Беспечность выглядит эффектно только в хорошо продуманных сценах из боевиков и детективов. На самом же деле, большинство водителей даже не представляют, о какой опасности идёт речь, когда говорят о соблюдении дистанции и о превышении скорости. Многие ли падали с трехметровой высоты плашмя на бетонный пол? Едва ли. А на самом деле, точно такую же нагрузку будет испытывать человек в автомобиле при наезде на неподвижное препятствие на скорости… всего 28 км/ч.
Зачем знать длину тормозного пути
Раз уж мы начали с расчётов, говоря о длине тормозного пути движущегося автомобиля, используем простую физическую формулу, известную каждому школьнику. Её используют для вычисления перехода энергии падения в кинетическую энергию конце пути (mgh=mVx2/2). Отсюда получаем, что при скорости около 30 км/ч тело получает удар, равный падению с высоты три метра. Соответственно, при движении на скорости 60 км/ч сила удара будет равна падению с высоты 15м, а уже на скорости 90 км/ч - с высоты около 32 м, 120 км/ч - это уже высота 55 метров.
Даже учитывая, что в автомобиле срабатывает подушка безопасности, выжить при лобовом ударе на скорости 60 км/ч шансов очень мало. Это примерная высота хрущевки. Отважится ли кто-то прыгнуть с крыши пятиэтажки, обвязавшись надувными подушками? Едва ли. А что говорить о скорости в 90 км/ч, удар при которой равносилен падению с высоты десятиэтажного дома? А с высоты 55 метров? Шансов выжить никаких, и это даже при условии, что подушка безопасности сработает безукоризненно.
Эмпирическая формула расчёта тормозного пути
Имея отличный водительский глазомер и достаточный опыт, каждый сможет определить расстояние до объекта на глаз, хотя бы примерно. Водительский опыт показывает, что для мгновенного вычисления длины тормозного пути по скорости, необходимо просто бросить взгляд на спидометр, оценить расстояние до препятствия, тогда тормозной путь будет равен половине числа, которое показывает спидометр. То есть, исходя из эмпирической формулы расчёта длины тормозного пути, безопасная дистанция до любого объекта будет равна мгновенной скорости, разделённой пополам. Практически так же производят расчёт скорости автомобиля по тормозному пути.
При этом нужно учитывать такое понятие, как остановочный путь, это термин экспертов дорожной полиции и он учитывает не только сам по себе тормозной путь, но и скорость реакции, а также время реагирования системы тормозов. В принципе - это расстояние до абсолютной остановки машины от того момента, когда водитель зафиксировал препятствие. Естественно, остановочный путь всегда больше тормозного, поскольку средняя скорость реакции здорового и трезвого водителя около 0,8 с, а тормозная система срабатывает ещё за 0,2-0,3 с. Следовательно, до полной остановки машины пройдёт ещё 1,1 с, а на скорости 60 км/ч автомобиль проходит 16,6 метров за одну секунду. Почти семнадцать метров, которые неминуемо будут добавляться к длине тормозного пути и которые редко учитываются большинством водителей. Вот именно поэтому необходимо серьёзно отнестись хотя бы к теоретическому вычислению длины тормозного пути.
Что нужно для расчёта тормозного пути
Чтобы вычислить тормозной путь формула которого указана на рисунке с пояснениями, мало знать моментальные сухие данные.
Теоретически, для оценки тормозных характеристик машины необходимо использовать массу данных:
- длину тормозного пути;
- минимальное время, за которое тормозная система сработает;
- диапазон изменения тoрмозных усилий;
- алгоритм изменения тoрмозных усилий;
- производительность тормозов в зависимoсти от нагрева;
- качество дорожного покрытия;
- эффективность подвески автомобиля;
- степень износа и тип покрышек.
