Компоновочные параметры автомобиля

ГАБАРИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

1. ГАБАРИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Для обеспечения безопасности дорожного движения все транс­портные средства, допускаемые к эксплуатации на дорогах общего пользования, должны удовлетворять требованиям, ограничивающим их размеры и массу. Такие требования во всех странах устанавливаются в законодательном порядке.

Геометрические параметры (габаритные длина L_a и ширина В_а, база L) автомобиля имеют большое значение для формирования транспортного потока по ширине и длине, а также для его безопас­ности. При движении автомобиль подвергается воздействию случайных различных возмущений, стремящихся изменить характер решения. К таким возмущениям относятся удары колес о неровности покрытия, изменение поперечного уклона дороги, боковой ветер, случайный поворот передних колес и т. д. В результате этих Возмущений автомобиль отклоняется от принятого направления движения, и водитель вынужден поворачивать рулевое колесо, воз­вращая автомобиль в исходное положение. Вследствие этого даже на строго прямолинейных участках дороги автомобиль движется не прямолинейно, а по кривым больших радиусов. При этом значи­тельную часть времени он находится под углом к оси дороги, и раз­мер полосы, потребной для его движения, — динамический кори­дор, превышает его габаритную ширину.

Ширина динамического коридора зависит от размеров автомобиля и его скорости. На рис. 1, а показан автомобиль, передние колеса которого в ре­зультате случайного толчка повернулись на некоторый угол (положение /). За время реакции водителя автомобиль, двигаясь криволинейно, переместит-

Рис. 1. динамический коридор на прямолинейном участке дороги:

а – схема движения автомобиля; б – поперечное смещение y_с центра тяжести автомобилей в зависимости от их скорости v: 1 – ЗИЛ-130; 2 – ГАЗ-53А; 3 – ГАЗ-24 «Волга»; 4 – ВАЗ-21-3 «Жигули»

ся в положение //. После этого водитель, вращая рулевое колесо, сначала вернет передние колеса в центральное положение (положение ///), а затем, повернув их в обратном направлении (положение IV), установит автомобиль параллельно прежнему направлению движения (положение V). На рис. 1, б показаны экспериментальные зависимости поперечного смещения у_й центра тяжести некоторых автомобилей от скорости движения и. Смещение это тем больше, чем больше скорость. Следовательно, ширина динамического кори­дора увеличивается по мере роста скорости автомобиля. Одновременно воз­растает вероятность столкновения с попутными и встречными автомобилями и наезда на окружающие объекты.

Строительные нормы и правила (СНиП) на проектирование дорог пре­дусматривают для дорог с интенсивностью движения свыше 3000 автомобилей в сутки ширину полосы движения 3,75 м. а для дорог с меньшей интенсив­ностью 3,0—3,5 м. Эти размеры не всегда обеспечивают безопасный разъезд автомобилей, поэтому водитель, чтобы избежать столкновения, вынужден снижать скорость. Чем меньше ширина полосы движения на дороге и чем больше габаритные размеры автомобиля, тем более жесткие требования предъявляются к водителю, тем больше его нервное напряжение при управ­лении автомобилем.

На рис. 1, а показана минимальная ширина динамического коридора В„, определенная лишь из геометрических соображений. Для безопасного разъезда автомобилей размер В_к необходимо увеличить, так как между автомобилями должен быть создан боковой интервал безопасности. Величина этого интер­вала зависит как от психофизиологических особенностей водителя и его опы­та, так II от скорости транспортных средств. В расчетах величину В_к иногда принимают постоянной и равной примерно 0,3—0,5 м.

На основании наблюдений за большим числом автомобилей уста­новлена примерная ширина полосы движения для транспортных средств различных видов, м:

Легковые автомобили........................... 2,8-3,1

Грузовые автомобили и автобусы....... 3,5—4,3

Крупногабаритные грузовые автомобили и троллейбусы……..3,7—4,5

Примечание. Минимальные значения характеризуют ширину полосы, по которой транспортные средства движутся со скоростью 11 м/с, максимальные значения — то же, со скоростью 33 м/с.

В технической литературе опубликованы также эмпирические зависимости между габаритной шириной автомобиля В_я, скоростью его движения v и шириной динамического коридора В_к. Одна из этих зависимостей имеет следующий вид:

В_к = 0,054v + В_а + 0,3,

где v — в м/с, а В_а — в м.

