Pobierz - Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn - Wydział ...
Pobierz - Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn - Wydział ...
Pobierz - Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn - Wydział ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Podstawy analizy wypadków drogowych<br />
Instrukcja do ćwiczenia 1<br />
Wyznaczenie prędkości pojazdu na<br />
podstawie długości śladów hamowania<br />
pozostawionych na drodze
Spis treści<br />
1. CEL ĆWICZENIA ................................................................................................................................ 3<br />
2. WPROWADZENIE ............................................................................................................................... 3<br />
2.1. Siły działające na pojazd podczas hamowania............................................................................ 3<br />
2.2. Maksymalna siła hamowania ...................................................................................................... 4<br />
2.3. Rekonstrukcja procesu hamowania ............................................................................................. 5<br />
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA ....................................................................................................................... 6<br />
4. ZADANIA DO ROZWIĄZANIA .............................................................................................................. 6<br />
5. WYTYCZNE DO SPRAWOZDANIA ....................................................................................................... 7<br />
2
1. Cel ćwiczenia<br />
Celem ćwiczenia jest poznanie metod analitycznych wyznaczania prędkości poruszania<br />
się samochodu na podstawie śladów hamowania pozostawionych na jezdni. Przeprowadzenie<br />
próby hamowania samochodu osobowego i na podstawie pozostawionych śladów hamowania<br />
wyznaczenie prędkości początkowej samochodu.<br />
2. Wprowadzenie<br />
Poruszający się pojazd ma znaczną energię kinetyczną (ruchu postępowego<br />
i obrotowego)<br />
2<br />
mv I<br />
k 2<br />
E<br />
k<br />
= + ω ,<br />
2 2<br />
która zaleŜna jest od kwadratu prędkości jazdy samochodu. Podczas hamowania energię tę<br />
naleŜy przekształcić w pracę sił tarcia w hamulcach i ogumienia po jezdni.<br />
2.1. Siły działające na pojazd podczas hamowania<br />
Podczas hamowania konieczne jest oddziaływanie na pojazd sił zewnętrznych,<br />
hamujących jego ruch. Na rysunku 1 pokazano główne siły działające na pojazd podczas<br />
hamowania na drodze poziomej. Wówczas siły hamowania F Hi i siły oporu ruchu łącznie<br />
uczestniczą w zmniejszeniu prędkości samochodu. Cechą szczególną procesu hamowania jest<br />
oddziaływanie znacznych sił bezwładności.<br />
Rys.1. Siły hamowania na osiach kół pojazdu<br />
Z sumy rzutów sił na kierunek poziomy wynika<br />
F<br />
H1<br />
+ FH<br />
2<br />
gdzie:<br />
F H1 , F H2 - siły hamowania,<br />
F B – siła bezwładności,<br />
F P , F T – siła oporów ruchu (powietrza i toczenia).<br />
=<br />
F<br />
H<br />
=<br />
F<br />
B<br />
− F<br />
P<br />
− F<br />
T<br />
3
Siła bezwładności obejmuje opór bezwładności ruchu postępowego (dotyczy całej masy<br />
pojazdu) oraz opór bezwładności elementów w ruchu obrotowym, np. koła jezdne i niektóre<br />
elementy układu napędowego związane z kołami. Zatem<br />
F<br />
= δ ⋅ m⋅<br />
B<br />
a H<br />
Analizując proces intensywnego hamowania zwykle pomija się siły oporów powietrza,<br />
toczenia oraz wzniesienia, jako siły o małych wartościach w porównaniu z siła hamowania.<br />
Wówczas siła hamowania<br />
F<br />
H<br />
= FH<br />
1<br />
+ FH<br />
2<br />
≈<br />
F<br />
B<br />
Na poszczególnych kołach i osiach kół jezdnych siły hamowania są ograniczone<br />
