CC BY
6Слуев В. И., Холостов А. Л.
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ, ВЫЗВАННОЙ САМОПРОИЗВОЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ПОД УКЛОН
Разработана математическая модель, описывающая самопроизвольное движение транспортного средства под уклон. Найдены предельные значения коэффициентов трения скольжения для тормозящего транспортного средства. Исследовано влияние масс тормозящего и произвольно движущегося транспортных средств, а также угол наклона дороги. Выведены простые аналитические зависимости для анализа риска при выборе технических решений по предотвращению чрезвычайных ситуации.
Ключевые слова: дорожно-транспортное происшествие, транспортное средство, уклон, торможение, дорожное покрытие, трение, сцепное устройство.
Самопроизвольное движение транспортного средства (ТС) под уклон может стать одной из причин дорожно-транспортного происшествия. Это возможно, например, по следующим причинам: неисправность ТС; внезапное ухудшение самочувствия водителя; нарушение правил эксплуатации ТС (неиспользование стояночного тормоза, упоров и т. п.); действия злоумышленников; наезд другого ТС и другие ситуации.
Тяжёлые последствия могут быть в тех случаях, когда ТС перевозят людей или опасный груз. В таких ситуациях решающими факторами являются оперативность и правильность принимаемых решений, для чего необходимо знать особенности движения ТС в рассматриваемом случае.
В данной работе рассматривается такой вариант предупреждения ЧС как остановка ТС, самопроизвольно движущегося под уклон (ТССДУ), с помощью
другого ТС. Расчёты, проведённые авторами, позволили сформировать практические рекомендации по действиям в подобных случаях. Суть предлагаемого решения заключается в том, чтобы догнать ТССДУ и посредством троса или сцепного устройства начать его тормозить (см. рис. 1).
Рассматриваемый процесс характеризуется следующими параметрами:
- скорость движения в момент начала торможения ТССДУ У0, м/с;
- масса ТССДУ М, кг;
- коэффициент трения скольжения тормозящего ТС к;
- уклон дороги а, градусы;
- масса тормозящего ТС т, кг;
- ускорение при торможении а, м/с2.
При рассмотрении системы «транспортное средство самопроизвольно движущееся под уклон - тормозящее транспортное средство» (ТССДУ-ТТС) следует отметить, что анализ предельных случаев предполагает пренебрежимо малое трение качения ТССДУ по сравнению с трением скольжения ТТС. В этом случае движение
движущегося под уклон
данной системы можно описать следующим образом [3]:
(М + т)а = д(М + т)зта - к-т-д-соза. (1) Очевидно, что тормозной путь равен:
г \'
¿•собсс ЛГ
2 9
Бша-
1 +
ч
(2)
т
значения коэффициента трения скольжения шины для различных дорожных покрытий
Дорожное покрытие Значение коэффициента трения
Сухой асфальт 0,5-0,75
Влажный асфальт 0,35-0,45
Сухая грунтовая дорога 0,4-0,5
Влажная грунтовая дорога 0,3-0,4
Гладкий лёд 0,15-0,25
Из выражения (2) видно, что тормозной путь зависит от угла наклона дороги, скорости ТССДУ, коэффициента трения скольжения к и соотношения масс (М / т) в системе ТССДУ-ТТС.
Предельное значение коэффициента кпр, при котором ускорение равно нулю, может быть найдено из соотношения (1):
I, л М
*пр= 1 + —
I т;
Очевидно, что если к < к , остано-
пр7
вить ТССДУ таким способом невозможно
В таблице приведены ориентировочные значения коэффициента трения скольжения для различных случаев [2], а на рисунке 2 - зависимость его от соотношения масс транспортных средств и угла уклона дороги.
Другим важным параметром в рассматриваемой системе является сила Т, прикладываемая к сцепному устройству (см. рис. 1), которая может быть найдена из следующего соотношения:
Т + m-g-sinа - k-m-g-cosа = -ma. (3)
к
пр
0,70,60,50,40,30,20,1-
0
а)
а - 9°
а - 7°
а - 5°
а - 3°
а - 1°
-— м
4 т
кп
п
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
0
б)
М 3
т 3
М 2
т 2
М - .
т 1
^ - 05
т 0,5
10
рисунок 2. Зависимость предельного значения коэффициента трения кп| а) от соотношения масс; б) от угла наклона дороги
5
1
2
3
а
Т, н 6 0005 0004 0003 0002 0001 000-
0
а)
а = 11°
а = 9°
а = 7°
а = 5°
м
т
Т, н 8 000 т
7 0006 0005 0004 0003 0002 0001 000-
0
0,5 б)
Рисунок 3. Зависимость силы, прикладываемой к сцепному устройству:
а) от соотношения масс для различных углов наклона поверхности; б) от соответствующих им значений кпр для т = 1 000 кг
М- о т = 3
М = 2 т 2
= 1
^ = 05 т 0,5
1 к
Из (3) можно получить выражение
для Т:
М•соБа
Т = ш-д-к—-- . (4)
(М + т)
С помощью выражения (4) получены зависимости силы Т от соотношения масс для различных углов наклона поверхности и соответствующих им значений кпр (см. рис. 3).
