Что такое время запаздывания тормозного привода автомобиля

Что такое время запаздывания тормозного привода автомобиля

Наибольшее значение для безопасности автомобиля имеет ра­бочая тормозная система. Ее применяют для плавного снижения скорости с замедлением 2,5-3 м/с 2 (служебное торможение) и для резкого уменьшения скорости с максимально возможным в данных дорожных условиях замедлением до 8-9 м/с 2 (экстренное или ава­рийное торможение). В целом при одном назначении рабочей и за­пасной тормозных систем, требования эффективности торможения запасной тормозной системой, предназначенной для снижения ско­рости АТС при выходе из строя рабочей тормозной системы, менее жесткие.

Из всех операций по управлению автомобилем экстренное торможение считается одним из наиболее трудных. Многие дейст­вия водитель повторяет по нескольку десятков и сотен раз за смену и, выработав определенные навыки, достигает в них необходимого автоматизма. Аварийное торможение требуется относительно ред­ко, и натренированность водителя в его применении минимальна. В отличие от остальных операций по управлению, выполняемых водителем в спокойном состоянии и медленном темпе, экстренное торможение связано с внезапным возникновением препятствия. Ощущение опасности создает нервное напряжение, вызывая гне­тущее чувство беспокойства, страха и резко усиливая психофизио­логическую нагрузку водителя. Возникает состояние стресса, при котором водитель может или вообще не выполнить необходимых действий, или выполнить их в замедленном темпе, или, наконец, совершить действия, прямо противоположные требуемым. К тому же, как показывает практика, неисправности в обычных условиях не проявляются, но при резком торможении могут вызвать отказ ТС.

Для обеспечения безопасности автомобиля тормозная система должна удовлетворять следующим требованиям:

Для физического представления требований к рабочей тормоз­ной системе рассмотрим процесс торможения, рис. 2.7, поэтапно во времени.

При неожиданном возникновении опасности это время обычно больше. Скорость автомобиля, практически, не меняется. Время, необходимое для этих действий зависит от условий обзорности ав­томобиля, но в большей степени от квалификации водителя, его возраста, степени утомления и других факторов, поэтому при оценке эффективности торможения не нормируется. Предельное значение времени реакции водителя может быть одним из критери­ев надежности водителя.

время запаздывания тормозной системы t_с. После нажатия на педаль тормозная сила на колесах, вызывающая замедление, возни­кает не сразу. Необходимо время для выбора зазоров в соединениях тормозного привода. Это время от начала торможения до появле­ния замедления колеблется в среднем от 0,1 до 0,4 с (гидравличе­ский привод) от 0,6 до 0,8 с (пневматический привод). У автопоез­дов с пневматическим приводом тормозных механизмов оно может достигать 2-3 с. В течение времени t_с автомобиль продолжает дви­гаться равномерно с начальной скоростью υ₀;

время нарастания замедления t_н В этом периоде тормозные силы и замедление (отрицательное ускорение j) монотонно нарас­тают до определенного значения.

Рис. 2.7. Торможение автомобиля:

При коэффициенте сцепления φ_х = 0,7 продолжительность времени до начала блокирования колес заднего моста может быть 0,5 с. Колеса переднего моста блокируются еще через 0,3с. Ско­рость автомобиля снижается до υ ₂ = 0,8 υ ₀.

При снижении скорости автомобиля торможением рабочей тормозной системой тяговая сила Р_Т может сравняться по величине с силой сцепления Р_сц ведущих колес, вследствие чего возможно пробуксовывание колес как обоих на оси, так и одностороннее, что может привести к заносу и выходу из коридора движения.

Максимально допустимая скорость при прямолинейном дви­жении автомобиля до буксования ведущих колес может быть опре­делена из выражения:

(2.11)

Движение автомобиля со скоростью, близкой к υ_бук, является лишь одной из предпосылок заноса. Теоретически автомобиль при торможении может двигаться с этой скоростью неограниченно долго без потери курсовой устойчивости. Однако в реальных условиях под действием поперечной составляющей массы, бокового ветра, неровностей дорожного покрытия, а также различных по ве­личине тормозных сил, прикладываемых к колесам правой и ле­вой стороны, возможно при торможении линейное отклонение ав­томобиля от его направления движения уже в начале нарастания замедления.

