От чего зависит и как рассчитывается тормозной путь

Понятия остановочного и тормозного пути

Вне зависимости от уровня профессионализма человека, управляющего автомобилем, при движении возникают ситуации, вынуждающие остановить транспортное средство. И сделать это надо очень быстро. Это могут быть:

1. Выход из строя агрегата (узла) автомобиля, влияющего на безопасность движения.
2. Препятствия на проезжей части (камень, яма, упавшее дерево).
3. Неожиданное появление человека (животного) на дороге.
4. Создание другими участниками движения аварийной ситуации.

Возникновение любой из ситуаций вынуждает водителя применять экстренное торможение автомобиля. Однако из основ физики известно, что любое движущееся тело какое-то время продолжает поступательное движение, повинуясь силе инерции. То есть, проходит определенное расстояние.

Тормозной путь автомобиля – это расстояние, пройденное им в отрезке времени, ограниченном моментом срабатывания тормозной системы и моментом его полной остановки. Этот временной отрезок — «время тормозного пути».

Но за рулем автомобиля не робот, а человек, которому необходимо время на анализ ситуации и принятие решения, или время реакции, в течение которого авто продолжает движение, проходя путь реакции.

С момента возникновения необходимости остановки и до остановки транспортное средство пройдет путь, равный сумме пути реакции и тормозного пути. Это – остановочный путь автомобиля, а время его прохождения называют временем остановочного пути.

Как увеличить интенсивность замедления

Из вышесказанного стало понятно, что называется тормозным путем и от чего зависит этот показатель. Однако возможно ли сократить расстояние, которое необходимо для остановки автомобиля? Возможно! Для этого существует два пути – поведенческий и технический. Идеально, если водитель сочетает оба способа.

1. Поведенческий метод – сократить тормозной путь можно, если выбирать небольшую скорость движения на скользких и мокрых дорогах, учитывать степень загруженности машины, грамотно рассчитать тормозные возможности авто в зависимости от его состояния и модельного года. Так, «москвич» 1985 года разработки не сможет тормозить столь же эффективно, как современный «Hyundai Solaris», не говоря уж о более респектабельных и технологичных моделях.
2. Технический метод – метод усиления тормозных возможностей, основанный на повышении мощности тормозной системы и использовании вспомогательных механизмов. Производители современных ТС активно применяют такие способы улучшения тормозов, оснащая свою продукцию антиблокировочными системами, системами помощи при торможении, используя более эффективные тормозные диски, колодки.

Следует помнить, что сокращение времени, необходимого для остановки – один из способов обеспечения безопасности поездки. Поэтому каждый водитель должен постоянно следить за техническим состоянием своего «железного коня», своевременно обслуживать и ремонтировать систему торможения. Помимо этого, важно выбирать скорость движения с учетом окружающей обстановки: времени суток, состояния дороги, модели автомобиля и прочее.

Формула тормозного пути автомобиля

Часто возникают ситуации, требующие узнать тормозной путь автомобиля. Это необходимо при:

• проведении криминалистической экспертизы (например, в случае ДТП);
• контрольных проверках доработанных тормозных систем;
• испытаниях автомобилей, запускаемых в серийное производство.

Расчет тормозного пути выполняется по формуле:

Коэффициент сцепления – величина непостоянная, поскольку его значение зависит от состояния дорожного покрытия. Ниже в таблице приведены усредненные значения Фс для основных типов дорожных условий.

Пример №1: Автомобиль движется по заснеженной трассе со скоростью 100 км/ч. На расстоянии ста метров водитель замечает внезапно возникшее препятствие и начинает торможение. S = (1/ (254 • 0,2)) • 1002. Путем несложных вычислений получаем длину тормозного пути автомобиля, равную 196,85 метра.

Резюме: Столкновения избежать не удалось.

Как найти скорость торможения формула

Известно, что грузовой автомобиль массой пять тысяч килограмм движется по горизонтальному пути со скоростью семьдесят два километра в час (20 метров в секунду). Необходимо: определить силу и время торможения автомобиля, если тормозной путь составил пять метров.
Дано: m=5000 кг; v=20 м/сек; s=5 м Найти: F-?; t-?

Исходя из того, что работа силы торможения численно равна изменению кинетической энергии движущегося автомобиля

, получаем формулу для определения силы торможения

Подставив в формулу численные значения, рассчитаем силу торможения грузового автомобиля

н

Из формулы

, при условии, что vt=0: , где , получаем формулу времени торможения

Время торможения автомобиля

сек

Ответ: сила торможения автомобиля составила двести тысяч ньютон, время торможения равно половине секунды.