Здесь нужно учитывать целый ряд моментов. К примеру, эффективность работы тормозной системы в каждом автомобиле может быть разной и это само собой разумеется. Гидравлическая система тормозов даёт задержку минимум 0,2-03 с, а пневматика, установленная на большинстве грузовиков и автобусов и того больше, до 0,6 с. Кроме этого, есть такое понятие, как нарастание тормозного усилия с нуля до максимального значения и это также отбирает от 0,4 до 0,6 с, при этом влияние скорости движения на длину тормозного пути в этом случае увеличивается в квадрате, то есть при увеличении скорости в два раза, тормозной путь будет вчетверо длиннее.
Дополнительные составляющие тормозного пути
При вычислении эффективности тормозов очень большое значение имеет характеристика подвески и состояние шин. При чем тут подвеска? Очень просто. У нас под колёсами довольно редко встречается идеально ровный асфальт, а именно подвеска, точнее, амортизаторы, рессоры, торсионы и пружины как раз и прижимают колеса к поверхности, делая торможение и управление максимально эффективным. Если амортизатор неисправен, колеса подпрыгивают на ухабах и о полном контакте с покрытием не может быть и речи.
Давайте к этому прибавим кoэффициент сцепления резины с дорoгой - здесь огромное значение имеет состояние дороги, тип покрышки (зима или лето), рисунок протектора, геометрия, износ прoтектора и качество резиноматериала. Тесты показали, что на одном и том же автомобиле, но с разными покрышками, длина тормозного пути может изменяться до трёх-пяти метров, а о качестве пoкрытия и говорить нечего. Попробуйте сравнить тoрможение на сухом асфальте и на льду.
Как видим, факторов, влияющих на тормозной путь, а тем более на остановочный, достаточно много, поэтому предельная концентрация внимания за рулём - это гарантия безопасной езды. Проверяйте тормоза вовремя, не говорите по телефону за рулём и пусть все ваши дороги будут добрыми!
Любой автомобилист знает, что часто от ДТП нас отделяют буквально доли секунды. Автомобиль, движущийся с определенной скоростью, не может замереть на месте, как вкопанный, после нажатия на педаль тормоза, даже если у вас стоят покрышки Continental, которые традиционно занимают высокие места в рейтингах, и тормозные колодки с высоким коэффициентом тормозного нажатия.
После нажатия на тормоз, автомобиль еще преодолевает определенное расстояние, которое называют тормозным или остановочным путем. Таким образом, тормозной путь - это расстояние, которое проходит транспортное средство с момента срабатывания тормозной системы до полной остановки. Водитель должен хотя бы приблизительно уметь рассчитывать остановочный путь, иначе не будет соблюдаться одно из основных правил безопасного передвижения:
- остановочный путь должен быть меньше, чем расстояние до помехи.
Ну, а здесь вступает в действие такая способность, как скорость реакции водителя - чем раньше он заметит преграду и нажмет на педаль, тем раньше машина остановится.
Длина тормозного пути зависит от таких факторов:
- скорость движения;
- качество и вид дорожного покрытия - мокрый или сухой асфальт, лед, снег;
- состояние шин и тормозной системы автомобиля.
Обратите внимание, что такой параметр, как вес автомобиля, не влияет на длину тормозного пути.
Также большое значение имеет и способ торможения:
- резкое нажатие до упора приводит к неуправляемому заносу;
- постепенное усиление давления - применяется в спокойной обстановке и при хорошей видимости, в экстренных ситуациях не применяется;
- прерывистое нажатие - водитель несколько раз жмет на педаль до упора, автомобиль может потерять управляемость, но останавливается достаточно быстро;
- ступенчатое нажатие - по этому же принципу работает , водитель полностью блокирует и растормаживает колеса, не теряя контакт с педалью.
Есть несколько формул, с помощью которых определяют длину остановочного пути, и мы применим их для разных условий.
Сухой асфальт
Длина тормозного пути определяется по простой формуле:
Из курса физики помним, что μ - это коэффициент трения, g - ускорение свободного падения, а v - скорость движения автомобиля в метрах в секунду.