wartością sił przyczepności, czyli<br />
gdzie:<br />
F<br />
= µ ⋅<br />
F<br />
Hi<br />
≤ Fµ<br />
i<br />
µ i<br />
Z i - siła przyczepności do podłoŜa dla i-tej osi.<br />
µ - współczynnik przyczepności do podłoŜa.<br />
Z i – reakcja podłoŜa na i-tą oś samochodu.<br />
2.2. Maksymalna siła hamowania<br />
Przebieg procesu hamowania jest ściśle związany ze zjawiskami fizycznymi, które<br />
zachodzą na styku ogumienia z nawierzchnią jezdni. Wynika to przede wszystkim z faktu, Ŝe<br />
siły hamowania, jako zewnętrzne oddziaływanie na pojazd od drogi są zaleŜne od reakcji<br />
stycznych obwodowych na kaŜdym kole. Reakcje styczne są ograniczone przez przyczepności<br />
kół do podłoŜa. Stąd w dalszych rozwaŜaniach naleŜy mieć na uwadze, Ŝe dla kaŜdego koła<br />
F = Fµ = µ Z<br />
Hk,<br />
max<br />
lub ogólnie F H<br />
≤ Fµ<br />
.<br />
F<br />
k<br />
k<br />
Dla i-tej osi kół jezdnych Hi, max<br />
= Fµ i<br />
= Zi<br />
oraz dla samochodu dwuosiowego<br />
H 1,max<br />
+ FH<br />
2,max<br />
= Fµ 1<br />
+ Fµ<br />
2<br />
= µ ( Z1<br />
+ Z2<br />
).<br />
F µ<br />
Sumując siły hamowania na osich kół, otrzymano wartość maksymalnej siły hamowania<br />
samochodu w najbardziej korzystnej sytuacji hamowania wszystkich kół pojazdu w takich<br />
samych warunkach i do osiągnięcia ich przyczepności na drodze poziomej<br />
F<br />
+ F = F = µ Q = µ ⋅ m ⋅ g<br />
H1 ,max H 2,max H ,max<br />
.<br />
PoniewaŜ<br />
F<br />
FH<br />
≈ FB<br />
, to<br />
= F = δ ⋅m⋅a<br />
H , max B<br />
H ,max<br />
Przyjmując w procesie hamowania = 1<br />
Stąd<br />
m<br />
m<br />
a H ,<br />
δ , otrzymano µ ⋅ ⋅ = ⋅<br />
max .<br />
g<br />
4
a H , max<br />
= µ ⋅<br />
g<br />
Zatem największa wartość opóźnienia, jaką moŜna osiągnąć podczas hamowania, zaleŜy<br />
od wartości współczynnika przyczepności kół do nawierzchni.<br />
2.3. Rekonstrukcja procesu hamowania<br />
Jednym z waŜniejszych celów procesu rekonstrukcji wypadku jest ustalenie prędkości<br />
jazdy samochodu (samochodów, pojazdów) przed wypadkiem drogowym. Podczas ustalania<br />
wartości tej prędkości moŜna wykorzystać rezultaty zapisane przez tachograf lub rejestrator<br />
danych wypadkowych UDS (Unfalldatenspreicher, Accident Data Recorder). W razie braku<br />
takich urządzeń, podstawę do obliczeń mogą stanowić ślady hamowania.<br />
Odtworzenie prędkości jazdy samochodu przed rozpoczęciem procesu hamowania jest<br />
moŜliwe na podstawie śladów pozostawionych przez samochód na jezdni. Zwykle proces<br />
hamowania moŜna podzielić na dwa etapy:<br />
— hamowanie bez blokowania kół jezdnych w czasie narastania siły hamowania do osiągnięcia<br />
wartości maksymalnej;<br />
— hamowanie z zablokowanymi kołami, które zwykle pozostawia wyraźne ślady startej gumy<br />
na jezdni.<br />
Wykorzystanie długości pomierzonych śladów hamowania moŜe praktycznie prowadzić<br />
tylko do oszacowania najmniejszej z moŜliwych wartości prędkości jazdy przed hamowaniem.<br />
Korzystając z zaleŜności podanych w p. 2.2, moŜna przeprowadzić następujące obliczenia:<br />
— wyznaczenie prędkości jazdy samochodu na początku śladów hamowania<br />
przypadek v = 0<br />
v<br />
b<br />
= 2 ⋅<br />
k<br />
a<br />
H<br />
⋅ S<br />
przypadek v ≠ 0<br />
b<br />
k<br />
H<br />
v = +<br />
2<br />
2⋅aH<br />
⋅ SH<br />
vk<br />
— wyznaczenie prędkości jazdy samochodu v p w chwili rozpoczęcia hamowania,<br />
czyli obliczenia z uwzględnieniem zmniejszenia prędkości jazdy w czasie t N narastania siły<br />
hamowania<br />
v<br />
p<br />
= v<br />
b<br />
a<br />
+<br />
H<br />
⋅t<br />
2<br />
N<br />
gdzie:<br />
S H — długość śladów hamowania;<br />
v b , v k — prędkość jazdy na początku i na końcu śladów hamowania;<br />
t N — czas narastania siły hamowania.<br />
Maksymalna wartość opóźnienia hamowania wynosi<br />
a H max<br />
