Почему происходят аварии? Коэффициент сцепления. Коэффициент сцепления пдд


Почему происходят аварии? Коэффициент сцепления | Авто-мото

Но так ли уж внезапна эта авария? Только ли вы виноваты в ней? И должны ли вы оплачивать дорогостоящий ремонт?

Ознакомившись с этой статьей и решив самостоятельно или с ребенком несколько простых задач, вы узнаете немало нового о наших дорогах и поведении на них вашего автомобиля.

Итак, если вы сидите за рулем, вы должны разбираться в некоторых понятиях.

Коэффициент сцепления — это неприятное словосочетание наводит на воспоминания о невыполненных домашних заданиях. Но вам необходимо если не полюбить его, то хотя бы иметь о нем такие же четкие представления, как, например, о «фронтальной загрузке». И у вас это получится — прямо сейчас.

Предположим, ваша машина весит 1000 кг. На нее действует сила тяжести, прижимающая ее к дороге. Ученый Ньютон установил, что она равна массе машины, умноженной на ускорение свободного падения, которое на поверхности нашей планеты составляет около 10 метров в секунду за секунду падения. Таким образом, сила тяжести, действующая на вашу машину, составит 10000 кг * м/с2, или 10000 Ньютонов (далее «Н»).

Две женщины, даже на каблуках, легко смогут толкать или тянуть такую машину, прикладывая силу около 500 Н.

Но попробуем сделать так, чтобы колеса не крутились, сильно надавив на педаль тормоза. Тогда машину будет почти невозможно сдвинуть. На сухом асфальте потребуются усилия двух десятков женщин, чтобы волоком протащить машину. Сложив их усилия, мы обнаружим, что машина сдвинется с места, если приложить силу около 7000 Н. На грязной дороге сдвинуть машину будет гораздо легче — необходимо всего 3000 Н, а если машина будет стоять на льду, и вовсе окажется достаточно 1000 Н.

Отношение двух сил — силы, необходимой для сдвига машины с заблокированными колесами, и силы тяжести, прижимающей машину к дороге, называется коэффициентом сцепления.

Так мы легко можем получить коэффициенты сцепления для сухого асфальта — 7000/10000 = 0,7, для грязной дороги — 3000/10000 = 0,3, и для льда — 1000/10000 = 0,1.

Эти значения приблизительно такие же и в том случае, если машину тянуть вбок. Зачем вам это знать?! Недостаточное внимание к коэффициенту сцепления или его неправильная оценка является основной причиной аварий на дорогах, особенно весной и осенью, когда из-за этого происходит до 70% аварий.

Без сцепления с дорогой машина не сможет тронуться с места, затормозить или повернуть. Огромные усилия ученых, дорожников, производителей шин направлены на повышение коэффициента сцепления и сохранение его в течение длительного времени при любой погоде. Удивительно, что такие усилия проходят вне внимания многих автолюбителей.

Так, моторы современных автомобилей развивают огромную силу, с которой ведущие колеса отталкиваются от дороги — крутящий момент. Если крутящий момент больше, чем сила сцепления с дорогой, колеса прокручиваются и машина не может тронуться с места. Чем больше коэффициент сцепления, тем сильнее вы можете давить на педаль газа, тем быстрее автомобиль набирает скорость.

И наоборот, чем выше коэффициент сцепления, тем скорее автомобиль остановится, если прибегнуть к экстренному торможению.

Попробуем определить, когда остановится ваш автомобиль, движущийся со скоростью 60 км/ч по мокрому асфальту, коэффициент сцепления которого 0,4, если сильно нажать на педаль тормоза. Какой путь он при этом пройдет?

Сначала выразим скорость автомобиля в метрах в секунду:

60×1000: 3600 = 17 м/с

Время до полной остановки равно скорости автомобиля, деленной на коэффициент сцепления и на ускорение свободного падения:

Время остановки = 17 м/с: 0,4: 10 м/с2 = 4 секунды

Расстояние, которое при этом преодолеет автомобиль, равно произведению средней скорости автомобиля на время до полной остановки:

Расстояние = 17 м/с: 2×4 с = 34 метра

При увеличении скорости в два раза, до 120 км/ч, тормозной путь увеличится в 4 раза — до 136 метров!