Представляем ситуацию: едем на ВАЗ-2101 со скоростью 60 км/час. В метрах 60-70 видим пенсионерку, которая, забыв о любых правилах безопасности, бросилась через дорогу за маршруткой.
Подставляем данные в формулу:
- 60 км/час = 16,7 м/сек;
- коэффициент трения для сухого асфальта и резины равняется 0,5-0,8 (обычно берут 0,7);
- g = 9,8 м/с.
Получаем результат - 20,25 метров.
Понятно, что такое значение может быть только для идеальных условий: хорошее качество резины и с тормозами все отлично, вы тормозили одним резким нажатием и всеми колесами, при этом не ушли в юз и не утратили управляемость.
Можно перепроверить результат еще по одной формуле:
S=Kэ*V*V/(254*Фc) (Кэ - тормозной коэффициент, для легковых авто он равняется единице; Фс - коэффициент сцепления с покрытием - 0,7 для асфальта).
В данную формулу подставляют скорость в километрах в час.
Получаем:
- (1*60*60)/(254*0,7) = 20,25 метров.
Таким образом, длина тормозного пути на сухом асфальте для легковых авто, движущихся на скорости 60 км/час, в идеальных условиях составляет не менее 20 метров. И это при условии резкого торможения.
Мокрый асфальт, лед, укатанный снег
Зная коэффициенты сцепления с дорожным покрытием, можно легко определить длину тормозного пути при различных условиях.
Коэффициенты:
- 0,7 - сухой асфальт;
- 0,4 - мокрый асфальт;
- 0,2 - укатанный снег;
- 0,1 - гололед.
Подставляя эти данные в формулы, получим следующие значения длины остановочного пути при торможении на 60 км/час:
- 35,4 метра на мокром асфальте;
- 70,8 - на укатанном снегу;
- 141,6 - на льду.
То есть на льду длина тормозного пути возрастает в 7 раз. Кстати, на нашем сайте сайт есть статьи о том, и . Также безопасность в этот период зависит и от правильного выбора зимней резины.
Если вы не любитель формул, то в сети можно найти простые калькуляторы тормозного пути, алгоритмы которых и построены на данных формулах.
Длина остановочного пути с ABS
Главная задача ABS - не дать уйти автомобилю в неконтролируемый занос. Принцип действия этой системы схож с принципом ступенчатого торможения - колеса полностью не блокируются и тем самым у водителя сохраняется возможность управлять автомобилем.
Многочисленные тесты демонстрируют, что с ABS тормозной путь короче на:
- сухом асфальте;
- мокром асфальте;
- укатанном гравии;
- на пластиковой разметке.
На снегу, гололеде или на раскисшей почве и глине эффективность торможения с ABS несколько снижается. Но в то же время водителю удается сохранить управляемость. Стоит также отметить, что длина тормозного пути во многом зависит от настроек ABS и наличия EBD - системы распределения тормозного усилия).
Одним словом, тот факт, что у вас есть ABS, не дает вам преимуществ в зимнее время. Длина тормозного пути может быть на 15-30 метров больше, но зато вы не утрачиваете контроль за машиной и она не отклоняется от своего маршрута. А на льду данный факт значит очень много.
Тормозной путь мотоцикла
Научиться правильно тормозить или притормаживать на мотоцикле - задание не из легких. Можно тормозить передним, задним или обоими колесами одновременно, также используется торможение двигателем или юзом. Если затормозить неправильно на большой скорости, то можно очень легко утратить равновесие.
Длина тормозного пути для мотоцикла также рассчитывается по выше приведенным формулам и составляет для 60 км/час:
- сухой асфальт - 23-32 метра;
- мокрый - 35-47;
- снег, грязь - 70-94;
- гололедица - 94-128 метров.
Вторая цифра - это тормозной путь юзом.
Любой водитель или мотоциклист должен знать приблизительную длину тормозного пути своего ТС при разных скоростях. Сотрудники ГИБДД при оформлении ДТП по длине юза могут определить скорость, с которой двигался автомобиль.
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.
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.