Ширина динамического коридора, необходимая для безопасно­го движения автомобилей с высокими скоростями, иногда значитель­но превышает ширину полосы движения, установленную СНиП. Следует учитывать, что расширение проезжей части дороги требует значительной затраты труда, времени и средств, поскольку стои­мость дорожной одежды составляет 65—75% общей стоимости до­роги. На узких дорогах водители вынуждены вести автомобиль с меньшей скоростью, чем позволяют его технические возможности. Водители, не соразмерившие скорость движения с габаритными раз­мерами управляемого автомобиля и дорожными условиями, могут стать участниками дорожно-транспортного происшествия.

Для автопоездов ширина динамического коридора с увеличением скорости возрастает быстрее, чем для одиночного автомобиля, вследствие угловых колебаний прицепов или полуприцепов в горизон­тальной плоскости (виляния). При определенной скорости размахи прицепов становятся настолько большими, что водитель не может устранить их поворотом рулевого колеса, и вынужден уменьшать скорость.

Еще более заметно влияние геометрических параметров автомо­биля на безопасность при криволинейном движении. Хотя при крутых поворотах скорости автомобиля обычно невелики и случайные возмущения незначительны, ширина динамического коридора может быть достаточно большой. Ее можно определить по формуле:

, (1)

где R_н и R_в— соответственно наружный и внутренний габаритные радиусы поворота автомобиля; L' = L + С— расстояние от ^заднего моста до передней части автомобиля (L — база автомобиля; ' С — передний свес).

Согласно выражению (1) при малых значениях L' ширина динамического коридора незначительно отличается от габаритной ширины автомобиля (В_к» В_я). При L’»R_н величина В_к может значи­тельно превышать В_я, что вынуждает строителей расширять полосы движения на криволинейных участках дорог. Уширение дорог, ре­комендуемое СНиП, находится в пределах oт 0,2 (при радиусе кри­вой 550—700 м) до 1,5 м (при радиусе кривой 15 м). На криволиней­ных участках дороги с большим радиусом требуемое уширение поло­сы движения невелико, но на криволинейных участках с малым ра­диусом она должна быть расширена почти в 1,5 раза.

Рис. 2. Динамический коридор на криволинейном участке дороги: а – поворот одиночного автомобиля; б – поворот автопоезда

Учитывая большое влияние геометрических параметров транс­портных средств на безопасность движения, рекомендуются сле­дующие их максимально допустимые значения (в м):

Габаритная ширина.................................... 2,5

Габаритная длина:

одиночного автомобиля................ 12

тягача с прицепом или полуприцепом ……………20
тягача с несколькими прицепами...........24

В табл. 1 приведены геометрические параметры отечественных автомобилей. Ширина динамического коридора В_н вычислена для крутого максимального поворота. Как видно из данных табл. 1, при движении автомобиля, когда его передние колеса повернуты на максимальный угол, ширина динамического коридора примерно в 1,5 раза больше его габаритной ширины, а у автобусов ЛАЗ-695Н и ЛиАЗ-677 — примерно в 2 раза.

Габаритная высота Н_а имеет значение при проезде автомобилей под путепроводами и проводами контактной сети. Чрезмерно высо­кие транспортные средства (например, двухэтажные троллейбусы или автобусы, полуприцепы-панелевозы или автомобили-фургоны) с высоко расположенным центром тяжести испытывают значитель­ные угловые колебания в поперечной плоскости. При движении по неровной дороге они могут верхним углом задеть за столб или мач­ту. Максимально допустимая габаритная высота транспортных средств составляет 3,8 м. Высота большинства автомобилей значи­тельно меньше этой величины, но высота автомобиля КамАЗ-5320 близка к ней.

Полоса движения автопоезда на повороте имеет сложную конфи­гурацию (рис. 2, б). С внешней по отношению к центру поворота стороны она ограничена траекторией края переднего крыла или бам­пера тягача, а с внутренней стороны — задним углом прицепа. Ширина динамического коридора при входе в поворот и при выходе из него примерно равна габаритной ширине автопоезда и достигает максимального значения B_max приблизительно в середине поворота:

,

где R₀ — радиус кривизны круговой траектории, по которой дви­жется середина заднего моста тягача; В_л, L и С — габаритные соответственно ширина, база и передний свес тягача; С_к — сдвиг зад­него моста прицепа относительно моста тягача.