При малых скоростях влияние этих возмущений невелико, но в случае большой скорости они могут привести к нарушению устойчивости при торможении и выходу автомобиля из коридора движения.

Время запаздывания и время нарастания замедления, а также линейное отклонение автомобиля при торможении зависят от кон­струкции и технического состояния тормозной системы автомоби­ля. Поэтому время срабатывания рабочей и запасной тормозными системами нормируется для категорий (вида) автомобилей (норма­тивы времени срабатывания тормозных систем для эксплуатирую­щихся АТС рассматриваются в главе 6). Нахождение в пределах нормативного коридора движения 3м при торможении рабочей тормозной системой также является обязательным требованием безопасности для всех ТС.

При принятых допущениях тормозные силы R_х1 и R _х2 могут беспрепятственно достигать предельных значений по условиям сцепления:

(2.12)

Однако, практически, у автомобиля, оборудованного тормоз­ной системой с гидроприводом, предельная величина тормозных сил ограничена физическими возможностями водителя. Усилие, развиваемое им при экстренном нажатии на тормозную педаль, со­ставляет в среднем 500-600 Н и не превышает 1000-1200 Н. У ав­томобиля, имеющего тормозную систему с пневмоприводом, рост тормозных сил лимитируется мощностью компрессора и давлением воздуха в магистрали. (Рост касательных реакций прекращается в точках D и D’, после чего они остаются примерно постоянными и равными R _х2 и R_{x 1} ). Однако, при постоянных характеристиках тормозной системы в изменяющихся дорожных условиях и нерав­номерном распределении массы автомобиля по осям возможны не­управляемые блокировки колес одного моста.

Если у автомобиля блокируются только колеса заднего моста и мощность тормозных механизмов недостаточна для доведения пе­редних колес до юза, то замедление на третьем периоде можно оп­ределять по формуле:

(2.13)

Как правило, разработчики тормозных систем, стремятся обес­печить управляемость и предотвратить раннюю блокировку перед­них колес при торможении. В конструкции грузовых автомобилей большой грузоподъемности и автобусов большой вместимости (М₃ и N₃) ограничивают величину тормозных моментов на колесах переднего моста. Это приводит к тому, что максимальные значения касательных реакций от действия тормозных сил при движении по дорогам с сухим покрытием обычно меньше силы сцепления. По­этому, показатели тормозной динамичности и, соответственно, нормативы тормозной эффективности таких автомобилей ниже, чем у автомобилей, имеющих меньшую массу.

Таблица 2.3. Поправочный коэффициент К_э к расчетам эффективности торможения

Источник

Б.М. Тишин. К вопросу уточнённого расчёта тормозного и остановочного пути транспортного средства при анализе дорожно-транспортных происшествий и производстве автотехнических экспертиз

Б. М. Тишин,

негосударственный судебный эксперт в области автотехнической экспертизы,

кандидат технических наук

Расстояния тормозного и остановочного пути, рассчитанные имеющимися в экспертной практике методами, основаны на допущении о равенстве скорости движения транспортного средства на всём протяжении процесса торможения. В работе предложена методика уточнённого расчёта расстояний тормозного и остановочного пути транспортных средств, учитывающая снижение скорости на всех этапах процесса торможения. Рассчитанные расстояния методом уточнения дают результат на 10÷20 % меньше, чем по методикам, имеющимся в распоряжении экспертов сегодня.

Ключевые слова: методика расчёта; тормозной путь; остановочный путь; равенство скоростей; снижение скорости; погрешность результатов; замедление; время движения.

To the question of the refined calculation of the braking and stopping distance of the vehicle in the analysis of road accidents and the production of auto-technical examinations

B. M. Tishin,

non-state forensic expert in the field of autotechnical expertise

The distances of the braking and stopping tracks, calculated by the methods available in expert practice, are based on the assumption that the speed of the vehicle is equal throughout the braking process. In the work the technique of the refined calculation of distances of a brake and stopping way of vehicles, taking into account speed reduction at all stages of process of braking is offered. Calculated distances by the refinement method give a result of 10 ÷ 20 % less than the methods available to experts today.

Keywords: calculation technique; braking distances; stopping way; equality of speeds; reduction in speed; error in results; slowing down; driving time.

Наиболее объективным показателем, по которому можно судить о скорости движения перед торможением, являются следы, оставленные шинами транспортного средства на дорожном покрытии.

