Определение скорости при столкновениях автомобильных средств Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

I ИЩИ I

Транспорт

УДК 656.11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ АВТОМОБИЛЬНЫХ СРЕДСТВ

1 9

© В.А. Ковалев1, И.И. Демченко2

Сибирский федеральный университет, 660074, Россия, г. Красноярск, ул. Киренского, 26.

Показана методика определения скорости движения транспортных средств на момент столкновения с учетом значений габаритно-массовых параметров, дорожных условий и полной работы трения шин после происшествия. Ил. 2. Библиогр. 6 назв.

Ключевые слова: дорожно-транспортное происшествие; столкновение; ударный импульс; точка приложения ударного импульса; угол поворота; количество оборотов; работа трения шин на дороге.

VEHICLE SPEED DETERMINATION UNDER COLLISIONS V.A. Kovalev, I.I. Demchenko

Siberian Federal University,

26 Kirensky St., Krasnoyarsk, 660074, Russia.

The article shows the procedure of determining the speed of vehicles at the moment of collision considering the values of mass-size parameters, road conditions and complete work of tire friction on the road after the accident. 2 figures. 6 sources.

Key words: road accident; collision; impact impulse; point of impact application; angle of rotation; number of wheel revolutions; work of tire friction on the road.

Введение. Основными факторами, обуславливающими возможность установления причины дорожно-транспортного происшествия, являются значения скоростей движения транспортных средств и их положение на момент столкновения. Скорость транспортных средств на момент столкновения в существующих методиках определяют по работе шин трения на дороге с учетом следов тормозного пути.

Во многих случаях этих методов бывает недостаточно: при торможении современных транспортных средств, оборудованных АБС, следы отсутствуют, схемы дорожно-транспортных происшествий иногда составлены не вполне корректно, полный угол поворота транспортных средств после столкновения определяют по углу между направлениями транспортного средства на момент столкновения и после него и пр.

Постановка задачи. Один из методов, позволяющих получить параметры дорожно-транспортного происшествия, - моделирование динамики движения транспортных средств после столкновения. При косых и угловых столкновениях после непродолжительного контакта транспортные средства перемещаются друг относительно друга. После этого транспортные средства могут далеко разъехаться от места столкновения, что создает определенные затруднения в определении скоростей на момент столкновения.

Рассмотрим динамику движения транспортного средства после перекрестного (углового) столкновения. В большинстве случаев экспертного анализа ДТП требуется определить скорость транспортного средства на момент столкновения.

Метод решения. Для решения поставленной задачи составим расчетную схему дорожно-транспортного происшествия (рис. 1).

Кинетическая энергия вращения ударяемого ТСп, полученная им в результате углового удара со стороны ударяющего ТСа в правую переднюю часть:

^врп =

(1)

где Jn - момент инерции относительно центра масс ТСп, кг м2.

/п =

(2)

где тп - масса ТСп, кг; 1_п - база ТСп, м; шп - угловая скорость вращения ТСп, рад/с.

&)п =

(3)

Здесь Уа - скорость ТСа на момент удара, т.е. в начальный момент вращения ТСп, м/с. Тогда выражение (1) примет вид

И/ = ^

п 6 ■

(4)

Часть кинетической энергии вращения ТСп переходит в работу трения шин во время поворота вокруг центра масс, которая может быть определена следующим образом:

1Ковалев Валерий Александрович, профессор кафедры транспорта, тел.: 89059968385, e-mail: semerinca@mail.ru Kovalev Valery, Professor of the Department of Transport, tel.: 89059968385, e-mail: semerinca@mail.ru

2Демченко Игорь Иванович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры горных машины и комплексов, тел.: (391) 2132774, e-mail: demtchenkoii@yandex.ru

Demchenko Igor, Doctor of technical sciences, Associate Professor of the Department of Mining Machinery and Complexes, tel.: (391) 2132774, e-mail: demtchenkoii@yandex.ru

1ШШ1

Транспорт

^врп = ■ (рб -Ьп -п ■ —,

(5)

(И =

где Wвp п - работа трения шин на дороге, кг м; Сп - вес ТСп, кг; фб - коэффициент сцепления шины с дорогой в боковом направлении; Y - суммарный поворот ТСп за время вращения, град.