Таблица 1. Геометрические и весовые параметры отечественных автомобилей,

влияющие на безопасность

Автомобиль	Геометрические параметры, м	Весовые параметры, кН
Lа	Bа	Hа	L	L’	Rн	Bк	Gа	G1	G2
ЗАЗ-968 «Запорожец»	3,73	1,57	1,40	2,16	2,84	5,9	2,3	11,6	4,7	6,9
ВАЗ-2103 «Жигули»	4,12	1,61	1,45	2,42	3,05	5,9	2,5	14,3	6,6	7,7
«Москвич-2140»	4,25	1,55	1,48	2,40	3,14	5,7	2,5	14,8	6,8	8,0
ГАЗ-24 «Волга»	4,74	1,82	1,49	2,80	3,56	6,0	3,0	18,2	8,7	9,5
ГАЗ-14 «Чайка»	6,11	2,02	1,52	3,45	4,61	8,2	3,4	31,5	15,3	16,2
ЗИЛ-117	5,72	2,07	1,52	3,30	4,16	7,9	3,3	32,6	15,4	17,2
РАФ-2203 «Латвия»	4,90	1,82	2,14	2,70	3,70	6,6	3,0	26,3	12,4	13,9
ПАЗ-672	7,15	2,44	2,95	3,60	4,80	9,5	3,7	78,3	25,4	52,9
ЛАЗ-695Н	10,54	2,50	3,09	5,54	7,62	9,5	6,3	114,2	39,7	74,5
ЛиАЗ-677	10,45	2,50	2,99	5,15	7,40	11,0	5,4	140,5	57,4	83,1
УАЗ-451ДМ	4,46	2,04	2,07	2,30	3,30	6,8	2,9	26,6	11,2	15,4
ГАЗ-53А	6,39	2,38	2,22	3,70	4,57	9,0	3,6	74,0	18,1	55,9
ЗИЛ-130	6,67	2,50	2,40	3,80	4,87	8,6	4,0	95,2	25,7	69,5
КамАЗ-5320	7,40	2,50	3,37	3,85	5,12	9,3	4,5	153,0	43,7	109,3
МАЗ-500	7,14	2,50	2,64	3,95	5,30	9,5	4,1	148,2	48,2

Примечание. В таблице приняты следующие обозначения: Н_а – габаритная высота автомобиля; G_a – полный вес автомобиля, G₁ и G₂ – вес, приходящийся соответственно на передний и задний мост автомобиля.

Величина сдвига С_к зависит от числа прицепных звеньев, их базы и длины дышла. При движении автопоезда по дуге минимального радиуса величина сдвига для первого прицепа составляет 0,7—1,0 м, для второго 1,4—2,0 м. Ширина динамического коридора автопоез­да значительно больше, чем у одиночного автомобиля с той же габа­ритной шириной. Так, например, для грузового автомобиля с прицепом при R₀ = 6 м и С _к = 1 м максимальная ширина кори­дора может достигать 6 м, т. е. больше чем вдвое превосходит габа­ритную ширину тягача. Большая ширина полосы движения, занимае­мой автопоепоездами, наряду с их неудовлетворительной динамично­стью является одной из причин снижения скорости транспортного потока при наличии в нем автопоездов.

Для улучшения маневренности автопоезда и уменьшения шири­ны динамического коридора применяют прицепы с управляемыми передними колесами. Рационально сконструированный рулевой при­вод позволяет прицепу с большой точностью следовать по колее тя­гача, почти не увеличивая ширины динамического коридора.

2. ВЕСОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Масса транспортного средства для безопасности движения име­ет косвенное значение. Ее влияние в основном сказывается на сро­ках службы дорожного покрытия. Покрытие длительное время выдерживает движение автомобилей, не разрушаясь, только в том случае, если оно рассчитано с учетом величины возможных нагру­зок и частоты их приложения. Срок службы покрытия значительно увеличивается, если при организации автомобильных перевозок учитывать прочность дорожной одежды. Многократное динамиче­ское воздействие транспортных средств на дорогу приводит к накоп­лению пластических деформаций в дорожной одежде, нарушению внутренних связей между ее слоями и, как следствие, к разрушению одежды. Покрытие, имеющее достаточный запас прочности, при рас­чете на однократное воздействие нагрузки разрушается при ее много­кратном приложении.