Скорость движения транспортного средства перед торможением в экспертной практике рассчитывают по формуле:

— установившееся замедление при торможении транспортного средства;

— нормативное время нарастания замедления;

— длина замеренного следа торможения до остановки транспортного средства.

В данной формуле учитывается то обстоятельство, что при нажатии на педаль тормоза происходит постепенное нарастание замедления, и поэтому в формуле учитывается изменение скорости за время нарастания замедления как средняя величина при начальном замедлении «0» и конечном – «».

Однако изменение скорости движения в процессе торможения происходит не только за время нарастания замедления, но и за время срабатывания тормозного привода и за время движения транспортного средства, когда водитель принимает решение о необходимости торможения, прекращает подачу топлива и переносит ногу с педали подачи топлива на педаль тормоза. В это время транспортное средство двигается под действием силы инерции, преодолевая сопротивление движению транспортного средства в зависимости от условий движения и сопротивление принудительному прокручиванию коленчатого вала двигателя от колёс через трансмиссию, если не выключена передача на коробке переключения передач (КПП), так как обороты коленчатого вала резко уменьшаются после прекращения подачи топлива, а колёса продолжают вращение какое-то время, практически, с прежней скоростью.

В настоящее время наличие в системе тормозов устройства антиблокировки колёс (АБС), не позволяет колёсам блокироваться при интенсивном (экстренном) торможении. Поэтому следов торможения, как таковых, на дорожном покрытии не остаётся. Это положение закреплено в ГОСТ Р 51709–2001 п. 4.1.16: «АТС, оборудованные антиблокировочными тормозными системами (АБС), при торможениях в снаряжённом состоянии, (с учётом массы водителя), с начальной скоростью, не менее 40 км/час, должны двигаться в пределах коридора движения без видимых следов увода и заноса, а их колёса не должны оставлять следов юза на дорожном покрытии до момента отключения АБС при достижении скорости движения, соответствующей порогу отключения АБС (не более 15 км/час). Функционирование сигнализаторов АБС должно соответствовать её исправному состоянию».

Это же обстоятельство не позволяет устанавливать скорость транспортного средства перед торможением по приведённой формуле, учитывающей изменение скорости за время нарастания замедления.

Поэтому скорость движения перед торможением устанавливается следствием, судом, экспертами другими методами, когда и изменение скорости за время нарастания замедления не учитывается.

Согласно ГОСТ Р 51709–2001[1], под тормозным путём понимается расстояние, пройденное АТС от начала до конца торможения.

Тормозная диаграмма, приведённая в ГОСТ Р 51709–2001 в приложении «Б» изображена на рис. 1.

Рис. 1. Тормозная диаграмма: время запаздывания тормозной системы; время нарастания замедления; время торможения с установившимся замедлением; время срабатывания тормозной системы; установившееся замедление АТС; Н и К – начало и конец торможения соответственно.

Начало торможения – это момент времени, в который транспортное средство получает сигнал о необходимости осуществить торможение. Обозначено точкой «Н» в приложении «Б».

Конец торможения – это момент времени, в который исчезло искусственное сопротивление движению АТС или оно остановилось. Обозначено точкой «К» в приложении «Б».

В приложении «Г» (ГОСТ Р 51709–2001) указано, что допускается вычисление тормозного пути в метрах, для начальной скорости торможения по результатам проверок показателей замедления АТС при торможении по формуле (приложение «Д»):

где: — начальная скорость торможения АТС, км/час;

– время запаздывания тормозной системы, с;

— время нарастания замедления, с;

— установившееся замедление, м/с 2 ;

В приложении «Д» первое слагаемое выражения тормозного пути приравнивается к выражению, в котором «А» – коэффициент, характеризующий время срабатывания тормозной системы.

В этом же приложении даётся таблица значений коэффициента «А», и нормативного установившегося замедления для различных категорий АТС.

Данный способ расчёта применяется при пересчётах нормативов тормозного пути.

Таблица Д. 1

Категория АТС (тягач в составе автопоезда)

Исходные данные для расчета норматива тормозного пути АТС в снаряженном состоянии:

м/с 2

Пассажирские и грузопассажирские автомобили

М2, М3

Легковые автомобили с прицепом прицприприцепом

M1

N1, N2, N3

Грузовые автомобили с прицепом (полуприцепом)

N1, N2, N3

Исходя из нормативных значений коэффициента «А», для АТС категорий М1, М2, М3, расстояние тормозного пути увеличивается на 10 % от величины начальной скорости. Для АТС категорий N1, N2, N3 без прицепа – на 15 % от величины начальной скорости. Для АТС категорий N1; N2; N3 с прицепом или полуприцепом – на 18 % величины начальной скорости.