Тормозной путь – расстояние, которое потребуется автомобилю, чтобы полностью остановиться с момента начала работы системы торможения.

В обиходе этот термин часто путают с остановочным, однако тормозной и остановочный путь – разные понятия. В последнем случае учитывается расстояние, прошедшее с момента осознания водителем необходимости торможения до скорости 0 км/ч. Тормозной путь – часть остановочного.

Факторы, влияющие на тормозной путь

Существует две группы причин, влияющих на величину тормозного пути транспортного средства. Первая включает в себя причины, возникновение которых не зависит от лица, управляющего автомобилем. Это состояние дорожного покрытия и погодные условия. Не имея возможности в какой-либо степени воздействовать на них, водитель обязан их учитывать, когда выбирает скорость движения и дистанцию.

Вторая группа причин зависит от водителя машины. К ним стоит отнестись внимательнее.

Скорость

Влияние скоростного режима на остановочный и тормозной путь так велико, что правилами дорожного движения установлены жесткие ограничения, касающиеся передвижения транспортных средств в населенных пунктах, жилых зонах и т.п. Экспериментальным путем определены средние значения тормозного пути машины на определенной скорости. Данные значения в таблице верны для наиболее благоприятных условий движения: технически исправное транспортное средство, оптимальные погодные условия, хорошее дорожное покрытие.

Как видно из таблицы происходит существенное увеличение тормозного пути транспортного средства в зависимости от скорости его движения.

Выбирая скорость движения, учитывайте еще один важный аспект. Это – скорость реакции водителя. И если время, затраченное на принятие решения у подавляющего большинства водителей примерно равно, то тормозной путь будет тем больше, чем выше скорость.

Погодные и дорожные условия

Изменение погодных условий способно существенно увеличить время торможения.

Пример №2: Автомобиль, движущийся по трассе с сухим дорожным покрытием со скоростью 80 км/ч, входит в полосу сильного дождя. На мокрой дороге снижается показатель коэффициента сцепления с 0,7 до 0,4. Применяя известную формулу, получаем: S = (1/ (254 • 0,4)) • 802. Длина тормозного пути составила 62,99 метра, то есть увеличилась в полтора раза.

Техническое состояние автомобиля

К участию в дорожном движении допускаются технически исправные автомобили, что оговорено пунктом 11 ПДД. Разработан перечень неисправностей, которые препятствует участию транспортного средства в дорожном движении. И тормозная система занимает в этом перечне одно из ключевых мест. Узлы и агрегаты данной системы принимают самое непосредственное участие в остановке автомобиля. Изношенные тормозные накладки и колодки, деформированные и выработанные тормозные барабаны (диски), отработанная тормозная жидкость в силу потери части своих физических и эксплуатационных характеристик существенно увеличивают длину остановочного пути.

Не менее важна роль шин, поскольку они обеспечивают сцепление автомобиля и дорожного полотна. Давление в шинах, отличающееся от значений, рекомендованных производителем, увеличивает тормозной путь. Равно как и изношенная, «лысая покрышка». Недостаточная глубина протектора препятствует эффективному отводу воды и создаёт водяную пленку между колесом автомобиля и дорожным покрытием, создавая эффект аквапланирования.

В результате транспортное средство «плывет», теряя управление.

Грязные стекла и осветительные приборы снижают обзорность, увеличивая время для принятия решения, что отрицательно отражается на времени полной остановки.

Конструктивные особенности автомобиля

К возможному огорчению адептов теории о меньшем тормозном пути автомобиля с АБС (антиблокировочной системой), мнение экспертов на этот счет противоположно. В таблице приведены результаты тестирования легкового автомобиля, двигавшегося со скоростью 50 км/ч в различных дорожных условиях.

Состояние дорожного покрытия

Наличие АБС сокращает остановочный путь лишь на сухом асфальтированном покрытии. Его ключевое преимущество заключается в другом: в полном сохранении контроля над авто в течение всего тормозного пути. У водителя нет необходимости в расчете силы давления на тормозную педаль. Система самостоятельно выбирает оптимальный режим остановки в зависимости от условий.

Основы динамики торможения автомобиля

Тормозной момент

Тормозной момент может быть определен по формуле:

где υт – коэффициент пропорциональности, изменяющийся в широких пределах и зависящий от многих факторов – температуры, наличия воды и т. д.); Р – давление в тормозном приводе.

