Остановочный путь S о автомобиля складывается из отрезков пути на выделенных выше участках (см. рис. 9.4):
S о = S р + S пр + S н + S уст, (8)
где: S р – путь за время р реакции водителя; S пр – путь за время ср срабатывания; S н – путь за время н нарастания замедления; S уст – путь за время уст установившегося торможения.
Пусть начальная скорость автомобиля равна V 0 . На интервале р считаем скорость автомобиля постоянной:
S р =V 0 р. (9)
Также считаем постоянной скорость автомобиля на интервале пр:
S пр =V 0 пр. (10)
Полагаем, что на интервале н замедление возрастает по линейному закону. Тогда скорость на интервале по времени t выражается формулой
V (t ) =V 0 – (j уст / н)t 2 /2.
В конце интервала она станет равной V 1 =V 0 –j уст н /2. Вычисляем интеграл от V (t ) и подставляем t = н:
S н =V 0 (1 – j уст н /6) н. (11)
В конце интервала уст скорость автомобиля снижается до нуля:
V (t ) =V 1 – j уст t .
Это уравнение связывает между собой интервал времени уст и замедление: уст = V 1 /j уст. Вычисляем интеграл, и получаем:
S уст =V 1 2 /(2j уст). (12)
Формулой (12) часто пользуются для примерного расчета тормозного пути автомобиля по известному замедлению или коэффициенту сцепления:
S о V 0 2 /(2j уст);S о V 0 2 /(2g X ).
Для более точного расчета остановочного пути в режиме экстренного торможения применяют следующие формулы:
S о =V 0 ( р + пр + 0,5 н) +V 0 2 /(2j уст), гдеV 0 , м/с; (13)
S о =V 0 ( р + пр + 0,5 н)/3,6 +V 0 2 /(254 X ), гдеV 0 , км/час.
1.11 Распределение тормозных сил между осями автомобиля
При торможении автомобиля образуется сила инерции P j , равная сумме тормозных сил. Происходит перераспределение нормальных нагрузок по осям: нагружается передняя и разгружается задняя ось. В статическом состоянии автомобиля нагрузки на оси определяются расстояниями a и b центра масс O от передней и задней осей (рис. 1.5):
R Z 1 = G b /L ; R Z 2 = G a /L ,
где G – вес автомобиля; L = a + b – база автомобиля.
Отношение P Т к G называют коэффициентом интенсивности торможения :
= P Т /G , (14)
где P Т = P Т1 + P Т2 (см. рис. 1.5). Максимальная величина ограничена коэффициентом сцепления MAX = X .
Перераспределение нагрузок при торможении зависит от коэффициента и высоты центра масс h (значения h приведены в /4/):
R Z 1 = G (b + h )/L ; R Z 2 = G (a – h )/L . (15)
При повышении интенсивности торможения и высоты расположения центр масс увеличивается перераспределение нагрузок по осям.
Рис. 1.5. Схема к расчету нагрузок на оси автомобиля при торможении
Рассмотрим распределение нагрузок и тормозных сил для легкового автомобиля при различной интенсивности торможения (рис. 1.6). В статическом состоянии тормозные силы равны нулю, нормальные реакции R Z 1 и R Z 2 вычисляются по формулам (15) для =0. Пусть водитель постепенно увеличивает интенсивность торможения, нажимая на педаль тормоза силой p п, и создавая интенсивность п ( п). Тормозные силы P Т1 и P Т2 увеличиваются, увеличивается R Z 1 и уменьшается R Z 2 . Максимальные тормозные силы ограничены коэффициентом сцепления и нагрузками: P X 1 = X R Z 1 и P X 2 = X R Z 2 . При торможении юзом они ограничены силами P X Б 1 = X Б R Z 1 и P X Б 2 = X Б R Z 2 (см. линии на рисунке). Назовем P X 1 и P X 2 максимальными тормозными силами по сцеплению, P X Б 1 и P X Б 2 – тормозными силами по сцеплению при скольжении.
Когда сила P Т2 , создаваемая тормозными механизмами задней оси, ограничится максимальной силой P X 2 по сцеплению (точка C на рисунке), тогда колеса задней оси начнут скользить (юз). Тормозная сила P Т2 станет равной силе P X Б 2 , и затем она начнет снижаться по мере увеличения интенсивности торможения из-за уменьшения R Z 2 (см. рис. 1.6). Суммарная тормозная сила снизится до величины P Т = P Т1 + P X Б 2 .
