Применение вопросов устойчивости автомобиля в задачах автотехнической экспертизы

(Клепик Н. К., Комаров Д. Ю.)

("Эксперт-криминалист", 2009, N 1)

Текст документа

ПРИМЕНЕНИЕ ВОПРОСОВ УСТОЙЧИВОСТИ АВТОМОБИЛЯ

В ЗАДАЧАХ АВТОТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ

Н. К. КЛЕПИК, Д. Ю. КОМАРОВ

Клепик Н. К., доцент кафедры автомобильного транспорта, кандидат технических наук, Волгоградский государственный технический университет.

Комаров Д. Ю., старший преподаватель кафедры технической эксплуатации и ремонта автомобилей, Волгоградский государственный технический университет.

Проезжая по автомобильным дорогам как федерального, так и областного значения, нередко видишь автотранспортные средства, съехавшие, а иногда и опрокинувшиеся в кювет. Что же является причиной подобной потери устойчивости автотранспортных средств? При движении в сложных дорожных условиях весьма часто наблюдается потеря устойчивости автомобиля.

Довольно часто встречаются две дорожно-транспортные ситуации: экстренное торможение на обледеневшем покрытии дороги и попадание колес правого борта автомобиля на обочину. При движении на скользкой дороге водитель, увидев перед собой какое-то препятствие, начинает резко тормозить, и при этом его автомобиль выбрасывает на встречную полосу, что иногда бывает чревато очень тяжелыми последствиями.

Вторая ситуация связана с опрокидыванием или съездом автомобиля в кювет. Опытные водители часто оперируют таким термином, как "хватануть обочину". Автомобиль, движущийся в тяговом режиме с большой скоростью, заезжает правым бортом на обочину или загрязненную у кромки проезжей части дорогу. Может возникнуть и такая дорожно-транспортная ситуация, когда водитель, стремясь избежать встречного столкновения, вынужден уступить свою полосу движения автомобилям, движущимся ему навстречу, и также выезжает на обочину. Автомобиль получает резкий рывок вправо и, если водитель не успевает внести коррективы в движение или выключить сцепление, оказывается в кювете.

Основной причиной подобного поведения автомобиля являются низкие транспортно-эксплуатационные свойства автомобильных дорог, а именно отсутствие укрепленных обочин, поперечный уклон которых направлен, как правило, в сторону от проезжей части; все это и определяет появление боковой силы, стремящейся столкнуть автомобиль в кювет.

В основе причины столь быстрой потери устойчивости лежит возникновение поворачивающего момента вследствие разных величин коэффициента сцепления под колесами различных бортов автомобиля (явление микста). Как тяговые, так и тормозные усилия ограничены по своей величине:

R <= R j (1),

x z

где R - касательные реакции на колесах автомобиля;

x

R - вертикальные реакции на колесах автомобиля;

z

j - коэффициент сцепления колес с дорогой.

При блокировании колес касательные реакции R достигают своего максимума:

x

R = R j.

xmax zmax

Существует большое количество математических моделей, описывающих динамику движения автотранспортных средств и учитывающих влияние огромного множества конструктивных и эксплуатационных факторов [1; 2]. Однако в практической работе, например, автотехника-эксперта использование таких моделей весьма затруднено. Составим упрощенную расчетную схему движения автомобиля на автомобильной дороге с низкими транспортно-эксплуатационными свойствами (рис. 1 - не приводится).

Рис. 1. Расчетная схема движения автомобиля

на автомобильной дороге с низкими

транспортно-эксплуатационными свойствами:

а - экстренное торможение на обледенелом покрытии;

б - выезд колесами правого борта на обочину

Рисунок не приводится.

При торможении по дороге с обледенелым покрытием колеса быстро используют свои сцепные свойства и блокируются. Колеса левого борта движутся ближе к середине проезжей части, где, как правило, дорога разбита и коэффициент сцепления выше, чем у кромки проезжей части.