Начальная скорость подставляется в км/час.

В практике анализа ДТП или при производстве автотехнических экспертиз для определения эффективности торможения принимается не тормозной путь, обусловленный техническими параметрами автотранспортного средства, а остановочный путь АТС, обусловленный как техническими параметрами транспортного средства, так и психофизиологическими возможностями водителя.

По определению, данному профессором С. А. Евтюковым [1] – остановочный путь – это расстояние, необходимое водителю для остановки транспортного средства с помощью торможения при начальной скорости торможения при движении в конкретных дорожных условиях. Остановочный путь складывается из расстояния, проходимого транспортным средством за время реакции водителя на опасность, запаздывания тормозного привода и нарастания замедления при экстренном торможении, а также расстояния, проходимого транспортным средством с установившемся замедлением вплоть до полной его остановки.

Как видно из определений тормозного и остановочного пути, они отличаются друг от друга на расстояние, которое проходит транспортное средство за время реакции усреднённого водителя.

В экспертной практике остановочный путь рассчитывается, исходя из нормативов времени реакции усреднённого водителя, по видам дорожно-транспортных ситуаций, нормативного времени запаздывания тормозного привода и нарастания замедления по категориям транспортных средств и видам тормозных приводов.

где: — время реакции водителя, выбираемое экспертом по таблицам дифференцированных значений времени реакции водителя, в соответствии с метеорологическими и дорожными условиями [2].

— нормативно-технические значения параметров торможения, принимаемые экспертом по таблицам экспериментально расчётных значений параметров торможения автотранспортных средств в экспертной практике [3].

Как для расчёта тормозного пути по формуле, приведённой в ГОСТ, так и для расчёта остановочного пути по формуле, применяемой в практике экспертных расчётов, сделаны допущения: начальная скорость движения транспортного средства перед торможением принимается равной скорости и при нажатии на педаль тормоза и при начале движения в заторможенном состоянии с установившемся замедлением. То есть условно принимается, что на всём протяжении процесса торможения до момента возникновения установившегося замедления, скорость движения транспортного средства остаётся постоянной.

На самом деле, в процессе торможения постоянно происходит снижение скорости как при движении за время реакции водителя, так и при движении за время срабатывания тормозной системы. При расчёте тормозного и остановочного пути в приведённых формулах применяются параметры, учитывающие расстояния, которые проходит транспортное средство на этапах торможения, но не учитывается, что эти расстояния транспортное средство проходит с постоянно уменьшающейся скоростью.

При движении транспортного средства во время реакции водителя оно под действием силы инерции проходит расстояние , преодолевая силу сопротивления качению по фактическому дорожному покрытию, и, если при нажатии на педаль тормоза не происходит выключения передачи КПП, то и преодолевая силу сопротивления движению от прокручивания коленчатого вала двигателя через трансмиссию.

Сила сопротивления качению транспортного средства в общем случае определяется произведением коэффициента сопротивления качению на фактическом покрытии дороги на силу тяжести транспортного средства:

При движении на горизонтальном участке пути или когда уклоном – подъёмом можно пренебречь,

Сопротивление движению транспортного средства, возникающее от прокручивания коленчатого вала двигателя, очень сложно рассчитать аналитически, поэтому в практике теории движения автомобилей силу сопротивления движению, возникающую от прокручивания вала двигателя через трансмиссию, рассчитывают по эмпирической формуле Ю. А. Кременца [4]:

где — рабочий объём двигателя (литраж), в литрах;

— скорость движения транспортного средства перед торможением в км/час.

— сила тяжести транспортного средства, кг.

Если движение осуществляется не на прямой передаче, то в числитель вводится передаточное число КПП передачи.

Сложность учёта этих параметров заключается в том, что для каждого конкретного случая необходимо вычислять свои значения замедления, возникающего при преодолении сопротивлений движению. Однако это же и повышает точность произведённых расчётов остановочного и тормозного пути.

Замедление транспортного средства при преодолении сопротивления движению определяется по общей формуле замедления:

где — суммарное значение коэффициента сопротивления движению.