О - центр масс ТСЕ Рис. 1. Расчетная схема дорожно-транспортного происшествия при перекрестном (угловом) столкновении: ТСа - ударяющее транспортное средство; а -угол приложения ударного импульса; Тсп - ударяемое транспортное средство; Уа - скорость ТСа на момент удара; Уп - скорость ТСп на момент удара; Уп1 - скорость перемещения центра масс ТСп после удара; dS - элементарный путь перемещения передней части ТСп; dY - бесконечно малый угол поворота ТСп относительно центра масс; &п - угловая скорость поворота ТСп относительно центра масс; Sп1 - путь перемещения центра масс ТСп после удара; dSn1 - элементарное малое перемещение центра масс ТСп после удара за бесконечно малый промежуток времени

С учетом выражений (4) и (5), получим

ПУУУ г , „ У

(6)

Тогда с учетом выражения (10) получим

Откуда

¿. Уц

с _ Г>1 _ _

^ »^п " _ " —1 ■

(11)

(12)

(13)

Подставив значение ып из выражения (3) в выражение (13), получим

Откуда

п V}

V = V1 ■ —

'а 'п

(14)

(15)

Подставив значение Уа из выражения (15) в выражение (7), получим

у =

6 0-т„-52 (у1) С,- те б^п' т-М)

(16)

В выражении (16) дугу Б определим через угол поворота ТСп:

5 = тг ■ 1П ■ -Ч

11 360

(17)

Подставив значение Б из выражения (17) в выражение (16), получим

60-тп- (Уп^УУг2 ^

Сп- те-¿п-т-й)2- 3 602 '

Откуда

Преобразуем выражение (18):

_ ви-т п-уа ^

сп<Рб'1-п'п:

Элементарное малое перемещение с1Б п центра масс ТСп (см. рис. 1) за бесконечно малый промежуток времени Л:

1 _ т/1

Кг ■ М,

(8)

где V п - скорость ТСп после столкновения, м/с.

При повороте ТСп на бесконечно малый угол dY его передняя часть опишет элементарную дугу СБ:

_ 2 1 6 0- Сд- (51) - те тд-¿п - т -(Уд1)

где

и,1 = Т^П.

(19)

(20)

Здесь ]а - замедление при перемещении в боковом направлении, м/с2.

Подставив значение V1п из выражения (20) в выражение (19), после преобразования получим

Или

с*5 = -^йу.

¿5 =

2

(9) (10)

Из выражения (8) получим

или

Откуда

1080^^6. а тп-Ьп- 06

_ 1080-я- &<р6

¿п-я-Уа

Ко6 ■ соБа,

(21) (22) (23)

lamnl

Транспорт

где Коб - коэффициент, учитывающий место приложения ударного импульса, 0 < Коб < 1; а - угол приложения ударного импульса (см. рис. 1).

Зная суммарный поворот ТСп за период вращения, можно рассчитать количество оборотов за этот же период:

"об = Ь (24)

Откуда с учетом выражения (21) получим

поб

3-g-s¡-<pe,

об

■ cosa.

(25)

Выражение (23) позволяет рассчитать количество оборотов, совершенных ТСп под действием ударного импульса со стороны ТСа после выхода из контакта при боковом перемещении на пути Б1п (см. рис. 1), и определить полную работу трения шин на дороге.

Учет полной работы трения шин на дороге ТСп необходим для расчета скорости движения ТСа на момент столкновения. Полная работа определяется суммированием работ поступательного движения и поворота относительно центра масс ТСп.

При поступательном движении работа трения шин на дороге рассчитывается с учетом линейного перемещения центра масс автомобиля.

Работа поворота автомобиля относительно центра масс при поступательном движении определяется по количеству оборотов, при этом метод определения количества оборотов может существенно повлиять на достоверность события.

Для примера покажем влияние способа расчета работы поворота ТСп при поступательном движении на величину затрат кинетической энергии ТСа.

В общем случае работу поворота ТСп можно рассчитать следующими способами:

1. По углу между продольными осями автомобиля на момент столкновения и после него (рис. 2) -способ, характерный для большинства случаев в экспертной практике.

2. По количеству оборотов - способ по предлагаемой методике.

1

В качестве исходных данных примем: Б п = 10 м (см. рис. 2); Сп = Са = 1000 кг; ф6 = 0,6; 1_п = 2,5 м; Коб = 1; а = 0о; \я = 6,125 м/с2.

Расчет работы поворота по углу между продольными осями автомобиля на момент столкновения и после него. По формуле (5) определим работу поворота ТСп относительно центра масс. При этом количество оборотов с учетом угла между продольными осями ТСп до и после столкновения (см. рис. 2) составит

=

45° 36*

= 0,125.

Тогда работа поворота ТСп

= 1000 ■ 0,6 ■ 2,5 ■ 3,14 ■ 0,125 = 583,84.

Потери скорости ТСа в этом случае составят

Рис. 2. Схема положений ТСп до и после столкновения

Откуда

hV1 =

N

2 ■ 583,84 ■ 9,8

1000

= 3,84 м/с или 12,2 км/ч.

Расчет работы поворота по количеству оборотов. Согласно выражению (23)

1080 ■ 9,8 ■ 10 ■ 0,6 2,5-3,14.6,125 -1.0-1.0 = »20,76.

Откуда

11

%б =

1320,76 360

= 3,67.

Работа поворота ТСп относительно центра масс при боковом движении

= 1000 ■ 0,6 ■ 2,5 ■ 3,14 ■ 3,67 = 17285,7.