= µ ⋅ g<br />
, . Czas narastania<br />
siły hamowania zaleŜy od działania kierowcy. Najkrótsze wartości czasu t N kierowca osiąga przy<br />
gwałtownym naciskaniu na pedał hamulca i wówczas t N = t U<br />
gdzie t U — czas uruchamiania układu hamulcowego.<br />
5
3. Przebieg ćwiczenia<br />
1. Przeprowadzić próbę hamowania samochodu na prostym odcinku drogi z prędkości<br />
30 km/h (próbę powtórzyć kilka krotnie).<br />
2. Zmierzyć przymiarem długość śladów hamowania. Wyniki pomiarów zanotować<br />
w tabeli.<br />
3. Wyznaczyć prędkość samochodu na podstawie długości śladów hamowania.<br />
Tabela 1. Wyniki pomiarów<br />
Nr Długość lewego śladu<br />
próby hamowania<br />
S HL = [m]<br />
Długość prawego<br />
śladu hamowania<br />
S HP = [m]<br />
Całkowita długość<br />
drogi hamowania<br />
S H = [m]<br />
Uwagi<br />
4. Zadania do rozwiązania<br />
Zad. 1.<br />
Samochód osobowy o masie całkowitej m=1400 kg na skutek zauwaŜonej przeszkody<br />
rozpoczął intensywne hamowanie z zablokowanymi wszystkimi kołami z prędkości<br />
początkowej 90 km/h. Hamowanie odbywało się na mokrej nawierzchni asfaltowej aŜ do<br />
zatrzymania się pojazdu.<br />
Wyznaczyć drogę i czas potrzebne do zatrzymania samochodu z prędkości początkowej,<br />
wykorzystując idealizowany wykres hamowania samochodu.<br />
Zad. 2.<br />
Samochód osobowy o masie własnej 1200kg obciąŜony trzema dorosłymi osobami<br />
rozpoczął intensywne hamowanie na mokrej asfaltowej nawierzchni charakteryzujące się<br />
zablokowaniem wszystkich kół. Po przejechaniu 20m wjechał na suchy asfalt ciągle hamując<br />
i znacząc ślady na suchym asfalcie na długości 15m. Następnie wjechał na suche trawiaste<br />
pobocze, znacząc ślady przebył drogę 10m i zatrzymał się. Wyznaczyć prędkość początkową<br />
oraz czas hamownia samochodu.<br />
Zad. 3<br />
Samochód osobowy o masie własnej 1200kg obciąŜony trzema dorosłymi osobami<br />
rozpoczął intensywne hamowanie na mokrej asfaltowej nawierzchni blokując wszystkie koła<br />
na drodze długości 20m. Po przejechaniu pierwszych 20m drogi hamowania samochód<br />
wjechał na suchy asfalt ciągle hamując. Po przejechaniu 10m uszkodził się układ hamulcowy<br />
na oś tylną. Samochód nadal hamował, ale tylko kołami osi przedniej na długości 30m aŜ do<br />
zatrzymania. Wyznaczyć prędkość początkową i czas hamowania samochodu.<br />
Zad. 4<br />
Samochód osobowy Opel Omega rozpoczął intensywne hamowania wyniku wbiegnięcia<br />
pieszego na jezdnie. Przy zablokowanych kołach przejechał 30 m na suchej asfaltowej<br />
nawierzchni, następnie przejechał 20m na suchej trawie. Na końcu uderzył w sztywną<br />
przeszkodę z prędkością 20 km/h. Wyznaczyć prędkość początkową i całkowity czas<br />
hamowania samochodu.<br />
6
5. Wytyczne do sprawozdania<br />
Politechnika Radomska im. K. Pułaskiego<br />
IEPiM INSTYTUT EKSPLOATACJI POJAZDÓW I MASZYN<br />
LABORATORIUM (z przedmiotu) Podstawy analizy wypadków drogowych<br />
Ćwiczenie nr .............. (wg harmonogramu)<br />
Temat ćwiczenia:<br />
Data wykonania ćwiczenia ....-....-.... Prowadzący .............................<br />
<strong>Wydział</strong> MECHANICZNY Kierunek MECHANIKA I BUDOWA MASZYN<br />
Rok akademicki ........./........ Semestr ....... Grupa .....<br />
Wykonawcy ćwiczenia<br />
1. Nazwisko Imię<br />
2. .................................................<br />
3. .................................................<br />
1. Cel ćwiczenia<br />
2. Przebieg ćwiczenia<br />
3. Opracowanie wyników<br />
4. Wnioski z przeprowadzonych badań<br />
OCENY (uwagi Prowadzącego)<br />
sprawdziany sprawozdanie końcowa<br />
.................<br />
.................<br />
.................<br />
.................<br />
.................<br />
.................<br />
................<br />
................<br />
.................<br />
7