Не забудьте прибавить к полученным результатам время реакции водителя.

Зачастую вопрос о привлечении вас к материальной, административной или, не дай бог, к уголовной ответственности напрямую связан с правильной оценкой коэффициента сцепления.

Так, минимальный коэффициент сцепления на дорогах для шины, имеющей рисунок протектора, составляет 0,4, а на опасных участках — поворотах, перекрестках, перед пешеходными переходами и остановками — 0,45. За этим следят дорожники.

Если вы стали участником ДТП, находясь за рулем автомобиля, постарайтесь зафиксировать состояние покрытия дороги, сделайте его фото на всем протяжении тормозного пути. Когда через неделю или месяц эксперт будет оценивать коэффициент сцепления дороги на месте ДТП, его оценка будет звучать приблизительно так: 0,4−0,6 в зависимости от погодных условий, состояния протектора ваших шин и давления в них. В ваших интересах, чтобы суд учел, что, например, давление в шинах соответствовало норме, но асфальт был изношен, имелись выпотевания битума, шел дождь и коэффициент сцепления составлял всего 0,3−0,4, и, таким образом, вы не могли избежать столкновения вследствие непреодолимой силы. А значит, вас не за что привлекать к ответственности.

Кроме коэффициента сцепления, существует еще один немаловажный фактор, о котором нужно знать — радиус поворота…

shkolazhizni.ru

Коэффициент сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля

Одной из особенностей транспортных систем является высокая степень зависимости их функционирования от природных факторов. Большое влияние на характер движения транспортных средств оказывают метеорологические условия.

В процессе эксплуатации автотранспортных средств необходимо учитывать климатические условия, которые играют немаловажную роль в безопасности дорожного движения. Наиболее опасным условием, при котором чаще всего происходят дорожно-транспортные происшествия, является наличие на дорожной поверхности различных осадков.

Основным фактором влияющим на безопасность движения при взаимодействии колеса с дорожным покрытием является коэффициент сцепления, зависящий от погодных усло­вий, качества материала покрытия и эксплуатации автомобильной дороги.

Под воздействием климатических условий дорожное покрытие может находиться в различном состоянии, что оказывает влияние на значение коэффициента сцепления дороги с транспортными средствами (табл. 1).

Таблица1. Значения коэффициента сцепления в зависимости от состояния и вида дорожного покрытия

Вид дорожного

покрытия

Состояние покрытия

Коэффициент сцепления

Асфальт, бетон

сухой

0,7 ÷ 0,8

мокрый

0,5 ÷ 0,6

грязный

0,25÷0,45

Булыжник, брусчатка

сухие

0,6 ÷ 0,7

мокрые

0,4 ÷ 0,5

Грунтовая дорога

сухая

0,5 ÷ 0,6

мокрая

0,2 ÷ 0,4

грязная

0,15 ÷ 0,30

Песок

влажный

0,4 ÷0,5

сухой

0,2 ÷ 0,3

Асфальт, бетон

обледенелые

0,09 ÷ 0,10

Укатанный снег

обледенелый

0,12 ÷ 0,15

Укатанный снег

без ледяной корки

0,22 ÷ 0,25

Укатанный снег

обледенелый, после россыпи песка

0,17 ÷ 0,26

Укатанный снег

без ледяной корки, после россыпи песка

0,30 ÷ 0,38

Из таблицы 1 следует, что на влажной и мокрой поверхности сила сцепления резко снижается, поскольку на дорожном покрытии образуется слой смазки в виде пленки водной эмульсии. К этому слою также примешиваются пыль, грязь, различные отходы и несгоревшие продукты топливно-смазочных материалов, которые скапливаются в неровностях дороги (рис. 1).