Чем больше масса транспортного средства, тем больше динами­ческие нагрузки на дорогу, тем меньше срок службы покрытия. По­этому, несмотря на очевидные преимущества применения подвиж­ного состава большой массы, во всех странах строго соблюдают ог­раничение осевых нагрузок и полных масс транспортных средств. В СССР все дорожные автомобили разделены на две группы: А и Б. Транспортные средства группы А могут работать только на дорогах с усовершенствованным капитальным покрытием. Предельная осе­вая нагрузка у них составляет 100 кН, а для двух спаренных мо­стов 180 кН.

Транспортные средства группы Б могут работать на дорогах любых типов. Предельная осевая нагрузка у них равна 60 кН, а для двух спаренных мостов 110 кН.

5. ТЯГОВАЯ ДИНАМИЧНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

1. ИЗМЕРИТЕЛИ И ПОКАЗАТЕЛИ ТЯГОВОЙ ДИНАМИЧНОСТИ

Тяговая динамичность автомобиля имеет первостепенное значе­ние для повышения его производительности и снижения затрат на перевозки. Чем динамичнее автомобиль, тем быстрее он перевозит грузы и пассажиров, тем меньше он тратит времени на передвижение, тем выше его средняя скорость. Условия движения автомобиля не­прерывно меняются, что приводит к изменению его скорости. Для безопасности движения необходимо, чтобы скорость в любой мо­мент точно соответствовала дорожным условиям и психофизиологи­ческим возможностям водителя.

Во время дорожного движения происходят события, нарушающие этот процесс и влекущие за собой вредные последствия. Тяжесть последствий, как правило, возрастает с увеличением скорости. Таким образом, для дорожного движения характерно наличие двух тенденций. С одной стороны, желательно увеличить скорость транспортного потока, так как это сокращает время доставки грузов и пассажиров, повышает производительность подвижного состава, с другой — верхний предел скорости ограничивается опасностью возникновения ДТП. Поэтому повышение скорости автомобилей возможно лишь при одновременном обеспечении безопасности их движения. Повышение показателей тяговой динамичности автомобиля должно сопровождаться улуч­шением его конструктивной безопасности, усовершенствованием дорожных условий и организации движения.

При оценке тяговой динамичности автомобиля используют та­кие измерители, как скорость, ускорение, время и путь разгона или наката. Для безопасности движения имеют значение следующие по­казатели тяговой динамичности: максимальная скорость v_max ^и j_max, а также минимальные время t_v и путь S_p разгона на горизонтальной дороге с твердым покрытием хорошего качества.

При определении этих показателей считают, что возможности автомобиля ограничены лишь мощностью двигателя, работающего с йодной нагрузкой, и сцеплением шин с дорогой. Остальные ограничения, накладываемые, например, комфортабельностью или усло­виями работы водителя, не учитывают. В связи с этим рассматри­вают лишь прямолинейное движение автомобиля, особенности же криволинейного движения исследуют в разделах, посвященных устойчивости и управляемости автомобиля.

2. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА АВТОМОБИЛЬ

Силы и моменты, действующие на автомобиль, который разгоняется на подъеме, показаны на рис. 3. Из теории автомобиля известно, уравнение движения автомобиля, связывающее эти силы:

Р_Т - Р_И - Р_П - Р_В = 0, (2)

Где Р_Т — сила тяги на ведущих колесах автомобиля; Р_И — приведенная сила инерции автомобиля; Р _д = Р_к + Р_п — сила сопротивления дороги (Р_к — сила сопротивления качению; Р_п — сила сопротивления подъему); Р_в — сила сопротивления воздуха.

Рассмотрим последовательно эти силы.

Сила тяги Р_т представляет собой отношение момента Л'1_Т на полуосях к радиусу г ведущих колес при равномерном движении автомобиля:

р_т = М_т/r = М_е u_тр h_тр /r, (3)

где М_е — эффективный крутящий момент двигателя, Н-м; h_тр и u_тр — передаточное число и КПД трансмиссии.