При дальнейшем увеличении силы на педали и п сила P Т1 тоже достигнет силы по сцеплению P X 1 (точка D на рисунке). Теперь начнут скользить колеса передней оси, и продолжится скольжение колес задней оси. Сила P Т1 снизится до величины P X Б 1: P Т = P X Б 1 + P X Б 2 .
Дальнейшее увеличение силы на тормозной педали не приведет к увеличению тормозных сил, так как они ограничены силами по сцеплению P Т1 = P X Б 1 = X Б R Z 1 и P Т2 = P X Б 2 = X Б R Z 2 , что отражено на рисунке горизонтальными линиями. Изменение тормозных сил по мере увеличения силы на педали дополнительно отмечено на рисунке стрелками.
Рис. 1.6. Распределение нормальных нагрузок и тормозных сил
при торможении, где P Б 1 = P X Б 1 , P Б 2 = P X Б 2
Чтобы избежать преждевременного блокирования колес задней оси, приводящего к заносу автомобиля и потере устойчивости, тормозные силы на задней оси обычно устанавливают на 20…35% меньше, чем на передней. Это достигается путем подбора диаметров гидравлических цилиндров тормозных механизмов или рычагов пневмокамер, что обеспечивает P Т1 > > P Т2 при одинаковых давлениях тормозной жидкости или воздуха в контурах.
Из-за потери устойчивости водитель вынужден ограничивать интенсивность торможения, и соответственно увеличивать тормозной путь. Для повышения устойчивости автомобиля применяют регуляторы тормозных сил. Действие регулятора заключается в снижении тормозной силы на задней оси путем ограничения давления в заднем контуре. Регулятор оснащается датчиком нормальной нагрузки на заднюю ось, и ограничителем давления. Регулятор учитывает нагрузку по величине прогиба задней подвески.
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.
От чего зависит тормозной путь
Рассматриваемый показатель не является постоянной величиной и может варьировать по ряду причин. Все факторы, влияющие на путь торможения, можно разделить на две большие группы: зависящие от водителя и независящие от водителя. К числу причин, не зависящих от человека за рулем, относят:
- состояние дороги;
- погода.
Несложно догадаться, что в дождь, снег или гололед расстояние, которое потребуется для остановки автомобиля, будет большим, чем на сухом асфальте. Торможение окажется длительным и при движении по гладкому асфальту, в который не была добавлена каменная крошка. Здесь колесам не за что зацепиться, в отличие от шершавых покрытий.
На заметку: стоит заметить, что плохое качество дороги (ямы, выбоины) не приводит к удлинению расстояния, необходимого для остановки. Здесь играет роль человеческий фактор. Пытаясь сберечь подвеску, водители редко развивают высокую скорость на подобных дорогах. Соответственно, путь торможения здесь минимален.
Факторы, зависящие от водителя или владельца авто:
- состояние тормозов;
- устройство системы;
- вид покрышек;
- загруженность ТС;
- скорость движения.
Тот факт, что длина тормозного пути автомобиля напрямую зависит от исправности системы торможения, не требует доказательств. Машина с неработающим тормозным контуром или изношенными колодками никогда не сможет остановиться также быстро, как исправное ТС.
От устройства тормозных агрегатов зависит многое. Современные машины, оснащенные задними дисковыми тормозами и системами помощи при торможении, имеют гораздо лучшее сцепление с дорогой и короткий отрезок торможения.
В свою очередь, наличие EBD с ABS не всегда способствует сокращению расстояния, необходимого для остановки. На сухом твердом покрытии, где блокировка колес наступает только при очень интенсивном торможении, система действительно сокращает тормозной путь. Однако на голом льду «умный» электронный помощник начинает сбрасывать тормозное усилие даже при легком нажатии на педаль тормоза. При этом авто сохраняет управляемость, однако путь его торможения значительно увеличивается.
От чего зависит скорость замедления? Разумеется, от вида покрышек. Так, на голом, пусть и промороженном асфальте, а также в снежной каше, лучше всего тормозят т. н. «липучки» — зимние покрышки, не оснащенные шипами. В свою очередь, в гололед и на заснеженных дорогах наиболее эффективной является ошипованная «резина».
Немаловажным фактором, влияющим на величину остановочного отрезка, является скорость и загруженность машины.
Понятно, что легковесный автомобиль при скорости 60 км/ч остановится быстрее, чем грузовик, загруженный под завязку и движущийся со скоростью 80-100 км/ч. Последнему не позволит быстро остановиться слишком высокая для него скорость и инерция.