Рис. 1. Неровности шероховатости в различных климатических условиях

Как видно из вышесказанного, коэффициент сцепления напрямую зависит от шероховатости поверхности, которая представляет собой совокупность неровностей на дорожном покрытии. Шероховатость обеспечивает сцепные качества автомобильного колеса в результате взаимодействия неровностей с шинами. Чем выше показатель шероховатости, тем лучше сцепление с дорожным покрытием.

Также не маловажную роль, влияющую на безопасность дорожного движения, играет качество дорожной разметки. Основным предъявляемым требованием к качеству разметки, являются ее светоотражающие свойства поскольку разметка должна быть видна в любое время суток. Однако при выборе материалов дорожной разметки нельзя не учитывать и ее сцепные свойства поскольку нанесенная на дорогу разметка становиться частью ее покрытия. Рассматривать сцепные характеристики материала Верхнего слоя покрытия и нанесенной на него разметки можно только в комплексе поскольку их резкое различие (даже если свойства обоих материалов соответствуют ГОСТу) может привести к созданию аварийной ситуации. Коэффициент сцепления разметки по норме ГОСТ Р 51256 может отличаться от коэффициента сцепления колеса автомобиля с покрытием не более чем на 25%.

Измерение коэффициента сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля

Согласно ГОСТ Р 50597-93, п.5.1, ГОСТ 30413–96, п.4.1.1 и ОДН 218.0.006-2002, п.4.6.3 коэффициент сцепления следует измерять динамометрическим прибором ПКРС-2У, рекомендованным в качестве базового, а также портативным прибором ППК-Ф, измерительная шкала которого получена при его совместных испытаниях с прибором ПКРС-2У.

Отдел обследования грунтов и конструктивных слоев дорожных одежд ГБУ «ЦЭИИС» проводит оценку соответствия коэффициента сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля с использованием портативного прибора ППК-Ф (рис. 2)

Рис. 2. Портативный прибор ППК-Ф:

1 - кнопка механизма сброса груза; 2 - груз; 3 - штанга; 4 - привод имитатора; 5 - подставка; 6 - имитаторы; 7 - дорожное покрытие; 8 - прижимная пружина; 9 - шкала коэффициента сцепления; 10 - измерительное кольцо; 11 - муфта скольжения

Порядок проведения измерений.

Прибор устанавливается на дорожном покрытии в месте проведения измерения так, чтобы продольная ось имитаторов (6) располагалась параллельно полосе наката. С помощью винтов-лап прибора производится его окончательная установка таким образом, чтобы нижняя поверхность резиновых имитаторов (6) находилась на расстоянии (15±3) мм от поверхности дорожного покрытия. После этого на опорную штангу надевается груз (2), удерживаемый механизмом сброса. Измерительное кольцо (10) перемещается в верхнее положение.

Для измерения коэффициента сцепления дорожное покрытие увлажняется в зоне непосредственно перед имитаторами и в направлении их движения. Ширина увлажняемой зоны составляет не менее 15 см, длина - не менее 30 см. Для увлажнения этой зоны выливается не менее 250 см3 воды. Не позже чем через 3 с после увлажнения покрытия необходимо нажать на кнопку сброса груза (1). Отсчет значения измеренного коэффициента сцепления получается по положению регистрирующей шайбы на шкале прибора (9) (рис. 3).

Рис. 3. Шкала прибора с измерительной шайбой

На каждом участке проводится пять измерений коэффициента сцепления с интервалами 5-10 сек. За окончательную величину коэффициента сцепления принимается среднее арифметическое результатов трех измерений с устойчивыми значениями.

Обработка данных и представление результатов измерений коэффициента сцепления выполняется согласно ГОСТ 30413-96. По результатам измерений выдается заключение с результатами оценки соответствия (или несоответствия) коэффициента сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля, на контролируемом участке требованиям регламентов (норм и правил) и проектной документации.

В 2016 году проведено 19 измерений коэффициента сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля в рамках проведения обследований объектов нового дорожного строительства в городе Москве.

Объектами проверки стали конструкции верхних слоев покрытия выполненных из мелкозернистого асфальтобетона (11 испытаний) и ЩМА-15 (8 испытаний).