Эффективный крутящий момент двигателя, работающего с пол­ной нагрузкой, т. е. при полностью открытой дроссельной заслонке (карбюраторный двигатель) или максимальной подаче топлива в цилиндры (дизель), определяют по экспериментальным графикам или вычисляют по эмпирическим фор­мулам. Наибольшее распростране­ние получила формула

,

где N_emax — максимальная мощ­ность двигателя; w _n — угловая скорость коленчатого вала при N_emax, рад/с; а_m, b_m и с_m — эмпири­ческие коэффициенты; для четырехтактных карбюраторных двига­телей а_м = b_м = с_м = 1; для двухтактных дизелей а_м = 0,87; b_м — 1,13; с_м = 1; для четырехтактных дизелей а_м = 0,53; b_м = = 1,56; с_м == 1,09; w — угловая скорость коленчатого вала, рад/с. Скорость и автомобиля связана с угловой скоростью со колен­чатого вала следующим выражением:

V = w r/u_тр,

поэтому формулу (3) можно написать следующим образом:

, (4)

где v_n — скорость автомобиля, соответствующая максимальной мощности двигателя, м/с.

КПД трансмиссии зависит от трения между зубьями шестерен, в подшипниках и сальниках трансмиссии, от количества и вязкости масла, залитого в картеры коробки передач, и ведущих мостов, а

Рис. 3. Силы, действующие на автомобиль при разгоне на подъеме

также от величины передаваемого момента. При работе трансмиссии е полной нагрузкой ее КПД имеет следующие значения:

Легковые автомобили........ 0,90—0,92

Грузовые автомобили и автобусы....... 0,82—0,85

Грузовые автомобили повышенной проходимости... 0,80—0,85

Силу сопротивления дороги Р_D определяют по формуле:

(5)

где G — вес автомобиля, Н; f — коэффициент сопротивления качению; а_D — угол продольного уклона дороги.

Автомобиль	Ne max, кВт	wN, рад/с	Hxтр	r, м	Wв, Нс2/м2	Vmax, м/с	Jxmax, м/с2	txxp, м	Sxxp, м
ЗАЗ-968А «Запорожец»	29,4		4,0	0,28	0,56	32,2	0,57	29,0
ВАЗ-2103 «Жигули»	56,7		4,1	0,28	0,59	41,7	0,63	22,0
«Москвич – 2140»	55,2		4,2	0,29	0,59	38,9	0,55	20,0
ГАЗ-24 «Волга»	70,7		4,1	0,31	0,69	40,3	0,73	22,0
ГАЗ-15 «Чайка»	162,0		3,4	0,35	0,86	51,4	0,79	15,0	-
ЗИЛ-117	221,0		3,5	0,35	0,80	55,5	-	13,5
РАФ-2203 «Латвия»	70,0		4,1	0,33	1,10	33,3	0,50	13,3	-
ПАЗ-672	84,6		6,0	0,46	2,03	22,2	0,28	35,0	-
ЛАЗ-695Н	110,4		7,5	0,49	2,52	22,0	0,28	-	-
ЛиАЗ-677	132,5		8,6	0,49	2,36	19,4	0,38	44,0	-
УАЗ-451ДМ	51,5		5,12	0,38	2,08	26,7	0,47	-	-
ГАЗ-53А	84,6		6,8	0,46	2,53	23,6	0,34	-	-
ЗИЛ-130	110,4		6,3	0,48	3,02	23,6	0,25	-	-
КамАЗ-5320	154,6		5,9	0,49	4,74	23,6	0,20	42,5
МАЗ-550А	132,5		7,2	0,50	3,64	23,6	0,23	-	-

Таблица 2. Параметры тяговой динамичности отечественных автомобилей, влияющие на безопасность

На подъемах угол a_д считают положительным, на спусках — от­рицательным. На дорогах с твердым покрытием угол а_д не превыша­ет 4—5°, и без большой ошибки можно написать

,

Коэффициент сопротивления качению зависит главным образом от типа и состояния шин и дороги, а также от скорости движения автомобиля. Для определения этого коэффициента можно воспользоваться эмпирической формулой

, (6)

где f_о — коэффициент сопротивления качению при малых скоростях движения; а_к — эмпирический коэффициент, зависящий от типа шин и равный в среднем 1400—1600.

При приближенных расчетах коэффициент f часто считают по­стоянным, равным его среднему значению. На дорогах с асфальто- и цементобетонным покрытием, находящимся в отличном состоянии, f = 0,014 — 0,018, а в удовлетворительном состоянии f = 0,018 - 0,020.

Выражение (f cos а_д + sin а_д) называют коэффициентом со­противления дороги и обозначают y_д. Тогда сила сопротивления до­роги

Р_Д = Gy_д.