Когда и как производится замер
Расчет тормозного пути может потребоваться в следующих случаях:
- технические испытания транспортного средства;
- проверка возможностей машины после доработки тормозов;
- криминалистическая экспертиза.
Как правило, при расчете используют формулу S=Кэ*V*V/(254*Фс). Здесь S – тормозной путь; Кэ – тормозной коэффициент; V₀ — скорость на момент начала торможения; Фс – коэффициент сцепления с покрытием.
Коэффициент сцепления с дорогой изменяется в зависимости от состояния покрытия и определяется по следующей таблице:
| Состояние дороги | Фс |
|---|---|
| Сухая | 0.7 |
| Мокрая | 0.4 |
| Снег | 0.2 |
| Лед | 0.1 |
Коэффициент Кэ является статической величиной и составляет единицу для всех наиболее распространенных легковых транспортных средств.
Пример: как рассчитать тормозной путь автомобиля при цифре 60 км/ч на спидометре в дождь? Дано: скорость 60 км/ч, тормозной коэффициент – 1, коэффициент сцепления – 0.4. Считаем: 1*60*60/(254*0.4). В итоге получаем цифру 35.4, что и является длиной тормозного пути в метрах.
В таблице указано сколько метров машина будет продолжать движение до полной остановки. Следует учитывать, что в расчет не берутся никакие иные показатели (повороты, выбоины на дороге, встречный поток и т.д.). Сомнительно, что в реальных условиях на обледенелой дороге, автомобиль сможет проскользить километр и не встретить столб или отбойник.
| Скорость | Сухо | Дождь | Снег | Лед |
|---|---|---|---|---|
| км/ч | метры | |||
| 60 | 20,2 | 35,4 | 70,8 | 141,7 |
| 70 | 27,5 | 48,2 | 96,4 | 192,9 |
| 80 | 35,9 | 62,9 | 125,9 | 251,9 |
| 90 | 45,5 | 79,7 | 159,4 | 318,8 |
| 100 | 56,2 | 98,4 | 196,8 | 393,7 |
| 110 | 68 | 119 | 238,1 | 476,3 |
| 120 | 80,9 | 141,7 | 283,4 | 566,9 |
| 130 | 95 | 166,3 | 332,6 | 665,3 |
| 140 | 110,2 | 192,9 | 385,8 | 771,6 |
| 150 | 126,5 | 221,4 | 442,9 | 885,8 |
| 160 | 143,9 | 251,9 | 503,9 | 1007,8 |
| 170 | 162,5 | 284,4 | 568,8 | 1137,7 |
| 180 | 182,2 | 318,8 | 637,7 | 1275,5 |
| 190 | 203 | 355,3 | 710,6 | 1421,2 |
| 200 | 224,9 | 393,7 | 787,4 | 1574,8 |
Мы нашли интересный калькулятор, который не только рассчитывает показатель в зависимости от скорости и состояния дороги, но и наглядно показывает весь процесс. Находится .
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.
- 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.
- 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.
Когда водитель-новичок садится за руль, через две-три поездки он убеждается на личном опыте: тормозной путь не всегда одинаков. В некоторых ситуациях это расстояние оказывается жизненно важным, поэтому каждый обязан уметь рассчитывать тормозной путь своего автомобиля.
С точки зрения теории, тормозной путь – это дистанция, которую преодолело транспортное средство от момента нажатия на педаль тормоза до полной остановки. Эта цифра зависит от нескольких факторов: скорости, дорожного покрытия, изношенности тормозной системы, разновидности шин и их состояния. Для расчета тормозного пути применяется формула S = Kэ x V x V/(254 x Фc). Обозначение S – это длина тормозного пути в метрах, Kэ – тормозной коэффициент (у легковой машины этот показатель равен единице), V – скорость в начале торможения (в км/ч), Фc – коэффициент сцепления с дорогой. Последнее значение зависит от погоды: для сухого асфальта оно равно 0,7, для мокрого – 0,4, для укатанного снега – 0,2, а при гололеде – 0,1.
Не забывайте, что выжав педаль тормоза до предела, вы можете полностью заблокировать колеса, тогда машина станет неуправляемой. Будьте внимательны на дороге, соблюдайте умеренный скоростной режим, и сможете обезопасить себя, своих пассажиров и других участников движения от дорожно-транспортных происшествий.