Результатами проведенных обследований стали значения коэффициента сцепления для мелкозернистого асфальтобетона от 0,32 до 0,50, а для ЩМА-15 от 0,39 до 0,56.

Как видно из полученных результатов покрытия выполненные из ЩМА-15 обладают более высокими сцепными характеристиками нежели покрытия выполненные из мелкозернистого асфальтобетонного материала. Данные результаты могут являться следствием наличия на поверхности покрытий из ЩМА-15 более развитой сети макро и микро шероховатостей что увеличивает площадь соприкосновения шины автомобили с поверхностью дороги и ускоряет отвод дождевой воды от пятна контакта.

По результатам проведенных проверок за 2016 год специалистами отдела обследования грунтов и конструктивных слоев дорожных одежд ГБУ ЦЭИИС было выдано 8 заключений с положительной оценкой соответствия значения коэффициента сцепления требованиям проектной документации а также ГОСТ 50597-93 (коэффициент сцепления должен составлять не менее 0,30)

Так же следует упомянуть о возможности прогнозирования сцепных свойств материала еще до начала работ по устройству слоев покрытий. Для этого необходимо осуществлять постоянный входной контроль материала поступающего на объект дорожного строительства. Важнейшими контролируемыми параметрами должны стать зерновой состав и содержание битумного вещества в асфальтобетонной смеси.

Отдельно хочется заострить внимание на параметре содержания битума, поскольку значения зерновых составов являются обязательными для заводов изготовителей и должны соответствовать требованиям ГОСТ 9128-2009, ГОСТ 9128-2013 (для асфальтобетонных смесей) и ГОСТ 31015-2002 (для ЩМА) а содержание битумного вещества в асфальтобетонной смеси является только рекомендованным параметрам и следовательно завод изготовитель может от него отступать что может негативно в конечном счете сказаться на сцепных качествах покрытий выполненных из подобного материала. В случае недостаточного количества битумного вяжущего в асфальтобетонной смеси резко сократятся эксплуатационные сроки дороги за счет ее более быстрого разрушения, а в случае переизбытка резко снизятся сцепные свойства поскольку в процессе уплотнения на верхней границе покрытия может возникнуть сплошная битумная пленка не имеющая достаточного для обеспечения надежных сцепных свойств шероховатостей.

Следовательно следует вести внимательный контроль за вышеизложенными свойствами асфальтобетона что бы не столкнуться с серьезными проблемами в бедующем.

Инженер Отдела обследования грунтов

и конструктивных слоев дорожных одежд                        А.Н. Мангушев

ceiis.mos.ru

Определение коэффициента сцепления

Министерство образования Российской Федерации

Липецкий государственный технический университет

Кафедра управления автотранспортом

Лабораторная работа

Липецк 2009

1. Основные сведения

Тяговое усилие на колёсах автомобиля, обеспечиваемое мощностью двигателя, может быть развито лишь в том случае, если между ведущими колёсами и дорогой имеется достаточное сцепление. Отношение максимального тягового усилия на колесе к вертикальной нагрузке на покрытие, при превышении которого начинается пробуксовывание ведущего колеса или проскальзывание заторможенного, называют коэффициентом сцепления.

При любых покрытиях выступающие над их поверхностью твёрдые минеральные частицы, которые делают покрытие шероховатым, при наезде колеса вдавливаются в резину протектора. При проскальзывании колеса они упруго деформируют резину, сопротивление которой является основной причиной сопротивления смещению по покрытию. По мере износа шероховатость покрытия уменьшается, а, следовательно, уменьшается и сцепление его с колесом.

Впадины на поверхности покрытия между выступами шероховатости при увлажнении или загрязнении заполняются грязью, пылью, продуктами износа шин и т.д., что уменьшает возможную глубину вдавливания выступов в резину. Плёнка влаги, смачивая зону контакта между шиной и покрытием, действует как смазка, разделяющая резину и покрытие. Всё это снижает коэффициент сцепления. При высоких скоростях движения шина не успевает полностью деформироваться, т.к. продолжительность контакта с покрытием для этого недостаточна. Следовательно, неровности покрытия вдавливаются в шину на меньшую глубину. В результате с ростом скорости коэффициент сцепления снижается. На сухих покрытиях снижение коэффициента сцепления с ростом скорости менее ощутимо, чем на увлажнённых (что объясняет увлажнение покрытия под имитаторами в данной лабораторной работе).