Силой сопротивления воздуха Р_в называют равнодействующую элементарных сил, распределенных по всей поверхности автомоби­ля. Точку приложения этой силы называют метацентром автомо­биля. Сила сопротивления воздуха

Р_в = К_вF_вv² = W_в v², (7)

где К_в — коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент об­текаемости), зависящий от формы и качества отделки поверхности автомобиля, Н-с²/м⁴; F_B — лобовая площадь автомобиля, м²; W_B — фактор обтекаемости, Н-с²/м².

Коэффициент обтекаемости К_в численно равен силе сопротивле­ния воздуха, создаваемой 1 м² лобовой площади автомобиля при его движении со скоростью 1 м/с.

Лобовой площадью F_B автомобиля называют площадь его проекции на плоскость, перпендикуляр­ную к продольной оси ав­томобиля.

Приведенная сила инерции Р_и автомобиля пропорциональна его массе и ускорению j:

Р_и = Мd_ВРj, (8)

где М — масса автомобиля; d_вр — коэффициент учета вращающих­ся масс, определяемый по формуле

,

где J_м — момент инерции маховика и связанных с ним деталей дви­гателя и сцепления, кг-м²; J_k — суммарный момент инерции всех колес автомобиля, кг-м².

Коэффициент d_вр показывает, во сколько раз энергия, затрачиваемая при разгоне вращающихся и поступательно движущихся де­талей автомобиля, больше энергии, необходимой для разгона авто­мобиля, все детали которого движутся только поступательно.

Таблица 3. Среднее значение К_в и F_в

Автомобили	Кв, Нс/м2	Fв, м2
Легковые	0,2 – 0,5	1,5 – 2,8
Грузовые	0,6 – 0,7	3,0 – 5,0
Автобусы	0,24 – 0,40	4,5 – 6,5
Гоночные и спортивные	0,13 – 0,15	1,3 –1,5

Если точное значение моментов инерции J_м и J_k неизвестно, то коэффициент d_вр определяют по эмпирической формуле

,

где d ' = d" = 0,03 ~ 0,05; и_к — передаточное число коробки пе­редач; М_а — масса автомобиля с полной нагрузкой, кг; М — мас­са автомобиля с данной нагрузкой, кг.

Для случая движения автомобиля с отсоединенным от трансмис­сии двигателем коэффициент учета вращающихся масс обозначают буквой б_н и определяют по формуле

d_н = 1 + J_K/(Mr²) = 1 + 0,05M_a/M.

3. МАКСИМАЛЬНЫЕ СКОРОСТЬ И УСКОРЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ

Максимальную скорость автомобиля можно определить аналитически или графоаналитически. Для аналитического расчета подставим в формулу (2) значения сил Р_т, Р_я, Р_в и Р_и согласно выра­жениям (4)—(8):

,

Сгруппируем члены с одинаковыми степенями v:

, (9)

где ,

,

,

,

При максимальной скорости j = 0 и

,

Решая это уравнение, находим

,

При графоаналитических расчетах обычно применяют метод силового баланса автомобиля.

Пользуясь формулой (4), определяют величину силы тяги для нескольких значений скорости и по точкам строят кривую Р_т для высшей передачи в координатах v — Р (рис. 4, а). В нижней части графика наносят кривую Р_п для одного значения угла a_д. Вверх от этой кривой откладывают величины силы сопротивления воздуха. Поскольку нужно определить максимальную скорость, то при рас­чете ограничиваются небольшим числом точек (три-четыре), зада­ваясь значениями v, близкими kv_n. Кривая суммарного сопротивле­ния Р_д + Р_в определяет силу тяги, необходимую для движения ав­томобиля по данной дороге с v = const. Если кривая силы тяги Р, проходит выше кривой Р_д + Р_в, то отрезки Р₃, заключенные между этими кривыми, представляют собой нереализованную часть (запас) силы тяги. Запас силы тяги можно использовать

Рис. 4. Параметры тяговой динамичности автомобиля: а – график для определения V_max методом силового баланса; б – изменение ускорения автомобиля при движении с включенной высшей передачей

для преодоления повышенного сопротивления дороги (увеличение f или а_д) или для разгона автомобиля. Максимальную скорость v_maх находят по абсциссе точки пересечения кривых Р_т и Р_д + Р_в, так как при этом запас силы тяги, а следовательно, и ускорение рав­ны нулю.