Наверное, знает большинство автовладельцев. Даже если вы не замеряли динамику разгона своей машины, вы наверняка смотрели заводские технические характеристики вашего авто, где обычно автопроизводитель указывает минимально возможное время разгона с 0-100 км/час. Но теперь вопрос: сколько времени нужно, чтобы остановить вашу машину? Вы знаете это? Уверены, что нет. Но, оказывается, рассчитать расстояние тормозного пути можно достаточно легко с помощью простой формулы. Мы расскажем вам, как это делается.
Нет такой вещи во Вселенной или материи, которая может мгновенно остановиться. Также и любой автомобиль, когда вы нажимаете педаль тормоза, не сразу может остановиться. Дело в том, что для того чтобы автомобиль или любой объект в нашем мире остановился, необходимо, чтобы он потерял энергию, которая его движет. В результате у любого автомобиля есть тормозной путь, который он проезжает с момента нажатия педали тормоза до момента полной остановки. Это и есть .
Но на самом деле тормозной путь любого авто зависит не только от его характеристик и тормозной системы, но и от реакции водителя при нажатии педали тормоза. Ведь для того чтобы принять решение о необходимости торможения и нажать педаль тормоза, требуется время, которое хоть и минимально, но достаточно, чтобы машина успела проехать немаленький путь. Особенно это важно при большой скорости движения, где за какие-то доли секунды автомобиль проезжает приличное расстояние. Итак, в итоге, чтобы рассчитать реальную длину тормозного пути, нужно учитывать не только время и расстояние, пройденное автомобилем с момента нажатия водителем педали тормоза до момента остановки машины, но и время, необходимое для принятия решения о торможении. Дело в том, что при принятии решения о торможении мы тратим драгоценные секунды. Вот пример:
- Время отклика : Прежде чем водитель нажмет педаль тормоза, он должен оценить дорожную ситуацию и определить, необходимо ли торможение. Также нужно понять, какое необходимо торможение - полная остановка автомобиля или простое снижение скорости. Обычно, согласно многочисленным исследованиям, большинству водителей для этого требуется около 0,1 секунды.
- Время, необходимое для нажатия педали тормоза : После того, как водитель понял, что должен тормозить, необходимо еще примерно 0,8 секунды, для того чтобы переместить ногу с педали газа на педаль тормоза и нажать ее.
Кроме того, даже при нажатии педали тормоза есть еще небольшая потеря времени, связанная с тем, что при нажатии педали тормоза автомобиль, как правило, не начинает резко тормозить. А для того чтобы машина реально начала резко снижать скорость, надо усилить давление на педаль тормоза (пороговое время, необходимое для требуемого тормозного давления в тормозной системе). Также у всех автомобилей разное время отклика на нажатую педаль тормоза. Здесь все, конечно, зависит от конструкции тормозной системы и наличия различной электроники, контролирующей тормоза автомобиля.
Вы не поверите, но для того чтобы машина реально начала тормозить после нажатия педали тормоза, необходима еще почти 1 секунда времени. Вы представляете, как это много при движении на большой скорости? За эту лишнюю секунду вы можете проехать очень большой путь.
Что такое формула тормозного пути?
В общем, торможение автомобиля делится на два вида. Например, есть нормальное торможение, а есть экстренное, когда вам нужно резко остановить машину, чтобы избежать аварии.
При торможении в повседневной жизни, допустим, если вы хотите остановить автомобиль на светофоре, вы обычно нажимаете педаль тормоза намного плавнее и мягче, чем при необходимости полностью остановить автомобиль на парковке во дворе. В этом случае вы не применяете в машине максимальное тормозное усилие. При таком плавном и мягком торможении, как правило, (тормозное расстояние) увеличивается. Примерное расстояние тормозного пути при нормальном торможении можно рассчитать по следующей простой формуле:
(Скорость в км/ч: 10) x (скорость в км/ч: 10) = тормозной путь в метрах
При экстренном торможении педаль тормоза, как правило, нажата целиком и с полной силой. Из-за более высокой силы торможения обычно тормозной путь машины сокращается примерно в 2 раза. Поэтому длину тормозного пути можно также вычислить по следующей формуле:
(Скорость в км/ч: 10) x (скорость в км/ч: 10) / 2 = тормозной путь в метрах
Внимание: Вычисляемый по этим формулам тормозной путь является лишь приблизительным значением и подсказкой для водителей. На самом деле в реальности тормозной путь может быть как меньше, так и больше. Ведь расстояние тормозного пути зависит от навыков и опыта вождения водителя, от технической исправности автомобиля, его конструкции, марки, модели, состояния дорог, состояния протектора резины и многих других факторов, которые напрямую влияют на длину тормозного пути. Но благодаря этим формулам вы примерно сможете высчитать среднюю длину тормозного пути машины при определенной скорости движения. Это позволит вам скорректировать ваш стиль управления автомобилем, а также станет хорошим пособием для водителей-новичков.