В среднем можно считать, что коэффициент сцепления шин, имеющих слабоизношенный протектор, и гладкого влажного асфальтобетонного покрытия следующим образом зависит от скорости:

Скорость, км/ч

30

40

60

80

100

120

150

175

Коэффициент сцепления

0,50

0,45

0,39

0,35

0,32

0,29

0,26

0,24

Коэффициенты сцепления при скорости 60 км/ч в зависимости от состояния покрытия имеют следующие значения:

Сухое ……………………………….. 0,7 и более;

Влажное ……………………………. 0,5;

Мокрое ……………………………... 0,4…0,3;

Грязное …………………………….. 0,2…0,3.

Чем ответственнее назначение дороги и чем труднее условия движения по отдельным её участкам, тем более высокие требования предъявляются к коэффициенту сцепления.

В России при обосновании геометрических элементов трассы исходят из значения коэффициента сцепления при сухом чистом покрытии и скорости 60 км/ч, равного 0,6.

Измерение фактического коэффициента сцепления шин с дорогой проводят портативным прибором ППК-МАДИ-ВНИИБД, рассмотренным в данной лабораторной работе.

Измерение коэффициента сцепления с помощью прибора ПКРС-2 (тележка) проводят крайне редко из-за его больших габаритов и неудобства эксплуатации. При отрицательных температурах окружающей среды может использоваться метод измерения длины тормозных следов автомобиля ГАЗ-24.

Методика измерений и правила оформления результатов испытаний коэффициента сцепления определены ГОСТ 30413-96

При оценке сцепных свойств покрытий визуально определяется участок дороги, на котором водителями транспортных средств, причастных к ДТП, применялось экстренное торможение либо где автомобиль потерял управляемость. Это может наблюдаться как в зимний период года по причине образования гололеда или снежного наката, так и летом из–за загрязнения дороги, масляной пленки на свежеуложенном асфальтобетонном покрытии или же от высокой температуры окружающей среды с выступлением на нем битума (выпотевание).

Согласно ГОСТ Р 50597-93 «Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения» коэффициент сцепления покрытия должен обеспечивать безопасные условия движения с разрешенной Правилами дорожного движения скоростью и быть не менее 0,3 при его измерении шиной без рисунка протектора и 0,4 – шиной, имеющей рисунок протектора. 1

Если в ходе осмотра выявлены участки, имеющие коэффициент сцепления ниже допустимого, они признаются опасными и, следовательно, должны быть обозначены дорожными знаками 1.15 и 3.24 с учетом требований п. 2.4.23 ГОСТ 23457-86.

Условия движения по СНиП 2.05.02-85

Коэффициент сцепления при скорости 60 км/ч

Легкие

0,23 / 0,35

Затруднительные

0,30 / 0,40

Опасные

0,32 / 0,45

В зимний период допускается снижение приведенных выше сцепных свойств покрытий автомобильных дорог только на время проведения работ по снегоочистке и ликвидации зимней скользкости.

Сроки выполнения таких работ для автомобильных дорог, а также улиц городов и иных населенных пунктов с учетом их транспортно-эксплуатационных характеристик приведены в табл. 3 и 4 ГОСТ Р 50597-93. На это время дорожные организации обязаны выставить временные дорожные знаки, убираемые немедленно по окончании работ.

Работы по повышению сцепных качеств покрытия

Время, необходимое для выполнения работ, сутки, не более

Устранение скользкости покрытия, вызванной выпотеванием битума

4

Очистка покрытия от загрязнения

5

Повышение шероховатости покрытия

1,5

Совершение ДТП на скользком покрытии до истечения нормативного срока не должно освобождать дорожные организации от ответственности, если меры по ликвидации скользкости ими в это время не принимались.

studfiles.net

3.10. Сила и коэффициент сцепления колес автомобиля с дорогой

Значение тяговой силы, необходимой для движения, ограни­чено вследствие действия силы сцепления колес с дорогой.