При выезде колесами правого борта на обочину колеса левого борта движутся на проезжей части с асфальтовым покрытием, на котором коэффициент сцепления колеса с дорогой выше, чем на обочине.

Но и в первом, и во втором случае разница коэффициентов сцепления под

колесами различных бортов приводит к появлению поворачивающего момента M ,

пов

действующего в первом случае против хода движения часовой стрелки, во втором

случае - по ходу движения часовой стрелки в сторону кювета.

B

M = +/-(R - R ) - (2),

пов xл xп 2

где B - колея автомобиля.

Индексы "л" и "п" относятся соответственно к левому и правому бортам автомобиля.

Уравнение движения имеет вид:

..

Jg = M

пов

M y = +/- (R - R ) (3),

a xл xп

где y - угол разворота автомобиля;

2

M L

a

J = - момент инерции легкового автомобиля вокруг вертикальной оси,

4 проходящей через центр масс автомобиля;

M - масса автомобиля;

a

L - база автомобиля;

X - продольное перемещение автомобиля.

Учитывая (3) и пренебрегая перераспределением веса по бортам автомобиля, получаем:

.. Bg Bg

g = (j - j ) = дельта j = C (4);

2 л п 2 1

L L

.. g

X = +/- (j - j ) = C .

2 л п 2

.

Интегрируя выражение (4) с учетом начальных условий (g = g = 0;

.. 0 0

X = 0; X = V ), получаем зависимость угла разворота g и перемещения

0 0 0

X автомобиля от времени t:

C C

1 2 2 2

g = t ; X = V t - t (5).

2 0 2

Исключая время t, получаем зависимость X от угла поворота автомобиля:

2g C

2

X = V - g (6).

0\ C C

\ 1 1

\

На практике полученные выражения можно использовать при исследовании

механизма совершения дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Весьма часто

перед автотехником-экспертом ставится вопрос определения скорости автомобиля

в момент возникновения аварийной ситуации. Использовав уравнение (6),

получим выражение для определения начальной скорости V :

0

C

1 g

V = X + C (7).

0 \ 2g 2\ 2C

\ \ 1

В качестве примера определим также угол разворота автомобиля при выезде колесами правого борта на обочину:

Bg 2

g = дельта j t .

2

2L

Минимальное время реакции водителя на изменение траектории движения автомобиля можно взять равным 0,3 с. С учетом запаздывания срабатывания рулевого управления это время возрастает до 0,5 с. Автомобиль пройдет в этом случае даже при скорости 40 км/ч путь более 5 м. Для легковых автомобилей семейства ВАЗ B = 1,4 м; L = 2,42 м. Принимая разницу в коэффициентах сцепления проезжей части и обочины за дельта j = 0,2, получаем:

1,4 x 9,81 2

g = x 0,2 x 0,5 = 0,0586 рад примерно 3,5°.

2

2 x 2,42

С ростом времени величина угла разворота автомобиля растет в квадратичной зависимости, что может привести к съезду автомобиля в кювет. Это лишний раз подтверждает необходимость содержать в хорошем состоянии не только проезжую часть, но и укрупнение обочины.

В заключение один совет молодым водителям. Остановившись на мокрой обочине и в дальнейшем стараясь выехать на проезжую часть дороги, никогда не "газуйте", а постепенно, плавно нажимая на педаль акселератора, выезжайте на дорогу, в противном случае можете оказаться в ситуации, описанной выше.

Литература

1. Эллис Д. Р. Управляемость автомобиля. М.: Машиностроение, 1975.

2. Косолапов Г. М., Клепик Н. К., Мартинсон П. Н. Моделирование и расчет на ЭЦВМ динамики торможения автотранспортных средств. Волгоград, 1989.

3. Клепик Н. К., Комаров Ю. Я., Клепик Н. Н. Применение вопросов устойчивости автомобиля в задачах автотехнической экспертизы // Наземные транспортные системы: Межвузовский сборник научных трудов. Волгоград, 1999.

Название документа