Тормозная сила

Сумма тормозных сил на заторможенных колесах обеспечивает сопротивление торможения. В отличие от естественных сопротивлений (сила сопротивления качению или скатывающая сила) сила торможения может регулироваться от нуля до максимального значения, соответствующего экстренному торможению.

Если тормозящее колесо не проскальзывает по поверхности дороги, то кинетическая энергия автомобиля переходит в работу трения тормозного механизма и частично в работу сил естественных сопротивлений. При интенсивном торможении колесо может быть заблокировано тормозным механизмом, тогда оно скользит по дороге юзом и работа трением имеет место между шиной и опорной поверхностью.

По мере увеличения интенсивности торможения растут затраты энергии на проскальзывание шин, вследствие чего увеличивается их износ. Особенно велик износ шин при блокировке колес на дорогах с твердым покрытием и при высоких скоростях скольжения. Торможение с блокировкой колес нежелательно и по условиям безопасности движения, поскольку на заблокированном колесе тормозная сила значительно меньше, чем при торможении на грани блокировки. Кроме того, при скольжении по дороге автомобиль теряет управляемость и устойчивость.

Предельное значение тормозной силы определяется коэффициентом сцепления φx колес с дорогой:

Для всех колес двухосного автомобиля:

где Ртор1 и Ртор2 – тормозные силы на колесах передней и задней оси автомобиля соответственно; G – вес автомобиля.

Уравнение движения автомобиля при торможении

Для вывода уравнения движения автомобиля при торможении спроецируем все силы, действующие на автомобиль при торможении (рис. 1) на плоскость дороги:

где Рf – сила сопротивления качению; Ртд – сила трения в двигателе, приведенная к колесам; зависит от рабочего объема двигателя, передаточного числа трансмиссии, радиуса колеса и КПД трансмиссии; Рα – сила сопротивления подъему; Рω – сила сопротивления воздуха; Рj – сила инерции при поступательном движении; Рг – сила гидравлического сопротивления в агрегатах трансмиссии, обусловленная вязкостью смазочного материала.

Учитывая формулы (1) и (2), получим:

где m – масса автомобиля; jз – замедление автомобиля.

Разделив обе части уравнения на силу тяжести автомобиля, получим:

где g – ускорение свободного падения.

Показатели тормозной динамичности

Замедление автомобиля

Роль различных сил при замедлении автомобиля в процессе торможения неодинакова. При небольших скоростях пренебрегают силой сопротивления воздуха, поскольку она незначительна. С учетом этого уравнение замедления будет иметь вид:

При торможении с отключенным двигателем коэффициент вращающихся масс можно принять равным единице ( δвр от 1,02 до 1,04), тогда получим:

Если при торможении автомобиля коэффициент сцепления φx колес с дорогой не меняется, то величина замедления остается постоянной, независимо от скорости движения.

Время торможения

Время tо торможения автомобиля до полной остановки складывается из отрезков времени:

где tр – время реакции водителя, в течение которого он принимает решение и переносит ногу на педаль тормоза, оно составляет 0,2…0,5 с; tпр – время срабатывания привода тормозного механизма, т. е. в течение этого промежутка времени происходит перемещение деталей в приводе. Время срабатывания привода зависит от типа привода и его технического состояния: для гидропривода tпр = 0,005…0,07 с для дисковых тормозных механизмов и tпр = 0,15…1,2 с для барабанных тормозных механизмов; для систем с пневматическим приводом tпр = 0,2…0,4 с; tн – время нарастания замедления. С момента соприкосновения деталей в тормозном механизме замедление увеличивается с нуля до того установившегося значения, которое обеспечивает сила, развиваемая в приводе тормозного механизма. Время нарастания замедления может меняться в пределах от 0,05 до 0,2 и зависит от типа автомобиля, состояния дороги, дорожной ситуации, квалификации и состояния водителя, состояния тормозной системы. Оно возрастает с увеличением веса автомобиля и уменьшением коэффициента сцепления колес с дорогой; tуст – врем движения с установившимся замедлением или время торможения с максимальной интенсивностью соответствует тормозному пути. В этот период времени замедление автомобиля практически постоянно.

где v – скорость движения автомобиля до начала торможения; tсумм = tр + tпр + 0,5 tн – время до начала установившегося замедления.

Тормозной путь

С учетом допущений, позволяющих пренебречь силами сопротивления воздуха и дороги можно вывести формулу полного остановочного пути автомобиля:

где jуст – максимальное замедление автомобиля, равное установившемуся замедлению. Значение jуст можно определить опытным путем, используя прибор для измерения замедления движущегося транспортного средства – деселерометр.

Источник