Под силой сцепления понимают силу, противодействующую скольжению колеса относительно поверхности дороги. Она равна силе трения, возникающей в месте контакта колеса с дорогой.

Сила сцепления

гдеRZ, — нормальная реакция дороги; φ — коэффициент сцепления.

Равномерное качение колеса без скольжения и буксования воз­можно только при выполнении условия Если тяговая сила больше силы сцепления, то автомобиль движется с пробуксовкой ведущих колес. Это происходит, например, тогда, ког­да при движении по сухой дороге он попадает на участок со скользким покрытием. Если же автомобиль стоял на месте, то не только движение, но и его трогание с места невозможны.

Коэффициент сцепления. Этот коэффициент во многом определяет

значение силы сцепления. В зависимости от направления скольжения колеса относительно поверхности дороги различают коэффициенты продольного φх и поперечного φу сцепления. Эти коэффициенты зависят от одних и тех же факторов, и можно счи­тать, что они практически равны .

На коэффициент продольного сцепления φх оказывают влияние многие конструктивные и эксплуатационные факторы. Он определяется экспериментально. Ниже приведены средние значения φx,- для различных дорог и состояний их поверхности:

Сухое Мокрое

Асфальтобетонное шоссе................... 0,7...0,8 0,35...0,45

Дорога с щебенчатым покрытием .... 0,6...0,7 0,3...0,4

Грунтовая дорога ................................ 0,5...0,6 0,2...0,4

Снег ..................................................... 0,2 0.3

Лед........................................................ 0,1 0.2

Рассмотрим, как влияют различные конструктивные и эксплуатационные факторы на коэффициент продольного сцепления.

Тип и состояние покрытия дороги. На сухих дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления имеет наибольшее значение, так как в этом случае он обусловливается не только трением сколь­жения, но и межмолекулярным взаимодействием материалов ко­леса и дороги (механическим зацеплением). На мокрых дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления существенно уменьшается (в 1,5 2)

Рис. 3.10. Рисунки протектора шин: а, б — дорожный; в, г — универсальный; д—з — повышенной проходимости

Рис. 3.11. Зависимости коэффициента сцепления от давления воздуха в шине (а), скорости движения (б) и вертикальной нагрузки на колесо (в)

раза по сравнению с сухими дорогами, так как между колесом и дорогой образуется пленка из частиц грунта и воды. На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зави­сит от внутреннего трения в грунте и сопротивления грунта срезу.

Рисунок протектора шины (рис. 3.10). Дорожный рисунок про­тектора обеспечивает наибольший коэффициент сцепления на дорогах с твердым покрытием, универсальный — на дорогах смешанного типа, а рисунок протектора повышенной проходимости — в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью. По мере изнашивания рисунка протектора значение коэффициента сцеп­ления уменьшается.

Внутреннее давление воздуха в шине. При увеличении давле­ния воздуха в шине (рис. 3.11, а) коэффициент сцепления сначала возрастает, а затем уменьшается.

Скорость движения. При увеличении скорости движения (рис. 3.11, б) коэффициент сцепления сначала возрастает, а по­том падает.

Нагрузка на колесо. Увеличение вертикальной нагрузки на колесо (рис. 3.11, в) приводит к незначительному уменьшению ко­эффициента сцепления.

Коэффициент сцепления существенно влияет на безопасность движения. Его недостаточно высокое значение вызывает много­численные аварии и несчастные случаи на дорогах. Как показали исследования, по этой причине происходит 15% общего числа дорожно-транспортных происшествий, а в неблагоприятные пе­риоды года — около 70 %. Исследованиями установлено, что для обеспечения безопасного движения значение коэффициента сцеп­ления должно составлять не менее 0,4.

Рис. 3.12. Силы сопротивления движению автомобиля

studfiles.net


Смотрите также