Для количественной характеристики активной безопасности используются оба общепринятых показателя. Минимальный тормозной путь, максимальное замедление, критическая скорость для условий скольжения и опрокидывания и т.д. А также новые показатели, относящиеся только к этому аспекту безопасности.
На активную безопасность автомобиля влияют следующие факторы
Параметры компоновки автомобиля (габариты и масса),
Оборудование рабочего пространства водителя, соответствие эргономическим требованиям.
Габаритные и весовые параметры
Габаритные параметры автомобиля включают в себя длину laДлина l, ширина baШирина L, ширина b, высота haбаза L, т.е. расстояние между передней и задней осью — Весовые параметры включают общую массу Gaвес автомобиля, вес передней g1и задней g2оси.
Во время движения на автомобиль воздействуют различные случайные препятствия, которые меняют характер его движения. В результате даже на строго прямых участках дороги автомобиль движется не по прямой, а по кривой с большим радиусом. При этом значительную часть времени он находится под углом к оси дороги, а размер полосы, необходимой для его движения, — динамического коридора — превышает его общую ширину. Ширина динамического коридора зависит от размеров автомобиля и его скорости (рисунок 1).
Рисунок 1 — Динамический коридор на прямом участке дороги.
Эмпирическая зависимость между общей шириной транспортного средства bаи скоростью V и шириной динамического коридора Bкимеет следующий вид
Где v — в м/с, а bа— Меры.
Динамическая ширина коридора, необходимая для безопасного движения автомобилей на высоких скоростях, может быть значительно больше ширины полосы движения, указанной в правилах и строительных нормах (СНиП). Согласно СНиП, ширина полосы движения должна составлять 3,75 м на дорогах с интенсивностью движения более 3 000 автомобилей в сутки и 3,0-3,5 м на дорогах с низкой интенсивностью движения. Эти размеры не всегда гарантируют безопасное разделение транспортных средств, что вынуждает водителей снижать скорость, чтобы избежать столкновений.
Рисунок 2 — Динамические коридоры на криволинейных участках дорог
Влияние геометрических параметров транспортного средства на безопасность более выражено при движении по кривым. Автомобили обычно невысокие, и случайными препятствиями можно пренебречь, но ширина динамических коридоров может быть очень большой. Это можно определить с помощью типа (Рисунок 2)
где rни rв— это внешний и внутренний радиусы поворота автомобиля соответственно- l ‘= l + c — расстояние от задней оси до передней части автомобиля (L — база автомобиля- C — передняя проекция).
В соответствии с уравнением (2) l ‘rнЦена bкb может быть значительно превышена.аЭто позволяет производителям расширять полосы движения на криволинейных участках дорог. В таблице 1 приведены геометрические параметры и масса некоторых отечественных автомобилей.
Таблица 1 — Параметры автомобилей.
Общая высота, hаВажна при прохождении автомобилей под эстакадами и воздушными линиями. Чрезмерно высокие автомобили с высоким центром тяжести (например, двухэтажные троллейбусы или автобусы, полуприцепы или грузовики) имеют значительные угловые колебания в боковом направлении. При движении по неровным дорогам они могут ударяться о столбы или верхние углы ткани.
Масса транспортного средства имеет косвенное значение, в основном для безопасности дорожного движения. Чем больше масса автомобиля, тем сложнее им управлять. Тяжелые автомобили медленно разгоняются и останавливаются. Выполнение сложных маневров затруднено. Чем больше масса транспортного средства, тем больше динамическая нагрузка на дорожное покрытие, тем короче срок службы покрытия. Поэтому, несмотря на очевидные преимущества использования транспорта большой массы, во всех странах строго соблюдаются ограничения по грузоподъемности и смешанной массе. В Российской Федерации все транспортные средства делятся на три группы.
Группа А — дорожные транспортные средства и автопоезда для усовершенствованных дорог с нагрузкой на ось до 10 тонн от оси и смешанной массой транспортного средства до 30 тонн, с автопоездами до 38 тонн (т.е. доступные на дорогах общего пользования. Категории 1, 2, 3 и специальные улучшения дорог на дорогах категории 4),
Группа B — дорожные транспортные средства и автопоезда для всей дорожной сети, с нагрузкой на ось до 6 тонн с одной оси, смешанной массой транспортного средства до 22 тонн и автопоездами до 34 тонн (доступны на всех дорогах общего пользования); и
внедорожные — это транспортные средства, которые не допускаются к эксплуатации на дорогах общего пользования и имеют нагрузку на ось >. 10 тонн.
Правда ли, что большие автомобили всегда безопаснее?
Может ли автомобиль, движущийся со скоростью 100 км/ч, врезаться в препятствие и получить повреждения, эквивалентные скорости 20 км/ч? Некоторые ошибаются, говоря, что нет. Автомобиль может получить даже меньшие повреждения и не причинить вреда пассажирам, если соблюдено условие. Во многих случаях он должен быть тяжелее, чем другие участники дорожного движения, с которыми он столкнулся.
Внедорожники против маленьких автомобилей
Что произойдет при лобовом столкновении тяжелого автомобиля с небольшим автомобилем, например, 2,5-тонного внедорожника и 1,3-тонного купе на скорости 60 км/ч? Можно рассчитать, что толчок от удара внедорожника будет в 1,9 раза больше, чем от удара маленького автомобиля. Это означает, что удар будет сильнее и нанесет больший ущерб, но с меньшей нагрузкой.
Поэтому, чтобы определить эквивалентный ущерб для обоих автомобилей, мы умножили их общую скорость в 120 км/ч на коэффициент, предложенный Университетом Буффало. Для кроссоверов и небольших автомобилей разной массы коэффициенты составляют 0,25 и 0,75 соответственно.
Результат для столкновения тяжелого внедорожника Land Rover такой же, как и для столкновения с устойчивой стеной на скорости 30 км/ч. Также для небольшого автомобиля Ford Focus результат такой же, как при столкновении на скорости 90 км/ч. Более крупные внедорожники получат повреждения бампера и капота, а легковые автомобили — как картонная коробка.
Самые безопасные лимузины
Однако люди реже получают травмы в больших полноразмерных седанах, таких как Mercedes S-класса, Chevrolet Malibu, Cadillac CT6 и других автомобилях с большей массой и меньшей высотой. Почему так происходит?
В итоге сила удара при столкновении с препятствием также зависит от положения центра тяжести. Если он находится выше плоскости действия силы, то на автомобиль действует вращательный момент, равный произведению силы и длины действующего на него рычага.
Чем выше находится автомобиль, тем выше центр тяжести, тем сильнее страдают пассажиры, всех отбрасывает и автомобиль наклоняется вперед. Этот удар наносит значительный ущерб внедорожнику и его пассажирам.
Центр тяжести седана находится на той же высоте, что и пассажиры и двигатель. Поэтому при столкновении с эмболом крутящий момент не прикладывается. Автомобиль плавно врезается в препятствие, не подпрыгивая.
Поэтому самые безопасные автомобили должны быть достаточно тяжелыми и низкими, чтобы избежать паразитных крутящих моментов при столкновении. Этим требованиям лучше всего отвечают большие бронированные лимузины весом около 3 тонн.