Максимальная скорость автомобиля является показателем его предельных возможностей. В практике дорожного движения эту скорость автомобили развивают довольно редко. Даже на пустынных участках заго­родных дорог водители стремятся вести автомобиль со скоростью несколько меньшей, чем максимально возможная. Эго, с одной стороны, объясняется напряженным режимом работы агрегатов автомобиля, возникновением не­приятных вибраций и шума, перегревом двигателя. С другой стороны, води­тель, управляя быстро движущимся автомобилем, испытывает большую психофизиологическую нагрузку, так как при этом резко возрастает объем воспринимаемой и перерабатываемой им информации, увеличивается число рабочих движении. Кроме того, дорожные условия даже на лучших автома­гистралях редко сохраняются постоянными на большом протяжении, что вынуждает водителя изменять скорость движения автомобиля.

Максимальное ускорение автомобиля также можно определить двумя способами: аналитическим и графоаналитическим.

Для аналитического определения ускорения воспользуемся фор­мулой (9), решив ее относительно j:

(10)

При графоаналитическом определении j_гаах задаются нескольки­ми значениями скорости и рассчитывают по формуле (10) величины ускорения при работе двигателя с полной нагрузкой. Построив по точкам в координатах v — j кривую ускорений, проводят касательную к ней, параллельную оси абсцисс, как показано на рис. 4, б. Ордината точки касания определяет величину ускорения, максимально возможного на данной дороге. При разгоне с максимальным ускорением возникают большие инерционные нагрузки, неприятно действующие на пассажиров и во­дителя. Поэтому в обычных условиях движения ускорение не пре­вышает (0,5 — 0,8) j_{та х}, достигая предельных значений лишь в особых случаях: например, при динамическом преодолении крутого подъема, в процессе обгона или при выходе из сложной дорожной ситуации.

4. ВРЕМЯ И ПУТЬ ОБГОНА

Обгон представляет собой сложный и опасный маневр, вызванный желанием водителя двигаться без потерь времени. Обгон связан с выездом на соседнюю полосу движения и требует свободного пространства перед обгоняющим автомобилем. Трудность правильного выполнения обгона в сочетании с высокой скоростью требует от водителя безошибочного расчета и точных действий по управлению автомобилем. Малейшая неосмотрительность при обгоне может

привести к тяжелым последствиям. Чем больше скорость транспортного потока, тем больше вероятность ДТП при обгоне. Так, по данным США, при скорости транспортного потока около 11 м/с количество аварий при обгоне, при которых люди получили травмы, составило 14%. При скорости потока, равной 33 м/с, количество таких аварий возросло до 65%.

Маневр обгона можно разделить на три фазы: отклонение обгоняющего автомобиля влево и выезд на соседнюю полосу движения;:Движение слева от обгоняемого автомобиля и впереди него; возвращение обгоняющего автомобиля на свою полосу впереди обгоняе­мого автомобиля.

Для простоты расчетов время, затраченное на поперечное смещение обгоняющего автомобиля и переход его с одной полосы движения на другую, не учитывают, так как это время невелико по сравнению с общим временем обгона. Не учитывают и увеличение пути автомобиля, вызванное этим смещением.

В зависимости от условий движения на дороге обгон может совершаться либо с постоянной, либо с возрастающей скоростью. Обгон с постоянной скоростью характерен для свободного, нестесненного движения автомобиля в загородных условиях. Тогда водитель

обгоняющего автомобиля 1 (рис. 5) имеет впереди себя достаточное пространство для предварительного разгона до большей скорости v₁. Эта скорость должна быть больше скорости v₂ обгоняемого автомобиля 2. Время t_0б и расстояние S_o6 = S₁, необходимые в этом случае для безопасного обгона, определяют следующим образом. Путь обгона

S_o6 = S₁ = D₁ + D₂ + S₂+L₁ + L₂ (11)

или

(12)

где D₁ и D₂ —- дистанции безопасности между обгоняющим и обгоняемым автомобилями в начале и конце обгона, м; L₁ и L₂ — габаритные длины автомобилей 1 и 2, м; S₂ — путь обгоняемого автомобиля, м.

Путь обгоняемого автомобиля

(13)

Из формул (11)— (13) получаем

Следовательно,