автомобили; грузовые автомобили грузоподъемностью до 2, 5, 8 и 14 т; автобусы; троллейбусы; автопоезда грузоподъемностью до 6, 12, 20 и 30 т – требуется определить приведенную интенсивность движения транспортного потока.

Данные по интенсивности движения каждого типа транспортного средства назначаются преподавателем по шифру зачетной книжки.

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник