РОЗКРИТТЯ ПРОЦЕСУ ВТРАТИ ВОДієМ КЕРОВАНОСТі ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ ПРИ РУСі АВТОМАГіСТРАЛЛЮ Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

В po6omi проведено aHaMi3 та розкри-то процес виникнення дорожньо-транспор-тних подш через втрату eodieM керовано-cmi транспортного засобу на лiвiй та правш смугах при руы по автомагiстралi

Ключовi слова: безпека дорожнього руху,

швидтсть, автомаг^траль, модель □-□

В работе проведен анализ и раскрыт процесс возникновения дорожно-транспортных происшествий по причине потери водителем управляемости транспортного средства на левой и правой полосах при движении по автомагистрали

Ключевые слова: безопасность дорожного движения, скорость, автомагистраль, модель

□-□

In job the analysis is made and the process of origin of road-transport incident through loss by the driver of a controllability of a vehicle on the left and right bands is uncovered at driving on a highway

Key words: safety of road driving, velocity,

highway, model -□ □-

УДК 656.13.05

РОЗКРИТТЯ ПРОЦЕСУ ВТРАТИ ВОД16М КЕРОВАНОСТ1 ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ ПРИ РУС1 АВТОМАГ1СТРАЛЛЮ

Н.М. Дуд н i к о в а

Кандидат техшчних наук Кафедра «1нформацтш системи в економщЬ» Автомобтьно-дорожшй шститут ДВНЗ «ДонНТУ» вул. Юрова, 51, м. Горлiвка, Донецька область, УкраТна,

84646

Контактний тел.: 050-589-90-37 E-mail: [email protected]

Вступ

Мережа автомоб^ьних дорк е невщ'емною скла-довою соцiально-економiчного розвитку сустльства i держави. Найважлившою частиною цiеi складово! е дороги вищих категорiй - автомапстрал^ роль яких в сучасних умовах стае першочерговою.

Аналiз розвитку технiчного стану та безпеки руху на д^янках автомагiстралей в Укра!ш показав, що ав-томагiстралi складають менш нiж 9% вщ протяжностi всiеi мережi дорiг, технiчний стан часто не вщпо-вiдае дiючим стандартам, тяжкiсть дорожньо-транс-портних подiй (ДТП) перевищуе показники на шших видах дорiг [1, 2, 3].

Рух змшаних транспортних потоюв з високою швидкiстю несе в ^6i суттеву небезпеку, осюльки при цьому виникають специфiчнi умови руху для транспортних засобiв та пращ водив. Одшею з причин ДТП на д^янках автомапстралей в Украiнi е втрата водiем керованостi транспортного засобу, яка розкриваеться у наступних видах ДТП: зггкнення транспортних засо-бiв, на!зд на нерухому перешкоду, перекидання транспортного засобу.

Розкриття процесу втрати водieм керованост транспортного засобу при pyci лiвою смугою дiлянки автомагiстралi

Втрата водiем керованост транспортного засобу е умова необхщна для виникнення ДТП на д^янщ ма-

гiстральноi автомобiльноi дороги, але не достатня, до-статнiсть обумовлюеться двома факторами: наявнiсть значного бiчного перемiщення автомобiля до краю своеi смуги руху та наявнiсть на сусщнш смузi руху ще одного транспортного засобу.

Перший, вказаний вище, аспект пов'язаний з характеристиками курсовоi стшкоси [4, 5] окремого транспортного засобу потоку, осюльки стввщношен-ня: швидкостi поперечного перемiщення транспортного засобу, вщсташ на яку змщуеться транспортний засiб для вшзду за межi смуги руху, та час реакцп водiя - визначають раптовiсть виникнення втрати керова-носи та можливiсть водiя попередити ДТП.

Другий, вказаний вище, аспект пов'язаний з характеристиками транспортних потоюв на сусщшх смугах руху.

Таким чином, розкрити процес формування рап-товоi втрати водiем керованостi транспортного засобу на д^янках автомагiстралей, в умовах швидкосп руху вiд 80 до 150 км/год. вщповвдно до категорii дороги та максимального коефвдента зчеплення 0,42 од. [6], можливо пльки за допомогою теоретичних розробок аналiзу втрати автомоб^ем курсовоi стiйкостi. При цьому потрiбно використовувати середню швидкiсть поперечного зсуву транспортного засобу V , кутова швидюсть повороту транспортного засобу вщносно вертикальноi вiсi га т й курсовий кут транспортного засобу у.

Зпдно дослiджень [4] вказаш показники курсовоi стiйкостi транспортного засобу, в умовах дп бiчноi сили на транспортний засiб, що зосереджена в центрi

ваги, можливо розрахувати за наступними залежно- водш не встигае вщреагувати на перемщення за межi стями: смуги руху, з урахуванням рис. 1, складе:

у =_у , (та2 ■ ку1 ■ а + та1 ■ ку2 ' ЬК + (та ■ ^ + ку1 ■ а + ку2 ■ Ь) ■ та ■ Пт (1) у L ■ ку1 ■ ку2 + у2-(т,1 ■ ку2 _ та2 ■ ку1) ,

V™ =-А_

у tn+

р р

Ва + В

2'(^р + О ,

(6)

:У . g (та2 ■ ку1 - та1 ■ ку2К - (ку1 + ку2) ' та ■ Пт , (2)

L ■ ку1 ■ ку2 + V2 ■ (та1 ■ ку2 - та2 ■ ку1)

у = агС^

та1 ■ ку2 ■ Ь + та2 ■ ку1 ■ а

■ аЬ?-_Пр

L ■ ку1 ■ ку2 + V2 ^ ■ ку2 _ та2 ■ ку1)

(3)

де V - швидюсть транспортного засобу, м/с; g - прискорення вшьного падiння, м/с2; та - маса транспортного засобу, кг; та1, та2 - частини маси транспортного засобу, що приходяться вщповщно: на переднiй та заднш мости, кг;

а , Ь - вщсташ вiд центу мас транспортного засобу вщповщно: до передньо! та задньо! осей, м; L - база транспортного засобу, м; ку1, ку2 - коефiцiенти уводу колю вiдповiдно: пе-реднього та заднього моспв транспортного засобу, Н/рад.;

Пр- питома бокова сила, що дiе на транспортний засiб;

Пр =

-Рв

G..

(4)

Рув - зовшшня бокова сила, що дiе на транспортний засiб, Н;

Ga - вага транспортного засобу, Н; Пт - питомий момент сил, що дiе на транспортний зааб;

Пт =

а ^,

(5)

М2 - зовшшнш момент сил, що дiе на транспортний зааб вiдносно вiсi нормально! до площi дороги, Нм;

ДТП на лiвiй смузi дiлянки автомагiстралi найча-стiше вiдповiдають наступним видам: 1 - зггкнення транспортних засобiв; 2 - перекидання транспортного засобу.

Значення (1) та (3) для виникнення раптово! втра-ти водiем керованосп транспортного засобу повиннi бути пов'язаш наступним чином. За час реакцп водiя та час спрацювання рульового управлшня транспортний засiб повинен про!хати вiдстань S по дшянщ ав-томагiстралi, при цьому повинен змктитися пiд дiею складово! ваги, що виникае вщповщно поперечного уклону дорожнього покриття, у напрямку правого краю смуги руху на величину А , що контак-туе з краем сусщньо! смуги руху (рис. 1). В процеа вказаного маневру транспортний зааб додатково повертаеться на певний курсовий кут.

Мжмальна швидюсть поперечного перемiщення транспортного засобу уздовж смуги руху V , при якш

де - час реакцii водiя та час

спрацьовування рульового керування, с.

Рис. 1. Графiчна модель виникнення ДТП з причини втрати водieм керованосп транспортного засобу на лiвiй смузi в умовах швидмсного руху, незначного зчеплення колiс з покриттям та тд дieю складовоТ частини ваги транспортного засобу за рахунок поперечного похилу

S - вщстань, яку долае транспортний зааб при втратi керованостi з оа смуги руху до повного ви'зду на сусiдню смугу руху;

А - загальне бокове змщення транспортного засобу, що втратив керовашсть, до повного ви'зду на сусiдню смугу руху;

Ва - габаритна ширина транспортного засобу, що втратив керовашсть;

В - ширина смуги руху;

у - тдсумковий курсовий кут транспортного засобу, що втратив керовашсть; V - швидюсть транспортного засобу, що втратив керовашсть;

Vy - швидюсть поперечного зсуву транспортного засобу, що втратив керовашсть;

^ - поперечний похил дорожнього покриття на горизонтально дшянщ автомагiстралi

Об'еднання залежностей (1) та (6) дозволяе отри-мати мжмальне значення поточно! швидкосп транспортного засобу при якш водш не буде встигати ввдре-агувати на змшу напрямку руху:

Ва + В

2-^р + О

= -V - g

(та2 ■ ку1 - а + та1 - ку2 - Ь) - Пр + К - ^ + ку1 - а + ку2 - Ь) - - Пт

L - ку1 - ку2 + V2 - (та1 - ку2 - та2 - ку1)

, (7)

Значення пр приймаемо з урахуванням наявностi поперечного похилу дорожнього покриття на горизон-тальнш дiлянцi автомагiстралi, оскiльки вiн забезпе-чуе iснування боково! сили у виглядi складово! части-

га

У

ни ваги транспортного засобу P = i ■ G , вщповщно до

(4) Пр=v

Значення пр приймаемо з урахуванням наявносп поперечного похилу дорожнього покриття на горизонтально дiлянцi автомапстрал^ оскiльки вiн забезпе-чуе кнування боково! сили у виглядi складово! части-ни ваги транспортного засобу Рув = iy ■ Ga, вiдповiдно до

(4) Пр = V

Значення nm приймаемо з урахуванням наявностi боково! сили у виглядi складово! частини ваги транспортного засобу Рув = iy ■ Ga, яка при наявностi заносу заднього мосту (як доведено у [4] першим при прямоль ншному русi втрачае стшюсть заднiй мiст, оскiльки до нього тдведеш додатковi зусилля у виглядi тягового зусилля) забезпечуе момент, що розгортае вщнос-но вертикально! оа транспортний засiб, вiдповiдно

i ■ a

MZ = iy ■ Ga ■ a , вiдповiдно до (5) nm = .

L

Значення nm приймаемо з урахуванням наявностi боково! сили у виглядi скла-дово! частини ваги транспортного засобу Рув = iy ■ Ga, яка при наявноси заносу зад-нього мосту (як доведено у [4] першим при прямолшшному русi втрачае стiйкiсть заднш мiст, оскiльки до нього тдведеш додатковi зусилля у вигля-дi тягового зусилля) забезпечуе момент, що розгортае вщносно вертикально! осi транспортний зааб, вщпо-

i ■ a

вщно MZ = iy ■ Ga ■ a , вiдповiдно до (5) nm = .

L

Значення частини маси транспортного засобу, що приходяться на переднiй m 1 та заднiй m 2 мости, виз-

b a

начаються наступним чином: ma1 = ma — , ma2 = ma — .

З урахуванням вказаних значень рiвняння (7) при-йме вид:

зупинений транспортний за«б; 4 - на!зд на нерухому перешкоду.

Мжмальна швидкiсть поперечного перемiщення транспортного засобу уздовж смуги руху V , при якш водiй не встигае вщреагувати на перемiщення за межi смуги руху, з урахуванням рисунку 2, складе:

У = -А_ У tp + tp

1

(tp + О

1

-в+в 2 a

- cos у + By + Bn

, (10)

Об'еднання залежностей (1), (2), (3) та (10) дозво-ляе отримати мжмальне значення поточно! швидкосп транспортного засобу при якiй водш не буде встигати вiдреагувати на змшу напрямку руху:

1

(tp + О

^B + B 11 - cos Y 1 + B + B 2 a i 2 1 a "

= V ■ g ■-

(ma2 ■ ky1 ■ a + ma1 ■ ky2 ■ Ь) ■ Пр + (ma ■ V2 + ky1 ■ a + ky2 ■ Ь) ■ ma

L ^ ky1 ^ ky2 +

при y = arctg

v4

(m

\1 ■ ky2 - ma2

ky1)

L,(11)

a1 ^ ky2

Ь + ma2 ■ ky1 ■ a

)■ g Пр

L ^ ky1 ^ ky2 + V2 ■("

La1 ■ ky2 - ma

■ k,.

B + B

- = -V ■ g ■ ma ■ — 2-(tp + О й a L

1 (ky1 ■ a2 + ky2 ■ b2 )■ iy +(ma ■ V2 + ky1 ■ a + ky2 ■ Ь) iy ■ a

L ^ ky1 ^ ky2 + V2

L

(b ■ ky2 - a ■ ky1)

.(8)

Для отримання мiнiмально'! швидкостi руху Vm автомобшя при якiй починаеться втрата водiем ке-рованостi транспортного засобу, див. рис. 1, потрiбно вирiшення наступного кубiчного рiвняння:

A ■(Vm ) + B ■(Vm ) + C ■(Vm ) + d = 0, 1

(9)

A=-g ■m2 ■ l ■i

■ a,

B = B + B ■ m ■1 (b ■ k2 - a ■ k,) ,

2■ (tp + tpJ a L^ y2 ,

1

C = -g■ ma ■ L■ iy-(2■ ky1 ■ a2 + ky2 ■b2 + ky2 ■b■ a),

D =

aL B + B

■ L ■ ky1 ■ ky2

2 ■ (tp + U y1 y2

рк

Розкриття процесу втрати водieм KepoBaHOCTi транспортного засобу при pyci правою смугою дiлянки aвтoмaгiстpaлi

ДТП на правш смузi дiлянки автомагiстралi най-частше вiдповiдають наступним видам: 3 - на!зд на

Рис. 2. Графiчна модель виникнення ДТП з причини втрати водieм керованостi транспортного засобу на правш смузi в умовах швидмсного руху, незначного зчеплення колк з покриттям та пiд дieю складово! частини ваги транспортного засобу за рахунок поперечного похилу

S - вщстань, яку про!жджае транспортний зааб при втратi керованостi з центрального положення на смузi руху до повного ви!зду на узбiччя;

А - загальне бокове змщення транспортного засобу, що втратив керовашсть, до повного ви!зду на узбiччя;

Ва - габаритна ширина транспортного засобу, що втратив керовашсть;

В, Ву, Вп - вiдповiдно: ширина смуги руху, ширина смуги безпеки, вщстань ввд краю смуги безпеки до межi наявностi нерухомих перешкод;

у - пiдсумковий курсовий кут транспортного засобу, що втратив керовашсть;

П

)

1

m

y

V - швидюсть транспортного засобу, що втратив керовашсть;

Vy - швидюсть поперечного зсуву транспортного засобу, що втратив керовашсть; iy - поперечний уклон дорожнього покриття на горизонтально дшянщ авто-магiстралi

Враховуючи наведеш вище залежностi np i Пт , а також в зв'язку з дieю на транспортний зааб незнач-ного бiчного зусилля, величина змши курсового кута буде дуже незначна, а cos у приблизно дорiвнюватиме одинищ, рiвняння (11) прийме вид:

1

(tp+V)

11

-B — B + B + B

2 2 a y "

= V ■ g ■-

(ma2 ■ ky1 ■ a + mai ■ ky2 ■ b) ■ Пр + (ma ■ V + kyi ■ a + ky2 ■ b) ■ .

L ■ ky1 ■ ky2 + V2 -(ma1 ^ ky2 - ma2 ■ ky1)

Для отримання мжмально! швидкостi руху Vm автомобiля при якш починаеться втрата водieм ке-рованостi транспортного засобу, яка змодельована на рис. 2, потрiбно виршення наступного кубiчного рiв-няння:

A ■(Vm )3 + B ■(Vm )2 + C ■(Vm ) + d = 0,

(13)

21

A=g ■ m0 ■ l ■ iy ■a,

B = -

B - Ba + By + B„

2(tp +tp ) tp +tp

v p рк / p рк

1

1

ma ■ L (Ь ■ ky2 - a ■ ky1) ,

C = g■ ma ■ L■ iy ^(2■ ky1 ■ a2 + ky2 ■b2 + ky2 ■b■ a),

D = -

B - Ba By + B

2(tp +tp ) tp +tp

v p рк / p рк

L ■ ky1 ■ ky2

легковий автомобiль у багатьох методиках розрахун-ку параметрiв дорiг, часу реакцп водiя 5,2 с (уточний в залежносп вiд умов значного за часом руху по ав-томагiстралi - бiльш двох годин), часу спрацювання рульового керування 0,15 с, та характеристик дшянки магiстралi (ширина смуги руху В=3,75 м, поперечний похил покриття ^ = 0,02 та коефiцieнт зчеплення не бiльше 0,42), початковi коефiцieнти уводу мосив склали 65458 Н/рад., як на передньому мосту, так й на задньому, дозволяе виршити рiвняння з трьома коре-нями, два з котрих - комплексш, а третш дае значення Vm = 21,76 м/с, або 78 км/год.

- тдстановка даних в рiвняння (13) вщповвдно до ГАЗ-24 [4...9], часу реакцii водiя 5,2 с, часу спрацювання рульового керування 0,15 с, та характе-

■ ■ ристик дiлянки магiстралi (ширина сму-

.(12) ги руху В=3,75 м, ширина зупинноi смуги Ву=2,50 м, ширина узбiччя Вп=0,75 м, поперечний похил покриття ^ = 0,02 та коефщь ент зчеплення не бiльше 0,42), початковi коефвденти уводу мостiв склали 65458 Н/рад., як на передньому мосту, так й на задньому, дозволяе виршити рiвняння з трьома коренями, два з котрих - комплексш, а третш дае значення V = 24,88 м/с, або 89 км/год.

- тдстановка даних в рiвняння (9, 13) вщповщно до З1Л-130 [4...9] (приймаеться як розрахунковий легковий автомобшь у багатьох методиках розра-хунку параметрiв дор^), були отримаш значення Vm = 13,87 м/с, або 50 км/год. для лiвоi смуги руху та V = 14,75 м/с, або 53 км/год. для правоi смуги руху.

Ввдповщно до наведених моделей були проведен розрахунки при рiзних умовах руху по автомагiстралi за часом i рiзних значеннях часу реакцii водiя. От-риманi значення вказують на те, що при розглянутих умовах руху транспортних засобiв присутня значна iмовiрнiсть виникнення втрати водiем керованосп транспортного засобу, вiдповiдно, на лiвiй та правiй смугах руху.

Таким чином, розроблеш первинна модель щодо виникнення ДТП у виглядi побiжного зiткнення транспортного засобу лiвоi смуги руху тд гострим кутом з транспортним засобом правоi смуги руху на дшянщ автомагiстралi (без урахування iмовiрностi наявностi транспортного засобу на правш смузi руху та вщпо-вщних дiй водiя цього автомобiля), i первинна модель щодо виникнення ДТП у виглядi наiзду транспортного засобу правоi смуги на нерухому перешкоду тд гострим кутом, що знаходиться за межами узбiччя.

Результати та i'x обговорення

Пiсля уточнення в межах обрання часу реакцп во-дiя в умовах руху по автомапстрал^ часу спрацювання рульового керування, й в особливостях розрахунку ко-ефвденпв уводу колiс мостiв вiдповiдно до значення бiчного коефiцiенту зчеплення [4...9], i 1х пiдставлення в наведеш модел^ були приведенi вiдповiднi розрахунки за допомогою програмного забезпечення Mathcad i отриманi наступнi результати:

- тдстановка даних в рiвняння (9) вщповвдно до ГАЗ-24 [4...9],який приймаеться як розрахунковий

Висновки

Отримаш первинш результати вказують на можли-вiсть й необхiднiсть подальшого дослщження явища втрати водiем керованостi легкового та вантажного транспортного засобу в умовах руху по автомапстра-

Необхщно також вказати на те, що шбито невеликий поперечний похил покриття дшянки автомагь стралi ^ = 0,02 , який не суттево впливае на рух транспортних засобiв, - досить суттево впливае на стшюсть й безпеку руху по автомагiстралi при швидкостях бiля 150 км/год. Вказаний похил забезпечуе постшну наяв-нiсть бiчноi сили у виглядi складовоi сили ваги транспортного засобу, яка спрямована так, що при руа по лiвiй смузi дiлянки мапстрал^ забезпечуе змiщення транспортного засобу на сусщню смугу руху, до того ж, на який швидкосп руху е нижчими шж на данш. Вказане обов'язково потрiбно надалi враховувати при розвитку моделi втрати керованосп транспортного засобу в умовах швидюсного руху по автомагiстралi до рiвня моделi виникнення ДТП у виглядi зiткнення транспортних засобiв на дшянках автомагiстралей через втрату водiем керованостi транспортного засобу.

Лиература

1. Редзюк А.М. Державна концепщя пiдвищення безпеки дорожнього руху в Укршш [Текст] / А.М. Редзюк // Автошляховик

Укршни. - 2006. - №1. - С. 2-11.

2. Редзюк А.М. Державна концепщя тдвищення безпеки дорожнього руху в Украли [Текст] / А.М. Редзюк // Автошляховик

Украни. - 2006. - №3. - С.2-11.

3. Березовський М.В. Все для будiвництва та ремонту дор^ [Текст] / М.В. Березовський // Стан i перспективи розвитку автомо-

бiльних дор^ в Украш. К. - 2006. - №1. - С. 2-3.

4. Литвинов А.С. Управляемость и устойчивость автомобшя [Текст] / А.С. Литвинов. - М.: «Машиностоение», 1971. - 416 с.

5. Бортницкий П.И. Тягово-скоростные качества автомобилей [Текст] / П.И. Бортницкий, В.И. Задорожный. - К.: Выш.шк., 1978. - 176 с.

6. Бабков В.Ф. Современные автомобильные магистрали [Текст] / В.Ф. Бабков. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1974. - 279 с.

7. Краткий автомобильный справочник НИИАТ [Текст] / - М.: Транспорт, 1983. - 220 с.

8. Лобанов Е.М. Проектирование дорог и организация движения с учетом психофизиологии водителя [Текст] / Е.М. Лобанов.

- М.: Транспорт, 1981. - 311 с.

9. Иванов В.Н. Наука управления автомобилем [Текст] / В.Н. Иванов. - М.: Транспорт, 1977. - 255 с.

-□ □-

Розглянуто nidxid до оцтки рiвня аварш-Hocmi у Micmax тсля впровадження 3axodie з оргатзаци дорожнього руху. Для оцтки рiвня aвaрiйноcmi використаш перспектив-т значення пaрaмеmрiв руху транспортних пототв i вiдноcнi показники aвaрiйноcmi

Ключовi слова: дорожньо-транспортна пригода, ттенсивтсть руху, коефщент

aвaрiйноcmi

□-□

Рассмотрен подход к оценке уровня аварийности в городах после внедрения меропри -ятий по организации дорожного движения. Для оценки уровня аваришности использованы перспективные значения параметров движения транспортных потоков и относительные показатели аварийности

Ключевые слова: дорожно-транспортное происшествие, интенсивность движения, коэффициент аварийности

□-□

Approach to estimation of level of accident rate in a town after introduction of measures on organization of road motion is considered. For estimation of level of accident rate the perspective values of parameters of motion of transport streams and relative indexes of accident rate are used

Keywords: road traffic accident, intensity of

motion, coefficient of accident rate -□ □-

УДК 656.13

ВИЗНАЧЕННЯ Р1ВНЯ АВАР1ЙНОСТ1 У М1СТАХ П1СЛЯ ВПРОВАДЖЕННЯ ЗАХОД1В З ОРГАШЗАЦП ДОРОЖНЬОГО РУХУ

О.В. Прасол е н ко

Доцент

Кафедра транспортних систем i лопстики Хармвська нацюнальна академiя мюького господарства вул. Революци, 12, м. Хармв, УкраТна, 61002 Контактний тел.: (057) 707-32-61 E-mail: [email protected]

1. Вступ

Зростання штенсивносп руху транспортних по-тоюв на вулично-дорожнш мережi (ВДМ) мшт викли-кало стрiмке зростання юлькоси дорожньо-транс-портних пригод (ДТП) [1]. Дослщження динамжи змши юлькосп ДТП у мштах в порiвняннi з юльюстю

автомобШв показало, що проблема забезпечення безпеки руху потребуе впровадження ефективних заходiв з оргашзацп i регулювання дорожнього руху. Одним iз заходiв, що впливае на безпеку руху, е розширення мережi автомоб^ьних дорш Але, невщомо насюльки треба розширити мережу автомобiльних дор^ щоб за-безпечити зниження аваршность Тому, iснуе потреба в