Потери скорости ТСа в этом случае составят

hV1

N

2 ■ 17285,7 ■ 9,8 м км

-= 18,40-или 66,25—.

Ся с ч

Из приведенного примера видно, что потери скорости ТСа на работу поворота ТСп, рассчитанную по количеству оборотов, в 5,4 раза превышают потери скорости на работу, рассчитанную по углу (см. рис. 2) между продольными осями автомобиля на момент столкновения и после него.

Анализ полученных результатов. Рассмотренный метод экспертного исследования дорожно-транспортной ситуации позволяет более детально изучить обстоятельства происшествия, выявить и систематизировать факторы, способствующие его возникновению и развитию, определить поведение участников происшествия и установить технические возможности его предотвращения.

lui

Транспорт

Практическое приложение результатов. Рассмотренный метод экспертного исследования позволяет дать более полно научно обоснованное восстановление обстоятельств дорожно-транспортного происшествия, установить его объективные причины и выявить фактические данные, которые могут быть доказательными для установления истины по гражданскому или уголовному делу.

Выводы. Рассмотренный метод определения параметров движения транспортного средства при экспертном исследовании дорожно-транспортной ситуации позволяет суду, судьям, органам дознания и следователям разобраться в механизме дорожно-транспортного происшествия и дать правильную оценку действиям всех его участников.

Статья поступила 11.03.2014 г.

Библиографический список

1. Евтюков С.А., Васильев Я.В. Расследование и экспертиза дорожно-транспортных происшествий / под общ. ред. С.А. Евтюкова. СПб.: Изд-во ДНК, 2004. 288 с.

2. Евтюков С.А., Васильев Я.В. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий: справочник. СПб.: Изд-во ДНК, 2006. 536 с.

3. Иларионов В.А. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий: учебник для вузов. М.: Транспорт, 1989. 255 с.

4. Расследование дорожно-транспортных происшествий /

под общ. ред. В.А. Федорова, Б.Я. Гаврилова. 2-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Экзамен, 2003. 464 с.

5. Судебно-автотехническая экспертиза: методическое пособие для экспертов-автотехников, следователей и судей / под ред. В.А. Иларионова. М.: ВНИИСЭ, 1980. Ч.2. 491 с.

6. Транспортно-трасологическая экспертиза по делам о дорожно-транспортных происшествиях. Диагностическое исследование: методическое пособие для экспертов, следователей и судей. М.: ВНИИСЭ, 1988. Вып. 2.

УДК 519.6

ПРОЕКТ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ СЕТЬЮ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ (СУРСАД) ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

© В.И. Мартьянов1, Н.С. Кулик2, Д.В. Пахомов3, Э.А. Большаков4

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Рассмотрен подход к автоматизации создания проекта организации системы управления региональными сетями автомобильных дорог на примере данных Иркутской области. Разработано унифицированное представление принципов приоритетности планирования и формализованы задачи управления региональной сетью автомобильных дорог. Рассмотрены вопросы формирования электронной базы данных состояния сети автомобильных дорог.

Ил. 1. Табл. 1. Библиогр. 12 назв.

Ключевые слова: автоматизированное проектирование; решение задач программно-целевым методом.

PROJECT OF THE SYSTEM TO CONTROL IRKUTSK REGIONAL AUTOMOBILE ROAD NETWORK V.I.Martyanov, N.S.Kulik, D.V.Pakhomov, E.A. Bolshakov

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article considers an approach to automated creation of the project of a system to control regional automobile road networks on example of Irkutsk region data. Planning priority principles are unified and problems to control a regional network of automobile roads are formalized. The issues of forming an e-database on the condition of automobile road network have been discussed as well. 1 figure. 1 table. 12 sources.

Key words: computer-aided design; solving problems by an object-oriented method.

1 Мартьянов Владимир Иванович, доктор физико-математических наук, профессор кафедры автомобильных дорог, тел.: 8(3952)405139, e-mail: ad@istu.edu

Martyanov Vladimir, Doctor of Physico-Mathematical sciences, Professor of the Department of Automobile Roads, tel.: 8(3952)405139, e-mail: ad@istu.edu

2Кулик Никита Сергеевич, аспирант, тел.: (3952) 405139, e-mail: ad@istu.edu Kulik Nikita, Postgraduate, tel.: (3952) 405139, e-mail: ad@istu.edu

3Пахомов Дмитрий Вячеславович, программист управления информационных систем и технологий, тел.: (3952) 405139, e-mail: ad@istu.edu

Pakhomov Dmitry, Programmer of the Department of Information Systems and Technologies, tel.: (3952) 405139, e-mail: ad@istu.edu

"Большаков Эдуард Александрович, магистрант кафедры автомобильных дорог, тел.: (3952) 405139, e -mail: ad@istu.edu Bolshakov Eduard, Master's degree student of the Department of Automobile Roads, tel.: (3952) 405139, e-mail: ad@istu.edu