Как рассчитать полное время остановки и итоговый тормозной путь?
Как мы уже сказали, чтобы рассчитать весь тормозной путь, нужно учитывать потерю времени при принятии водителем решения о торможении (то есть время реакции водителя). Для этого нужно использовать другую формулу, которая обеспечивает более точный приблизительный расчет тормозного расстояния, которое проедет автомобиль в момент принятия решения о необходимости остановки. Вот эта формула:
(Скорость в км/ч: 10) x 3 = путь реакции в метрах
В итоге, сделав вычисление по вышеуказанным формулам, вы можете вычислить приблизительный итоговый тормозной путь вашего автомобиля при любой скорости движения. Вот пример. Если вы управляете своим автомобилем со скоростью 50 км/ч, то с помощью приведенных формул вычислите следующие значения:
- Тормозной путь при принятии решения о торможении на этой скорости (реакция на дорожную ситуацию + принятие решения о торможении + время, необходимое для перемещения ноги с педали газа на педаль тормоза, а также время отклика тормозной системы на нажатую педаль тормоза) составит где-то (50/10) х 3 = 15 метров. То есть пока вы будете принимать решение о торможении при скорости в 50 км/ч, ваша машина проедет 15 метров.
- Тормозной путь при нормальном торможении (с момента нажатия педали тормоза до момента остановки машины) составит около (50/10) х (50/10) = 25 метров.
- При экстренном торможении тормозной путь, как мы уже отметили, сокращается примерно в два раза. Соответственно, расчет тормозного расстояния автомобиля, который движется со скоростью 50 км/ч, будет выглядеть следующим образом: (50/10) x (50/10) / 2 = 12,5 метров.
- В результате теперь мы можем вычислить реальный итоговый тормозной путь автомобиля. Так, при нормальном (не резком, а обычном) торможении итоговый тормозной путь составит около 40 метров. При экстренном торможении - не менее 28 метров.
Примечание: Обратите внимание, что если скорость автомобиля будет выше всего в два раза, его итоговый тормозной путь увеличится в четыре раза!!!
То есть мнение о том, что при увеличении скорости автомобиля в два раза тормозной путь увеличивается только в два раза, - это чистый воды миф среди многих автолюбителей. Так что имейте это в виду, когда садитесь за руль. Самое удивительное, что об этом не знают даже многие опытные водители.
|
Пример расчета тормозных и остановочных расстояний |
|||
|
Скорость, в км / ч |
Путь, пройденный автомобилем во время реакции водителя, в метрах |
Тормозное расстояние, в метрах (с момента нажатия педали тормоза до полной остановки машины) |
Итоговый тормозной путь, в метрах |
|
6,25 |
13,75 |
||
Какие факторы влияют на торможение и тормозной путь?
Конечно же, является скорость автомобиля, с которой он движется по дороге. Также на тормозной путь влияет качество установленной на машину тормозной системы. В том числе важную роль, несомненно, играет и состояние дороги (снег, лед, качество асфальта/бетона, трещины в дорожном покрытии, листья, лужи и т. п.). И само собой, не стоит забывать о состоянии шин автомобиля. Ведь в определенных случаях изношенная резина сильно увеличит тормозной путь автомобиля, так как не сможет передавать нормальную тормозную способность дорожному покрытию в отличие от новых шин, имеющих нормальное сцепление с дорогой.
Также ясно, что на мокрой поверхности тормозное расстояние машины больше, чем на сухом асфальте.
Не стоит забывать и об уровне подготовки водителя. Особенно важна, как мы узнали, для итогового тормозного пути скорость реакции водителя на дорожную ситуацию, требующую остановки автомобиля. Но скорость реакции за рулем зависит не только от опыта вождения. Например, знаете ли вы, что когда вы садитесь за руль в сонном состоянии (не выспались, устали или долго находились за рулем), то скорость реакции может замедлиться почти в два раза по сравнению со скоростью реакции хорошо отдохнувшего водителя.
В целом же на скорость принятия решения за рулем (скорость реакции) влияет много факторов: возраст водителя, алкогольное или похмельное состояние, употребление определенных медикаментов и в целом состояние здоровья. Так, при многих хронических заболеваниях скорость реакции многих водителей существенно снижается. Следовательно, все эти факторы серьезно влияют на тормозной путь автомобиля.