В частности, оно включает в себя коэффициент сопротивления качению и условный коэффициент сопротивления от прокручивания вала двигателя через трансмиссию – .

Коэффициент рассчитывается по общей формуле – сила сопротивления, поделённая на силу тяжести транспортного средства.

Замедление транспортного средства, возникающее при движении за время реакции водителя:

За время реакции водителя происходит снижение скорости движения:

м/c

В момент начала реагирования на опасность скорость движения транспортного средства , а в момент нажатия на педаль тормоза –

м/с

Следовательно, всё время движения транспортного средства за время реакции водителя следует рассматривать, как движение со средней скоростью:

Исходя из представленного расчёта, к моменту начала срабатывания тормозной системы скорость транспортного средства будет не

м/с

При движении транспортного средства за время срабатывания тормозной системы (, конец движения осуществляется со скоростью:

м/с

Движение транспортного средства за время срабатывания тормозной системы осуществляется со средней скоростью:

Снижение скорости за время срабатывания тормозной системы

Таким образом, к моменту появления установившегося замедления скорость транспортного средства равна

Именно эту скорость следует подставлять в слагаемое, определяющее расстояние перемещения транспортного средства за время движения с установившимся замедлением до остановки или до заданного значения.

Предложенная методика учёта снижения скорости позволяет предложить другой вариант расчёта остановочного и тормозного пути:

Несмотря на громоздкость предложенных выражений, они несложны в вычислениях, так как здесь приведены общие выводы. При последовательном решении значений средних скоростей по начальным и конечным скоростям, процесс вычислений упрощается.

Замедление в процессе движения транспортного средства за время реакции равно:

м/с 2

где — коэффициент сопротивления качению на сухом горизонтальном асфальте – 0,018 [1].

— условный коэффициент сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя через трансмиссию:

Замедление транспортного средства за время реакции водителя:

При движении за время реакции водителя происходит снижение скорости движения:

Средняя скорость движения за время реакции водителя:

Скорость в конце времени реакции:

Установившееся замедление за время срабатывания тормозной системы:

Снижение скорости за время срабатывания тормозной системы:

Средняя скорость движения за время срабатывания тормозной системы.

Скорость движения в конце времени срабатывания тормозной системы:

Именно эта скорость и должна подставляться в слагаемое, определяющее расстояние движение транспортного средства в режиме торможения с установившимся замедлением.

Рассчитаем расстояние тормозного пути по формулам, принимаемым в ГОСТ и по предложенной методике:

По методике ГОСТ Р 51709–2001, приложение «Д»:

По методике, допускаемой приложением «Г», ГОСТ Р 51709–2001:

По предложенной методике уточнённого расчёта:

Что составляет, соответственно, 19,8 и 16,6 % от величины тормозного пути, определённого по ГОСТ Р 51709–2001.

По принятой в экспертной практике методике расчёта расстояния остановочного пути:

По предложенной методике уточнённого расчёта:

Что составляет 11,6 % от величины тормозного пути, рассчитанного по принятой методике:

Предлагаемая методика позволяет учитывать влияние конкретной модели транспортного средства и при дифференцированном расчёте тормозного и остановочного пути уменьшить погрешность расчёта. Это позволяет принимать категорический вывод о наличии или отсутствии технической возможности предотвращений дорожно-транспортных происшествий на более обоснованных расчётах, а не на усреднённых нормативных параметрах и допущении о равенстве скорости движения в процессе всего процесса торможения до момента возникновения установившегося замедления.

Применяемые в экспертной практике формулы расчёта тормозного и остановочного пути дают завышенный результат, превышающий 10 %, по сравнению с предлагаемой методикой уточнённого расчёта. При расчёте тормозных и остановочных путей транспортных средств категорий N1, N2, N3 по предлагаемой методике разность результатов по сравнению с применяемыми методиками будет увеличиваться, так как растёт значение коэффициента «А».

2. Применение дифференцированных значений времени реакции водителя в экспертной практике: Методические рекомендации ВНИИСЭ. – М., 1987.

3. Использование в экспертной практике экстремально-расчетных значений параметров торможения АТС: Методические рекомендации ВНИИСЭ. – М., 1986.

4. Боровский Б. Е. Безопасность движения автомобильного транспорта. – Л.: Лениздат, 1984.

[1] ГОСТ Р 51709–2001. Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки.

Источник