Зависимости тормозного пути от коэффициента трения для различных
значений соотношения масс и угла наклона дороги представлены, соответственно, на рисунках 4 и 5.
Реализация рассматриваемого варианта торможения ТССДУ представляет определённые трудности и риск, а также не всегда возможна технически. Для этого необходимо наличие второго ТС достаточной массы, оперативное принятие верного решения, техническая реализация закрепления сцепного устройства во время начавшегося движения. Следует также учитывать риск для людей, обеспечивающих сцепление движущихся машин.
2
3
Э, м 8 7 6 5 4 3 2 1
м = 3
т 3
Э, м 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
а = 11°
а = 5
1к
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1к
Рисунок 4. Зависимость тормозного пути Э
от коэффициента трения к (к > кпр) для различных значений соотношения масс (т = 1 000 кг, V = 1 м/с, а = 9°)
Рисунок 5. Зависимость тормозного пути Б от коэффициента трения к (к > кпр) для различных значений угла наклона дороги а (т = 1 000 кг, У0 = 1 м/с, М / т =2)
0
Однако при оптимальном сочетании всех факторов предложенная методика может быть единственным вариантом предотвращения развития описываемого случая до чрезвычайной ситуации.
Исследование авторов может послужить дальнейшему развитию инфор-
мационного обеспечения поддержки принятия управленческих решений по спасению людей, позволяющего уменьшить количество пострадавших во время аварийно-спасательных работ при пожарах, промышленных авариях и других чрезвычайных ситуациях [4].
ЛИТЕРАТУРА
1. Тактические приёмы, схемы боевого развёртывания и нормативы применения современных образцов пожарно-спасательной техники: Практическое пособие / Под ред. А. П. Чуприяна. -М.: Академия ГПС МЧС России. 2013.
2. Безбородько М. Д., Цариченко С. Г., Роен-ко В. В., Ульянов Н. И., Алешков М. В., Рожков А. В., Плосконосое А. В., Шкунов С. А., Климовцов В. М, Храмцов С. П. Пожарная и аварийно-спасательная техника: Учебник в 2 ч. - Ч. 1 / Под ред.
М. Д. Безбородько. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2013.
3. Слуев В. И. Пожары, катастрофы и безопасность людей в задачах по физике. - М., 1998.
4. Топольский Н. Г, Слуев В. И, Холостов А. Л. Информационное обеспечение поддержки принятия решений по спасению людей в опасных ситуациях // Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - 2010. - № 4 (32). Режим доступа: Ь1:1р://мтош^рЬ.тоз.ги/1:1:Ь.
Sluev V., Kholostov A.
PREVENTION OF AN EMERGENCY CAUSED BY SPONTANEOUS VEHICLE MOVEMENT DOWN THE SLOPE
Purpose. Spontaneous vehicle movement down the slope can cause a road accident and be a menace for health and life of people.
Methods. The mathematical model describing uniformly decelerated motion of vehicles has been developed.
Findings. Another vehicle connected with the moving one and braking it is proposed as a solution. Limit values of the friction sliding coefficients for the braking vehicle have been found. The influence of the weight of the braking and spontaneously moving vehicles, as well as the angle of the road incline have been analyzed.
Research application field. The carried out research allowed to work out simple analytical dependence for risk analysis when choosing technical solutions to prevent an emergency.
Conclusions. Implementation of a braking vehicle moving spontaneously downhill model presents certain difficulties and risks and is not always technically possible. It requires a second vehicle of sufficient weight, quick and correct decision-making, technical difficulties in bolting the hitch during the motion. The risk for the people providing coupling the moving vehicles should also be considered. However, the proper analysis of all the factors makes the proposed approach the only option for preventing transformation of the described case into an emergency.
Key words: road accident, vehicle, incline, braking, paving, friction, coupling device.
REFERENCES
1. Takticheskie priemy, skhemy boevogo razvertyvaniia i normativy primeneniia sovremennykh obraztsov pozharno-spasatel'noi tekhniki: Prakticheskoe posobie [Tactical receptions, schemes of fighting deployment and standards of application of modern samples of rescue and firefighting equipment: Practical guide]. Moscow, Akademiia GPS MChS Rossii Publ., 2013.
2. Bezborodko M., Tsarichenko S., Roenko V., Ulyanov N., Aleshkov M., Rozhkov A., Ploskonosov A., Shkunov S., Klimovtsov V., Khramtsov S. Pozharnaia i avariino-spasatel'naia tekhnika [Fire and rescue equipment]. Moscow, Akademiia GPS MChS Rossii Publ., 2013, part 1.
3. Sluev V.I. Pozhary, katastrofy i bezopasnost' ludei v zadachakh po fizike [Fires, accidents and safety of people in tasks in physics]. Moscow, MIPB MVD Rossii Publ., 1998. 211 p.
4. Topolsky N.G., Sluev V.I., Kholostov A.L. Dataware of support decision making on saving of the people in dangerous situation. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: Internet-zhurnal, 2010, no. 4 (32), available at: http://ipb.mos.ru/ttb (accessed May 19, 2014). (in Russ.).
VLADiMiR Sluev Alexander Kholostov
Doctor of Technical Sciences, Professor
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
